喷灌水肥与种植密度互作对水氮利用效率和冬小麦产量的影响

为研究豫北地区喷灌水肥一体化条件下不同种植密度和施氮频次对土壤水分、硝态氮含量及冬小麦产量的影响,开展田间试验.试验设置了2个种植密度(D1:187 kg/hm²、D2:262 kg/hm²)和3个施氮频次(F1:返青后追肥1次、F2:返青后追肥2次、F3:返青后追肥3次).试验结果表明:种植密度和施氮频次均显著影响冬小麦籽粒产量, 且两者间存在明显的互作效应.种植密度增大,冬小麦生育期0~100 cm土层土壤贮水量显著提高.主要生育期的根系生长层土壤含水量显著增加,其中孕穗期在100 cm土层深度的含水量D2较D1分别提高29.42%,3.10%和32.04%,灌浆期在80 cm土层深度的含水量D2较D1分别提高29.69%,27.52%和25.71%.当种植密度为262 kg/hm²,施氮频次为1次时,冬小麦产量较高,深层土层的土壤硝态氮当季残留较少.综合分析表明,该种植密度和施氮频次为当地冬小麦生育期的最优措施.     

不同土壤肥力条件下水肥运筹对滴灌冬小麦生长发育与产量品质的影响

为提高冬小麦水肥利用效率,旨在探索滴灌冬小麦最佳水肥运筹模式,为滴灌条件下冬小麦优质高产的水肥高效管理提供科学依据。本研究选择两块不同土壤基础肥力的田块,进行冬小麦不同生育阶段的水氮组合处理对比试验研究,通过对冬小麦生长、产量和品质等指标的测定,分析不同土壤肥力条件、不同水氮运筹方案对滴灌冬小麦产量及品质的影响。结果表明:土壤基础肥力对滴灌冬小麦株高的影响显著,再适当增加返青-拔节期灌水量,对滴灌冬小麦株高有更好的调控效应;增施基肥能提高冬小麦光合产物从而提高冬小麦产量。土壤基础肥力提高对滴灌冬小麦籽粒容重、蛋白质含量、维生素B1、氨基酸含量和吸水率具有负效应。推荐高肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W2N2即灌浆期水分调控和氮肥后移的组合方式,低肥力田滴灌冬小麦水肥运筹方式为W1N3即返青-拔节期水肥调控的组合方式为宜。     

冬小麦冠层光谱与土壤供氮状况相关性研究

通过设置2个冬小麦品种不同氮素水平的完全随机区组试验,获取冬小麦关键生育期(返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期)的土壤氮素、植株氮素和冠层光谱数据,通过分析土壤氮素与植株氮素间的相关关系,间接构建土壤氮素状况的光谱诊断模型。结果表明,不同施氮水平冬小麦各生育期冠层光谱与麦田土壤氮素含量差异显著,土壤硝态氮、碱解氮含量与冬小麦植株氮素含量的相关系数达到0.72以上,相关系数分别在0.72~0.84和0.75~0.82之间,均达极显著水平,而土壤全氮含量与冬小麦植株含氮量的相关性相对较差;研究证实土壤调节植被指数SAVI(1040,680)和比值植被指数RVI(1040,680)分别与土壤硝态氮、碱解氮含量具有重要的关系。另外,基于光谱参数SAVI(1040,680)的土壤硝态氮估算模型(R~2≥0.739 6)和基于RVI(1040,680)所构建的碱解氮含量估算模型(R~2≥0.810 0)具有较好的估测能力,可以实现利用冠层光谱对土壤氮素状况的实时、快速估测。     

圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量的影响

为探究圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量、耗水量、茎数等指标的影响,本研究在北京顺义地区开展了田间试验。试验设置2个因素,3个灌水量水平S1、S2、S3(1 950、1 725、1 500m3/hm2)和2个施氮水平F1、F2(286.20、336.30kg/hm2),根据土壤含水率占田间持水量(FC)的百分率来设置灌水水平,在返青期、拔节期、灌浆期的灌水下限依次设定为75%FC、80%FC、65%FC。结果表明:当灌水量一定时,冬小麦叶面积指数、有效茎数随施肥量的增加而增加,但其耗水量、产量受肥料的影响不显著;当施肥量一定时,冬小麦产量在不同水处理下有显著性差异。试验测得最大产量的处理为S1F1,比对照组半固定式喷灌增产35%。水肥耦合对冬小麦产量的影响效应中,灌水量起主导作用,建议该地区冬小麦可以采用高水低肥的灌溉施肥模式。     

喷灌施氮对马铃薯氮素积累及土壤硝态氮影响

喷灌水肥一体化是提高中国东北半湿润区作物养分利用效率的重要措施.为探索圆形喷灌机水肥一体化条件下,施氮肥对马铃薯产量、氮素积累以及土壤硝态氮分布的影响,试验设置3个施氮量水平:115,165,215 kg/hm²(分别以F1,F2,F3表示);3个施氮频次:2,4,6次(分别以C2,C4,C6表示);选择传统沟施追肥作为对照区.结果表明:处理F2C6的马铃薯块茎产量和商品薯率均最高;相同施氮量条件下,马铃薯块茎氮素积累量随施氮频次增加而增加;相同施氮频次下,随施氮量增加,块茎氮素积累量先增加后减少;马铃薯块茎膨大期在相同施氮量条件下,20~40 cm土层的土壤硝态氮含量随施氮频次增加而减小.综合比较,建议黑龙江半湿润地区马铃薯种植采用中肥(165 kg/hm²)、高频次(追施氮肥6次)的喷灌水肥一体化方案.     

喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应的田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应进行了研究,探讨了不同灌水施肥处理对冬小麦产量、耗水规律以及对土壤中全氮、硝态氮含量等的影响,建立反映冬小麦产量与施肥量、灌水量关系的数学模型,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额、施肥量     

氮肥对限制灌溉下冬小麦旗叶氮同化及水氮利用效率的影响

为建立冬小麦节水高产栽培技术,以周麦22为材料,通过大田试验研究了氮肥对限制灌溉下冬小麦旗叶氮同化及水氮利用效率的影响。结果表明,限制灌溉条件下增施氮肥能增加旗叶中全氮量和叶片相对含水率,同时能增加灌浆期旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性,GS2的转录水平有明显提高;与灌浆期灌水相比,拔节期灌水处理的小麦氮素代谢强度较高,但不显著。从产量和水肥利用效率来看,增施氮肥能增加小麦产量和水分利用效率,但氮肥利用效率不高;与灌浆期灌水相比,拔节期灌水小麦产量和水肥利用效率明显较高。一定范围内增施氮肥或灌水时期适当提前能明显增强限制灌溉下小麦氮代谢水平,提高产量和水分利用效率。     

施肥方式和施氮量对枸杞微孔陶瓷根灌土壤水氮分布的影响

为探索适用于微孔陶瓷根灌水肥一体化的高效水氮模式,以青海柴达木地区枸杞为对象,研究了微孔陶瓷根灌条件下不同施肥方式和施氮量对土壤含水率、土壤硝态氮含量和枸杞产量的影响.结果表明:在灌水量相同情况下,微孔陶瓷根灌的湿润体与枸杞根系的高密度区匹配较好,在降低渗漏损失的同时有利于根系吸水.在施氮量相同情况下,微孔陶瓷根灌穴施施肥和微孔陶瓷根灌水肥一体化处理分别较地表滴灌处理增产20.3％、10.9％;微孔陶瓷根灌水肥一体化进行减氮处理时,中氮和低氮下的土壤硝态氮量分布更均匀,氮肥利用效率更高,但减氮处理会降低土壤硝态氮的含量,影响枸杞产果,中氮和低氮处理的产量分别为高氮处理产量的87.7％和79.7％.因此,枸杞微孔陶瓷根灌时,建议采用穴施施肥方式,施氮量为390 kg/hm2,这样有利于枸杞获得较高的产量.     

喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应的田间试验研究

对喷灌条件下冬小麦水肥耦合效应进行了研究,探讨了不同灌水施肥处理对冬小麦产量,耗水规律以及对土壤中全氮,硝态氮含量等的影响,建立反映冬小麦产量与施肥量,灌水量关系的数学模型,提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额,施肥量。     

喷灌定额和灌水频次对冬小麦产量及品质的影响分析

为了解圆形喷灌机不同灌溉定额和灌水频次对冬小麦产量及籽粒品质的影响,于2014—2016年在北京市顺义区进行了水肥一体化大田试验,共设置3种灌水处理(W1、W2、W3),其中2014—2015年灌溉定额分别为135、112.5、90 mm,2015—2016年分别为154.5、132、109.5 mm。每种处理在冬小麦的返青-拔节、拔节-抽穗和抽穗-灌浆期土壤含水率分别达到田间持水量的70%、75%和75%时进行灌水。每个生育时期又按灌水定额设置为1次灌水(C1)和均分成2次灌水(C2),其中C2处理2次灌水时间间隔为9 d。试验结果表明,冬小麦拔节-抽穗期的阶段耗水量和日均耗水量均最大,W1处理产量最高。2015—2016年灌溉定额与灌水频次对水分利用效率的影响均不显著,但水分利用效率有随灌溉定额增加而降低的趋势,最大水分利用效率为W3处理的2.28 kg/m3。在W1和W2处理下,分2次灌水有利于提高冬小麦的穗数、产量和容重等指标,其中W1C2组合获得最高产量9 286.4 kg/hm2。灌溉定额与灌水频次组合对产量的效应中,灌溉定额起主导作用。建议北京地区冬小麦在圆形喷灌机条件下采用W1C2灌水方案,在返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆期分别灌水45、55.5、54 mm,且均分成2次灌水。     

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm~2,N2:240 kg/hm~2,N3:300 kg/hm~2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0～100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60～100 cm土层铵态氮累积量、80～100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm~2时肥料氮累积量占比21. 27%～31. 23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66. 70%～75. 05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm~2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。     

水氮供应对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响

采用温室小区试验,研究了不同水氮供应条件对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响。结果表明,氮素在植株体各器官中的累积量随生育期的推进不断增大,在盛果期累积量达到最大,且总体增长趋势呈"S"型;在不同生育期,黄瓜各器官中氮累积量均表现为叶茎根,而在盛果期,果实中的氮累积量达到最大,且随灌水量和施肥量的增加而增加;灌水量、施氮量及水氮交互作用对黄瓜氮累积量、UPE及PFP均有显著性影响,在同一灌水条件下,NUE、UPE及PFP均随着施氮量的增加而减少,而对于同一施氮水平,UPE、PFP均随着灌水量的增加显著提高,NUE在不同灌水量条件下变化趋势则有所不同。灌水量及施氮量对土壤硝态氮分布有重要影响,且施氮量是影响土壤硝态氮累积的关键因素,随灌水量的增加表层土壤中硝态氮累积量呈逐渐降低的趋势,而随施氮量的增加则逐渐增大,且施氮量越高,淋洗现象越明显。     

基于临界氮浓度的宁夏玉米氮吸收与亏缺模型研究

以宁夏回族自治区当地玉米主栽品种天赐19为试验材料,设置6个氮素水平(0、90、180、270、360、450 kg/hm~2),研究滴灌玉米地上部生物量和氮累积动态变化,构建玉米临界氮稀释曲线模型,在此基础上构建氮吸收模型和氮累积亏缺模型,实现对滴灌玉米氮素营养状况的快速诊断。结果表明,滴灌玉米地上部干物质量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,且随生育进程的推进呈上升趋势,氮累积量过高或过低均不利于产量形成,玉米植株存在氮奢侈消费现象;滴灌玉米临界氮浓度、最高和最低氮浓度与地上部干物质量之间均可用幂函数方程表示,其平均决定系数R~2分别为0. 976、0. 903和0. 941,均达到极显著水平;基于临界氮浓度构建的氮吸收模型和氮累积亏缺模型对滴灌玉米生育期内氮素营养诊断结果一致,综合施氮量与产量的拟合曲线,推荐宁夏引黄灌区滴灌玉米施氮量以270～311 kg/hm~2为宜。研究结果可为宁夏引黄灌区滴灌玉米实现精准施肥和优化氮素管理提供理论参考。     

基于临界氮浓度的滴灌棉花氮素营养诊断模型研究

在新疆滴灌棉田,选择新陆早45号作为试验材料,设置5个施氮水平(0、120、240、360、480 kg/hm2),研究滴灌棉花各器官氮素吸收分配规律及生物量和氮浓度的动态变化,并建立滴灌棉花的临界氮浓度稀释模型,确定临界氮营养指数,实现对滴灌棉花氮素营养丰缺程度的诊断。结果表明,滴灌棉花生物量随施氮量的增加而增加,氮浓度随滴灌棉花的生长进程而降低;滴灌棉花临界氮浓度与地上部生物量间符合幂函数关系,其相关系数为0.906。通过均方根误差RMSE对模型进行验证,验证结果表明,所得模型的模拟性能较好。基于临界氮浓度建立的氮素营养指数模型(NNI)可作为滴灌棉花氮素营养状况的判别指标,由氮营养指数得到滴灌棉花的适宜施氮量为240~360 kg/hm2。     

氮肥运筹对夏玉米根系生长与氮素利用的影响

基于2季夏玉米田间试验,对比研究了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm~2,基追比为2∶3;记为N0、N80、N160、N240)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm~2,一次性基施;记为K0、K60、K120、K180、K_240)运筹对夏玉米根系生长、产量及土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响。结果表明,施用尿素和施用控释氮肥的夏玉米整根各参数均表现为随施氮水平的提高呈先增加后减小的趋势。其中处理N160和处理K120的根系各项指标较高,且根长比根表面积和产量的拟合效果更优,更能反映不同氮肥运筹间产量的差异。与尿素相比,控释氮肥各处理土壤硝态氮累积量与作物需肥规律吻合较好,收获后0~200 cm土层硝态氮含量变幅较小,且硝态氮峰值所在土层深度较浅。2种氮肥中,处理N160与处理K120的籽粒产量、氮收获指数和氮素利用效率较高。其中处理K120的节肥增效潜力显著,其2季夏玉米平均氮收获指数和氮素利用效率分别较处理N160提高5.38%和4.96%,是适宜的氮肥运筹方式。     

基质栽培番茄临界氮浓度和氮营养指数研究

为了确定番茄的需氮量以及利用氮营养指数估测番茄氮盈亏水平的可行性,分别建立了基质栽培番茄临界氮浓度、氮营养指数和氮亏缺模型,为番茄精确施肥提供理论依据。采用基质栽培番茄,营养液氮素形态设置3个硝铵比为100∶0、75∶25和50∶50,标记为N100、N75+A25和N50+A50;氮素水平设置为Hoagland氮浓度(15mmol/L)的1/4、1/2和3/4。实验采用完全随机区组设计,共9个处理,每个处理15个重复。分别构建了不同氮源下番茄地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,不同氮源处理番茄临界氮浓度和地上最大生物量间均符合幂指数关系,不同氮源模型间存在一定差异,参数ac(ac为地上部生物量为1g/株时的临界氮浓度)差异表明对于相同的地上部生物量,N75+A25处理番茄的氮累积能力高于N100和N50+A50;b值(b为曲线斜率)不同说明N75+A25处理植株衰老缓慢,叶氮浓度下降较N100和N50+A50慢,因而其曲线斜率低。基于临界氮浓度的氮营养指数(NNI)和氮亏缺模型Nand对番茄的适宜氮源和浓度诊断结果一致,均以N75+A25(1/2)s为最佳施氮组合。根据模型推算的NNI与相对地上部生物量、相对氮累积量和相对产量均呈显著相关性。临界氮稀释模型具有明确的生物学意义,该模型得出的分析结果是合适和可靠的。     

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。     

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。     

不同氮源对秸秆堆沤氮素损失的影响

试验以玉米秸秆为研究对象,比较以硫酸铵或尿素为氮源调节碳氮比后对纳米膜覆盖发酵过程中的NH₃排放和堆沤产物氮素留存的影响,为减少秸秆好氧堆沤过程中的氮素损失提供参考依据。结果表明:堆沤7～60 d硫酸铵处理的发酵温度高于尿素处理;尿素处理膜内NH₃最高浓度为0.045%,而硫酸铵处理自始至终膜内侧NH₃未检测出;试验结束后尿素处理0和50 cm处的pH值分别上升至8.34和7.86,硫酸铵处理pH值分别下降至6.04和6.28;硫酸铵处理堆沤产物的干物质损失率、总养分含量、种子发芽指数和胡富比均高于尿素处理;相对于尿素处理,硫酸铵处理的氮素损失率减少了24.59%;除含水率外,尿素处理和硫酸铵处理堆沤产物的理化性质均符合NY/T 525—2021《有机肥料》的限量要求。      

喷灌条件下水氮用量对玉米氮素吸收转运的影响

为揭示不同水氮管理模式下玉米花前、花后氮素吸收、转运规律,探究作物氮、肥料氮、土壤氮之间的关系以及干物质吸收转运规律,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和4个施氮量水平(N0:0 kg/hm2,N1:180 kg/hm2,N2:240 kg/hm2,N3:300 kg/hm2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米氮素累积量、转运量、氮素籽粒贡献率、肥料氮和土壤氮的吸收转运规律,以及干物质转运量和干物质籽粒贡献率的影响。结果表明:氮肥回收率为21. 27%～44. 64%,N2W2处理的氮肥回收率最高。成熟期各器官氮素累积量由大到小依次为籽粒、叶、茎、穗叶,中等施氮水平下植株氮素累积量最高,玉米植株氮素在W1水平显著降低(P 0. 05)。各器官氮素转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,施氮处理整株玉米氮素转运量较未施氮处理均有所提高,N2W2处理氮素转运量最高,与其他处理差异显著(P 0. 05)。参与转运的氮素中,土壤氮转运量大于肥料氮转运量。玉米各器官15N转运量和土壤氮转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,整株玉米植株中参与转运的氮素有22. 43%～39. 45%来自肥料,中等施氮灌水处理各器官在向籽粒转运较高肥料氮的同时,还能保证较高的土壤氮转运量。不同器官氮素籽粒贡献率由大到小依次为叶、茎、穗叶,各器官氮素转运量占籽粒氮素累积量的18. 29%～44. 29%,贡献率最大值出现在N2W2处理。干物质转运量以及籽粒贡献率均由大到小依次为茎、叶、穗叶,N2W2处理籽粒干物质累积量和干物质籽粒贡献率均最高。结合玉米干物质累积与转运规律以及氮素吸收利用规律,建议当地玉米种植采用灌水60 mm、施氮240 kg/hm2的水氮管理模式。研究结果可为东北地区玉米水氮管理方式提供理论支持。