水肥耦合及其对水稻生长与N素利用效率的影响研究进展

在农业水资源的日益紧缺下,为了减少水稻的灌溉用水和肥料高效利用以实现水稻稳产高产,综述了国内外水肥耦合的研究进展、水肥耦合的概念及其协同、拮抗、叠加三种效应,水肥耦合的机理、水肥耦合对水稻生长发育及产量品质的影响、水肥耦合对水稻中N素利用效率的影响;展望了中国目前在水肥耦合研究方面可以提升的空间,提出了水肥耦合模式是争取水稻高产优质的有效措施,以及如何根据实际需要,运用“以水促肥、以肥调水”,建立合理的水肥耦合模式,提高水肥利用效率,在节约灌溉用水和不增加施肥量的前提下达到既保证作物优质高产又减少环境污染的双重效果,为今后节水农业及水稻的田间栽培和管理提供理论与技术依据。     

蔬菜节水灌溉技术

一、设施蔬菜水肥一体化技术 灌溉施肥是通过灌溉系统为植物提供营养物质．在加压灌溉条件下。将施肥与灌溉结合在一起的一项农业技术．又称为水肥一体化的设施技术。其原理是按照作物的需水要求,通过低压管道系统与安装的施肥罐,将水与肥料完全溶解,以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤中。     

大棚蔬菜膜下滴灌施肥技术

蔬菜水肥一体化膜下滴灌施肥技术是在地膜覆盖栽培的基础上,将施肥与灌溉结合在一起的一项农业新技术。这种灌水施肥方法,是通过滴灌系统,在灌溉的同时将肥料配兑成肥液一起输送到作物根部土壤,供作物根系直接吸收利用。该方法可以精确控制灌水量、施肥量和灌溉及施肥时间,显著提高水和肥的利用率。     

我国多类型水肥一体化技术进展

<正>水肥一体化技术是将灌溉与施肥有机结合的一项农业新技术,根据作物需求对农田水分养分进行综合调控和一体化管理,以水促肥、以肥调水,实现水肥耦合,全面提高水肥利用效率。国家粮食丰产科技工程实施以来,我国不同区域水肥一体化技术不断发展,特别是在滴灌技术上进行了创新研究,取得了长足发展与进步。本文简介以下4项技术,供实际应用中参考。     

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。     

水肥一体化在砂糖橘栽培中的应用策略

传统的砂糖橘栽培方式施肥量较大,肥料利用率相对较低,水肥流失较严重。水肥一体化技术是将灌溉与施肥操作融为一体的科学农业新技术,其借助压力灌溉系统或自然地形落差将肥料与水一起作用到砂糖橘果树根部土壤中,实现了定时、定量、均匀地为果树输送营养与水分。该技术在龙圩区广平镇砂糖橘栽培管理中成功实践与应用,有效提高了砂糖橘种植管理中对水肥的利用率,节约了水与肥料的成本及人力成本,实现了现有资源的合理利用及生态环境的综合保护,增加了广大种植户的经济收入,促进当地乡村经济效益的整体增长。     

中国高效水肥一体化灌溉技术研讨会在上海举办

本刊讯3月29日，由上海市农业技术推广中心、中国水利企业协会灌排设备企业分会主办，上海一农高效灌溉研究中心、上海华维节水灌溉有限公司承办的“2014第三届中国高效水肥一体化灌溉技术研讨会”在上海召开。会议围绕“我国灌溉施肥应用现状、问题及对策：“推广高效水肥一体化灌溉技术的重要意义”、“生态文明、农业现代化大发展背景下各方的责任”等主题进行了研讨。     

冬小麦垄作交替隔沟灌溉的研究现状与展望

垄作在作物基部培土,能促进根系生长,提高抗倒伏能力。垄作交替隔沟灌溉栽培技术因具有提高水肥利用效率,增加光能截获量,抑制病害危害等优势被广泛运用于水稻、玉米、大豆、棉花等农作物生产过程中。在综述了大量理论的基础上,筛选出冬小麦合理的高产节水垄作灌溉模式,探讨垄作冬小麦交替沟灌的增产调优节水效应及其机理,研究在其与玉米连作的农田周年耗水特性及其节水机制等未来探索方向,并对其今后的研究进行展望。垄作的目标是实现适宜作物生长的土壤条件,高效节水,提高作物产量。小麦垄作措施是一种结合秸秆免耕和传统耕作方式的可持续性的栽培技术。研究出适合河南省北部地区两年三作的长期农业地区的小麦-玉米垄作栽培技术。     

水肥耦合对黄河三角洲盐碱地小麦根系形态和分布的影响

[目的]为了探索黄河三角洲轻度和中度盐碱地小麦根系分布情况,分析水肥耦合对小麦的根系分布的影响。[方法] 设置不灌水,灌底墒水,灌底墒水和拔节水,灌底墒水、拔节水和灌浆水4种灌水方式;不施肥,施有机肥,施有机肥与无机复合肥和施无机复合肥4种施肥方式,探索不同水肥耦合条件下黄河三角洲盐碱地小麦根系形态和分布情况。[结果]结果显示,盐碱地小麦根系主要集中在0-30cm土层,且随着土层的加深逐渐减少。在本文中,各根系形态指标之间表现为极显著的正相关关系。灌水次数和施肥种类对小麦根系的生长发育有重要影响,灌2次水,施无机复合肥处理的小麦根系活力最高,根系形态最好。[结论]因此,在黄河三角洲轻度和中度盐碱地,小麦根系分布主要集中于前30 cm,拔节水和无机复合肥有利于促进小麦根系发育,可获得较好的根系形态结构。     

不同水肥优化模式下冬小麦根系生长及水氮利用效率

针对中国华北地区冬小麦生产中所面临的水资源不足、氯素污染和秸秆资源严重浪费等问题，1999年以来，中国农业大学和德国霍恩海姆大学(Hohenheim University of Germany)开展了中国国际合作项目“华北平原作物高产高生产力条件下环境可承受的持续农业研究”。2000-2001年度北京试验基地研究结果表明：在优化水肥及秸秆还田优化水肥条件下，冬小麦总根量不仅显著高于传统灌溉-优化施肥、优化灌溉-传统施肥和传统水肥，而且根长密度和根重密度随土层深度递减速度慢。传统灌溉-优化施肥、优化水肥、秸秆还田优化水肥的氮肥当季利用率显著高于优化灌溉-传统施肥和传统水肥。各处理间水分利用效率差异不明显。     

作物根系形态对施肥措施的响应

旨在有效利用有限的肥料资源以及为高效作物品种选种提供理论基础,进一步实现作物经济收益最大化和环境污染最小化。笔者综述了作物为适应不同施肥条件所产生的一系列根系形态学变化,分析了不同施肥处理对作物根系形态指标的影响:（1）植物根系普遍随元素水平的提高产生“低促高抑”的现象;（2）减量和优化施肥对作物根系的发育和建成有促进作用;（3）元素过高过低均抑制根系生长;（4）有机肥可弥补化肥养分单一和供肥不平衡的缺点,与化肥配合施用更能促进根系生长发育。作物可以通过根系形态的适应性变化来适应不同的施肥处理,以改变形态发育来增强对土壤中营养元素的吸收,提高肥料利用率。     

水氮组合模式对双季稻生长和产量的影响

为双季稻栽培提供最优水肥组合模式,通过大田小区试验设置了淹水灌溉和间歇灌溉2种灌溉方式,结合4种施氮水平,研究了不同水肥条件下水稻生长及其产量差异。结果表明,在相同施氮水平下,间歇灌溉水稻植株干物质积累量明显大于淹水灌溉;不同水肥组合下水稻干物质在植株各器官中的分配表现从大到小为籽粒、茎、叶和根;水稻生育后期叶面积指数以间歇灌溉施中氮最高,茎基伤流量以施中氮最高,相同施氮条件下间歇灌溉高于淹水灌溉;早稻光合速率差异不显著,相同施氮水平下间歇灌溉略高于淹水灌溉,水分利用率存在显著差异,以间歇灌溉施中氮最高;晚稻不同处理的光合速率、水分利用率存在显著差异,相同施氮水平下间歇灌溉高于淹水灌溉,以间歇灌溉施中氮最高;早稻产量以淹水灌溉施高氮最高,比间歇灌溉不施氮高出46.0%,差异显著,但比其他施氮处理增幅仅为0.3%~7.1%,差异不显著;晚稻产量处理间差异显著,间歇灌溉高于淹水灌溉,以间歇灌溉施中氮最高,比间歇灌溉不施氮高出49.3%,比其他施氮处理增幅为1.7%~8.6%,差异显著。因此,早稻在雨水充足的前提下淹水灌溉施高氮可获得高产,晚稻以间歇灌溉施中氮为宜。     

水肥一体化条件下肥料管理对黑塌菜产量品质的影响

为探求水肥一体化滴灌条件下适宜的肥料管理方式,提高苏南地区叶绿菜的产量与品质,以黑塌菜作为试验对象,于2020年通过大棚盆栽试验,以常规撒施复合肥作为对照,研究水溶肥种类、追肥量(450、300、150 kg/hm²)对黑塌菜生长、产量及品质的影响。相比于常规撒施,相同追肥量下滴灌水肥一体化提高单叶叶面积12.12%~20.40%,叶绿素含量提高3.55%~4.82%,最大根长增加9.67%,平均根直径无明显差异,增产最高达39.8%。滴灌水肥一体化条件下,随着追肥量的增加,黑塌菜单叶叶面积、最大根长明显提高,叶绿素含量、平均根直径、产量、干物质量与可溶性固形物含量随植株生长进程增加,后期趋于稳定,可滴定酸含量呈现上升趋势,还原糖含量先上升后下降。滴灌水肥一体化条件下,青上水溶肥最适合黑塌菜生长,单叶叶面积、最大根长、产量指标都处于最高水平,分别为66.07 cm²、31.3 mm、475 g/株。滴灌水肥一体化可明显提高水肥利用效率,且植株品质与产量均得到保障,考虑经济、品质、产量等因素,青上水溶肥追施量300 kg/hm²为黑塌菜适宜的肥料管理策略。     

作物水分利用率的影响因素及其提高途径探讨

综述了作物水分利用率的研究进展。在探讨水分利用率内涵的基础上，阐述了作物水分利用率的影响因素如作物，环境因素，化学制剂，栽培措施和耕作制度等人类活动等影响因素，重点分析了土壤因素和化学制剂对作物水分利用率的影响，探讨了作物水分利用率的提高途径，包括优化种植结构；选用节水高产型品种；农田覆盖保水技术；水肥耦合技术；化学调控节水技术和节水灌溉技术等     

水稻化肥使用量增长问题与零增长对策

通过查阅统计年鉴资料和开展农户施肥跟踪调查,了解化肥使用量变化态势,分析水稻化肥使用量增长特点,从而为水稻乃至其他作物化肥使用量零增长行动工作提供指导参考。统计资料显示,化肥使用量（实物量）呈逐年增长态势,2001-2015年平均年自然增长率1.387%。农户抽查表明：水稻化肥使用量在整个农作物中所占比重较大。在化肥使用量增长中,2005-2015年水稻化肥养分亩用量增长幅度（55.4%）明显高于实物量增长幅度（2.9%）,农户水稻氮磷钾用量及配比不合理问题仍然占有一定的比重。基于调查分析,在使用量增长目标上建议应以养分量为主,在技术途径上提出了“四调”和“四改”思路。     

不同灌溉施肥方式对马铃薯产量和养分吸收的影响

作为世界第四大粮食作物,提高马铃薯产量和水肥资源的利用率,对于满足人们粮食需求和生态环境可持续发展意义重大。为了探索一种高效的马铃薯灌溉施肥的方法,通过田间试验,研究了不同灌溉方式（滴灌、微喷灌和大水漫灌）和施肥量(525、600、675、750 kg/hm2)对马铃薯产量和水肥资源利用的影响。结果表明,与传统处理相比,滴灌处理使提高马铃薯出苗成活率显著提高10%;在相同施肥的情况下,滴灌处理提高马铃薯产量和偏生产力;在不影响产量的前提下,滴灌处理达到了节水37%,节肥55%的效果。综上可见滴灌对提高马铃薯产量和资源利用率都有积极意义。     

循环曝气地下滴灌对冬小麦生长和耗水特性的影响研究

循环曝气地下灌溉可以改善灌溉造成的根区缺氧状况,为作物生产潜力的发挥提供了可能。为阐明循环曝气地下滴灌对不同土壤类型的适用性,选择河南省郑州潮土、洛阳红粘土、南阳黄褐土、商丘两合土4种典型土壤,以冬小麦为指示作物,利用盆栽试验研究冬小麦的耗水特性、作物生理指标及产量对循环曝气地下滴灌的响应。结果表明,4种土壤曝气处理耗水量均高于普通地下滴灌处理（对照处理）。与对照相比,郑州潮土、商丘两合土曝气处理气孔阻力下降了66.72%和61.47%,达到显著性差性水平(P≤0.05),洛阳红粘土和南阳黄褐土气孔阻力差异不显著(P>0.05)。洛阳红粘土曝气处理产量较对照处理增加了12.61%(P≤0.05),千粒重增加了12.23%(P≤0.05),而南阳黄褐土、商丘两合土和郑州潮土曝气处理与对照差异不显著(P>0.05)。综合以上考虑,循环曝气地下滴灌技术在洛阳红粘土上对冬小麦有显著性的改善效果。

     

施肥对不同品种麦田CO2通量的影响

为探讨施肥对小麦田间CO2释放量的影响，设计以四个不同施肥水平为主处理，以三个不同年代的主栽品种碧玛1号、烟农15号、山农11号为研究对象，采用封闭式静态暗箱技术，应用LI-6400型便携式光合测定仪（美国）在作物生长期测定土壤CO2释放量和光合速率。同时测定了作物的生理生化指标（株高、叶绿素含量、旗叶叶面积）和生物量以及环境影响因素土壤温度和水分等。研究结果表明：（1）施肥有利于增加土壤CO2释放量，且中氮处理水平释放量最多。（2）土壤温度和水分对土壤CO2释放量有一定的影响，土温越高，水分越大，CO2释放越多。