水氮互作对冬小麦耗水特性和氮素利用的影响

为了探讨河南省豫北地区水氮互作下冬小麦耗水特性、植株氮素积累和氮素利用率等指标的变化特征,结合当地冬小麦灌溉施肥制度设置水氮两因素裂区试验,水分为主区,氮素为副区,设置3个灌溉水平:W0(返青后不灌水)、W1(返青后灌拔节水)和W2(返青后灌拔节水和灌浆水);在每个灌溉水平下设置3个施氮水平:N0(不施氮)、N1(150kg/hm~2)和N2(225kg/hm~2),每次灌水量75mm。结果表明:随着施氮量的增加,冬小麦生育前期的阶段耗水量、日耗水强度和生育后期的耗水模系数增加。随着灌溉的增加,N0的氮收获指数高于施氮处理,施氮提高了植株氮素积累量和籽粒含氮量,且N1的氮吸收率高于N2。在相同施氮量下,灌水有利于提高氮肥生产率和小麦的籽粒产量。水分对籽粒产量和氮素利用率的贡献率高于氮素,氮素对水分利用效率贡献率较高。在干旱胁迫初期可通过施氮来提高土壤贮水的利用率。灌水可以补偿因施氮量不足导致的籽粒产量降低,而施氮过多对灌水的补偿效应较小。本地区冬小麦灌溉施肥制度为冬灌返青后灌拔节水和灌浆水,施氮为150kg/hm~2时,籽粒产量最高,水分利用效率较高,植株氮素积累量、氮吸收效率和氮肥生产率相对较优,可供实际生产中参考。     

灌溉方式、灌水量及施氮量对小麦、玉米周年水分利用的影响

为探明不同灌溉方式、不同灌水量与氮肥用量条件下小麦、玉米周年水分利用机制,采用田间试验,开展了喷灌与地面灌条件下灌水次数(0,1,2,3次,450 m~3/hm~2)与施氮量(小麦季:180,240,270 kg/hm~2;玉米季:210,270,330 kg/hm~2)对小麦、玉米生长及产量和灌水利用率、小麦生理特征等的影响研究。结果表明:喷灌较地面灌更利于小麦叶片SPAD值的提高。在不同灌量条件下,喷灌更利于促进小麦光合速率的提高,且以N270+3水处理的光合速率最高,其次为N180+1水处理。在中低氮水平,地面灌以灌2水产量最高,而喷灌在灌1水条件下产量最高。玉米产量在低氮和高氮水平下,随灌水量的增加而增加,而中氮(270 kg/hm~2)水平则表现为先增加而后降低的趋势,且中氮水平的玉米产量相对较高。对周年效应而言,喷灌的小麦、玉米周年产量和灌水利用率基本均高于地面灌。在两种灌溉条件下,均以小麦、玉米分别灌2水[450 m~3/(hm~2·次)],周年施氮量510 kg/hm~2的周年总产量最高。周年总灌水利用率在两种灌溉条件下均以周年总施氮量390 kg/hm~2+总灌水900 m~3/hm~2最高,其次为中氮(N240+N270)灌1水处理。周年总水分利用效率以喷灌周年总施氮量510 kg/hm~2+总灌水900 m~3/hm~2最高,以地面灌周年总施氮量510 kg/hm~2+总灌水1 800 m~3/hm~2最高。说明适当减少灌水更利于周年小麦、玉米水分利用率的提高。从增产与节水综合因素考虑,推荐小麦、玉米周年灌水施肥模式为:小麦N240+玉米N270+喷灌各2水[450 m~3/(hm~2·次)]。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响

采用田间试验裂区设计方法,研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响。补灌设3个水平,在冬小麦拔节期0—40cm土层补灌至土壤目标相对含水量的60%(W_1),70%(W_2)和80%(W_3)。施氮设3个水平:不施氮(N_0)、施纯氮195kg/hm~2(N_(195))和255kg/hm~2(N_(255))。结果表明:(1)不同补灌和施氮对冬小麦关键生育期株高、叶面积影响效果较为显著,同一补灌处理下,其冬小麦株高、叶面积均表现为N_(255)N_(195)N0(p0.05)。N_(195)、N_(255)处理显著高于N_0处理,但N_(195)及N_(255)处理间无显著性差异(p0.05),同一施氮处理下,W_2(569.4m~3/hm~2)、W_3(873.45m~3/hm~2)处理显著高于W_1(265.2m~3/hm~2)处理,但W_2及W_3处理间无显著性差异(p0.05)。说明过量施氮和补灌对冬小麦株高、叶面积无显著性作用。(2)同一施氮水平下,补灌对冬小麦的增产效应随施氮量的增加呈下降趋势,说明施氮和补灌对冬小麦产量存在一定的临界值,超过临界值,产量下降。当施氮量为195kg/hm~2,补灌量为田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2)时达最高产8 500kg/hm~2。(3)冬小麦成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著高于不施氮处理(p0.05),但在W_2、W_3处理下,N_(255)相较于N_(195)显著下降(p0.05),特别是在W_3(873.45m~3/hm~2)水平下,N_(255)甚至低于N_0处理;在N_0、N_(195)处理下,植株氮素积累量随补灌量的增加显著增加(p0.05),但在N_(255)处理下并无显著差异(p0.05),说明适量补灌、施氮可提高冬小麦的吸氮能力,但过量补灌、施氮并不利于植株对氮素的吸收。(4)拔节期补灌量的增加虽提高了冬小麦的吸氮能力,促进冬小麦吸收较多的氮素,却抑制了冬小麦体的氮素向籽粒的转移和分配。综合考虑冬小麦生长状况及氮素风险状况,建议施氮量为195kg/hm~2、补灌至田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2),作为该区域适宜的水、肥用量。     

水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响

针对黄淮海地区农业生产中存在的水资源供应短缺,肥料利用率低等问题,设计试验研究水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响,为黄淮海地区高效利用水氮资源提供理论依据。2015-2017年以石麦15(SM15)为材料,利用水肥渗漏研究池,设计2个供水量水平(500,250 mm);2个施氮量水平(90,180kg/hm~2);2个氮肥类型(无机肥尿素,有机肥牛粪)。结果表明:2年试验内冬小麦旗叶光合生理特性变化规律相似,各处理的冬小麦旗叶光合速率,蒸腾速率,单叶水分利用效率在生育期内均呈现先上升后下降的趋势。水氮互作对小麦旗叶光合速率影响显著,W1(供水量500mm)处理的旗叶光合速率明显高于W2(供水量250mm)处理,施氮肥180kg/hm~2处理的旗叶光合速率明显高于施氮肥90kg/hm~2的处理,与施用无机肥相比,施用有机肥可保证冬小麦生育后期维持较高的旗叶光合速率。2年试验干物质积累量最多、产量最高的处理为W1M1(供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2)。综合冬小麦光合生理特性,籽粒产量,本试验条件下有机肥增产效果优于无机肥,冬小麦生育期供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2时冬小麦旗叶光合生理特性较优,获得较高产量。     

水氮互作对小麦土壤硝态氮运移及水、氮利用效率的影响

为给强筋小麦(Triticum aeativum L.)高产优质栽培的水、氮合理运筹提供理论依据,在高产地力条件下,选用强筋小麦品种济麦20,设置不施氮（N0）、施氮180 kg/hm2 （N1）、240 kg/hm2 （N2）3个施氮水平,每个施氮水平下设置不灌水（W0）、底墒水+拔节水+开花水（W1）、底墒水+冬水+拔节水+开花水（W2）、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水（W3）4个灌水处理,每次灌水量均为60 mm,研究了水氮互作对麦田耗水量、土壤硝态氮运移、氮素利用效率和水分利用效率的影响。结果表明,（1）增加施氮量,开花期和成熟期0—140 cm各土层的土壤硝态氮含量显著升高;增加灌水时期,土壤硝态氮向深层的运移加剧,成熟期0—80 cm各土层的土壤硝态氮含量降低,120—140 cm土层的土壤硝态氮含量升高。N1W1处理在开花期0—60 cm土层的土壤硝态氮含量较高,成熟期土壤硝态氮向100—140 cm土层运移少,有利于植株对氮素的吸收。（2）随施氮量的增加,子粒产量先升高后降低,以N1最高。N1水平下,W1处理获得了较高的子粒产量、子粒氮素积累量、氮素利用效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力;在此基础上增加冬水(W2),上述指标无显著变化;再增加灌浆水(W3),上述指标显著降低。（3）施氮提高了小麦对土壤水的利用能力,随施氮量增加,土壤供水量及其占总耗水量的比例显著升高。N1水平下,W1处理获得了最高的水分利用效率;再增加灌水时期,水分利用效率显著降低,开花至成熟阶段的耗水模系数显著升高,灌水量占总耗水量的比例升高,降水量和土壤供水量占总耗水量的比例降低。本试验条件下,施氮为180 kg/hm2,灌底墒水＋拔节水＋开花水3水的N1W1处理,是兼顾高产、高效的水氮运筹模式。     

花生补灌条件下施氮对土壤氮素吸收与转化的影响

为提高辽西地区花生产量和水氮利用率,本文以‘白沙1016’为对象,采取裂区试验,主区为雨养(W0)和测墒补灌(W1)两种灌溉模式,子区为0 kg·hm~(-2)(N0)、40 kg·hm~(-2)(N1)、60 kg·hm~(-2)(N2)和80 kg·hm~(-2)(N3)4个施氮水平,研究施氮对测墒补灌条件下花生干物质积累和氮素积累及分配的影响。试验结果表明:在雨养和测墒补灌条件下,花生成熟期的单株干物质量分别为64.66~74.92 g和71.65~92.81 g,以W1N3处理最高,W0N0最低,且随施氮量呈现二次曲线变化趋势。花生植株氮积累量随施氮量变化趋势与干物质量一致,W1N2较其他处理显著提高了氮素积累量、产量和水分利用效率。测墒补灌优化了花生植株中氮素的分配,延长了叶片氮素积累时长,同时提高了叶片氮素向荚果的转移量,继而相对雨养处理显著增加了花生荚果氮积累量所占植株氮积累总量的比重(氮收获系数)2.13%、氮肥农学利用率78.57%、氮肥表观回收率25.90%。花生收获后,土壤硝态氮主要分布在0~40 cm土层内,占0~60 cm土层的77.75%,且累积量随着施氮量的增高而增加,但补灌会使土壤硝态氮下移造成硝态氮淋失。因此,综合考虑水氮利用效率,在辽西半干旱地区推荐W1N2为适宜花生生产水氮管理,其产量、水分利用效率和灌溉水利用效率最高,分别为6 485.03 kg·hm~(-2)、2.02 kg·m~(-3)和10.21kg·m~(-3)。     

施氮与灌水对河西制种玉米产量及水氮利用效率的影响

为探究施氮和灌水对河西灌区制种玉米种子产量以及生产过程中水氮利用的影响,以郑单958(ZD958),先玉335(XY335)为研究对象,设置充分灌水(6 000 m~3·hm~(-2),W_(6000))、中度胁迫(4 500m~3·hm~(-2),W_(4500))、重度胁迫(3 000 m~3·hm~(-2),W_(3000))3个灌水梯度,不施氮(0 kg·hm~(-2),N_0)、中量施氮(225 kg·hm~(-2),N_(225))、过量施氮(450 kg·hm~(-2),N_(450))3个施氮水平,测定收获期种子产量及产量构成,以及播前收后1m深土壤含水量及土壤硝态氮含量。结果表明,灌溉量对种子产量无显著影响,同一灌水条件下施氮处理产量显著高于不施氮,先玉335组合产量较郑单958组合高,最高产量出现在中度胁迫灌水条件下的过量施氮处理(W_(4500)N_(450)),达11 147 kg·hm~(-2);先玉335组合的种子百粒重显著高于郑单958组合,郑单958组合种子各产量构成均表现为施氮处理高于不施氮。在中度胁迫灌水条件下,0~100cm土壤硝态氮的累积量显著高于重度胁迫和充分灌水;水分利用效率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率均以中度胁迫灌水条件下中量施氮处理占优。综合考虑产量及水氮利用效率,在本试验条件下,适合河西灌区郑单958制种组合和先玉335制种组合的水氮最佳组合为灌水量4 500 m~3·hm~(-2),施氮量225 kg·hm~(-2)。本研究为河西制种玉米种植中水氮合理利用提供了理论借鉴。     

黄淮南部平原喷灌冬小麦灌浆特性及水氮优化耦合研究

为了优化冬小麦水氮配置,实现养分水分资源高效利用,试验设计3个灌水水平(低灌水W1:25 mm;中灌水W2:40 mm;高灌水W3:55 mm)和5个氮肥水平(N0:0;N1:80 kg/hm^2;N2:180 kg/hm^2;N3:240 kg/hm^2;N4:300 kg/hm^2),共计15个处理,探究了喷灌条件下灌水、施氮及其互作对籽粒灌浆特性及水氮利用效率的影响,并通过建模求解最优水氮配置。结果表明:施氮对te(灌浆持续时间)和tm(最大灌浆速率出现时间)影响显著,两者均随施氮量的增加表现为先增加后降低。N3施氮水平下te和tm最大,均值分别为43.9,24.6天,比N0(不施氮)分别增加1.7,3.0天。W2N3处理的tm值最大,比最小处理W1N0延后5.0天。GFmax(最大灌浆速率)与AG(平均灌浆速率)呈极显著相关(r=0.841**),千粒重与产量(r=0.791**)、te(r=0.755**)和tm(r=0.717**)呈极显著正相关。W2N3组合产量和WUE(水分利用效率)均为最大,分别为8960 kg/hm^2和2.83 kg/m^3。水氮耦合通过优化灌浆过程可有效提高冬小麦产量。喷灌灌水定额26~35 mm、施氮量193~204 kg/hm^2(基施40%+拔节期追施60%)的水氮资源配置模式可实现节水增产双效目标。     

滴灌水肥一体化对枸杞产量、水氮利用及经济效益的影响

  【目的】  本研究针对当前柴达木盆地枸杞(Lycium barbarum L.)生产中水肥过量施用的现象,通过分析水氮互作对枸杞水氮利用效率、产量及经济效益的影响,为当地枸杞种植节水减肥及增产增效提供理论依据。  【方法】  试验于2018—2019年在青海省海西州德令哈市怀头他拉灌区进行,以2年生‘宁杞7号’为研究对象,采用水、氮两因素三水平设计,水分处理水平为W1 (198 m3/hm2)、W2 (158 m3/hm2)和W3 (119 m3/hm2),氮肥水平为N1 (345 kg/hm2)、N2 (276 kg/hm2)和N3 (207 kg/hm2)。分析不同水氮条件对0—100 cm土层土壤蓄水量、耗水量、水氮利用效率、产量及经济效益的影响。  【结果】  水氮互作对土壤蓄水量存在显著影响,其中W2N2处理两年内蓄水量最高。不同灌水处理间的水分利用效率表现为W2>W3>W1,与W1相比,W2和W3分别提高79.4%和59.3%。W2N3处理下水分利用效率最高,两年平均为17.26 kg/(hm2·mm)。两年平均氮肥偏生产力表现为W2>W3>W1。在相同灌溉水平下,氮肥偏生产力随施氮量的增加显著降低。所有处理中以W2N3的平均氮肥偏生产力最高,为15.71 kg/kg。灌水和施氮均可增加枸杞产量和经济效益,不同灌水处理间产量和经济效益整体均表现为W2>W3>W1。与W1相比,W2和W3产量分别提高49.4%和29.1%,净收益分别提高3.36和2.88倍;与W2N1处理相比,W2N2和W2N3产量分别提高10.6%和16.7%,净收益分别提高29.1%和41.6%。  【结论】  只有适量灌水才可以提高0—100 cm土层含水量,提高枸杞水分利用效率。在适量灌溉条件下,降低氮肥投入有利于提高枸杞产量、水氮利用效率及经济效益。综合评价,灌水量150～160 m3/hm2,施氮200～220 kg/hm2为柴达木盆地枸杞种植适宜的水肥模式。     

冬小麦-夏玉米轮作产量与氮素利用最佳水氮配置

【目的】华北太行山前平原高产限水区冬小麦-夏玉米轮作体系中灌水施肥不合理的现象普遍存在,水资源浪费和农业面源污染严重。长期定位研究水氮配置对小麦玉米产量和氮素利用影响,可为该区优化水氮管理模式,充分发挥水氮协同增效作用提供依据。【方法】2006~2014年进行大田试验,采取裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。小麦季灌水设春灌一次水(W1, 拔节水)和两次水(W2, 拔节水+开花水)两个处理; 玉米季在小麦灌一次水基础上设限水处理(WL),在两次水基础上设适水处理(WS),限水和适水的灌水次数根据降水年型而定。两种灌水条件均设置6个施氮水平,分别为0(N0)、 60(N60)、 120(N120)、 180(N180)、 240(N240)、 300(N300)kg/hm2。连续8年定位测定了小麦玉米产量、 植株吸氮量。【结果】小麦玉米产量和植株吸氮量年际间差异均较大,相对而言,W2(WS)产量和吸氮量的年际波动较小,一定程度上降低了不同年型气象因素的影响,达到稳产的效果。两种水分条件下N0 和N60处理的作物产量和吸氮量除个别年份外都显著低于其余施氮处理。本研究的产量水平下(冬小麦7000~9500 kg/hm2,夏玉米8500~11000 kg/hm2)小麦玉米产量与其吸氮量呈显著线性正相关。小麦玉米8年平均产量和吸氮量在一定施氮范围内均随施氮量的增加而显著增加,但施氮达到120 kg/hm2后产量不再显著增加,达到180 kg/hm2后吸氮量不再显著增加,同一施氮水平的作物产量和吸氮量都表现W2(WS)高于W1(WL)。两种水分条件下小麦玉米的氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮素生产效率都随施氮量的增大而显著减小,但对同一施氮水平W2(WS)高于W1(WL)。冬小麦-夏玉米整个轮作体系氮肥累计表观利用率(一段时期内作物对肥料氮的累计吸收量与该时期施氮总量的比值)同样随施氮量的增加显著减小,一次水+限水条件下从N60+60的51.8%下降到N300+300的22.3%,两次水+适水从N60+60的57.4%下降到N300+300的24.6%。同一施氮水平的氮肥累计表观利用率两次水+适水都高于一次水+限水。【结论】冬小麦春灌两次水、 施用N 120 kg/hm2,夏玉米适水灌溉、 施N 120 kg/hm2的产量和吸氮量都达到最高水平,氮肥偏生产力、 农学效率、 累计表观利用率以及氮素生产效率也比较高,因此在一定时期内可作为当地小麦-玉米轮作体系适宜的水氮配置,周年产量可维持在16~19 t/hm2。     

灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响,在大田条件下,研究了小麦生育期内不灌水(W0)、仅灌拔节水(W1)、灌拔节水+开花水(W2),每次灌水定额75mm,和不施硫0kg·hm-2(S0)、施硫60kg·hm-2(S60)对小麦干物质积累、产量和水分利用的影响。结果表明:随灌水次数的增加,田间耗水量增多,产量提高,但水分利用率降低;在3个灌水条件下,S60较S0均显著提高了生育后期干物质积累量、籽粒产量、水分利用率、灌水利用率和降水利用率;在所有灌水和施硫处理组合中,以S60W2干物质积累量和籽粒产量最高,分别为22 082k、8 087kg·hm-2,水分利用率以S60W0最高,为15.42kg·hm-2·mm-1,W2S0最低,为13.81kg·hm-2·mm-1,灌水利用率则以S60W1最高,达105.09kg·hm-2·mm-1。由此建议,在正常降水年型条件下,在氮磷钾合理配施和底墒水适宜的基础上,可采取施硫60kg·hm-2结合拔节期灌W1水的措施,实现小麦产量和水分效率的同步提高。     

滴灌频率和施氮量对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2016年和2017年在北方寒旱地区日光温室西葫芦栽培中,灌溉定额为269.87mm,设置2个滴灌频率(低频W1:7天1次,高频W2:2天1次)和2个氮素水平(适氮N1:375kg/hm~2,高氮N2:565kg/hm~2),研究不同处理对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及西葫芦产量的影响。结果表明:(1)高频(W2)滴灌提高了0—40cm土层的土壤水分,减少了水分的深层下渗。(2)高氮(N2)施肥各土层硝态氮含量较高,适氮处理配合高频次滴灌根区0—40cm硝态氮含量维持在相对适宜水平,40—80cm土层硝态氮含量相对较低,提高滴灌频率可降低氮素向深层淋失的风险。(3)在适氮(N1)水平下,西葫芦产量对于滴灌频率敏感,而对于高氮(N2)水平,提高滴灌频率,产量增加不显著。(4)在定额滴灌量下,滴灌频率对西葫芦水分利用效率的影响大于施氮肥对西葫芦水分利用效率的影响。(5)W2N1处理更有利于西葫芦的生长和产量的提高,推荐北方寒旱地区日光温室西葫芦施氮量为375kg/hm~2,灌溉频率为2天1次。     

限量灌溉对旱地小麦旗叶光合特性日变化和产量的影响

在大田条件下, 以“青麦6 号”小麦为试验材料, 研究了5 个灌水处理下旱地冬小麦灌浆期旗叶光合特性日变化和产量的变化。结果表明, 5 个灌水处理净光合速率日变化曲线均为双峰曲线, 但随着灌水次数的增加, “午休”明显减弱。在灌溉低于3 水的情况下, 旗叶的净光合速率、气孔导度都随灌溉量的增加呈上升趋势,均以灌3 水(W3, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理最高, 而胞间CO₂ 浓度和气孔限制值随着灌溉量的增加呈下降趋势; 而灌溉4 水(W4, 起身水60 mm+拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理的净光合速率明显小于W3 处理, 表明过量灌溉对旱地小麦灌浆期旗叶的光合作用有消极作用。小麦产量以灌2 水(W2, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm)处理为最高, 且在灌溉2 水以下随着灌溉次数增加而增加, 但灌1 水(W1, 拔节水60 mm)和W2 处理间产量差异不显著, 同时灌溉3 水(W3)和4 水(W4)会使产量下降, 反而低于旱地处理, 因此过多灌水不利于旱地小麦的高产。试验结果还表明, 拔节期、孕穗期和灌浆期灌溉对旱地小麦旗叶灌浆中期达到较高光合作用至关重要, 而起身水对旱地小麦光合作用无显著影响。拔节期是旱地小麦达到高产最重要的灌溉时期, 拔节~孕穗期为冬小麦需水关键期, 拔节~孕穗水对冬小麦产量和水分利用效率有重要影响。水分生产效率也随着灌水量的增加呈下降趋势。综合产量和水分利用效率因素, 以灌溉拔节水60 mm(W1)处理为达到旱地冬小麦高产的最佳灌溉模式。     

基于Meta分析华北冬小麦高产高效协同提升灌溉方案

目前针对灌溉对冬小麦产量和水分利用效率影响研究大多基于单点实验，受气候、土壤等因素影响，研究结果可比性较差，且难于获得区域结论。本文通过检索搜集获得186篇大田实验文献，共1876对观测数据，采用Meta分析方法分析明确了灌溉对华北冬小麦产量和水分利用效率的影响，揭示了不同区域、降水年型、土壤质地和施氮量水平下灌溉对产量和水分利用效率的影响差异，明确了不同情景下华北冬小麦产量和水分利用效率协同提升的最佳灌溉量。研究结果表明，与生长季内不灌溉相比，灌溉使华北冬小麦总体增产32.0%～38.3%，水分利用效率降低27.3%～30.1%。冬小麦生长季降水量<150mm的西北区域灌溉增产幅度（39.6%～53.5%）高于降水量>150mm的东南区域（24.3%～27.1%），灌溉后水分利用效率降低幅度（32.4%～37.5%）高于东南区域（22.0%～24.3%）。冬小麦高产高效的生长季内最佳灌溉量西北区域为150～180mm，东南区域为120～150mm；干旱年、平水年和湿润年均为灌溉两次效果最佳，且最佳灌溉时期分别为拔节期和开花期、拔节期和抽穗期、拔节期和孕穗期，最佳总灌溉量均为120～150mm；壤土条件下灌溉对冬小麦增产效果最佳，黏土条件下水分利用效率降低幅度最小，沙土、壤土、黏壤土和黏土四种土壤质地下冬小麦最佳灌溉量分别为60～90mm、120～150mm、180～210mm和150～180mm；施氮量在120～240kg·hm⁻²时，灌水80～140mm增产节水效果最佳，其中灌水110～140mm条件下冬小麦产量更高，而灌水80～110mm冬小麦水分利用效率更高。综上所述，华北地区冬小麦在湿润年型下拔节和开花期灌溉，平水年型下拔节和孕穗期灌溉，干旱年型下拔节和抽穗期灌溉，总灌溉量为120～150mm，可实现高产节水，若该区域为壤土，同时施氮120～240kg·hm⁻²，冬小麦可实现产量和水分利用效率的协同提升。 关键词：华北冬小麦|产量|水分利用效率|协同提升|Meta分析方法     

施肥对旱地胡麻耗水特性和籽粒产量的影响

为了合理调控胡麻生产过程中氮、磷配施水平,以"陇亚杂1号"为试验材料,研究了不同施肥处理对旱地胡麻耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。试验设2个施氮(纯N)水平:75kg/hm~2(N_1),150kg/hm~2(N_2);2个施磷(纯P_2O_5)水平:75kg/hm~2(P_1),150kg/hm~2(P_2),共4个施肥处理(N_1P_1,N_1P_2,N_2P_1和N_2P_2),以不施氮磷肥为对照(N_0P_0)。结果表明:2013年胡麻的农田耗水量随着施肥量的增加而增加,2014年随着施肥水平增加至N2P1时,耗水量达到高峰,较N_2P_2处理显著增加10.23%;与N0P0处理相比,各施肥处理100—200cm土层的耗水量明显增加13.03~19.36mm。在胡麻现蕾至盛花期,2013年各施肥处理在此阶段的耗水量随着施肥量的增加而增加,而2014年以N_2P_1处理的阶段耗水量最大,较N_0P_0,N_2P_2处理分别显著增加19.25%和17.87%,说明氮磷配施有利于促进胡麻根系对土壤水分的吸收,尤其是深层贮水的利用,以满足胡麻生育后期的水分需求。两个生长季,胡麻的籽粒产量均表现为N_2P_1N_2P_2N_1P_2N_1P_1N_0P_0,且N_2P_1的籽粒产量显著高于N_0P_0处理44.27%~56.55%。胡麻的水分利用效率与籽粒产量的变化趋势基本一致,各施肥处理中以N_2P_1处理的最大,N_2P_2的次之,分别比N_0P_0处理显著增加30.23%~38.54%,20.50%~36.81%。可见,在本试验区同等肥力土壤条件下,氮磷施用量分别为150kg/hm~2,75kg/hm~2的高氮低磷配施(N_2P_1)是旱地胡麻高产节肥的最佳施肥处理。     

水氮运筹对糜子生育后期干物质积累、转运及水氮利用效率的影响

为明确干旱、半干旱地区糜子水肥关系,并为水肥资源高效利用提供技术依据,以固糜21号为材料,在盆栽试验条件下,采用完全随机组合设计,水分设置50%,70%,90%田间持水量,施氮量设置0,0.05,0.10 gN/kg干土(折合纯氮0,75,150 kg/hm~2),研究不同水氮处理对糜子生育后期总叶面积、净光合速率、干物质积累与转运、水分利用效率及氮素利用效率的影响。结果表明:适宜水氮条件可以延缓叶片的衰老速度,维持较高的总叶面积,显著提高糜子灌浆期的净光合速率,促进灌浆后干物质的积累及转运,增加产量;糜子水分利用效率随施氮量的增加而增加,随土壤水分水平的提高而降低,追施氮量超过75 kg/hm~2后有减小趋势;糜子氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率、氮肥偏生产力随土壤含水量的提高而提高,随施氮量的增加而降低。拔节期70%田间持水量和追施氮75 kg/hm~2耦合主要通过延缓叶片衰老速度,增强灌浆期功能叶光合输出能力,增加灌浆后干物质的积累量,促进干物质的转运,提高水分利用效率以及氮素利用效率,从而对糜子产量产生调控作用。试验条件下,W_2N_2(70%田间持水量、追氮75 kg/hm~2)为最优水氮组合。     

温室沟灌条件下不同水氮用量对番茄产量、品质及水肥利用的影响

试验在温室栽培条件下研究不同的水氮用量对番茄产量、品质和水肥利用的影响,以期为温室番茄的生产提供科学的水氮管理依据。结果表明:有机无机配施模式下灌水与施氮量存在一定的交互作用,对于番茄产量、氮素总含量以及水氮利用效率具有较好的拮抗作用;充足的水分供应和适宜的施氮量是保证番茄产量、提高水氮利用率的前提。在相同灌溉量不同施氮量情况下,随着施氮量的升高,番茄品质中可溶性糖、可溶性酸和Vc含量与产量先升高后降低;在相同施氮量不同灌水量情况下,节水灌溉处理的氮肥与水分利用效率明显高于传统灌溉,且比传统灌溉处理增产3. 07%和5. 40%,节水灌溉处理的农学利用效率和肥料偏生产力比传统灌溉分别提高了23. 61%～29. 58%和3. 07%～5. 49%,与传统灌溉相比,节水灌溉处理的水分利用率提高了54. 60%和58. 64%,且节水灌溉下施氮量为675 kg/hm~2的处理产量以及水氮利用率最高。在本试验中,节水灌溉条件下施氮量为675 kg/hm~2的处理W2N675为较适宜番茄生长发育的处理措施。     

栽培模式及施氮对冬小麦-夏玉米体系产量与水分利用效率的影响

通过位于陕西杨凌的为期6年的田间定位试验,研究了长期覆盖栽培(常规、垄沟、覆草及控水)及施氮量(N0、120、240 kg/hm2)对小麦-玉米轮作体系作物产量及水分利用效率的影响。结果表明,与常规模式相比,垄沟和覆草模式均显著增加了玉米子粒产量,对小麦子粒产量的影响未达显著水平,控水模式降低了玉米和小麦的产量。4种不同栽培模式对玉米-小麦6年总产量的贡献大小顺序为:垄沟覆草常规控水,差异达显著水平。垄沟模式显著提高了玉米和小麦的水分利用效率;覆草和控水模式显著提高了玉米的水分利用效率,对小麦水分利用效率的提高未达显著水平。不同栽培模式下,玉米和小麦的总水分利用效率的大小顺序为:垄沟覆草控水常规,差异达显著水平。与未施氮肥相比,施氮N 120和240 kg/hm2显著提高了玉米、小麦的产量和水分利用效率,但两施肥处理间产量和水分利用效率差异不显著。     

不同施磷水平下灌水量对小麦水分利用特征及产量的影响

采用大田试验,设灌水和施磷2个因素,其中灌水设W0(不灌水)、W1(拔节水60mm)、W2(拔节水+开花水,每次灌水60mm)、W3(拔节水+开花水+灌浆水,每次灌水60mm)共4个水平;磷肥设P1(90kg/hm2)和P2(180kg/hm2)2个水平,研究不同施磷水平下灌水量对小麦耗水特征、旗叶水分生理特性及产量的影响。结果表明:同一施磷水平下,随灌水量的增加,灌水量占总耗水量的比例增大,而降水量和土壤供水量所占总耗水量的比例下降,且土壤供水量占总耗水量的比例降低幅度增大。与P1相比,P2处理的0-100cm土壤贮水消耗量显著大于P1处理,并且P2处理提高土壤供水量占总耗水量的比例,说明增施磷肥可提高小麦对土壤水的利用。W2和W3处理灌浆中后期旗叶相对含水量和水势高于W0和W1处理;灌浆后期旗叶相对含水量和水势为P2W0和P2W1处理显著分别高于P1W0和P1W1处理,说明增加灌水和磷肥能显著提高旗叶水势和相对含水量。在本试验条件下,施磷90kg/hm2、拔节水和开花水分别灌60mm的W2处理籽粒产量、水分和磷素利用效率高,农田耗水量较低;增加灌水量后籽粒产量无显著变化,农田耗水量增高,土壤贮水消耗量、水分利用效率、灌溉水利用效率均降低。     

基于APSIM模型小麦-玉米不同灌溉制度作物产量和水分利用效率分析

针对海河平原地下水位持续下降和维持小麦—玉米两熟较高产量之间的矛盾,对不同降水年型小麦—玉米不同灌溉制度下产量和水分利用效率(WUE)进行模拟分析,结果对平衡该区域地下水可持续利用与粮食生产提供重要科学决策依据。利用研究区域站点长时间序列气象数据,以小麦不同水分处理地上部生物量、叶面积和周年土壤水分动态田间试验数据为基础,对APSIM小麦玉米遗传参数和土壤水分等相关参数进行了校准和验证。利用校准和验证的APSIM模型,对不同降水年型小麦—玉米不同生长阶段水分亏缺指数(CWDI)进行了分析,并模拟了8种不同灌溉制度情景下小麦玉米产量、水分利用效率和灌溉水利用效率(IWUE)。结果表明:不同降水年型小麦各生育阶段CWDI均较高,说明无论干旱、平水和湿润年份小麦需水量远大于降水量,尤其是拔节—成熟期水分严重亏缺,属极旱;玉米抽雄前基本不受干旱胁迫影响,但抽雄后的灌浆阶段处于中旱或重旱,对水分需求迫切。兼顾产量和水分利用效率的灌溉制度,干旱、平水及湿润年份全年灌溉3次,灌水量为225 mm(小麦播种75 mm+拔节期75 mm+开花期75 mm)时可获得较高的周年产量和最大WUE。不同降水年型周年产量和WUE在干旱年份分别为17 357.6 kg/hm~2和29.6 kg/(hm~2·mm),平水年份分别为18 827.9 kg/hm~2和25.9 kg/(hm~2·mm),湿润年份分别为19 685.2 kg/hm~2和25.8 kg/(hm~2·mm)。此灌溉制度下,小麦、玉米可获得较高的产量和水分利用效率,为该区域水—粮权衡的重要灌溉策略和措施。