畦灌变量表施尿素条件下水肥运动模拟

[目的]针对畦灌传统表施方式下施肥分布不均的现象,开展了不同变量表施条件下水肥运动模拟以制定合理灌水施肥方案,提高灌水施肥质量。[方法]以畦灌的地表水流运动方程、溶质运移的对流—弥散方程为基础,建立畦灌表施尿素条件下地表水流中溶质浓度变化模型,根据该模型拟合变量参数计算尿素随水入渗量,对3种不同表施条件下(直线递减型、抛物线递减型、均匀分布型)水肥运动进行模拟,并分析其规律。[结果]结果表明,尿素浓度与入渗时间的幂函数模型相关参数受地表撒施分布规律影响,初始浓度变化越大,参数变化幅度越大；不同表施尿素条件下施肥均匀性：直线递减型>均匀分布型>抛物线递减型。[结论]表施方式对畦灌水肥运动有显著影响,可通过制定适宜的变量撒施方式提高灌水施肥质量。     

不同灌水次数与氮肥运筹对‘豫教5号’叶面积指数及产量的影响

为给冬小麦提供“更合理、更节约、更高效”的水肥运筹技术方案,以‘豫教5号’为试验材料,采用三因素裂区方法研究了不同灌水次数和施氮处理对小麦叶面积指数和产量的影响。结果表明,灌水次数、施氮量以及基追比例分别对小麦叶面积指数、产量及构成因素有显著影响。在W1（底墒水）处理下叶面积指数与施氮量均呈线性正相关关系;在W2（底墒水+拔节水）、W3（底墒水+拔节水+灌浆水）处理条件下,拔节期、孕穗期、抽穗期的叶面积指数与施氮量呈线性正相关关系,抽穗后20天与施氮量则呈二次曲线关系,且以N3R2为最大值。在不同灌水次数条件下,产量、穗数、穗粒数与施氮量呈二次曲线关系,千粒重随施氮量的增加呈线性下降趋势。在灌溉底墒水+拔节水+灌浆水、施氮量为240 kg/hm²及基追肥5:5处理组合下实现了水肥的高效配合,产量、穗数、穗粒数分别为8609.60 kg/hm²、688.2×10⁴株/hm²、37.9粒,其中产量比对照W1N0 (3517.5 kg/hm²) 增产144.8%。由此可知,在小麦生长后期降雨量偏少的黄淮豫东地区,小麦生产中灌溉水的节约空间相对较小,氮肥的节约空间则相对较大。     

巧妙施用生物肥

一是有机肥与无机肥相结合不少菜农无论冲施还是追施，均以化肥为主，缺乏长期效应，应与有机肥结合施肥；二是追施肥与冲施肥相结合选用肥料以多元复合肥为主，采取追施与冲施相结合的办法，一方面解决表层根需肥问题，另一方面追肥能活化土层，增加根系，缓解肥效；三是大水与小水冲施相结合不少菜农无论苗期、结果期均以大水冲施肥，使得肥水过大，引起苗病、烂根、沤根。     

水分调控对冬小麦根系与叶片生理特性及产量和品质的影响

采用管栽试验研究了水分调控技术对冬小麦根系和叶片生理特性的调控效应,结合田间试验的产量和品质表现进行综合分析。结果表明,各处理根系主要分布在0～40 cm范围内,约占总根量的50%;在底墒条件充足的情况下,不浇越冬水,适期控水有利于根系的下扎,1水和2水处理灌浆期根系的增加主要表现在100～200 cm土层;在小麦生育期控越冬水、浇灌浆水可以提高根系活力,灌浆水的投入使100～200 cm土层根系在灌浆期仍然保持较高活力,同时提高了旗叶光合速率,保持了旗叶和倒二叶的绿叶面积,有利于小麦籽粒质量增加。因此,通过适期调控水分供应,重视拔节水和灌浆水的投入,不仅利于小麦良好群体结构的形成、促进籽粒产量的提高,还可以有效节约水资源,同时产生较好的产量效应和生态效益。对于强筋小麦来说,减少灌水次数,还可以提高籽粒品质。     

水肥耦合对夏玉米不同生育期叶面指数和生物量的影响

为了探明水肥耦合对玉米生长发育的影响,以‘青农8号’玉米品种为试验材料,研究了不同生育期玉米的叶面积指数及其生物量。结果表明：水肥耦合对夏玉米叶面积指数(LAI)的影响很大,灌水是对其影响作用最大的因素,其次是施氮肥和施钾肥。过高的水肥施用量都会引起夏玉米LAI的降低。氮钾施肥量均在2水平时,灌水使LAI最大提高47.46%;水钾均为2水平时,施氮肥使LAI提高的最大值达到37.75%;水氮均在2水平时,施钾使LAI最大提高9.62%。根干重、次生根条数、根平均直径、根系总体积、根系总表面积、根系总长与地上部的籽粒重、苞叶及穗轴重、茎杆重、叶干重均呈显著或极显著相关关系,其中籽粒重和根干重的相关系数达0.97**。合理的水肥耦合对于减少水资源浪费,提高水肥利用率具有重要的理论和实践意义。     

水氮耦合对固定道垄作栽培春小麦根长密度和产量的影响

固定道垄作(PRB)是在农田中设固定的机械行走道的一种垄作和沟灌栽培模式,是河西灌区春小麦取代传统平作和大水漫灌种植方式的一种新技术。为了明确PRB种植模式下合理的施氮水平和灌水量,2014—2015年连续2年采用二因素裂区设计,以3种灌溉定额(1200、2400和3600 m3 hm–2)为主区,以4种施氮水平(0、90、180和270kg hm–2)为副区,研究水氮耦合对小麦不同生育期的根长密度及最终产量的影响。随灌水量和施氮量的增加,根长密度呈现先增后降的变化趋势,且灌水量的效应大于施氮水平的效应;开花、灌浆和成熟期的根长密度与籽粒产量呈正相关。回归分析显示,根长密度最大值的水氮耦合条件是灌水量约2850 m3 hm–2、施氮量196~207 kg hm–2。中等灌水量(2400 m3 hm–2)条件下,小麦主要生育期根长密度显著增加,提高了根长密度在40~80 cm土层的分配比例,增加了水分利用效率和氮肥农学利用效率。综合评价小麦籽粒产量、水分利用率和氮肥农学利用效率,中等灌水量与中氮水平(180 kg hm–2)是所有处理中的最佳水氮耦合模式,可用于河西灌区春小麦PRB栽培模式。当加大灌水至3600m3 hm–2时,产量没有显著增加,水分利用效率和氮肥农学利用效率显著下降,其原因可能是高灌水量使小麦主要生育期的根长密度降低,且根长密度在0~40 cm土层的比例升高,在40~80 cm土层的比例下降。     

水分胁迫条件下有机肥对小麦根苗生长的影响

水分胁迫条件下施用有机肥对小麦根苗生长的影响研究表明：随着水分胁迫程度的加剧,无论施肥与否,小麦根系均表现出根重下降、根长缩短、根活力降低、次生根数与根系吸收面积减小、根系SOD、POD活性明显降低、MDA含量和根冠比明显增高的趋势。但施有机肥促进小麦根系的生长,改善根系生理特性,增加根系吸收面积和活力,具以肥促根、以肥调水、延缓根系衰老的作用。有机肥和土壤水分对小麦产量的增加具有明显的正交互作用,特别是在小麦生长中心发生转换的关键时期,即拔节期,水肥的显著互作促进根系的生长,在一定程度上缓解干旱胁迫的影响,最终导致土壤水分利用率的提高和产量的增加。     

华北冬小麦开花期补灌的增产效应及其影响因素

为阐明华北地区冬小麦开花期补灌增产效应及其影响因素,制定稳产节灌制度,于2007—2016连续10年进行了大田定位试验,研究在冬小麦拔节期灌水基础上,播前底墒、长期不同施氮及生育期降水等对开花期补灌增产效应及水分利用的影响。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1次水(拔节期75mm,W1)和2次水(拔节期和开花期各75mm, W2) 2个处理;施氮量为副区,设6个水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 kg hm-2 (N300)。冬小麦开花期补灌增产效应受播前底墒影响显著,播前2 m土体贮水量越大开花期补灌增产率越小。施氮水平也显著影响开花期补灌增产效应,随着定位试验年限的增加,N0和N60处理土壤有机质和全氮含量逐年下降,从第6年开始开花期补灌的增产效应基本丧失。在足墒播种和正常供氮(施氮量不低于120kghm-2)条件下,开花期补灌的增产效应还受冬小麦生育期有效降水量的影响,尤其是拔节–开花期的有效降水量。开花期补灌增产率随生育期以及开花后的有效降水量的增加而降低。拔节–开花期有效降水量大于25.3 mm时,开花期补灌没有显著优化穗数、穗粒数、千粒重、生物量、收获指数等产量性状,最终增产不显著;此情景下,拔节期灌1次水(75 mm左右),即可在维持较高产量的前提下,降低耗水、提高水分利用效率,实现稳产与节水协同。本研究表明,华北平原冬小麦在足墒播种、施氮量不低于120 kg hm-2、拔节期灌水前提下,拔节–开花期有效降水量可作为开花期灌水与否的重要决策依据。     

灌水时期和灌水量对小麦耗水特性和旗叶光合作用及产量的影响

在2004—2005和2005—2006小麦生长季,以济麦20、泰山23和泰山22为试验材料,研究了不灌水(W0)、拔节水60 mm (W1)、拔节水60 mm+开花水60 mm (W2)和拔节水60 mm+开花水60 mm+灌浆水60 mm (W3) 4个灌水处理条件下小麦耗水特性、旗叶光合作用和产量变化。结果表明,2004—2005生长季,济麦20和泰山23均以W2处理籽粒产量最高,耗水量和灌水效率分别高于和低于W1处理;两品种的水分利用效率均以W1和W2处理高于其他处理,其中济麦20的W1和W2处理无显著差异,而泰山23的W1处理高于W2处理。2005—2006生长季,济麦20和泰山22分别以W1和W2处理获得最高籽粒产量,两处理的耗水量(451.3 mm和459.2 mm)无显著差异;两品种的水分利用效率均以W0处理最高,W3处理最低,其中济麦20的W1处理高于W2处理,而泰山22在两处理间无显著差异。随灌水量的增加,土壤供水量和降水量占总耗水量的百分率降低,灌水量占总耗水量的百分率增大。济麦20的W0处理的旗叶光合速率和磷酸蔗糖合成酶活性在灌浆初期与W1和W2和W3处理无显著差异,灌浆中后期显著降低,但W0处理有利于蔗糖向籽粒转移,灌浆后期旗叶中蔗糖滞留较少,这是W0处理的粒重显著高于其他处理的生理原因之一。综合考虑籽粒产量、水分利用效率和灌水效率,在未灌底墒水条件下,济麦20和泰山23以拔节水灌60 mm或拔节水和开花水各灌60 mm为节水高产的模式;在灌底墒水60 mm条件下,济麦20以拔节水灌60 mm、泰山22以拔节水灌60 mm或拔节水和开花水各灌60 mm为节水高产的模式。     

水氮耦合对冬小麦叶片叶绿素含量和光合速率的影响

于2006-2007年在大田条件下对灌水、施氮量和水氮互作对2个不同类型的冬小麦品种石新733和石麦15叶片叶绿素含量和光合速率的影响进行了研究.结果表明,适量施氮对提高小麦叶片叶绿素含量及光合速率效果明显.水氮耦合对叶绿素含量和光合速率具有类似的效应:灌拔节1水条件下,叶绿素含量及光合速率随施氮量的增高而增高;灌拔节、开花2水条件下;两品种旗叶叶绿素合成对施氮量需求呈现显著下降趋势,施氮量过高反而不利于叶绿素合成和光合速率的提高,石麦15表现更为明显;灌开花水可以延缓花后20 d后旗叶叶绿素的降解,但这一效应随着施氮量的增高而降低,石麦15表现尤其明显.叶绿素含量较低的品种石麦15在灌1水条件下叶绿素含量和光合速率在花后6～15 d呈显著正相关.石新733以春灌2水施纯氮240 kg/hm2,石麦15以春灌2水施纯氮120 kg/hm2叶绿素含量和光合速率最高.     

秋季玉米秸秆覆盖对丘陵旱地小麦生理特性及水分利用效率的影响

西南丘陵冬春季节干旱频繁,严重影响小麦播种立苗及产量。2012—2013(干旱)和2013—2014年度(湿润),在四川简阳开展田间试验,比较不同玉米秸秆处理方式对旱地小麦生理性状、水分利用效率及产量的影响。试验共设4个处理,分别是无覆盖(CK)、无覆盖+播后和拔节期灌水(T1)、休闲期覆盖(T2)和休闲期+小麦生育期覆盖(T3)。干旱年份T1、T2和T3的产量分别为4151、3926和3603 kg hm–2;较CK增产42.0%、34.3%和23.2%,提高水分利用效率27.2%、29.6%和18.8%。湿润年份处理间产量差异较小。与CK相比,干旱年份灌水和覆盖提高了播种至开花阶段的干物质积累量,有效抑制了花后旗叶、倒二叶的叶绿素降解;覆盖处理有利于保持播前充足的底墒及生育期间较高的土壤含水量;T2处理主要生育时期的根干重、根冠比、根长密度、根质量密度和根表面积密度增加,下层土壤中的根系增多。籽粒产量与各生育阶段干物质积累量、花后旗叶和倒二叶的SPAD及水分利用效率呈显著或极显著正相关。秋季玉米秸秆就地覆盖具有显著的纳雨保墒作用,可提高小麦立苗质量,延缓叶片衰老,进而增产。     

过磷酸钙及有机肥混施对盐碱地小麦光合特性及产量的影响

通过研究不同的施肥措施,旨在为盐碱地小麦生产提供一定的理论依据。本试验以‘青麦6号’为实验材料,设置4种处理方式：复合肥(CK),有机肥(T1),过磷酸钙(T2),有机肥与过磷酸钙混施(T3),研究不同措施对小麦旗叶光合特性及产量影响。结果表明,与其他处理相比较,T3处理提高了盐碱地小麦旗叶的叶绿素含量(SPAD)、叶面积指数(LAI)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),降低了旗叶的胞间二氧化碳浓度(Ci)。在开花后期,T3的提高幅度更为明显,有效的保证了开花后期的光合作用。与其他处理相比较,T3均能显著提高小麦穗数、穗粒数和千粒重,促进产量的提高,T3的产量达到了8523.32 kg/hm²。因此本试验认为有机肥与过磷酸钙混施(T3)可作为盐碱地小麦较为合理的施肥措施。     

不同肥料类型对滨海盐碱地棉花生长及肥料利用率的影响

为探索不同肥料类型在滨海盐碱地地区的应用效果,指导该地合理植棉施肥,选取了5种肥料类型：市售复合肥、市售有机无机复混肥、自制有机无机复混型肥（大、小2种）和双包膜球形肥(DSCF),在等N、P、K施入量条件下,采用田间随机区组设计,比较不同肥料类型对棉花生长及肥料利用率的影响。结果表明,在等N、P、K施入量条件下,双包膜球形肥和小颗粒自制复混肥表现出较好的效果。二者增加了棉株营养器官和生殖器官中N、P、K的积累量;氮肥表观利用率较市售复混肥分别提高了7.9和4.2个百分点;磷肥表观利用率分别提高了2.2和1.6个百分点;钾肥表观利用率分别提高了3.3和0.5个百分点;其中该2种自制肥的磷肥表观利用率与市售复混肥差异极显著(P＜0.01),双包膜球形肥的氮肥表观利用率与市售复混肥差异显著(P＜0.05);与市售复混肥相比,二者分别增加籽棉产量11.98%和7.39%;分别增加皮棉产量11.83%和7.29%。     

土壤耕作与施肥配合对玉米根系微观结构及产量的影响

于2016年夏玉米季,在河北农业大学辛集实验站,以先玉335为供试材料,设置深松一体化施肥（SAF）、深松分层施肥I（SLF1）、深松分层施肥II（SLF2）3种施肥方式,以免耕播种为对照（CK）,在苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期取样测定根系微观结构和土壤微生物特征。研究结果表明：与CK相比,SLF1和SAF可增加根系导管数量,降低髓腔占中柱面积比例;SAF、SLF1和SLF2处理玉米产量均显著高于CK施肥处理,比CK处理分别提高7.4%、6.9%和13.9%。因此,采用深松分层施缓控释氮肥方式可以提高玉米产量。     

水肥耦合对紫色土中小麦肥料减施效应的影响

为了认识水肥耦合对紫色土中小麦的影响特征及肥料减施效应,在四川盐亭县青峰村和四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站的石灰性紫色土上,于2018年10月至2020年5月,用小区和盆栽试验等方法,观测不同水肥耦合处理对小麦和土壤主要属性的影响。结果表明,水肥耦合对小麦生长和籽粒产量有明显的促进效应,浇水到田间持水量的80%左右时,其促进效应最大;肥料用量减少10%~20%,不会造成小麦的明显减产;水肥耦合主要提高了土壤养分有效性和土壤酶的活性,因而有明显的促进效应。水肥耦合是紫色土区减肥增效的一种有效措施,从而能有效防治区域的面源污染。     

长江中下游小麦品种根系改良特征及其与产量的关系

为探明小麦品种更替过程中根系改良特征对氮肥的响应及其与产量形成的关系,从而为高产品种选育及根冠构型建成提供理论依据。本研究以长江中下游不同年代大面积推广的代表性小麦品种南大2419、扬麦1号、扬麦158和扬麦16为材料,采用大田和盆栽试验,研究了3个施氮水平(纯氮0、225和300 kg hm–2)下小麦根系形态与生理特性的差异及其与产量的关系。结果表明,小麦籽粒产量随品种育成年代推进逐步增加,现代品种对施氮的响应较早期品种大。现代小麦品种拔节至开花阶段根系干物质积累量和生长速率显著高于早期品种,而播种至拔节期早期品种的根系生长在无氮条件下具有较强的生长优势。小麦根系总根长、表面积、根体积、0~60 cm土层根重密度、根系活力和SOD活性随品种育成年代逐步提高,而MDA含量显著降低。增施氮肥促进了不同年代品种根系生长,但现代品种增幅较早期品种大,说明品种改良提高了小麦根系对氮肥的响应。籽粒产量与开花期根系总根长、表面积、根系生物量和0~60 cm根重密度呈显著正相关。因此,增加根系与土壤接触面积和高氮适应性、提高根系生理活性、延缓根系衰老是长江中下游小麦品种演变的重要特征也是高产高效栽培调控的重要目标。     

不同追氮模式对河南沿黄稻区粳稻根系生长和产量的影响

为明确不同追氮模式对河南沿黄稻区粳稻产量的影响,以常规粳稻品种郑稻19和郑稻20为材料,于水稻拔节后设置4种追氮模式,基蘖肥∶促花肥∶保花肥∶粒肥分别为6∶4∶0∶0（T1）、6∶0∶4∶0（T2）、6∶2∶2∶0（T3）、6∶0∶2∶2（T4）,以施用等量基蘖肥不追施氮肥（T0）作为对照,研究中后期不同追氮模式对水稻根系形态和生理特征的影响及其与产量的关系。结果表明,郑稻19和郑稻20的穗数、结实率和千粒重在不同追氮模式间无显著差异,而T3处理的穗粒数和产量显著高于其他处理,均表现为T3>T1>T2>T4>T0。同时,2个水稻品种齐穗期、齐穗后至成熟期的根系体积、根干重、总吸收表面积、活跃吸收表面积和地上部干重均是T3处理最高,且根系氧化力、吲哚乙酸含量和玉米素+玉米素核苷含量也是T3处理最高。说明水稻拔节后分次适时（促花肥和保花肥）追氮能够促进中后期根系生长,维持根系较高的生理活性,延缓根系退化衰老,有利于水稻高产,而一次追肥或延迟追肥对水稻生长促进作用减弱。     

灌溉和施氮方式对甘肃陇中黄土高原春小麦产量和土壤含水量与有效氮含量的影响

旨在研究影响小麦产量的最佳灌溉与施氮方式组合。以‘定西42号’春小麦为材料,采用水氮互作的方法,设4种灌溉量（单位面积水深50 mm、100 mm、150 mm、200 mm）和3种施肥方式（拔节期施纯氮肥40 kg/hm ²、开花期施纯氮肥40 kg/hm ²、拔节期和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²和50 kg/hm ²）。（1）灌溉量150 mm与开花期施氮肥40 kg/hm ²处理时,小麦产量都最高。（2）灌溉量150 mm时各个土层含水量最高,不同施氮处理,各个土层含水量高低顺序为分蘖期<开花期<拔节期。（3）小麦植株耗水量随灌溉量增加而增加、水分利用效率随灌溉量增加而减少。（4）分蘖期灌溉量150 mm时各个土层硝态氮含量最高;拔节期,0~10 cm土层铵态氮和硝态氮含量最高;开花期,灌溉量150 mm和追施纯氮肥40 kg/hm ²时各个土层硝态氮和铵态氮含量最高。灌溉量150 mm和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²方式搭配,对甘肃陇中黄土高原春小麦产量、土壤有效氮含量和水分节约最有益。