不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响

【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。     

分根区交替灌溉对玉米水分利用和土壤微生物量碳的影响

分根区交替灌溉由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤中微生物活性,作物水分和养分利用。为探明这种影响,该文通过盆栽试验,研究了在2种灌水水平(正常灌水W1,70%～80%田间持水率;轻度缺水W2,60%～70%田间持水率)和2种有机无机氮比例(100%无机氮,70%无机氮+30%有机氮)条件下,常规灌溉和不同生育期分根区交替灌溉(分别在苗期～灌浆初期、苗期～拔节期以及拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉(AI),即AI1、AI2和AI3)对玉米干物质积累、水分利用以及拔节期、抽雄期和灌浆初期土壤微生物量碳(MBC),可溶性碳(DOC)含量以及基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量等的影响。结果表明,与常规灌溉相比,轻度缺水时,拔节期～抽雄期分根区交替灌溉总干物质质量增加23.2%～27.4%,水分利用效率提高23.3%～26.7%;相同施肥和灌水水平条件下,抽雄期时拔节期～抽雄期分根区交替灌溉土壤MBC增加,但是土壤诱导呼吸CO2释放量降低。与单施无机氮相比,有机、无机氮配施增加玉米干物质质量,在某些水分条件下(W1CI、W1AI1和W1AI2)还提高灌浆初期基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量。因此,轻度缺水时拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉可以提高玉米总干物质质量、水分利用效率和微生物量碳。     

不同氨水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮(N)水平下,根区局部灌溉(部分根干燥和分根区交替灌溉)对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响.结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉(PRD)和分根区交替灌溉(APRI)的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%.在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求.分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出.     

不同氮水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮（N）水平下,根区局部灌溉（部分根干燥和分根区交替灌溉）对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响。结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉（PRD）和分根区交替灌溉（APRI）的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%。在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求。分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水氮利用的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱半干旱地区农业生产的重要限制因素,因此提高水、 肥利用效率和作物产量,减少根区盐分积累和地下水污染风险是这些地区水分养分优化管理的重要目标。通过田间试验研究了滴灌条件下灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水、 氮利用率的影响。试验设置灌溉水盐度和施氮量两个因素,灌溉水盐度（电导率,EC）设3个水平,为0.35（淡水）、 4.61（微咸水）和 8.04（咸水）dS/m,分别用SF、 SM和SH表示;施氮（N）量设4个水平,为0、 240、 360和480 kg/hm2,分别以N0、 N1、 N2和N3表示。研究结果表明,棉花干物质重、 氮素吸收量和氮肥利用率受灌溉水盐度、 施氮量及二者交互作用的影响显著。咸水灌溉处理（SH）棉花干物质重、 氮素吸收量、 产量和氮肥表观利用率均显著降低,而微咸水灌溉（SM）对棉花氮素吸收量和氮肥表观利用率影响不大,但干物质重和产量有所降低。施氮肥可显著促进棉花生长,增加干物质重、 氮素吸收量和产量,但随着灌溉水盐度的增加,其促进效应明显受到抑制。微咸水和咸水灌溉会导致水分渗漏增加、 蒸散量降低,增施氮肥则可显著降低水分渗漏、 增加蒸散量。微咸水灌溉水分利用率最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低;增施氮肥则可显著提高水分利用率。因此滴灌条件下,高盐度的咸水不宜用于灌溉。而短期的微咸水灌溉不会对棉花产量和水、 氮利用率产生严重的负面影响;同时,合理的配施氮肥也有助于促进棉花生长,提高棉花产量和水分利用率。     

控释尿素不同条施深度下鲜食玉米产量和氮素利用效应

通过田间试验研究一次性施肥条件下控释尿素不同条施深度(0,5,10,15cm)对鲜食玉米产量、干物质积累变化、氮素利用率和土壤无机氮含量的影响,为控释尿素在鲜食玉米上的应用推广提供依据。结果表明:控释尿素施用深度的不同主要影响鲜食玉米抽雄至乳熟收获期的干物质积累,该阶段10,15cm深度下鲜食玉米的干物质积累速率和积累量显著高于0,5cm。随着控释尿素施用深度的增加,鲜食玉米鲜穗产量、乳熟收获期植株总吸氮量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率和氮肥表观利用率均呈现递增趋势,与0cm相比,15cm深度处理的鲜穗产量和收获期植株总吸氮量分别显著提高13.3%和53.0%,氮肥偏生产力从70.9kg/kg增加到80.4kg/kg,氮肥农学利用效率从6.8kg/kg增加到16.3kg/kg,氮肥表观利用率从3.3%提高到33.7%;10cm深度处理仅较0cm处理显著提高了植株总吸氮量和氮肥表观利用率,而5cm深度处理的鲜穗产量、乳熟收获期植株总吸氮量、氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率和氮肥表观利用率与0cm处理间均无显著差异。抽雄期叶片光合特性测定结果表明,与不施氮(CK)相比,控释尿素的施用显著提高了单株叶面积、叶面积指数和穗位叶净光合速率,与0cm相比,15cm深度处理的单株叶面积、叶面积指数、叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间CO2浓度均有不同程度的提高。关键生育期的土壤无机氮测定结果表明,控释尿素施用深度的增加可以提高拔节期、抽雄期和乳熟收获期行间(施肥部位)0—20cm土层、抽雄期和乳熟收获期行间(施肥部位)20—40cm土层以及乳熟收获期玉米种植行(非施肥部位)0—20cm的土壤无机氮含量。可见,控释尿素深施能够提高鲜食玉米抽雄期以后的土壤供氮能力和改善叶片光合特性,促进干物质积累和氮素吸收,从而提高氮肥利用率和鲜穗产量。试验设置条件下,控释尿素最佳的施用深度为15cm。     

烤烟不同生育时期分根区交替灌溉的节水调质效应

为寻找烟田节水调质灌溉方式的理论依据,本文通过盆栽试验研究了两种施肥条件下,不同生育时期分根区交替灌溉（APRI）对烤烟生理特性、水分利用以及主要品质指标的影响。结果表明,APRI能有效地调节气孔开度,降低气孔导度和蒸腾速率,减少其奢侈蒸腾耗水,达到节约灌水量和提高水分利用效率（WUE）的目的。与常规灌溉（CI）相比,不同生育期APRI处理低肥时平均节水10.6%,高肥时平均节水6.1%,低肥时烟叶WUE平均提高2.3%。APRI还可以明显提高烟叶K、还原糖和粗蛋白含量,改善烟叶的内在品质。与CI相比,APRI处理烟叶K和粗蛋白含量,低肥时平均提高19.9%和7.1%;高肥时平均提高29.5%和15.1%,低肥伸根期APRI还原糖含量提高17.6%,烟碱含量降低25.7%。本研究结果表明,低肥时在烤烟伸根期进行分根区交替灌溉是烟叶生产中一种较好的节水调质的烟田灌溉方式。     

灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响

【目的】免耕厢沟是四川重点推广的水稻栽培模式。研究该模式下不同灌溉方式和氮肥运筹对水稻干物质累积、转运和氮素利用效率等的影响,可为免耕厢沟水稻栽培水肥管理提供依据。【方法】 以杂交中稻F优498为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为传统水层灌溉(W1)和干湿交替灌溉(W2)两种灌溉方式,副区为氮肥运筹模式,在总施氮量为150 kg/hm2条件下,设置基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥分别为6 ∶2 ∶2(N1)、 4 ∶2 ∶4(N2)、 2 ∶2 ∶6(N3)等3种氮肥运筹模式,以不施氮(N0)为对照,研究免耕厢沟模式下,杂交稻在齐穗期、成熟期各处理下干物质氮素积累、茎鞘的干物质转运、产量及其构成因子以及氮素利用效率。【结果】 灌溉方式和氮肥运筹对水稻主要生育期干物质量和氮吸收、转运及产量具显著影响及互作效应。干湿交替灌溉能扩“库”增“源”,保证足够的穗数,提高干物质积累量;淹水灌溉无效分蘖较多,群体质量变差,对干物质积累、氮素吸收、产量造成不利影响。适宜的前氮后移能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应,促进氮素的吸收、 提高氮素积累、协调氮素分配;N2模式下氮素表观利用率达69%以上,氮肥的农学利用效率、表观利用率比N1(6 ∶2 ∶2)和N3(2 ∶2 ∶6)分别高4.50%~36.85%、 8.09%~28.54%,增产7.47% ~15.76%。合理的水氮管理显著提高各生育期的氮素积累量,促进齐穗后叶和茎鞘氮素向穗的运转量。【结论】 干湿交替灌溉(W2)和氮肥运筹4 ∶2 ∶4(N2)为本试验条件下的最优水氮运筹模式,其充分发挥了水氮耦合优势,促进齐穗后“源”(茎鞘、叶)氮素向“库”(穗)的运转,有利于高产群体构建,有效提高氮素利用率,提高水稻每穗实粒数和结实率,增产效果显著。     

局部根区交替灌溉与氮素耦合对葡萄生长及15N-尿素利用的影响

为探讨局部根区交替灌溉与不同氮水平的耦合效应,采用盆栽试验,以两年生巨峰葡萄幼树为试材,利用¹⁵N标记示踪技术,设不同灌溉方式(传统双侧滴灌、固定根区滴灌、交替根区滴灌,分别记为CDI、FDI、ADI)和施氮水平(施氮量为0.4、0.8、1.2 g·kg^-1土,分别记为N1、N2、N3),研究局部根区交替灌溉与不同氮水平耦合对葡萄生长指标、氮素的吸收与分配及¹⁵N肥料利用率的影响。结果表明,与CDI相比,FDI和ADI葡萄新梢修剪量平均显著降低21.3%和13.5%,同一灌溉方式下,葡萄新梢修剪量随施氮量的增加而增加。果实干物质量和当年生物量均表现为ADI>CDI>FDI,FDI和ADI的果实干物质量随着施氮量增加而增加,CDI的果实干物质量在N2最高。ADI果实的Ndff值明显高于CDI和FDI,主蔓和根砧等贮藏器官的Ndff值于不同灌溉方式间差异较小。随着施氮量的增加,葡萄各器官Ndff值降低。ADI的¹⁵N肥料利用率最高,分别比CDI和FDI平均显著提高1.3和6.0个百分点,且¹⁵N肥料利用率随着施氮量的增加而降低。总之,根区交替灌溉(ADI)与中等施氮量(N2)耦合既能协调葡萄的生长,获得较高的果实干物质积累,又能获得较高的氮肥利用率。本研究为葡萄高产与水氮高效协调栽培提供了理论依据。     

控制性分根区灌溉对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为探索灌水方式对根区水氮迁移和利用的影响,对盆栽玉米采用3种灌水方式（常规、交替、固定）和4个氮素水平,研究了不同根区湿润方式对玉米根区水氮迁移动态和利用的影响。结果表明：施氮后盆内土壤硝态氮含量和施氮量呈正相关,交替灌溉根区两侧土壤硝态氮分布均匀,固定灌溉根区干燥侧土壤硝态氮累积量明显大于湿润侧。交替灌溉上层土壤硝态氮残留量和常规灌溉同一层次上的残留量相当,下层的残留量比常规灌溉的大。交替灌溉的根冠比最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。交替灌溉的水分利用效率是常规灌溉的0.99～1.11倍,而灌水量是常规灌溉的0.75倍,节水效果明显。同一氮肥水平下,交替灌溉的单位干物质全氮吸收量最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。     

根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响

试验研究根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响结果表明,根系分区交替灌溉和根系分区固定灌溉处理可抑制油桃新梢生长,果实成熟期均较常规灌溉提前,平均单果重略低于常规灌溉,但产量基本未受影响,果实硬度降低,而可溶性固形物含量高于常规灌溉,根系分区交替灌溉和固定灌溉比常规灌溉节水50%,且水分利用效率提高。根系分区交替灌溉与根系分区固定灌溉相比,前者处理果实除硬度低于后者外,其平均单果重、产量、可溶性固形物含量和水分利用效率均高于后者。     

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响（简报）

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量,但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉（APRI）对马铃薯水氮利用效率的影响,通过田间小区试验,对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明：收获后,APRI处理（E、I、K）与充分灌水处理产量（F、J、L）差异不大,但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理（p=0.05）;充分灌水处理不同土层（0～ 30 cm和30～60 cm）土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高;APRI处理（I、K）作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理（J、L）（p=0.05）。因此,APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率,而且还能显著提高土壤矿质氮的活性,有利于作物对土壤氮素的吸收利用。     

局部根区灌溉水氮耦合对设施黄瓜生长及土壤中硝态氮分布的影响

通过对设施黄瓜进行灌水量、灌溉方式、水氮根区位置的不同耦合,研究了局部根区灌溉下不同水氮耦合措施对设施黄瓜生长、土壤中硝态氮分布及累积的影响.结果表明,灌水量、灌溉方式、水氮根区供应位置对黄瓜地上部生物量及产量存在着不同的交互作用.亏缺灌溉量处理的地上部生物量及产量均低于相应灌溉方式下的正常水量处理.相同灌溉量处理条件下,交替根区灌溉的黄瓜生物量与产量显著高于两侧均水均氮处理,以正常交替水氮异区处理黄瓜地上部生物量及果实产量最大,分别达到1 143kg/hm2(干重)和1.75×105 kg/hm2(鲜重);而固定根区灌溉下,尤其在水氮异区条件下,生物量与产量则下降.在亏缺灌溉量下,交替根区灌溉处理的黄瓜生物量以及产量与常规充足灌溉处理没有显著差异.在正常灌溉量条件下,通过对局部根区灌溉下不同水氮耦合对土壤中硝态氮分布的分析表明,施氮是造成土壤中硝态氮积累的原因,土壤水分的垂向运动是影响硝态氮向下淋洗的一个主要因子.固定水氮同区、交替水氮同区处理硝态氮向下淋洗较强,水氮异区处理硝态氮向下淋洗相对较弱.交替水氮异区处理氮素主要累积在0-110 cm土层,深层累积量显著低于其他水氮耦合处理.综合黄瓜生长、土壤硝态氮淋洗等因素考虑,交替水氮异区处理是最佳的水氮耦合处理方式.     

根区局部灌溉和有机无机氮比例对玉米水分利用和土壤氮磷含量的影响

根区局部灌溉(PRI)是新的高效节水技术,由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤水分养分利用。通过盆栽试验,研究了PRI和有机无机氮(N)比例对玉米干物质积累和水分利用以及拔节期、大喇叭口期和灌浆期土壤N、磷(P)含量的影响。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI),分根区交替灌溉(APRI),固定部分根区灌溉(FPRI)和3种有机无机N比例,即100%无机N(F1),70%无机N+30%有机N(F2),40%无机N+60%有机N(F3)。与CI相比,PRI玉米耗水量减少7.7%～17.1%,水分利用效率(WUE)提高2.4%～14.1%;玉米生长后期PRI湿润区土壤速效N和P含量较低,而PRI干燥区则较高。3种灌溉处理时,与F1相比,F2和F3时玉米总干物质质量和耗水量有所增加,从而玉米WUE分别提高5.5%～10.8%和0.5%～7.9%。这表明PRI和适当有机N比例可以有效提高玉米水分利用效率,且FPRI较APRI易造成干湿区域土壤速效N和P含量的差异明显。     

根区局部灌溉和氮、钾水平对玉米干物质积累和水肥利用的影响

在玉米某一生育阶段实施根区局部灌溉,探索其水肥供应模式。通过盆栽试验,研究了在不同氮（N）、钾（K）水平下,苗期拔节期和苗期抽雄期分根区交替灌溉和固定部分根区灌溉对玉米干物质积累、水分利用和N、K吸收的影响。结果表明,与常规灌溉相比,苗期拔节期根区局部灌溉总干物质质量降低不明显或略有增加,而水分利用效率明显增加,且不影响玉米对N、K吸收量; 而苗期抽雄期根区局部灌溉虽降低耗水量31.0%38.4%,但明显降低玉米总干物质质量和N、K吸收量。相同灌溉方式下,中等 N、K水平（N和K2O均为 0.12 g/kg）处理的总干物质质量、地上部和总N、K吸收量比低N、K水平（N和K2O均为0.08 g/kg）的明显增加; 而高N、K水平（N和K2O 均为0.16 g/kg）与中等N、K水平无明显差异。说明适宜N、K水平时在玉米苗期拔节期进行根区局部灌溉效果较好。     

番茄果实及茎秆微变化对分根区交替灌溉的响应

研究日光温室番茄果实直径以及茎秆直径微变化在不同天气状况的变化规律以及其与分根区交替灌溉(alternate partial rootzone irrigation,APRI)以及固定部分根区滴灌(fixed root-zone drip irrigation,FDI)条件下不同根区土壤含水量的关系,可为根据茎秆直径和果实直径微变化指导部分根区灌溉决策提供理论依据。该研究利用LPS-05MD植物生理监测系统对日光温室APRI和FDI处理下盛果期的果实直径与茎秆直径的微变化进行了连续观测。结果表明:晴天番茄果实直径以及茎秆直径微变化幅度较阴天显著(P0.05)。在盛果期,番茄果实直径日增长量(maximum daily increase of fruit diameter,MDIFD)与土壤水分含量关系不密切(R2=0.30,P=0.164),然而MDIFD随着日平均太阳辐射强度的增加而显著增大(R2=0.64,P=0.018);盛果期APRI和FDI处理下茎秆直径日最大收缩量(maximum daily stem shrinkage,MDS)与参考作物蒸发蒸腾量(ET0)存在显著线性正相关(R2=0.38,P0.0001);APRI处理MDS与ET0比值(MDS/ET0)随着根区平均土壤含水量的增加而线性增加,并且MDS/ET0与干燥侧(R2=0.59,P0.01)以及湿润侧土壤含水量(R2=0.88,P0.001)均呈现极显著线性相关关系(P0.01),且以湿润侧的关系极显著(P0.001);FDI处理下,MDS与ET0比值(MDS/ET0)随着湿润侧根区平均土壤含水量的增加而显著线性增加(R2=0.61,P0.001),而MDS/ET0与干燥侧土壤含水量无显著线性相关关系(R2=0.02,P=0.64)。该研究揭示了APRI以及FDI处理下日光温室条件下果实直径和茎秆直径微变化的机制,可为该灌溉方式下科学灌溉制度的建立提供依据。