喷灌条件下水氮用量对玉米氮素吸收转运的影响

为揭示不同水氮管理模式下玉米花前、花后氮素吸收、转运规律,探究作物氮、肥料氮、土壤氮之间的关系以及干物质吸收转运规律,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和4个施氮量水平(N0:0 kg/hm2,N1:180 kg/hm2,N2:240 kg/hm2,N3:300 kg/hm2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米氮素累积量、转运量、氮素籽粒贡献率、肥料氮和土壤氮的吸收转运规律,以及干物质转运量和干物质籽粒贡献率的影响。结果表明:氮肥回收率为21. 27%～44. 64%,N2W2处理的氮肥回收率最高。成熟期各器官氮素累积量由大到小依次为籽粒、叶、茎、穗叶,中等施氮水平下植株氮素累积量最高,玉米植株氮素在W1水平显著降低(P 0. 05)。各器官氮素转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,施氮处理整株玉米氮素转运量较未施氮处理均有所提高,N2W2处理氮素转运量最高,与其他处理差异显著(P 0. 05)。参与转运的氮素中,土壤氮转运量大于肥料氮转运量。玉米各器官15N转运量和土壤氮转运量由大到小依次为叶、茎、穗叶,整株玉米植株中参与转运的氮素有22. 43%～39. 45%来自肥料,中等施氮灌水处理各器官在向籽粒转运较高肥料氮的同时,还能保证较高的土壤氮转运量。不同器官氮素籽粒贡献率由大到小依次为叶、茎、穗叶,各器官氮素转运量占籽粒氮素累积量的18. 29%～44. 29%,贡献率最大值出现在N2W2处理。干物质转运量以及籽粒贡献率均由大到小依次为茎、叶、穗叶,N2W2处理籽粒干物质累积量和干物质籽粒贡献率均最高。结合玉米干物质累积与转运规律以及氮素吸收利用规律,建议当地玉米种植采用灌水60 mm、施氮240 kg/hm2的水氮管理模式。研究结果可为东北地区玉米水氮管理方式提供理论支持。     

水氮供应对冬油菜氮素积累和产量的影响

通过2年桶栽试验,设置3个灌溉水平:低水(W0:(50%~60%)FC,FC为田间持水率,下同)、中水(W1:(60%~70%)FC)和高水(W2:(70%~80%)FC),3个施氮水平:不施氮(N0)、中氮(N1:施纯氮1.2 g/桶,约合180 kg/hm~2)和高氮(N2:施纯氮2.4 g/桶,约合360 kg/hm~2),研究不同灌溉和施氮水平对冬油菜生殖生长阶段地上部分生物量和氮素的积累、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,中水中氮处理(W1N1)能显著增加冬油菜生殖生长阶段地上部分干物质量和氮素积累量,显著提高冬油菜的产量和水分利用效率;过量灌溉或施氮处理(W1N2、W2N1和W2N2)的促进作用不显著。2年W2N1处理的产量最高,平均为38.4 g/株;W1N1处理的水分利用效率最高,平均为1.07 kg/m3;但W2N1和W1N1处理的产量和水分利用效率不存在显著差异,而W1N1处理的耗水量显著小于W2N1处理。另外,冬油菜的籽粒产量和水分利用效率与耗水量均呈显著的二次抛物线关系,冬油菜的水分-产量响应系数为1.36。全面考虑产量与节水节肥等因素,W1N1处理为该研究区较优的冬油菜灌水施氮策略。     

水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响

为探明不同水氮耦合模式下黑土区水稻产量形成和氮素吸收利用的规律,设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻干物质、产量、氮素吸收转运、水氮利用效率的影响。结果表明：常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮素累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%~43.42%、18.32%~24.97%、13.85%~24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%~13.18%、10.73%~12.86%、10.53%~12.61%;3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮素累积速率均随施氮量的增加而增大,且控制灌溉模式高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,干物质、氮素累积始盛期随施氮量增加而提前;水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质累积速率达到峰值时间提前11.39d;相较于常规淹灌和浅湿灌溉模式,控制灌溉模式更有利于提高水稻产量,其中CN2处理产量最大,为10272.57kg/hm2;控制灌溉模式显著提升氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力;相同灌溉模式下,叶、茎鞘氮素转运率以及穗部氮素转运贡献率随施氮量增加而减小。水稻产量与灌溉水分利用效率、水分生产效率、氮肥农学利用效率、百千克籽粒吸氮量之间呈极显著正相关（P<0.01）,与氮素籽粒生产效率之间呈极显著负相关（P<0.01）。适宜水氮耦合模式可提高水稻产量和氮素吸收利用,综合考虑CN2处理为最佳水氮耦合模式。     

滴灌施肥下水氮供应对夏玉米产量、硝态氮和水氮利用效率的影响

【目的】寻找滴灌夏玉米最佳施氮量。【方法】本试验在测坑-防雨棚设施条件下进行,试验设置2个灌水定额,分别为50 mm(WH为充分灌溉)25 mm(WL为限水灌溉);4个氮肥水平,即0、90、180、270 kg/hm~2,分别以N0、N1、N2和N3表示。采用完全区组设计,共计8个处理,3次重复。研究了滴灌施肥条件下,灌水定额和氮肥互作对土壤水分消耗、NO3--N运移积累以及夏玉米产量和水氮利用效率的影响。【结果】灌水、氮肥及其交互作用均显著影响夏玉米地上部干物质量、籽粒产量和水氮利用效率。限水灌溉条件下,玉米拔节期—灌浆初期发生中轻度水分亏缺,对后期产量形成产生显著影响,但限水灌溉显著提高了土壤贮水的消耗量和水分利用效率。在2种灌溉水平下,施氮量与产量均成抛物线关系,充分灌溉条件下施氮量264.3 kg/hm~2时为转折点,限水灌溉条件下施氮量176.9 kg/hm2为转折点。充分灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率呈增加趋势;但在限水灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率表现出降低的趋势。随着施氮量增加,各土层土壤硝态氮量显著增加,且60～100 cm土层硝态氮累积所占比例增加。与充分灌溉相比,限水灌溉作物吸氮量降低,各生育期土壤中硝态氮残留增加。【结论】玉米产量对氮素的响应与供水量相关,水分亏缺下,产生最大产量需要的氮素用量随之降低。因此,生产中应根据土壤含水率调整施氮量,以实现最高产量和水肥利用效率。     

不同程度盐渍化农田下玉米产量对水氮调控的响应

为探究玉米产量对不同程度盐渍化农田水氮调控的响应规律,通过田间试验,在3种盐渍化农田(S1,0. 247 d S/m; S2,0. 839 d S/m; S3,1. 286 d S/m)上设置3个灌溉量(W1,150 mm; W2,225 mm; W3,300 mm(常规灌溉量))和3个施氮量(N1,172. 5 kg/hm~2; N2,258. 8 kg/hm~2; N3,345 kg/hm~2(常规施氮量)),结合模型模拟研究了不同盐渍土条件下玉米产量对水氮调控的响应。结果表明:灌水显著影响S1、S2和S3玉米产量,产量随着灌水量的增加呈先增后降的变化趋势。施氮显著影响S1、S2和S3玉米产量,S1和S2上的产量随施氮量的增加先增后降,而S3上的产量总体呈现逐渐减少趋势。随着土壤盐渍程度的加重,水氮交互效应对产量影响增大。水氮交互对S1玉米产量影响不显著(P 0. 05),W2N2较W3N3、W3N2减产4. 41%、6. 56%(P 0. 05),非盐渍土在水分较好和氮素适宜时才可得到较大产量,但适度节水控氮不会显著减产。水氮交互显著影响S2玉米产量(P 0. 05),W2N2产量显著高于其余水氮处理(P 0. 05),中度盐渍土需供应适宜水氮。水氮交互极显著影响S3玉米产量(P 0. 01),W2N1产量显著高于其余水氮处理(P 0. 05),重度盐渍土在适宜水分和较少供氮时才可得到较高产量。经模型寻优得到河套灌区玉米节水节氮高产的水氮用量为:非盐渍土,灌水量253. 74～286. 26 mm,施氮量267. 65～318. 85 kg/hm~2;中度盐渍土,灌水量233. 25～268. 17 mm,施氮量225. 22～272. 56 kg/hm~2;重度盐渍土,灌水量196. 94～243. 06 mm,施氮量179. 15～223. 35 kg/hm~2。     

水氮互作对宁夏沙土春玉米产量与氮素吸收利用的影响

为探明滴灌不同水氮调控对宁夏沙土地区春玉米生长、产量、氮素吸收和根区土壤硝态氮分布及残留量的影响,设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6,0.6KcET0; W0.8,0.8KcET0; W1.0,KcET0,Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平(N150,150 kg/hm~2; N225,225 kg/hm~2; N300,300 kg/hm~2; N375,375 kg/hm~2),进行了大田试验。结果表明:相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积速率和氮素累积速率(W0.8灌水水平除外)均随施氮量的增加先增加后减小。快增期内,W1.0N300处理的春玉米地上部干物质平均累积速率和W0.8N375处理的氮素平均累积速率最大,分别为513.71、2.75 kg/(hm~2·d)。春玉米地上部干物质累积量(W0.8N375除外)和产量随施氮量的增加先增加后减小,其中W0.8N300处理的产量最大,为16 387 kg/hm~2。相比其他灌水处理,W0.8灌水水平下的营养器官氮素转运量较大,最大为41.14 kg/hm~2。随着灌水量和施氮量的增加,60～100 cm土层硝态氮累积量所占的比例逐渐增加,其中,W0.6灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～60 cm土层中,W0.8灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～90 cm土层中。考虑试验区年际降雨量分布不均,选取灌水量与有效降雨量之和为532 mm、施氮量300 kg/hm~2为宁夏沙土地区适宜的滴灌灌水施肥制度。     

管渠自动控水灌溉施氮量对夏玉米产量、氮素吸收利用的影响

【目的】寻找管渠自动控水灌溉夏玉米的最佳施氮量。【方法】设置畦灌(B)和管渠自动控水灌溉(W)2种灌水模式①畦灌采用传统施氮量(300 kg/hm~2,N1);②管渠自动控水灌溉设置;(农民传统施氮(300 kg/hm~2,N1)、减氮25%(225 kg/hm~2,N2)、减氮50%(150 kg/hm~2,N3)和不施氮(N0)处理。测定不同处理夏玉米抽雄期和完熟期的营养器官干物质积累量和氮素积累量,并对花后干物质积累量、氮素转运量及转运效率、氮肥的利用效率进行分析比较。【结果】施氮量为300kg/hm~2时,W灌水模式相较于B灌水模式籽粒产量和完熟期干物质积累量分别提高5.46%和3.23%,氮素总积累量和氮肥利用率分别提高7.79%和26.69%。W灌水模式下,减氮25%处理籽粒产量、籽粒氮素积累量和植株氮素积累量与畦灌传统施氮处理无显著差异,且氮素利用率显著提高25.54%,减氮50%处理氮肥偏生产力显著高于其他处理。【结论】在管渠自动控水灌溉情况下可以考虑适当减少氮肥的施用量,将氮肥施用量控制在225～300 kg/hm~2之间。     

不同水氮处理对北疆棉花生长特性及产量的影响

为探明北疆地区膜下滴灌棉花生育期合理的水氮施量,通过田间小区,设计灌水量和施氮量2个因素(灌水量设4个水平,即W1:5 250 m~3/hm~2、W2:4 500 m~3/hm~2、W3:3 750 m~3/hm~2和W4:3 000 m~3/hm~2;施氮量设3个水平,即N1:300 kg/hm~2、N2:262.5 kg/hm~2和N3:225 kg/hm~2)试验,研究膜下滴灌棉花生育期不同水氮施量对棉花株高、茎粗、LAI、地上部干物质积累以及产量的影响效应。结果表明:灌水量对棉花生长具有显著的影响,棉花株高、茎粗、LAI和地上部干物质量均随着灌水量的增加而增加,且灌水量对棉花LAI和地上部干物质量的影响效应大于施氮量。当灌水量为3 750 m~3/hm~2,施氮量为262.5 kg/hm~2时,棉花单株铃数、单铃质量以及产量达到最高,综合分析,该灌水量和施氮量为北疆地区膜下滴灌棉花生育期的最优水氮施量。     

水氮耦合及种植密度对垄膜沟灌制种玉米产量和种子活力的调控效应

为了确定水氮耦合及种植密度对垄膜沟灌制种玉米产量及种子活力的影响,提出适宜高活力种子的最佳水氮耦合群体构建模式。2016-2017年,在甘肃省农业科学院张掖节水试验站进行了3因素3水平的正交试验,研究不同处理对种子发芽率、活力指数和玉米产量等指标的影响。结果表明,灌溉定额、施氮量和种植密度对制种玉米的产量、水分利用效率(WUE)和种子活力有显著影响。在灌溉量因素中,灌溉定额W2(4800 m³/hm²)产量比W1、W3分别增产14%、15%,发芽率、活力指数在W2水平下效果最佳,发芽率比低灌溉量和高灌溉量分别高2.22和0.27个百分点,活力指数高8.62%和41.52%;在施氮量因素中,施氮量N2(240 kg/hm²)产量较N1、N3分别高0.5%、5.3%,发芽率比低灌溉量和高灌溉量分别高3.61和2.88个百分点,活力指数高13.50%和19.60%;在种植密度因素中,密度D16(12.5万株/hm²)产量较其他两处理分别高28.8%、29.7%,水分利用效率高1.49~8.67个百分点。综合来看,本试验条件下,制种玉米产量和种子活力在W2N2D16处理下是最强的。采用水肥耦合(灌溉定额为4800 m³/hm²,施氮量(N)240 kg/hm²)及种植密度(密度12.50万株/hm²)的最优模式,可为提高制种玉米产量和种子活力提供技术指导。     

垄作沟灌条件下不同灌溉制度对土壤水分及制种玉米产量的影响

为探求西北内陆干旱地区制种玉米合理的灌溉制度,在石羊河流域设置了灌水定额、灌水次数、次追肥量和追肥次数的L9(34)正交试验。结果表明,制种玉米生育期表层土壤水分变化大,随制种玉米播后天数的增加呈降低趋势。相同灌水定额条件下,随灌水次数增加深层土壤水分含量出现多次峰值。制种玉米经济产量介于2 704.14~4 877.57 kg/hm~2,水分利用效率介于0.737~1.053 kg/m~3。制种玉米产量与耗水量呈显著正相关关系(R2=0.84)。产量与穗粗、穗长、秃尖长、穗行数及行粒数各产量特征值呈显著正相关关系。垄膜沟灌条件下,制种玉米全生育期灌水6次(播后灌水定额500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆前期、灌浆后期灌水定额均为400m~3/hm~2),总灌溉定额为2500 m~3/hm~2,拔节期、大喇叭口期分别追施N肥1次(追肥量150 kg/hm~2)的水肥调控措施作物产量和水分利用效率最优。     

基于评价模型的宁夏沙土春玉米最佳灌水施氮量研究

为分析不同水氮供应对宁夏沙土春玉米主要评价指标的影响,采用灌水和施氮2因素交互设计,灌水量设置3个水平(W0.6(0.6KcET0)、W0.8(0.8KcET0)和W1.0(KcET0),Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量),施氮量设量4个水平:N150(150 kg/hm2)、N225(225 kg/hm2)、N300(300 kg/hm2)和N375(375 kg/hm2),进行了大田试验。结果表明:灌水量和施氮量的交互作用对产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,对地上部干物质累积量和籽粒氮素累积量有显著影响;在相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积量、产量、WUE均随施氮量的增加先增加后减小。主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法与基于组合赋权的TOPSIS模型两两之间具有良好的相关性,各模型之间相关系数均值为0.465～0.787;基于整体差异组合评价模型得出W0.8N300评价值最高。考虑试验区年际降雨量分布不均,经回归分析拟合得出,当春玉米生育期内灌水量与有效降雨量之和为544 mm、施氮量为260 kg/hm2时,春玉米综合指标评价值最高(1.47),为适宜的春玉米滴灌灌水施肥量。本研究可为沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

不同水氮处理对盐渍土水氮盐变化和燕麦产量的影响

【目的】针对内陆干旱冷凉地区盐渍土肥水超量施用问题,以合理调控根区水氮盐环境,保证粮食安全提供为目标,寻找较优的水氮耦合模式。【方法】试验设置了不同灌水量(充分灌溉W1和非充分灌溉W2)和施氮量(高氮N60,中氮N30和低氮N10)处理,通过燕麦盆栽试验,研究了不同水氮处理对盐渍化土壤水氮盐变化规律和燕麦产量的影响。【结果】施氮量的增加,导致土壤盐分增加;在盆栽条件下,非充分灌溉能降低生育期内的盐分积累量,并且保证土壤水分在适当的水平,减小生育期的盐分胁迫;节水减氮W2N10处理硝态氮和铵态氮供应保持在相对适宜的水平,硝态氮和铵态氮平均质量分数较充分灌溉W1N10处理分别增加了13.8%和34.2%。【结论】当施氮量由60 kg/hm~2减少到10 kg/hm~2时,燕麦干产量不会明显降低,施氮量为30 kg/hm~2且灌水量为100~140 mm,可以保证该地区盐渍化土壤种植燕麦获得较高的产量。     

水氮耦合对膜下滴灌玉米产量和水氮利用的影响

【目的】提高黑龙江西部地区玉米水肥利用率及产量,探索不同水肥配比下玉米氮素吸收、利用与分配规律。【方法】设置3个灌溉定额水平(200、400、600 m3/hm~2)以及5个施氮水平(0、150、200、250、300 kg/hm~2),研究分析了不同水肥处理下玉米干物质积累、氮素分配、氮素吸收效率、氮收获指数、氮肥偏生产力以及氮肥农学生产效率等指标。【结果】增加施氮量可以显著提高玉米产量、干物质和氮素积累量,水分不足会抑制产量、干物质和氮素的累积,但灌水定额过高会降低氮收获指数。W400N250处理产量、干物质量、氮素积累量、氮肥利用率、氮收获指数、氮肥农学效率、水分利用效率均为最高,分别较其他处理高了0.71%～45.28%、1.07%～48.87%、9.54%～70.61%、2.63%～37.65%、3.19%～10.38%、0.84%～32.80%、1.27%～43.24%。【结论】在膜下滴灌方式下,黑龙江西部地区玉米最佳灌水量为400 m3/hm~2,最佳施氮量为250 kg/hm~2。     

膜下滴灌水氮耦合对玉米光合特性的影响

通过大田试验设置水氮2因素3水平计9种组合处理,研究膜下滴灌水氮一体化施用条件下二因素不同用量对玉米灌浆前期穗位叶光合速率和蒸腾速率的影响效应及其他光合因子与光合速率的关系,寻求适宜松辽平原到内蒙古高原过渡地带的水氮施用量。结果表明:气孔导度、蒸腾速率与光合速率线性正相关,胞间CO_2浓度与光合速率线性负相关。灌水与施氮均能提高光合、蒸腾速率,灌水作用大于施氮。氮亏缺抑制光合速率的程度大于抑制蒸腾速率,灌水量的增加促进光合速率的程度小于促进蒸腾速率。生育期1 351~1 465 m~3/hm~2的低灌溉量阻碍氮对光合速率和蒸腾速率的作用,水分亏缺引起过量施氮的负效应。1 802~2 315 m~3/hm~2的中高灌溉量下氮效应显著,而施氮量由240 kg/hm~2增至288 kg/hm~2效应微弱。生育期施氮240 kg/hm~2与灌水1 802~2 315 m~3/hm~2可作为适宜的水氮耦合用量。     

水氮互作对盆栽番茄生长发育和养分累积的影响

为探讨不同水氮供应对番茄生长发育和养分吸收的影响,以日光温室盆栽番茄为研究对象,研究3种灌溉水平(灌水下限分别控制在田间持水率的50%、65%、80%,分别记为I1、I2和I3)和4种施氮水平(N和土壤质量比为0、0. 13、0. 27、0. 40 g/kg,分别记为N0、N1、N2和N3)对番茄生长发育、生物量、组织含水率和养分累积量的影响。结果表明:叶面积、茎粗和株高均随灌水量的增大而显著增大,随施氮量的增大呈显著的先增大后减小趋势,且N1时各灌溉水平的生长指标均最优;茎和叶含水率在各处理间无明显规律,而果实含水率随灌水量的增大而显著增大,随施氮量的增大而显著减小;茎、叶和果实的干物质量均随灌水量的增大而极显著的增大,随施氮量的增大呈先增大后减小趋势,N1最有利于干物质的形成;水分胁迫(I1)条件下增施氮肥有助于各组织对全氮(N)、全磷(P)和全钾(K)的吸收,且养分更多的用于生殖生长,各组织对养分吸收的施氮阈值为0. 13 g/kg(N1);地上组织N、P、K累积量与干物质量呈极显著正相关,与对应的养分含量呈显著的负相关(N和K除外),与组织含水率的相关性不显著,且N累积量与P、K累积量均呈极显著的正相关,故增施氮肥可以促进番茄对养分的吸收,特别是促进对K的吸收。与N1I3处理相比,N1I2的果实干物质量、N累积量和K累积量分别下降了3. 04%、10. 67%和12. 08%,但可节约用水25%,因而灌溉控制下限为田间持水率的65%(I2)和施氮水平为0. 13 g/kg(N1)为最优水氮组合模式,可实现节水、省肥功效,合理调控株型,为产量形成和品质的优化奠定基础。     

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm~2,N2:240 kg/hm~2,N3:300 kg/hm~2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0～100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60～100 cm土层铵态氮累积量、80～100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm~2时肥料氮累积量占比21. 27%～31. 23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66. 70%～75. 05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm~2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。     

水氮耦合对黑土稻田土壤呼吸与碳平衡的影响

为探明不同水氮耦合方式对东北黑土区稻田碳循环的影响,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2018年进行大田试验,试验设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌水方式,全生育期施氮量设置0、85、110、135 kg/hm~24个水平(N0、N1、N2、N3),测定了8种不同水氮耦合方式下水稻不同生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率的变化以及水稻收获后各器官的固碳量。结果表明,水稻植株总固碳量为446. 49～716. 92 g/m~2,各处理水稻收获后各器官固碳量从大到小依次为穗、茎、叶、根,分别占植株总固碳量的53. 69%～59. 44%、27. 42%～30. 12%、7. 24%～8. 96%、4. 71%～8. 35%。控制灌溉模式能提高水稻植株固碳量,其中CN2处理的总固碳量最大。相同施氮量、控制灌溉模式下,茎、叶、根固碳量均大于常规灌溉模式,除CN0处理穗固碳量低于FN0处理外,其余相同施氮量、控制灌溉模式下的穗固碳量均大于常规灌溉模式。不同水氮耦合方式下,水稻从返青期至乳熟期各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率、根呼吸速率均呈先升高、后降低的趋势,且均在分蘖期达到峰值。除返青期外,与不施肥处理相比,施肥后各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均增大,且随着施氮量的增加而增大。控制灌溉模式下各施氮量处理水稻各生育期(除返青期外)平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均高于常规灌溉模式下相同施氮量处理。8种不同水氮耦合方式下黑土稻田均表现为较强的碳"汇",控制灌溉模式能够增加碳"汇"强度,其中CN2处理碳"汇"强度最大。本研究结果可为提高黑土稻田固碳减排潜力提供理论基础,为估算区域乃至全球碳平衡提供数据支撑。     

沙区降解膜覆盖下滴灌农田水氮交互效应与模型研究

为探索干旱沙区可降解地膜覆盖下滴灌农田水氮交互效应及优化组合方案,提高其水氮利用效率,在内蒙古乌兰布和沙区进行2年可降解膜覆盖下的滴灌田间试验,设置了低水(2016年165 mm、2017年195 mm)、中水(2016年247.5 mm、2017年292.5 mm)和高水(2016年330 mm、2017年390 mm)3个灌溉定额水平及低氮(140 kg/hm~2)、中氮(210 kg/hm~2)和高氮(280 kg/hm~2)3个施氮量水平,并以普通塑料地膜覆盖的3个水分处理作为对照,采用随机完全组合设计,共计12个处理。研究了可降解地膜覆盖下不同水氮供应对干旱沙区玉米产量及水氮利用效率的影响,建立了可降解地膜覆盖下滴灌农田玉米水氮耦合模型,并对组合方案进行了优化。结果表明:与普通塑料地膜覆盖相比,可降解地膜覆盖下水分利用效率(WUE)明显较低,而在水分充足条件下(高水)玉米产量及其构成因素、氮肥偏生产力(PFPN)无显著差异。可降解地膜覆盖下灌水量和施氮量均对玉米的产量及其构成因素、WUE和PFPN有显著影响。灌水量与施氮量存在明显的交互效应,较低的灌溉定额限制了氮素利用,从低水到中水处理2年玉米PFPN和产量平均增长36.87%和37.18%,而从中水到高水其增长仅为5.93%和6.22%;同样较低的施氮量也限制了水分的利用,从低氮到中氮处理2年玉米WUE和产量平均分别增长了7.99%和18.81%,而从中氮到高氮WUE增长为-3.66%,产量仅增长3.35%,而2年最大产量均出现在高水中氮处理,分别为13 875.16、13 805.02 kg/hm~2。在沙区可降解地膜覆盖下滴灌农田中,灌溉定额、施氮量与玉米产量之间符合二元二次回归模型,该模型预测玉米产量与实际产量呈高度相关(2016、2017年R2分别为0.978、0.988),通过主因素分析水氮增产效应的因素,由大到小依次为:灌水量、施氮量,产量随水氮量的增加均呈先增加后减小的趋势。经模型寻优,得出不同目标产量下的水、氮最佳组合方案,本试验高水中氮处理的水氮配比下的产量在13 000~14 000 kg/hm~2目标范围内,且WUE、PFPN较高,可作为干旱沙区可降解地膜覆盖下较为合理的水肥管理模式和技术参考。     

覆膜条件下不同施氮量对花生产量和水分利用效率的影响

为确定关中地区覆膜花生的增产效应,以及覆膜条件下花生的适宜施氮量,设置不覆膜(W0)和覆膜(W1)2种方式,并结合N0(0 kg/hm~2)、N2(60 kg/hm~2)、N4(120 kg/hm~2)、N6(180kg/hm~2)、N8(240kg/hm~2)、N10(300kg/hm~2)6个施氮量,研究了花生覆膜条件下不同施氮量的地上部干物质积累量、农艺性状、产量、耗水量、水分利用效率。结果表明:覆膜(W1)处理较不覆膜(W0)处理花生增产显著,在不同的施氮量下增产幅度为17.3%～24.8%,同时也能提高花生的水分利用效率,提高幅度为16.1%～22.9%。另外,花生产量、水分利用效率与施氮量呈明显的抛物线趋势,在施氮水平N0～N4时,随着施氮量的增加先增加,N6～N10时,随施氮量的增加而降低,在施氮水平为N4,二者均达到最大。因此,覆膜条件下的施氮量为120kg/hm~2时,即本实验中的W1N4处理,是关中地区花生的适宜种植和施氮策略,其相比较于W0N0处理,产量和水分利用效率提高最大,分别为47.2%和47.8%。     

减氮适水对冬小麦光合特性与土壤水氮分布的影响

针对华北平原农业生产中存在的灌溉水资源不足、氮肥投入过量的问题，以冬小麦为材料，分别设置3个供水水平（W1（60%ETc（参考作物需水量），300mm）、W2(75%ETc，370mm)、W3(ETc，495mm））和3个施氮水平（N1（180kg/hm2）、N2（255kg/hm2）、N3（330kg/hm2）），于2018—2019年利用渗漏池小区进行田间试验，研究不同水氮对土壤水氮分布、冬小麦旗叶功能期内光合特性、光响应曲线参数以及籽粒产量的影响。结果表明：减氮适水（W2N2）能在维持冬小麦生长需求的前提下，提高水氮利用效率，较W3N3处理多利用土壤蓄水量41.12mm，减少硝态氮淋失量15.87%；水氮协同对小麦旗叶光合特性影响显著，W2、W3处理的旗叶光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)明显高于W1处理，但二者差异不显著，N2、N3处理的旗叶Pn、Tr和Gs明显高于N1处理，且二者差异也不显著；测产结果显示，W2N2产量最高，且差异显著，产量与光合特性、部分光响应曲线参数呈显著性关系，这说明水氮对光合特性的提高有利于光合产物的积累，进而提高了产量。在本试验条件下，冬小麦生育期供水量370mm、施氮肥255kg/hm2时，既能维持冬小麦较高的光合特性和产量，又能提高土壤蓄水的利用和降低硝态氮淋失风险，达到华北平原冬小麦生产节水、减肥、环保、增效的目的。