降雨与施肥对夏玉米土壤硝态氮分布影响的田间试验研究

通过在北京顺义区进行模拟降雨田间试验,研究了不同降雨与施肥水平对夏玉米土壤硝态氮分布与累积的影响。结果表明,当土壤质地相同时,土壤硝态氮含量与降雨强度、施氮量关系密切,土壤中硝态氮浓度变化随降雨强度的增加而增大,当降雨强度达到40~70 mm/h时,硝态氮会淋溶到土壤剖面110 cm以下;随着施氮量增加,各层土壤硝态氮含量也均呈升高的趋势,并向下层土壤快速移动,造成对浅层地下水的污染。     

风沙土不同滴灌水量对玉米根系水分和硝态氮分布的影响

为了探究风沙土内水分和养分分布,合理的利用风沙土资源。采用田间试验,以不同灌溉水量为试验因素,其中灌溉水量设置需水系数0.4(IR1)、0.6(IR2)、0.8(IR3)、1.0(IR4)、1.2(IR5)5个水平,施肥量采用推荐施肥量(纯氮)225 kg/hm~2,通过测定不同灌溉条件下土壤水分和土壤硝态氮含量,研究风沙土玉米膜下滴灌不同灌溉条件对土壤水分和养分分布的影响。在风沙土上增大灌水量不能增加土壤的蓄水量,反可能增加土壤水分分布的不均匀性。水平方向上, 0～20 cm范围内灌水量越大,水分运动距离越远;在垂直方向上0～30 cm土层是土壤水分主要分布层。风沙土中硝态氮含量分布不均匀,有明显的集聚。水平方向上,灌水量越大,硝态氮含量峰值距离滴头位置越远;垂直方向上,硝态氮有明显的表聚现象,灌水量增加有利于提高各层硝态氮含量。土壤含水率与土壤硝态氮除表现为以正相关为主,在垂向分布上相关性较高外,空间分布的相关性并不大,且改变灌水量并不能提高两者相关性。在风沙土地区利用滴灌灌溉玉米时,为了更好地将土壤水分和养分控制在根系分布层内,推荐灌溉制度计算公式中的需水系数取0.8。     

滴灌施肥下水氮供应对夏玉米产量、硝态氮和水氮利用效率的影响

【目的】寻找滴灌夏玉米最佳施氮量。【方法】本试验在测坑-防雨棚设施条件下进行,试验设置2个灌水定额,分别为50 mm(WH为充分灌溉)25 mm(WL为限水灌溉);4个氮肥水平,即0、90、180、270 kg/hm~2,分别以N0、N1、N2和N3表示。采用完全区组设计,共计8个处理,3次重复。研究了滴灌施肥条件下,灌水定额和氮肥互作对土壤水分消耗、NO3--N运移积累以及夏玉米产量和水氮利用效率的影响。【结果】灌水、氮肥及其交互作用均显著影响夏玉米地上部干物质量、籽粒产量和水氮利用效率。限水灌溉条件下,玉米拔节期—灌浆初期发生中轻度水分亏缺,对后期产量形成产生显著影响,但限水灌溉显著提高了土壤贮水的消耗量和水分利用效率。在2种灌溉水平下,施氮量与产量均成抛物线关系,充分灌溉条件下施氮量264.3 kg/hm~2时为转折点,限水灌溉条件下施氮量176.9 kg/hm2为转折点。充分灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率呈增加趋势;但在限水灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率表现出降低的趋势。随着施氮量增加,各土层土壤硝态氮量显著增加,且60～100 cm土层硝态氮累积所占比例增加。与充分灌溉相比,限水灌溉作物吸氮量降低,各生育期土壤中硝态氮残留增加。【结论】玉米产量对氮素的响应与供水量相关,水分亏缺下,产生最大产量需要的氮素用量随之降低。因此,生产中应根据土壤含水率调整施氮量,以实现最高产量和水肥利用效率。     

不同生育期灌水和施氮对春玉米农田硝态氮迁移及产量的影响

通过对大田春玉米进行不同生育期灌水和施氮处理,研究了不同灌水和施氮对玉米农田硝态氮运移和产量的影响。结果表明:生物产量和籽粒产量及其灌溉水利用效率有随施氮量增加而增大的趋势。与全生育期灌水比较,任何生育期不灌水处理都造成生物产量和籽粒产量降低,而生育期不灌水处理增加了灌溉水利用效率,两个生育期不灌水处理的生物产量和籽粒产量的灌溉水利用效率最高。在春玉米生长阶段,拔节期,抽穗期和成熟期不灌水对生物产量影响显著,抽穗期不灌水、苗期与灌浆期不灌水、拔节期期和灌浆期不灌水处理显著影响籽粒产量。     

施肥模式对日光温室土壤铵态氮和硝态氮的影响

通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2;无机肥施氮量767 kg/hm2;无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量450 kg/hm2,无机肥施氮量153 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2,无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量150 kg/hm2,无机肥施氮量191 kg/hm2,研究了日光温室0～200 cm土壤中NH4+-N和NO3--N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NH4+-N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NO3--N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383 kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40～160 cm土壤中NO3--N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150 kg/hm2、无机肥191 kg/hm2的施肥模式进行施肥。     

玉米膜孔灌苗期不同灌水量对水氮分布的影响

通过室外田间试验,分析了膜孔灌玉米苗期不同灌水量对土壤水氮分布的影响.灌水量越大,土壤含水率越大,分布范围越广,土壤表层硝态氮含量越小,对深层80～100 cm硝态氮含量影响越大;随灌水量的增加,硝态氮累积峰越靠下,增加了硝态氮的淋失.     

灌水量与施氮量对不同类型土壤中硝酸盐运移的影响

为研究一维条件下灌水量与硝酸盐淋溶损失的关系,采集宁夏日光温室条件下两种类型的土壤(灌淤土、灰钙土)做成1 m土柱,设置两个灌水量(T1:2.25×10~3 t/hm~2、T2:4.50×10~3 t/hm~2)和两个施氮量(N1:450 kg/hm~2、N2:675 kg/hm~2),测定不同处理后土壤剖面水分和硝态氮含量、计算表层累积量及深层淋溶量,并测定不同处理淋溶液硝态氮浓度及其他化学性质。结果表明:①不同土壤类型和施氮量对土壤剖面质量含水量有显著影响。②灌淤土硝态氮含量高于灰钙土;T2处理各层土壤硝态氮含量低于T1处理。4个处理相比,硝态氮的峰值均出现在60～80 cm处,土壤硝态氮含量表层、深层T2N1处理均最低而T1N2处理最高。③T1、T2处理硝态氮累积量相比, T2较T1表层累积量减少33.5%,深层减少17.14%; N1、 N2处理相比,N2较N1表层累积增加48.72%,深层增加28.8%。④土壤类型、灌水、施肥对淋溶液中硝态氮及其他化学性质均有显著影响。由此可见,土壤类型、灌水量及施氮量均对土壤中氮素的累积及损失有显著影响,相比之下影响程度为施氮量灌水量土壤类型。     

施氮对不同质地滴灌棉田土壤硝态氮分布及棉花产量的影响

为了探究施氮对不同质地滴灌棉田硝态氮分布及产量的影响,采用温室土柱模拟的方法,研究了滴灌条件下不同质地土壤硝态氮分布迁移特征,分析了施氮对NO_3-N和棉花产量的影响。结果表明,在灌水量一定的条件下,在砂土、壤土中施氮量分别为256.00、287.34 kg/hm~2时,相应的氮素积累量最大,皮棉产量最高,土壤硝态氮主要集中分布在30~40 cm土层,有利于棉花根系的吸收,且分别比不施氮增产43.87%和44.92%。一定施氮量下,壤土硝态氮分布的均匀性优于砂土,并且根层20~40 cm土层硝态氮量高于砂土,且比砂土平均增产6.16%。砂土、壤土中硝态氮量在各生育期总体呈现"降-增-降"的变化趋势,并且收获前期施纯氮340 kg/hm~2处理60cm土层砂土硝态氮量的第二个峰值较壤土提高15.98%,在生育期末端砂土在深层的氮素积累高于壤土,存在继续向下淋失的风险。     

冶河灌区农田土壤水分与硝态氮分布规律研究

为分析农业生产对农业生态系统和地下水环境的影响,2012-2013年在冶河灌区开展小麦、玉米轮作区农田土壤含水率和硝态氮田间试验,同时对地下水位和水质进行了监测。通过分析试验数据,结果表明:小麦、玉米轮作周期0~300cm土层范围内,土壤含水率变化呈X型。计划灌水定额相同,不同地块灌溉引起土壤含水率明显变化的土层深度不同,其原因是主要受土壤初始含水率和土壤空间异质性的影响;小麦、玉米轮作周期0~300cm土层范围内,土壤剖面硝态氮含量变化呈单调递减曲线。2013年3月土壤硝态氮累积量最高,2013年5月硝态氮的淋洗量最大。在地下水位埋深8~9m,灌水量为900~1 200m3/hm2时,硝态氮运移主要发生在耕层土壤,施肥和降水是土壤硝态氮向深层土壤淋洗、地下水质变化的主要影响因素。     

有机无机氮配施对玉米产量和硝态氮淋失的影响

为获取玉米高产和减少氮素淋失的合理有机无机配施模式,通过田间试验和脱氮-分解模型(DeNitrification-DeComposition,DNDC)模拟,研究了有机氮替代不同比例无机氮对玉米产量和硝态氮淋失的影响。玉米田间试验在内蒙古河套灌区进行,设置了6个处理,包括不施氮（CK）、单施无机氮（U1）以及用有机氮替代25%、50%、75%和100%无机氮（U3O1、U1O1、U1O3、O1）。利用2018—2020年的U1处理对模型进行了校准,用其他处理进行验证。结果表明,该模型能较好地模拟作物产量（标准均方根误差小于5%）和硝态氮淋失量（标准均方根误差小于15%）。此外,利用该模型模拟评估不同管理措施对玉米产量和硝态氮淋失量发现,在U1处理的基础上,增加无机氮施用量会导致作物产量下降,同时也会显著增加硝态氮淋失量;增加有机氮施用量、灌水量、无机氮分施次数会增加玉米产量和硝态氮淋失量。在等施氮量240kg/hm2条件下,随着有机氮施入比例增加,玉米产量呈先升后降的趋势,硝态氮淋失量呈逐渐降低的态势。综合来看,有机无机氮配施比例为3∶2时,作物产量达到最高值（12578kg/hm2）,硝态氮淋失量（15.7kg/hm2）也在可接受水平,可确定为该地区较优有机无机氮配施模式。     

不同麦秆覆盖量对夏玉米耗水量和生理性状的影响

采用盆栽试验方法,研究了覆盖小麦秸秆保墒措施+灌溉条件下,对夏玉米生育期耗水量、生理性状和光合特性的影响,其中秸秆覆盖量分别为0(对照)、3000、6000、9000和12000 kg/hm2。结果表明:秸秆覆盖显著地减少了夏玉米生育期耗水量、增加了玉米株高和叶面积,秸秆覆盖量9000 kg/hm2时效果最佳;夏玉米的光合速率和蒸腾速率随着秸秆覆盖量的增大而增加。     

灌水施氮方式对玉米生育期土壤NO3--N时空分布的影响

在干旱区大田条件下,以制种玉米金西北22号为供试材料,采用交替灌水、固定灌水、均匀灌水和交替施氮、固定施氮、均匀施氮二因素三水平的完全组合方案,在拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期和成熟期对0~100 cm土层分层监测植株正下方、植株正南侧和植株正北侧的土壤NO_3~--N含量。结果表明:监测时期内,植株南、北两侧较植株下和0~40 cm土层较40~100 cm土层的土壤NO_3~--N含量时空分布受灌水施氮方式影响更大。固定灌水固定施氮下,水氮同区时土壤NO_3~--N在施氮侧下移,而水氮异区时土壤NO_3~--N在施氮侧累积。灌浆期,40~80 cm土层的植株下,与均匀灌水相比,交替灌水下不同施氮方式的土壤NO_3~--N含量减少9.9%~14.4%。交替灌水均匀施氮或交替灌水交替施氮使得土壤NO_3~--N在较长时间内维持在0~40 cm土层周围,成熟期二者0~100 cm土层的土壤NO_3~--N残留量相近,但较其他处理减少11.7%~27.3%。综上,交替灌水均匀施氮或交替灌水交替施氮使玉米生育期土壤NO_3~--N含量时空分布比较合理,成熟期土壤NO_3~--N残留量较低。     

秸秆覆盖对土壤水分及夏玉米产量的影响

秸秆覆盖是减少棵间无效水分蒸发,提高根层土壤含水量及水分利用效率的有效途径,在北京大兴县的3年使用表明,覆盖秸秆3．0t／hm2,可有效保持表层土壤结构,使表层土壤含水量提高2％～11％,且越是干旱年份保水保墒效果越显著,夏玉米出苗率提高4％～13％;可使作物总干物质产量提高26％,籽粒产量提高20％。研究结果显示秸秆覆盖技术具有明显节水增产效果,在半干旱的夏玉米种植区,具有推广价值。     

垄作沟灌条件下不同灌溉制度对土壤水分及制种玉米产量的影响

为探求西北内陆干旱地区制种玉米合理的灌溉制度,在石羊河流域设置了灌水定额、灌水次数、次追肥量和追肥次数的L9(34)正交试验。结果表明,制种玉米生育期表层土壤水分变化大,随制种玉米播后天数的增加呈降低趋势。相同灌水定额条件下,随灌水次数增加深层土壤水分含量出现多次峰值。制种玉米经济产量介于2 704.14~4 877.57 kg/hm~2,水分利用效率介于0.737~1.053 kg/m~3。制种玉米产量与耗水量呈显著正相关关系(R2=0.84)。产量与穗粗、穗长、秃尖长、穗行数及行粒数各产量特征值呈显著正相关关系。垄膜沟灌条件下,制种玉米全生育期灌水6次(播后灌水定额500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆前期、灌浆后期灌水定额均为400m~3/hm~2),总灌溉定额为2500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期分别追施N肥1次(追肥量150 kg/hm~2)的水肥调控措施作物产量和水分利用效率最优。     

冻融期不同时间灌水对土壤水热影响的试验研究

为了揭示冻融期不同时间灌水对土壤水分运移和温度分布的影响,设置了未灌水裸地L0和冻融期7个不同时间灌水地块(即L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,灌水1次,灌水量225 m3/hm2),跟踪监测冻融期不同地块土壤剖面温度和土壤含水率.结果表明:灌水对0～20 cm的土壤含水率和温度影响显著,不稳定冻结阶段初灌水对...     

不同立地类型根灌、滴灌水分扩散规律

为掌握根灌、滴灌在不同立地类型土壤中的水分扩散规律,通过不同灌水梯度试验,采用挖剖面和直观观测法,研究了根灌和滴灌在不同立地类型土壤水分的垂直和水平扩散规律。结果表明:风沙土中根灌、滴灌水分垂直扩散明显小于水平扩散,且灌水时间与扩散速率均呈负相关对数关系。沙质壤土中根灌水分垂直扩散明显小于水平扩散,滴灌则垂直扩散速率大于水平扩散,两者差异不明显;灌水时间与扩散速率呈负相关对数关系。灰棕漠土中根灌初期水分垂直扩散和水平扩散相同,随时间增大,水平扩散速率大于垂直扩散;滴灌则垂直扩散速率大于水平扩散,但两者差异不明显;灌水时间与扩散速率也呈负相关对数关系。总体来看,根灌在不同立地类型土壤中的水分无论垂直扩散速率还是水平扩散速率都表现为:沙质壤土风沙土灰棕漠土;滴灌则无论水平扩散速率还是垂直扩散速率都表现为:灰棕漠土风沙土沙质壤土,两者扩散规律明显不同。     

不同灌水方式对沙地枸杞土壤水分及产量的影响

【目的】确定根际环形多点源滴灌技术的应用效果。【方法】以陕北沙地枸杞为研究对象,采用小区灌水试验,将根际环形多点源滴灌与地表滴灌、涌泉根灌下对比,研究了不同灌水方式对土壤湿润锋垂直分布范围、土壤含水率、枸杞产量的影响。【结果】地表滴灌下69%的土壤湿润体位于地表0~20cm,涌泉根灌下72.2%的土壤湿润体位于根系主要分布层,根际滴灌下土壤湿润体100%位于枸杞主要根系层;地表滴灌和涌泉根灌、根际滴灌产量比不灌溉枸杞分别增产2 075、3 145、4 150 kg/m^2,水分利用率分别提高了22.4%、41.9%、60.2%;净收入高低排序为根际滴灌>涌泉根灌>地表滴灌,分别比不灌溉处理提高了193.1%、126.3%、81.2%,单位水产值达到了15.0、13.3、11.5元/m^3。【结论】根际环形多点源滴灌的水分湿润范围更适宜于沙质土壤的经济林,是减少地表蒸发损失和深层渗漏的有效技术措施,该技术在沙地经济林生产中有广阔的推广应用前景。     

塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分动态与耗水特性

土壤水分条件是棉花生长和发育的重要因素。为了研究塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分特征,于2014年4月18日至10月31日采用中子仪对膜下滴灌棉田0~120cm土壤水分进行观测,分析了不同生育期土壤含水率的时空变化,采用水量平衡原理计算了膜下滴灌棉田耗水量。结果表明:4月中旬到7月中旬为土壤水分稳定期,7月中旬到8月底为土壤水分剧烈变化期,8月底到10月底为缓慢消耗期;0~20cm为土壤水分活跃层,20~60cm为土壤水分次活跃层,60~120cm为土壤水分稳定层;灌溉入渗水主要分布在0~40cm;膜下滴灌棉田苗期、蕾期、花铃期、吐絮期的耗水强度分别为0.63、2.62、7.01、0.71mm/d。     

干旱区不同冬灌定额对土壤水盐分布的影响研究

为了研究开孔河流域棉田不同定额冬灌对土壤水分及盐分的影响,缓解地区春季农业用水压力,探究棉田只冬灌的灌水模式是否能够满足棉花出苗阶段生理需水要求,通过大田试验,对比分析了各处理(1 200、1 800、2 400、3 000、3 600、4 200 m3/hm2)灌前与灌后不同时期0~100 cm土层水分、盐分的变化情况。结果表明,小定额灌水条件下耕作层水分易蒸发,保水效果不显著,返盐现象严重,脱盐作用较弱。经比较分析,冬灌定额为3 600 m3/hm2时,具有显著的保墒压盐的作用,可为返春后的棉花播种及出苗提供较好的水盐条件,可起到减少春灌定额或免除春灌的作用。