稻田复种轮作模式的生态经济效益综合评价

为了筛选具有可持续性、适合鄱阳湖生态经济区的冬季绿色高效循环复合种植模式,通过2012年—2013年连续2年的田间定位试验,采用AHP法和综合指数法对鄱阳湖生态经济区5种稻田复种轮作模式(冬闲?稻?稻?冬闲?早稻?晚稻,绿肥?早稻?晚稻?油菜?玉米||大豆?晚稻,油菜?玉米||大豆?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米?蔬菜?甘蔗||大豆,蔬菜?甘蔗||大豆?绿肥?早稻?晚稻)的生态经济效益进行了综合评价。结果表明:按照晚稻价格比折算后,两年间各种植模式中蔬菜?甘蔗||大豆种植模式的作物产量最高,其次是绿肥?早稻?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米的作物产量最低。生态经济效益综合评价表明,2012年各系统的综合效益指数大小排序依次为:蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米绿肥?早稻?晚稻冬闲?早稻?晚稻,说明蔬菜?甘蔗||大豆种植模式"改稻为经",是能够带动稻田高产高效的种植模式,有利于农业生产的可持续发展。2013年经过稻田复种轮作后,各系统的综合效益指数表现为:绿肥?早稻?晚稻蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米冬闲?早稻?晚稻,表明稻田冬种紫云英模式的绿肥?早稻?晚稻种植模式能兼顾三大效益,有利于农业生产的可持续发展。从两年的综合效益结果来看,蔬菜?甘蔗|大豆→绿肥?早稻?晚稻模式能够带动稻田高产高效,能兼顾经济效益、生态效益和社会效益,可解决粮食安全和农业结构调整及农民增收等社会问题,而且对于冬季农业开发、自然资源的充分利用和农业生产的可持续发展也有极大的促进作用。综合来说,蔬菜?甘蔗||大豆→绿肥?早稻?晚稻模式是适合我国鄱阳湖生态经济区大面积推广应用的稻田冬季农业开发与复种轮作循环模式。     

稻田绿肥轮作提高土壤养分增加有机碳库

综合评价中国南方不同稻田绿肥轮作模式,筛选与优化绿色高效的稻田多熟种植系统,有利于南方双季稻区农业可持续发展。通过田间试验,研究不同绿肥轮作模式(A冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻(对照)、B紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、C油菜/花生-稻→马铃薯/玉米+大豆-稻、D马铃薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、E蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻)对土壤养分中pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及总有机碳库、活性有机碳、碳库管理指数的影响。结果表明:绿肥轮作各处理的土壤有机质、碱解氮和速效钾均显著高于对照处理(P0.05),增加幅度分别为8.73%~15.59%、11.79%~19.64%和5.80%~37.19%。绿肥轮作处理B、C的总有机碳质量分数与对照相比有显著(P0.05)增加,分别增加了15.59%、11.19%。与对照相比,绿肥轮作B、C、D、E均可以显著(P0.05)提升土壤活性有机碳质量分数,提高幅度分别为29.03%、19.96%、16.67%和21.75%。与冬闲对照处理相比,绿肥轮作系统中处理B的土壤碳库指数显著(P0.05)增加了15.70%。相比冬闲对照处理,绿肥轮作处理B、C、D、E的土壤碳库管理指数分别显著(P0.05)增加了32.07、21.32、17.91和23.74,其中紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻种植模式达到最大。土壤有机质与全氮、有效磷、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数存在极显著(P0.01)的相关性,土壤全氮、碱解氮、有效磷均与碳库管理指数存在显著的相关性(P0.05)。此外,总有机碳与活性有机碳和碳库管理指数存在极显著的相关性(P0.01)。可见在当地土壤肥力条件下,绿肥轮作尤其是紫云英-稻-稻-油菜/花生-稻能提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为建立农田可持续的土壤管理和土地利用提供科学依据和参考价值。     

冬季作物-双季稻轮作模式资源利用效率及经济效益比较研究

湖南省是长江中游双季稻主产区,冬季作物-双季稻轮作模式是该区重要的三熟种植制度。为优化种植模式、促进资源高效利用及农民增收,开展了13年的长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析比较冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻5种轮作模式的光热资源利用效率、NPK养分资源利用效率及经济效益。结果表明:马铃薯-双季稻模式年总光能利用率显著高于其他模式;马铃薯-双季稻模式轮作周年光能生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了0.16、0.18、0.21 g·MJ-1(P0.05),轮作周年积温生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了1.24、1.36、1.52 kg·hm-2·℃-1·d-1(P0.05)。各模式轮作周年P养分干物质生产效率差异不显著(P0.05);各轮作模式周年N养分干物质生产效率大小依次为马铃薯-双季稻(73.23)冬闲-双季稻(69.84)油菜-双季稻(68.30)黑麦草-双季稻(65.47)紫云英-双季稻(60.99);各轮作模式周年K养分干物质生产效率大小依次为紫云英-双季稻(70.63)冬闲-双季稻(66.10)油菜-双季稻(57.58)黑麦草-双季稻(56.37)马铃薯-双季稻(47.91)。各轮作模式的早、晚稻NPK偏生产力差异不显著(P0.05),晚稻NPK收获指数差异显著(P0.05)。各轮作模式经济效益大小依次为马铃薯-双季稻油菜-双季稻黑麦草-双季稻紫云英-双季稻冬闲-双季稻。马铃薯-双季稻模式为高投入高产出型,黑麦草-双季稻和油菜-双季稻模式为低投入中产出型,紫云英-双季稻模式为低投入低产出型。综合来看,马铃薯-双季稻模式适合在湖南双季稻区推广应用。     

石羊河流域节水高产高效轮作模式研究

为解决石羊河流域不合理种植模式和灌溉方法引起的水资源短缺问题, 采用轮作和调亏灌溉相结合的节水技术, 在石羊河流域设置了5 种轮作模式, 从等价产量、耗水量、等价水分利用率、经济水分利用率和经济效益等方面进行不同灌溉条件下不同轮作模式的对比分析研究。结果表明: 就单个轮作模式而言, 不同灌溉条件下作物的等价产量、耗水量和经济效益表现为: 充分灌溉>轻度调亏>重度调亏, 等价水分利用率和经济水分利用率表现为: 轻度调亏>充分灌溉>重度调亏; 对不同轮作模式而言, 在不同调亏灌溉条件下制种油葵-小麦/黄豆和小麦/黄豆-小麦2 种模式具有增产、节水、提高水分利用率和增加经济收入的潜力, 与常规小麦-玉米轮作模式相比, 等价产量分别提高14.1%~29.5%和-0.4%~28.7%, 分别节水42.5~96.5 mm 和47.9~58.7 mm,等价水分利用率分别提高24.8%~37.3%和8.2%~36.0%, 经济水分利用率分别提高119.8%~149.2%和-0.1%~26.1%, 经济收入分别增加25 785~29 656 Yuan·hm^-2 和-614~5 501 Yuan·hm^-2。因此, 制种油葵-小麦/黄豆和小麦/黄豆-小麦2 种轮作模式为比较理想的模式, 对其进行轻度调亏时, 可在少量减产的情况下起到节约灌水、提高水分利用率和水分经济利用率的效果, 替代常规小麦-玉米轮作模式, 实现石羊河流域农业可持续发展。     

绿肥配施氮肥对双季稻产量和养分吸收的影响

基于2016年的田间定位试验，在冬闲(F)和冬种绿肥(G)2种模式下，探究不同施氮量(N0:不施氮；N50:减氮50%;N100:常规氮；N150:增施氮50%)对双季稻产量、养分吸收特征及氮素利用率的影响，以期为南方稻区绿肥利用和氮肥施用提供科学理论依据。结果表明，与冬闲模式相比，冬种绿肥模式提高4种不同氮水平下的早晚稻产量，其中早、晚稻稻谷产量平均增产8.0%,5.7%。2种模式下的早稻产量随施氮量增加均呈现出先增加后降低的趋势，而晚稻则呈现上升的趋势。冬种绿肥模式同样提高植株地上部氮(N)、磷(P)和钾(K)素积累量和氮肥偏生产力。随施氮量的增加，这2种模式的早晚稻养分收获指数和氮肥利用率大多呈下降趋势，高量氮肥处理(N150)降低早稻地上部K素的积累量。早晚稻稻谷产量与水稻N、P和K素积累量存在显著正相关，2种模式下的高氮处理(N150)K素吸收的降低与其早稻产量下降相关联。结合稻谷产量与施氮量拟合分析、养分吸收利用等多方面效应，综合考量，冬闲模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为150.0～170.3 kg/hm²,冬种绿肥模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为75...     

长期复种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配与稳定

冬季复种绿肥是我国南方稻区传统的培肥增产模式,探究长期冬种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配规律,对深入解析稻田土壤碳循环、充分发挥绿肥的生态功能具有重要意义。基于稻-稻-绿肥复种长期定位试验（38年）,针对稻-稻-紫云英、稻-稻-油菜和稻-稻-休闲三种处理,采用13C-CO2脉冲标记技术,研究长期冬季复种绿肥下光合碳在早稻季分蘖期水稻-土壤系统中的分配特征。结果表明,与冬季休闲处理相比,复种紫云英和油菜处理使早稻地上部13C-光合碳积累量每穴分别增加19.9 mg和80.6 mg;复种紫云英处理使早稻地下部13C-光合碳积累量每穴降低2.7 mg,而复种油菜处理对早稻地下部13C-光合碳积累量无显著影响。同时,冬季复种紫云英和油菜减少了早稻13C-光合碳向土壤的分配,积累量每穴分别降低7.6 mg和7.8 mg;复种紫云英处理对水稻13C-光合碳在土壤颗粒有机碳（POC）和矿物结合态有机碳的分配比例无显著影响,复种油菜处理促进了水稻13C-光合碳向土壤POC中的分配,使13C-POC的占比增加35.3%。综上,长期复种绿肥促进了水稻分蘖期光合碳在水稻-土壤系统中的积累,与冬季休闲处理相比,冬季复种绿肥使光合碳在水稻-土壤系统中积累量增加3.7%~28.0%;增加了光合碳向水稻地上部的分配,减少了其向水稻地下部及土壤中的分配比例;且复种油菜处理减弱了土壤中水稻光合碳的稳定性;从增加有机碳总量和光合碳稳定性的角度可知,复种紫云英是相对较好的一种冬季复种绿肥模式。     

绿洲灌区玉米产量及水分利用对绿肥还田方式的响应

针对绿洲灌区小麦-玉米长期连作,麦后休闲期长、光热水资源利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米产量及水分利用效率的影响有重要意义。在石羊河流域,于2017—2019年度通过田间试验研究了麦后复种绿肥的不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥传统翻耕对照)对后茬玉米产量形成和水分利用特征的影响。两年试验结果表明,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压处理玉米籽粒产量平均达14 274.9kg·hm~(-2)和14 687.5kg·hm~(-2),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高18.2%和20.4%(P0.05)。绿肥地表覆盖免耕条件下,玉米穗数、穗粒数、百粒重分别较不复种绿肥翻耕处理(对照)平均高5.4%、9.6%、20.8%(P0.05),且较根茬还田处理(翻压、免耕)增幅显著。与此同时,绿肥地表覆盖免耕和全量翻压显著增加玉米叶面积指数、干物质累积量和平均净同化率。绿肥地表覆盖免耕处理水分利用效率平均达24.4kg·hm~(-2)·mm~(-1),较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高29.9%(P0.05),该处理较不复种绿肥翻耕处理(对照)显著提高玉米播前土壤贮水量26.9%(P0.05),平均达280.7mm,且该条件下玉米全生育期耗水量显著低于其他绿肥还田处理。绿肥根茬还田处理(翻压、免耕)下,玉米平均水分利用效率分别较不复种绿肥翻耕处理显著高16.7%、16.0%(P0.05)。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥地表覆盖免耕获得玉米高产的同时,实现了水资源的高效利用。     

黄土丘陵沟壑区旱作农业轮作模式综合评价

[目的]以不同轮作模式为研究对象,研究不同轮作模式对土壤容重、土壤含水量及作物产量的影响,优化兰州市旱地区作物种植制度。[方法]以马铃薯(P)、玉米(M)、蚕豆(B)为供试作物,开展9种年际间轮作模式试验,分别为:(P-P-P),(M-M-M),(B-B-B),(P-M-P),(P-B-P),(M-P-M),(M-B-P),(B-B-P),(M-M-B)。测定不同轮作模式下,土壤容重、土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。[结果]马铃薯轮作模式(P-M-P,P-B-P,M-P-M,M-B-P及B-B-P)能显著减少0—40cm土层的土壤容重,对40—60cm土层的土壤容重没有显著影响;不同作物轮作下土壤含水量、耗水量影响大小相似:玉米>马铃薯>蚕豆,水分利用效率受作物种类影响大小为:马铃薯>玉米>蚕豆,其中轮作模式以M-M-M下土壤含水量最低、耗水量最大,B-B-P下水分利用效率最高;同种作物轮作产量均高于连作产量,如2016年P-M-P,P-B-P,M-B-P,B-B-P较连作P-P-P产量分别提高了40.37%~79.28%,M-M-B蚕豆轮作较B-B-B连作增产23.56%,M-P-M轮作较M-M-M连作玉米产量提高10.51%;不同轮作模式经济收益大小与连作相比,轮作更利于产量与经济收益的提高。[结论]综合土壤容重、水分利用效率、产量及经济效益,P-B-P与P-M-P轮作模式,能改善土壤环境、提高产量与经济效益可作为主推轮作模式。M-B-P轮作模式经济效益次之,但水分利用效益较高,能作为协调水分利用的种植模式。     

皖南地区不同烤烟种植模式的土壤环境及经济效益分析

通过实地调研和取样分析研究了皖南地区5种典型烤烟种植模式下耕层土壤环境质量及经济效益状况。结果表明:水旱轮作及不同作物的养分投入与吸收量不同造成了养分指标间的差异,其中T2(烤烟–玉米复种连作)模式下的土壤有机质及碱解氮含量最低。除Pb外,As、Cd、Cr和Hg 4种重金属在不同种植模式的耕层土壤中含量不同,但均符合国家食用农产品产地环境质量要求。此外,T1(烤烟–水稻复种连作)及T4(烤烟–水稻→小麦–水稻→烤烟轮作)模式中二氯喹啉酸残留量相对较高(0.05 mg/kg)。在不同种植模式的总投入中,T1模式投入最高,其租地、肥料、烘烤及雇工4项投入占总投入的79.3%。T1及T2模式均属"高投入高产出"类型,缺乏可持续性;T4及T5(烤烟–水稻→油菜–水稻→烤烟轮作)模式,属"低投入高产出"类型,具有较高的可持续生产能力。T3(烤烟–空闲单季连作)模式复种指数最低,需提高生态资源利用率。从土壤环境及经济效益方面综合考虑,T4的烤烟–水稻→小麦–水稻→烤烟轮作模式是皖南地区的较佳烤烟种植模式,可进一步推广应用。     

稻田复种轮作休耕对土壤团聚体分布及稳定性的影响

稻田土壤团聚体的比例结构及稳定性状况,对水稻健康可持续发展具有重要影响。2 0 1 2—2 0 1 7年进行冬季不同复种轮作休耕长期定位试验,设置冬闲双季稻、冬种紫云英、油菜、大蒜和轮作双季稻5个处理,利用湿筛法对稻田土壤粒径1~2mm、0.5~1mm、0.25~0.5mm和0.25mm土壤团聚体的百分含量、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分型维数(D)进行测定计算。结果表明,在0~50cm土层中,早、晚稻收获后土壤以0.5mm粒级的微小团聚体为主,各处理累积含量分别为78.1%~84.8%和85.6%~91.1%,而0.5 mm较大的团聚累积含量分别为13.1%~21.9%和8.9%~14.4%;同时显著增加了早、晚稻土壤性大团聚体(0.25mm)的百分含量,并相应地减少了微团聚体百分含量,早稻较晚稻表现更为突出;早、晚稻田土壤水稳定性团聚体D指标值的影响不显著,而MWD、GMD达到显著性差异(P0.05)。由此可见,稻田复种轮作及秸秆双重还田,有利于早晚稻田减少微小团聚体而形成大团聚体,早稻季相比晚稻更为显著,能显著增加早、晚稻田土壤团聚体的稳定性(P0.05),提高早、晚稻产量,这对南方稻田可持续发展具有重要意义。     

Effect of nitrogen application on growth and yield of pumpkin

Evaluation of any crop response to different nitrogen amounts is important for determining the amount that can be considered as optimum from economical and environmental point of view. This study was conducted to (1) evaluate the growth and yield of pumpkin (Cucurbita pepo L.) under different nitrogen rates and (2) determine the nitrogen use efficiency (NUE) of pumpkin in two growing seasons (2013 and 2014). In both growing seasons, nitrogen fertilizer (at three rates including 50, 150, and 250 kg ha^?1) was band-dressed on the planted side of each furrow, coinciding with 4–6 leaves stage and flowering. Crop performance over 2 years was evaluated by measuring shoot dry matter, crop growth rate (CGR), leaf area index (LAI), leaf area duration (LAD), intercepted PAR (PAR_i), radiation use efficiency (RUE), shoot nitrogen uptake, water use efficiency (WUE), NUE, and fruit and seed yield. The results showed that in both growing seasons, the highest growth and yield of pumpkin were obtained by applying 250 kg N ha^?1 (using urea fertilizer containing 46% nitrogen). Increased nitrogen rate from 50 to 250 kg ha^?1 resulted in 87.3%, 27.0%, 62.1%, 87.5%, and 84.5% increase in shoot dry weight, RUE, WUE, fruit yield, and seed yield of pumpkin, respectively, across both growing seasons. However, higher application nitrogen rate decreased the NUE of pumpkin, i.e., the NUE decreased by 62.5% when the nitrogen rate increased from 50 to 250 kg ha^?1. The effect of nitrogen applied in 2014 growing season on growth and yield of pumpkin was higher than that in 2013 growing season, which might be due to more suitable weather condition. In conclusion, the nitrogen rate of 250 kg ha^?1 produced the highest amount of fruit and seed yield in pumpkin.     

不同盐分和氮肥水平对菠菜水分及氮素利用效率的影响

采用土柱栽培法研究了不同盐分和氮肥水平对菠菜水分与氮素利用效率的影响。结果表明,300 kg ha-1氮水平下,菠菜增产16.6%,水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)提高9.6%;其中以0.87 dS m-1处理的WUE最大,为25.8 kg m-3,盐分和氮肥的交互影响使WUE提高1.55 kg m-3。同时3,00 kg ha-1氮水平比100 kg ha-1氮水平的氮素利用效率(Nitrogen UseEfficiency,NUE)平均降低40%。盐分增加,NUE降低。高盐高氮处理的氮肥回收率(Nitrogen Fertilizer Recovery Efficiency,NRE)和农业氮利用效率(Agronomic Nitrogen Use Efficiency,NAE)最低,土壤残留氮量最高,对环境造成的潜在危害最大。     

不同CO2浓度下大豆叶片的水分利用效率比较

为探究水分利用效率(WUE)对生态系统水循环和碳循环相互作用的影响,本研究利用光合作用对光响应的机理模型构建内禀水分利用效率模型和瞬时水分利用效率模型,并利用2个模型拟合大豆叶片的内禀水分利用效率(WUE_i)和瞬时水分利用效率(WUE_inst)。结果表明,瞬时水分利用效率随着CO₂浓度的增加而增大;内禀水分利用效率则不存在明显的变化规律。CO₂浓度为600 μmol·mol^-1时的最大瞬时水分利用效率和最大内禀水分利用效率分别是300 μmol·mol^-1CO₂下的2.82倍和1.94倍。将内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率换算成相同的单位(如μmol CO₂·mol ^-1 H₂O或μmol CO₂·mmol^-1 H₂O),后者是前者的39倍,甚至更多。综上所述,利用瞬时水分利用效率能更真实地反映出大豆叶片的水分利用效率。本研究为定量研究植物叶片水分利用效率的变化规律提供了数学工具。     

Yield responses of cauliflower (Brassica oleracea L. var. Botrytis) to different water and nitrogen levels in a Mediterranean coastal area

Abstract

Global warming along with the increasing population and fresh water shortages necessitates a specific fertilization programme under water-scarce conditions. This study was conducted to investigate the effects of different irrigation and nitrogen levels on yield, growth components and water use characteristics of cauliflower (Brassica oleracea L. var. Botrytis cv. Tetris-F1) cultivated in a field for three consecutive years from 2005 to 2007 in the Eastern Mediterranean region of Turkey. Four irrigation (Kcp) levels with a drip irrigation system based on adjustment coefficients (0, 0.75, 1.0 and 1.25) of pan evaporation were used. Nitrogen (N) treatments were consisted of four different nitrogen rates (0, 75, 150 and 225 kg N ha^–1). The following yield and quality parameters were determined: curd weight, curd diameters, number of leaves per crop, above ground biomass (AGB) and curd/AGB ratio. Fertilizer use efficiency (FUE) and leaf mineral contents were also determined to clarify the productivity of N treatments. According to the results; the amount of irrigation water and/or total received water affects the plant water consumption, consequently, crop yield in a field grown cauliflower. The highest yield was obtained in Kcp1.0 irrigation level which represents full irrigation treatment. The excess water applications had negative effect on yield and AGB of cauliflower. Highest yield was obtained at 225 kg N ha^–1.

The water use efficiency and irrigation water use efficiency values increased with decreasing irrigation rate. However, lower Kcp coefficients resulted in lower total yield. The FUE in irrigation treatments showed linear increases from non irrigation to full irrigation plots. However, excessive irrigation caused a decrease in FUE. It can be recommended that the Kcp1.0 crop-pan coefficient with 225 kg ha^–1 nitrogen application can be used to achieve the highest yield for field grown cauliflower in the Eastern Mediterranean coastal region of Turkey.     

Influence of Biochars on Yield and Nitrogen and Phosphorus Use Efficiency of Pisum sativum under Groundwater and Wastewater Irrigation in Arid Climate

ABSTRACT

Present study evaluated the influence of slow-pyrolyzed wood-derived and cow manure-derived biochars on growth performance (i.e., yield production, nitrogen use efficiency (NUE), and phosphorus use efficiency (PUE)) of Pisum sativum under groundwater and municipal wastewater irrigation. Biochars were applied at 5, 10, and 15 t ha^?1 rates for 2 years. The amendment of biochars did not enhance yield during first year under both irrigation types; rather, small-particle-sized (<0.65 mm) wood-derived biochar reduced significantly yield at higher application rates under groundwater irrigation. During second year, amendment of biochars significantly increased the yield especially at higher application rates under groundwater irrigation while no influence of biochars was observed for wastewater irrigation treatment. The yield was significantly lower under wastewater irrigation for all treatments as compared to first year. The NUE and PUE of pods and stover were not different during first year and second year under both irrigation treatments except for the small-particle-sized wood-derived biochar applied at 10 and 15 t ha^?1, which tended to reduce significantly the NUE and PUE of pods and stover under groundwater irrigation during first year of cropping. The NUE and PUE were significantly lower during following year under wastewater irrigation. Our results suggest that amendment of biochars had positive influence on the growth of P. sativum under groundwater irrigation during second year of cropping while these amendments had no influence under wastewater irrigation.     

北京松山林下典型灌木绣线菊光、水利用效率的季节动态及其对环境因子的响应

[目的]植物资源利用效率是反映植物对环境条件适应性的重要指示指标,是气候变化生态学领域的研究热点,因此对林下灌木物种光能利用效率(LUE)和水分利用效率(WUE)的环境调控机理需进一步明晰。[方法]以北京松山天然阔叶林下典型灌木绣线菊(Spiraea salicifolia)为研究对象,于2019年6月至9月完全展叶期开展原位叶片光合测定和同步环境因子的连续观测,分析了绣线菊LUE和WUE的变化特征及其对环境因子的响应。[结果]LUE和WUE具有较为明显的季节变化特征,其中LUE随着光合有效辐射(PAR)和空气温度(T_a)的变化呈现逐渐增大的趋势,季节平均为0.03 mol/mol; WUE随PAR和空气饱和水汽压差(VPD)的变化呈现先增大后减小的趋势,季节平均为8.32 μmol/mmol。PAR和T_a是影响LUE变化的主要因子,分别为指数和线性负相关; PAR和VPD是影响WUE变化的主要因子,均与WUE呈线性负相关,其中VPD通过影响气孔导度(g_s)限制叶片蒸腾,从而影响WUE; LUE、WUE的季节变化和土壤含水量(SWC)均无显著相关性。LUE与WUE对环境因子存在趋同响应关系。[结论]研究初步确定光合有效辐射、空气温度和空气饱和水汽压差是研究区林下灌木绣线菊资源利用效率的主要限制因子,而非土壤水分; 林下灌木绣线菊在有限资源条件下呈现资源保守策略,具体表现为在光能受限的条件下能够最大限度地使用光能进行光合作用,从而具备较高的光能利用效率。     

负压水肥一体化灌溉对黄瓜产量和水、氮利用效率的影响

【目的】本试验采用自行设计的新型负压水肥一体化灌溉系统,进行了系统供水负压对土壤硝态氮分布和黄瓜水氮利用效率影响的研究,以期为实际应用和管理提供理论依据和技术参考。【方法】在遮雨网室内进行了供水和施氮双因素盆栽试验。以常规灌溉为对照(CK),设4个供水水平:0(W1)、–5(W2)、–10(W3)和–15 k Pa(W4),2个施氮水平(N1,N 0.3 g/kg土;N0,不施氮),共10个处理。分析检测了黄瓜生育期内0—25土壤水分变化动态、土壤硝态氮的空间分布特征,计算了黄瓜的水、氮利用效率。【结果】随着黄瓜耗水量的增加,系统供水量也增大,系统累计供水量与黄瓜累计耗水量之间存在极显著线性关系y=0.96x+3.4(R2=0.99,P0.01)。不同供水负压对同一时期土壤含水量变化有极显著影响(P0.01),当供水负压设定在0、–5、–10和–15 k Pa时,土壤平均质量含水量分别为28.7%、22.7%、20.0%和15.6%,而在同一系统供水负压下黄瓜整个生育期土壤含水量保持相对稳定,其变化属于弱变异(变异系数CV≤0.1)。负压灌溉水肥一体化能显著提高0—25 cm土壤氮素分布的均匀性,土壤硝态氮沿垂直方向的平均变差系数分别比常规灌溉降低了58.6%~71.2%。同一系统供水负压下,施氮处理(N1)黄瓜植株干物质量、产量和水分利用效率比不施氮处理(N0)分别提高了4.6%~256.1%、12.6%~196.6%和7.76%~86.27%。当供水负压为–5 k Pa时,黄瓜植株平均干重和产量均为最高,分别为153 g/pot和1406 g/pot,黄瓜平均水分利用效率和氮肥表观利用率分别比常规灌溉提高了136.8%和52.32%。【结论】适宜的供水负压下,负压灌溉系统通过土壤水分平衡供应机制,实现了作物对水分的连续自动获取,黄瓜整个生长期间,灌溉系统可以保持平稳均匀与适时适量供水,因而,负压灌溉水肥一体化显著提高了黄瓜的水、氮利用效率。本试验条件下,系统供水负压为–5 k Pa更有利于黄瓜的产量和氮素利用率的提高。     

品种与肥料对苦荞麦产量及水肥利用的影响研究

品种和施肥对苦荞麦产量和水肥利用影响的试验表明,“黑丰1号”、“黔威2号”的产量显著高于“寿阳灰苦荞”,且以“黑丰1号”最优。施肥后3品种产量明显增加,且以有机肥和无机肥各半量处理最优。种植优良品种和合理施肥可提高苦荞麦的水肥利用效率。     

Enhanced nutrient and rainwater use efficiency in maize and soybean with secondary and micronutrient amendments in the rainfed semi-arid tropics

In view of widespread deficiencies, a long-term experiment was started at the International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, Patancheru, India in 2007 to identify economically efficient application strategy (full or 50% dose every or every second year) of sulphur (S) (30 kg ha^?1), boron (B) (0.5 kg ha^?1) and zinc (Zn) (10 kg ha^?1). During the fourth year in 2010, balanced fertilization through adding S, B and Zn increased maize grain yield by 13–52% and soybean yield by 16–28% compared to nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilization alone. Balanced nutrition increased N and P uptake, utilization and use efficiency for grain yield and harvest index indicating improved grain nutritional quality. The N, P plus 50% of S, B and Zn application every year recorded highest crop yields and N and P efficiencies indices and increased rainwater use efficiency with a benefit:cost ratio of 11.9 for maize and 4.14 for soybean. This study showed the importance of a deficient secondary nutrient S and micronutrients B, Zn in improving N and P use efficiency while enhancing economic food production.     

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。