水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响

为探明不同水氮耦合模式下黑土区水稻产量形成和氮素吸收利用的规律,设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻干物质、产量、氮素吸收转运、水氮利用效率的影响。结果表明：常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮素累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%~43.42%、18.32%~24.97%、13.85%~24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%~13.18%、10.73%~12.86%、10.53%~12.61%;3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮素累积速率均随施氮量的增加而增大,且控制灌溉模式高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,干物质、氮素累积始盛期随施氮量增加而提前;水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质累积速率达到峰值时间提前11.39d;相较于常规淹灌和浅湿灌溉模式,控制灌溉模式更有利于提高水稻产量,其中CN2处理产量最大,为10272.57kg/hm2;控制灌溉模式显著提升氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力;相同灌溉模式下,叶、茎鞘氮素转运率以及穗部氮素转运贡献率随施氮量增加而减小。水稻产量与灌溉水分利用效率、水分生产效率、氮肥农学利用效率、百千克籽粒吸氮量之间呈极显著正相关（P<0.01）,与氮素籽粒生产效率之间呈极显著负相关（P<0.01）。适宜水氮耦合模式可提高水稻产量和氮素吸收利用,综合考虑CN2处理为最佳水氮耦合模式。     

不同水肥耦合水稻温室效应及氮素利用率研究

为了解水稻释放的CO2、CH4、N2O气体对温室效应的影响及其对氮肥的利用率,寻找合理的水肥管理模式,减小作物对温室效应的增强作用及过量施用氮素造成的农业大面积面源污染,于2016年在大田试验条件下,设置3种灌水方式(控制灌溉、间歇灌溉、淹灌)及4种施氮水平(140、110、70 kg/hm2、不施氮肥),研究了以上12种组合对水稻产量、收获指数、温室气体排放量、温室效应、水分及氮素利用率的影响,研究结果表明:施氮量的增加能有效增加水稻产量,其中控制灌溉模式下水稻产量的增加极为显著;不同灌溉模式对水稻秸秆产量的影响较小;淹灌模式下,不同施氮水平对水稻穗粒数的影响较小,为66左右。不同灌溉模式下高施氮量的CO2、CH4、N2O单位产量气体排放量均小于对照组;CH4产生的温室效应远大于CO2和N2O,不同灌水方式气体总温室效应的均值大小为淹灌控制灌溉间歇灌溉,说明节水灌溉有助于降低作物对大气产生的总体温室效应;水稻氮素利用率随施氮量的增加而呈现降低的趋势。     

黑土区节水灌溉对各期肥料氮素在土壤中残留的影响

为揭示松嫩平原低温黑土区节水灌溉模式下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,采用在田间小区内原位设置~(15)N示踪微区的方法,分别标记施用的基肥、蘖肥、穗肥,以常规淹灌模式作为对照,研究了稻作控制灌溉模式下水稻收获后各期肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,以及残留在稻田土壤中的肥料氮素在0～60cm土层的分布。试验结果表明,不同施氮水平下稻作控制灌溉模式基肥氮素在稻田土壤中的残留率为36.0%～39.9%;蘖肥氮素的残留率为54.9%～57.3%;穗肥氮素的残留率为29.4%～35.4%;肥料氮素在土壤中的总残留率为35.4%～37.1%,相同施氮量下稻作控制灌溉模式下各期肥料氮素在土壤中的残留率均高于常规淹灌,且相同施氮水平不同灌溉模式下肥料氮素在相同深度土层中的残留量差异显著,不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻生长期内施用的基肥、蘖肥、穗肥氮素在稻田表层土壤(0～20cm)中的残留量均高于常规淹灌模式;而在20～40cm和40～60cm土层的残留量均低于常规淹灌,与常规淹灌相比,稻作控制灌溉模式可以提高肥料氮素在根区土壤(0～20cm)中的残留量,减少了肥料氮素损失,同时残留的肥料氮素可以在一定程度上补充黑土区的土壤氮库,有利于黑土区稻田土壤的保护及肥力的提升。相关性分析表明:肥料氮素在土壤中的总残留量除与各时期肥料氮素在土壤中的残留量呈极显著正相关外,与基肥和穗肥氮素在表层土壤的残留量呈显著正相关。研究结果可为制定黑土区稻田适宜的水氮调控模式,有效管理和充分利用土壤残留氮肥,改善黑土区稻田生态环境提供参考。     

15N示踪分析节水灌溉下水稻对不同时期氮肥的吸收分配

为揭示节水灌溉下水稻对肥料氮素吸收利用情况,利用~(15)N示踪技术分别标记施用的基氮肥、蘖氮肥、穗氮肥,将传统淹水灌溉作为对照,研究了稻作控制灌溉模式下成熟期水稻基肥、蘖肥、穗肥氮素的积累量及各时期肥料氮素在水稻地上部各器官的分布情况,并对比研究了两种灌溉方式不同施氮水平下的各期肥料利用率。试验结果表明:稻作控制灌溉模式较传统淹水灌溉显著提高了水稻地上部干物质积累量、氮素总积累量及产量,起到了"节水、高产"的作用;不同施氮量下水稻氮素总积累量中肥料氮素的占比约为16.49%~22.23%,不同灌溉方式之间差异并不显著;不同施氮水平控制灌溉处理水稻的肥料氮素总利用率为31.82%~36.29%、基肥氮素利用率为10.91%~15.36%、蘖肥氮素利用率为34.84%~36.90%、穗肥氮素利用率为55.78%~63.85%,稻作控制灌溉模式下除水稻对基肥氮素的利用率较低外,肥料氮素总利用率、蘖肥和穗肥氮素利用率均优于传统淹水灌溉,肥料氮素得到了高效利用,降低了肥料氮素残留引起环境污染的风险,相关性分析表明:肥料氮素的总利用率与蘖肥和穗肥氮素利用率呈极显著正相关,研究结果可为进一步提高稻作控制灌溉条件下肥料氮素利用率提供理论依据。     

稻作水炭运筹下氮肥吸收转运与分配的15N示踪分析

为揭示水炭运筹管理模式下水稻对不同阶段施用氮肥的吸收利用情况,采用田间小区试验与微区结合的方法,应用15N示踪技术分别标记施用的基肥、蘖肥和穗肥,以常规淹灌作为对比,研究两种灌溉模式不同水炭运筹下水稻对基肥、蘖肥、穗肥的吸收利用、积累和转运,以及水稻成熟期不同阶段施用的氮肥在植株各器官的分配情况。试验结果表明：合理的水炭运筹能够显著提高水稻成熟期地上部的氮素总积累量、氮肥吸收利用率和产量;不同水炭运筹下肥料对氮素总积累量的贡献率为17.81%~20.60%,两种灌溉模式之间的差异不显著(P＞0.05);水稻对基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率分别为15.55%~23.31%、31.68%~44.91%、48.82%~71.18%,施加适量的生物炭能够显著提高基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率,浅湿干灌溉模式下水稻植株除对基肥的吸收利用率较低外,对蘖肥和穗肥的吸收利用率均优于常规淹灌;水稻蘖肥和穗肥吸收利用率与肥料总氮素吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01),基肥、蘖肥和穗肥氮素转运对籽粒的贡献率与相应的吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01)。合理的水炭运筹能够提高肥料氮素转运对籽粒的贡献率和氮肥吸收利用率,降低氮肥在土壤中的残留。     

不同水氮调控模式对稻田土壤氮素分布与有效性的影响

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合~(15)N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH_4~+-~(15)N和NO_3~--~(15)N累积情况,并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性“A”值,从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明:控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大,并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤(0～20cm)中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉,20～40cm和40～60cm土层的无机氮和NO_3~--~(15)N总累积量均低于常规灌溉,不同灌溉模式间20～60cm土层中NH_4~+-~(15)N的累积量差异不显著(P0.05)。相同施氮量下常规灌溉模式20～40cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了10～11倍;40～60cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77.77%～84.51%来自于土壤氮素,较常规灌溉提高了12.91%～23.12%,且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性“A”值较常规灌溉模式分别提高了9.41%、5.65%和3.69%。不同施氮量下与常规灌溉相比,稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性,减少肥料氮素的淋溶损失,起到了节水减排的作用,研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。     

不同水肥制度下稻田氨挥发变化规律

通过田间对比试验,运用通气法观测分析了不同水肥制度下稻田氨挥发的变化规律。结果表明,在中等施氮水平与2次追肥的情况下,早、晚稻氨挥发总量分别为22.56kg/hm2和68.54kg/hm2,分别占当季施氮量的12.5%、38.1%;间歇灌溉模式下的稻田氨挥发总量大于淹灌模式,但差异不显著;穗肥施用后引发的稻田氨挥发量很小,通过把仅追施分蘖肥改为追施分蘖肥和拔节孕穗肥能显著减少稻田氮素氨挥发损失。不论是早稻、中稻还是晚稻,穗肥施用后产生的氮素氨挥发损失占穗肥的比例都明显小于分蘖肥。     

节灌控排条件下稻田氮平衡模拟及利用效率分析

运用DNDC模型模拟分析不同节灌、施肥、控排条件下稻田氮素平衡状况及氮肥利用效率。结果表明,节水灌溉控制排水条件下,施氮量不大于180kg/hm2时,稻田土壤氮库均呈现亏损,亏损量为54.7～127.6kg/hm2,亏损量随着施氮量的增加而逐渐减小;除浅灌深蓄中氮和浅灌深蓄高氮处理外,控制排水处理土壤氮素亏损量均大于常规排水;浅灌深蓄、施中氮和控制排水的组合是最佳的水肥处理模式。     

水肥耦合对棉花产量和氮累积利用的影响

研究膜下滴灌施肥条件下,不同滴灌水量和滴灌施肥用量对棉花产量、氮素动态累积和氮素利用效率的影响。通过设置5个滴灌施肥水平和3个水分水平的完全组合处理以及一个不施肥对照处理,研究了水肥耦合对棉花干物质动态累积量、籽棉产量、氮动态累积量和氮素利用效率的影响。在收获后棉花地上部分器官质量从高到低依次为棉铃,茎秆和叶,而氮素主要集中在棉铃内部,其次是叶片,茎秆最少。灌溉水量显著增加了棉花叶片,茎秆和棉铃质量,从而增加了干物质量和籽棉产量,同时灌溉水量显著增加氮累积量和氮肥利用率。水肥对氮肥偏生产力,氮肥农学效率和氮肥生理利用率影响显著。灌溉水量降低至60%ETc会抑制棉花对氮素的吸收,使干物质量和籽棉产量下降,但可以显著提高氮肥利用率,氮肥偏生产力,氮肥农学效率。在本试验条件下,灌水量在380 mm,施肥量(N-P2O5-K2O)为(250-100-50)kg/hm2时,可以获得低于最高产量6%的籽棉产量,并节省15%的灌水量和16.7%施肥量。     

氮肥减施对节水灌溉稻田NH3与N2O排放及氮肥利用的影响

为探究节水灌溉模式下黑土稻田NH₃、N₂O排放及氮肥吸收利用对减施氮肥的响应规律，以黑龙江省黑土稻田为研究对象，于2021年进行了大田试验，试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)2种灌溉模式，全生育期施氮量设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%(N1,99 kg/hm²)和减氮20%(N2,88 kg/hm²) 3个水平，并在F和C灌溉模式下分别设置不施氮肥处理(CK1和CK2)作为对照组，共8个处理。分析了不同灌溉模式下减施氮肥对水稻全生育期NH₃挥发速率和N₂O排放的影响，计算了氮肥气态损失量和损失率，并基于同位素示踪技术进一步估算了水稻对氮肥的吸收利用量及水稻收获后土壤中的氮肥残留量。结果表明：2种灌溉模式下的氮肥气态损失量及损失率均随着施氮量的减少而降低。控制灌溉模式的应用增加了黑土稻田氮肥气态损失，其各处理的氮肥气态损失量及损失率均高于常规淹灌模式下相同施氮量处理。然而同位素示踪结果表明，采用控制灌溉模式能...     

不同灌溉方式水稻植株对氮素的吸收利用研究

研究不同灌溉条件下水稻植株对氮素的吸收和利用。结果表明，在研究条件下，薄浅湿晒和间歇灌两种灌溉方式有利于水稻形成健壮的根系、增强吸氮能力，有利于氮素向生长中心转移，增加生长后期叶面积指数和叶片含氮量，提高水稻产量。     

河套灌区膜下滴灌促进玉米生长及氮素吸收

试验选取河套灌区地下水滴灌(D)、地下水畦灌(J)、黄河水畦灌(H)三种灌溉模式,对不同灌溉模式下的玉米生长、产量、氮素利用进行比较分析,以期为河套灌区大面积推广膜下滴灌水肥一体化技术提供依据。试验结果表明:对于不同灌水模式,整个生育期内玉米生长指标(株高、叶面积指数、干物质量)均表现为:DJH;膜下滴灌较地下水畦灌、黄河水畦灌显著提高玉米产量11.68%,15.60%,氮肥利用率提高41.03%、77.19%;对干物质积累的Richards方程解析表明,采用地下水滴灌可以较快达到干物质积累的最大速率,能显著延长玉米干物质累积时间,从而提高玉米干物质量。研究表明,滴灌"少量多次"的灌水施肥方式能够提高了氮肥利用率,增加肥料氮所能生产的作物籽粒产量,促进玉米对氮肥的吸收利用及向籽粒的分配,有效协调玉米籽粒产量和氮肥利用率的关系。     

寒地黑土区节水灌溉下水稻对基肥氮素的吸收分配

【目的】进一步揭示寒地黑土区稻作节水灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收分配情况,以明确不同水氮管理模式下水稻对基肥氮素的吸收利用率。【方法】在田间小区中原位设置15N示踪微区,并施用带有15N标记的基肥,对比分析了淹水灌溉模式和控制灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收及分配以及被水稻吸收的基肥氮素在水稻地上部各器官的累积情况。【结果】与淹水灌溉相比,虽然稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻地上部干物质及氮素积累量,但水稻内对基肥氮素的吸收利用量较低。控制灌溉模式下,水稻分蘖期基肥回收率为0.86%～2.60%;拔节孕穗期基肥回收率为1.17%～3.27%;抽穗开花期基肥回收率为15.18%～33.50%;成熟期基肥回收率为10.91%～24.39%,除水稻抽穗开花期和成熟期施氮量为85 kg/hm~2处理外,不同施氮量下控制灌溉模式水稻生育期内地上部植株的基肥氮素积累量和回收率均低于淹水灌溉,基肥氮素的损失量较大。不同施氮量下控制灌溉水稻成熟期时地上部植株吸收的基肥氮素总量的63.99%～72.95%存在于水稻穗部,高于淹水灌溉模式。【结论】稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻吸收的基肥氮素,向水稻穗部的运移量,保证了基肥氮素的高效利用。     

水氮调控对水稻氮素吸收与利用的影响

合理的水肥运筹对提高水稻氮素利用效率和水稻产量有很大影响。根据大田试验资料,分析了不同水分管理和氮肥管理对水稻氮素吸收利用及在植株体内分布的影响。结果表明:控制灌溉模式显著改善了水稻对氮素的吸收,促进氮素在籽粒中的积累;实地氮肥管理(SSNM)模式有效控制了生育前期营养器官对氮素的吸收,有效促进了水稻秸秆中累积的氮素参与再分配与再利用;控灌与SSNM联合调控有效地控制无效分蘖,显著降低秸秆氮素含量,提高了水稻营养器官氮素的转运量。控灌和SSNM处理节省了水肥的投入,提高了水肥利用效率,为南方灌区实现合理的水肥管理提供了依据。     

基于ORYZA2000的水量平衡要素和

在对水稻生产模型ORYZA2000充分验证的基础上，以2003年团林水肥耦合试验设计为背景，应用ORYZA2000模拟分析了不同施肥条件下传统淹灌和3种节水灌溉方式下的稻田田间水量平衡要素、产量以及水分生产率。结果表明，节水灌溉方式灌水量大大低于传统淹灌，其中无水层灌溉节水效果又明显优于沟灌，可靠性高，雨养灌溉虽然能最大限度的节约灌溉水量，但其应用取决于区域气候特点，应结合气候预测应用。水分胁迫可以增大不同施氮水平下稻田腾发量的差异，施氮可以减少株间蒸发，增加作物蒸腾，从而增加稻田腾发量和产量。     

基于15N示踪技术的不同灌水方案玉米追肥氮素去向研究

为了揭示不同灌水方案下玉米对追肥氮素的吸收利用情况,利用15N示踪技术,以大田试验数据为基础,研究了不同灌水方案下成熟期玉米对追肥氮素的吸收利用率以及在地上部各器官中的分配状况,同时研究了玉米收获后追肥氮素在土壤中的残留情况和最终的损失率。结果表明：不同灌水方案下玉米地上部分氮素总积累量的8.14%~13.21%来自于追肥氮素,各处理之间差异显著（P<0.05）,其中籽粒中追肥氮素积累量占植株积累追肥氮素总量的47.90%~74.40%。不同处理下成熟期玉米植株追肥氮素吸收率为19.16%~64.72%,其中籽粒的追肥吸收率为11.29%~47.17%。植株积累的追肥氮素在各器官中的分配比例差异较大,其中,47.95%~74.40%分布在籽粒中,10.50%~27.73%分布在叶片中,3.02%~9.48%分布在茎秆中,5.22%~15.53%分布在穗轴中,苞叶中仅占0.53%~2.35%。在玉米生育前期灌水量过大而后期缺水会对植株吸收追肥氮素以及氮素向籽粒中再分配产生不利影响,同时单次灌水量过大产生氮素的淋溶损失,造成资源的浪费和环境的污染。玉米收获后有8.81%~24.89%的追肥氮素残留在土壤中,随灌水次数的减少,单次灌水量增加,追肥氮素残留率逐渐减小。综合考虑产量和追肥氮素利用率,得出符合研究区玉米节水、高产、高效要求的灌水方案为全生育期灌溉定额800m3/hm2,灌水次数为4次（苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期）,研究结果可为东北地区玉米生产提供理论支持及数据参考。     

不同灌水处理对春玉米生理特性的影响

【目的】探究半干旱区玉米在不同灌溉定额条件下的生理响应机制。【方法】以华农887为试验材料,采用大田试验,全生育期设定4个灌溉定额:500(CK)、900(Q1)、1 700(Q2)和2 500 m3/hm2(Q3),开展了灌溉定额对玉米氮素积累、籽粒灌浆特性、叶片氮代谢酶活性、根系伤流强度和产量的研究。【结果】①玉米籽粒的平均灌浆速率和各阶段的百粒质量均随灌溉定额的增加而增加,Q2与Q3处理的平均灌浆速率和百粒质量均显著高于Q1处理与CK。②灌溉定额的增加使玉米根系伤流强度增加,Q2与Q3处理的伤流强度要显著高于Q1处理与CK。③含氮量呈籽粒叶片茎秆的变化趋势,Q2与Q3处理的籽粒、茎秆、叶片和植株总的含氮量要显著高于Q1处理与CK。④随着灌溉定额的增加,叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的活性增加,谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性下降,Q2与Q3处理的GS活性在灌浆期显著高于Q1处理与CK,GDH活性显著低于Q1处理与CK。⑤玉米的产量随灌溉定额的增加而增加,Q2与Q3处理的产量显著高于Q1处理与CK。上述指标在Q2与Q3处理间均无显著性差异。【结论】灌溉定额为1 700 m3/hm2时,玉米籽粒的灌浆特性、根系伤流强度、植株氮素积累特性、叶片氮代谢酶活性和产量均表现较佳,该灌溉定额可作为吉林省半干旱区玉米全生育期灌溉的参考定额。     

不同灌溉和施肥方式对杂交稻生长和根际环境的影响

对杂交稻中优218不同灌溉方式和氮肥管理下水稻生长和根际环境的变化进行研究,结果表明,水稻好气灌溉条件下各施肥处理产量均高于传统灌溉处理,产量比淹水灌溉增产10.5%~11.3%,主要表现在每穗粒数增加而提高产量。好气灌溉与淹水灌溉比较各生育期地上部干物重和叶面积指数均增加,土壤氧化还原电位提高,放线菌数量显著增加。增加有机肥降低土壤氧化还原电位和提高放线菌数量,在好气灌溉条件下施相同氮素有机肥放线菌数多于化肥。