不同施氮水平下生物碳提高棉花产量及氮肥利用率的作用

【目的】生物碳有很强的固碳能力,同时还可以改善土壤肥力,促进作物生长,提高养分利用效率。因此,本研究探究在不同施氮水平下棉花秸秆和棉花秸秆制备的生物碳还田对棉花产量及氮肥利用率的影响。【方法】采用2因素3水平完全设计田间试验方法。不同碳源处理为:棉花秸秆(ST,12 t/hm2)、棉花秸秆制备的生物碳(BC,4.5 t/hm2)和不施碳对照(CK),棉花秸秆和生物碳为等碳量(C 1.2 t/hm2)施用;3个氮肥用量水平为N:0、300、450 kg/hm2(N0、N300、N450)。在棉花盛蕾期、初花期、盛花期、盛铃期、吐絮期采集植株样品,测定植株干物质重、氮素吸收量,在棉花吐絮期测定棉花产量。【结果】1)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花干物质重,促进棉花植株氮素吸收。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理间棉花干物质重、氮素吸收量差异不显著;在中氮肥水平下(N300),秸秆和生物碳处理棉花干物质差异不大,但生物碳处理氮素吸收量显著高于秸秆处理;在高氮肥水平下(N450),生物碳处理的棉花干物质重、氮素吸收均要显著高于秸秆处理。2)施用秸秆和生物碳均能显著增加棉花产量。在低氮肥水平下(N0),秸秆和生物碳处理的棉花产量差异不显著;而在中氮肥和高氮肥水平下(N300、N450),生物碳处理的棉花产量均显著高于秸秆处理。3)施用秸秆和生物碳处理的氮肥利用率在中氮肥水平下(N300)分别较对照增加12.2%和26.8%;在高氮肥水平下(N450),施用生物碳处理的棉花氮肥利用率较对照增加18.8%,而秸秆处理与对照差异不显著。【结论】生物碳和氮肥合理配施可以促进棉花生长,提高棉花产量,明显增加氮肥利用率。     

应用多酚–叶绿素仪监测棉花氮素营养状况研究

  【目的】  通过田间试验,研究使用多酚–叶绿素仪对棉花进行快速无损氮素营养诊断适宜的指标。  【方法】  田间试验在新疆石河子市进行,设3个施氮处理,分别为施纯N 0、180和240 kg/hm2,分别用N0、N180和N240表示。所有氮肥分5次随滴灌施入,每次施肥后3天,利用多酚–叶绿素仪 (Dualex-4) 和SPAD叶绿素仪分别测定20株棉花叶片的氮平衡指数 (NBI)、Chl值和SPAD值,同步采样测定棉花叶片全氮含量,及0—20 cm、0—40 cm和0—60 cm土层硝态氮含量。  【结果】  随着施氮量的增加棉花叶片全氮含量和土壤硝态氮含量均显著增加。其中,0—40 cm土层硝态氮含量与棉花叶片全氮含量关系最密切。增加氮肥施用量,棉花叶片氮素营养诊断指标NBI、Chl值和SPAD值均显著增加。棉花叶片NBI、Chl和SPAD与叶片全氮含量均呈极显著正相关关系,且相关系数 (r) 均达到0.8以上。相关性模型校验结果表明,棉花叶片全氮含量实测值与预测值的平均相对误差 (RE) 分别为–4.0% (NBI)、–3.1% (Chl) 和–5.7% (SAPD)。其中,氮平衡指数 (NBI) 模型对棉花叶片全氮含量的预测精度最高,与实测值的相关系数达到了0.9143,平均绝对百分比误差 (MAPE) 为6.91%;标准均方根误差 (nRMSE) 为8.21%。棉花叶片NBI、Chl和SPAD与土壤硝态氮的模型决定系数表现为NBI > Chl > SPAD。模型校验分析表明,NBI模型与0—40 cm土层硝态氮实测含量的相关性最高,相关系数为0.9116,预测值与实测值的MAPE和nRMSE分别为14.11%和17.88%。  【结论】  应用多酚–叶绿素仪监测棉花氮素营养,氮平衡指数 (NBI) 与棉花叶片氮含量和0—40 cm土层硝态氮含量的相关性最高,预测值与实测值的误差仅为6.91%和14.11%,可以满足膜下滴灌条件下棉花氮素营养的快速诊断需求。     

不同滴灌施肥模式对棉花产量及养分吸收的影响

通过等养分和等成本施肥田间试验,研究不同滴灌施肥模式对棉花产量及养分吸收的影响。试验设4种滴灌施肥模式,分别为常规基施(CK)、常规追施(DCK)、普通滴灌专用肥(F1)和高磷钾滴灌专用肥(F2)。结果表明,在等养分施用条件下,高磷钾滴灌专用肥和普通滴灌专用肥处理的棉花干物质重、养分吸收量和产量均显著高于常规基施处理,但普通滴灌专用肥和常规追施处理差异不大;常规基施处理的氮肥和磷肥的利用率最低,普通滴灌专用肥和常规追施处理的氮肥和磷肥利用率差异不显著,高磷钾滴灌专用肥可显著提高磷肥利用率。在等成本施用条件下,常规追施处理的棉花干物质重、养分吸收量和产量最高,而高磷钾滴灌专用肥、普通滴灌专用肥和常规基施处理无显著差异。因此,滴灌专用肥尤其是高磷钾滴灌专用肥具有较好的应用效果,但是如何降低肥料成本是滴灌专用肥技术面临的重要问题。     

酸性液体滴灌专用肥的肥效研究

酸性液体滴灌专用肥是根据滴灌系统和滴灌棉花需肥特点而研制开发的新型复合肥。试验表明 :液体滴灌专用肥随水滴施可显著提高棉花单铃重、单株铃数和产量。随水施用液体滴灌专用肥可不同程度提高肥料利用率 ,氮肥利用率较常规施肥提高 5 .8～ 2 0 .3个百分点 ,磷肥利用率提高 3.6～ 12 .8个百分点。液体滴灌专用肥全部追施与基肥 +尿素追施相比 ,增产籽棉 35kg/ 6 6 7m2 ,增产率 13.31% ,施肥成本减少 12 .3元 / 6 6 7m2 ,净增产值 112元 / 6 6 7m2 。     

土壤脱水过程中NaCl胁迫对羊草水分利用效率的影响

通过室内模拟实验研究了土壤脱水过程中NaCl胁迫对羊草生长和水分利用的影响。结果表明,在土壤脱水过程中,羊草株高、根长、干物质积累量、相对生长率(RGR)和蒸散量随盐度增加显著降低。羊草生长的临界土壤溶液NaCl浓度为253mmol/L,临界土壤含盐量为0.60%。在低盐处理(NaCl25～225mmol/L,总盐0.17～0.53%)时,增加盐度,水分利用效率(WUEET)、钾钠吸收选择性和运输选择性有显著提高;而在高盐(NaCl275～325mmol/L,0.63～0.73%)条件下,随盐度的增加,水分利用效率(WUEET)、钾钠吸收选择性和运输选择性降低。     

长期咸水滴灌对灰漠土理化性质及棉花生长的影响

为揭示长期咸水滴灌对灰漠土物理化学特性及棉花生长的影响,研究了咸水灌溉11 a后土壤盐分、容重、水力特性、棉花耐盐生理特征及产量。试验设置3个灌溉水盐度水平:0.35 dS·m~(-1)(淡水)、4.61 dS·m~(-1)(微咸水)和8.04 dS·m~(-1)(咸水)。研究表明:与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著增加土壤容重、盐分、pH值和土壤含水量,显著降低土壤孔隙度、全氮和有机质含量;土壤饱和导水率在微咸水和咸水灌溉处理下分别较淡水处理降低45%和60%,体积含水率随着灌溉水盐度的增加而增大;与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著降低棉花叶面积、叶水势、气孔导度、叶绿素含量和干鲜质量比,其中叶水势分别较淡水处理下降43.34%和63.46%;微咸水和咸水灌溉显著增加棉花叶片相对电导率和丙二醛含量,同时SOD、POD和CAT活性也显著增加,脯氨酸含量分别较淡水灌溉增加69.52%和212%;棉花总生物量在微咸水和咸水灌溉处理下分别较淡水灌溉处理降低14.15%和32.88%;籽棉产量分别较淡水灌溉降低12.6%和25.7%。综上所述,长期的微咸水和咸水灌溉显著增加土壤盐分含量、降低土壤养分含量,土壤水分的可利用性也显著下降,导致棉花生物量和产量降低。     

生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响

土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料,在高温厌氧条件下热解制备生物碳,通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置3种生物碳:棉花秸秆分别在450℃、600℃和750℃下热解制备(以BC450、BC600和BC750表示);每种生物碳的施用量分别为5 g·kg-1、10 g·kg-1和20 g·kg-1(占土壤重量的比例);同时,以空白土壤为对照(CK)。结果表明:施用生物碳可促进小麦生长,两茬小麦的地上部干物质重均显著高于对照。施用生物碳可显著提高土壤总有机碳,且生物碳热解温度越高,施用量越大,提高作用越明显。各生物碳处理土壤易氧化碳含量均显著高于对照;生物碳低、中施用量处理(5 g·kg-1、10 g·kg-1)土壤水溶性有机碳含量显著高于对照,但高施用量处理(20 g·kg-1)与对照无显著差异;除BC750低施用量处理(5 g·kg1)外,其余各生物碳处理土壤微生物量碳含量也均显著高于对照。生物碳不同热解温度对土壤易氧化碳和微生物量碳含量的影响表现为BC450>BC600>BC750;但对土壤水溶性有机碳含量无显著影响。生物碳不同施用量对土壤易氧化碳的影响表现为10 g·kg-1≈20 g·kg-1>5 g·kg-1,水溶性有机碳含量为5 g·kg1≈10 g·kg-1>20 g·kg-1。生物碳对土壤微生物商的影响总体表现为:生物碳的热解温度越高,施用量越大,土壤微生物商越低。因此,合理的施用棉花秸秆生物碳可显著增加灰漠土有机碳储量,改变土壤有机碳组分,提高土壤生产力。     

基于彭曼公式的膜下滴灌棉田灌水量研究

[目的]探讨基于彭曼公式,膜下滴灌棉田不同灌溉量对棉花生长的影响.[方法]基于彭曼公式,设计一定梯度的灌溉处理,结合气象数据和土壤墒情,进行小区试验,分析干物质积累、水分消耗的变化规律,研究干物质积累、产量与耗水量的关系.[结果]棉花各生育时期干物质积累趋势符合“S”型变化规律;基于彭曼公式推荐灌溉量下的土壤储水量基本上处于棉花各个生育期需水的适宜状态,在未对棉花生长造成胁迫的前提下,对土壤水分利用充分,起到了节水的作用;棉田日蒸散量在整个生育时期呈现“低-高-低”的趋势;从干物质日积累和日耗水量拟合结果来看,其2=0.857 8,说明两者之间具有显著的相关性;建立了籽棉产量与灌溉置的回归模型:Y=-0.010 8 x2+ 7.9069 X-1 029.9 R2=0.926 2).[结论]以彭曼公式为理论指导膜下滴灌棉花的灌溉量,基本符合棉花各个生育时期的需水规律.     

生物碳对新疆灰漠土壤无机磷形态的影响

[目的]研究生物碳对新疆灰漠土无机磷形态的影响.[方法]室内模拟试验,试验设置三种土壤处理,分别为空白土壤(CK)、施用等碳量的秸秆和生物碳;每种土壤磷肥(P2O5)施用量设三个水平,分别为0、0.25和0.5 g/kg.[结果]灰漠土无机磷各形态中以Ca10-P为主,占60;以上;其次是Ca8-P,占20;以上.施用磷肥可以显著提高土壤Ca2-P、Ca8-P、A1-P和Fe-P含量,但对O-P和Ca10-P含量均无影响.施用秸秆和生物碳可以提高土壤Ca2-P含量,尤其是施用生物碳可显著增加土壤Ca2-P和Al-P含量,但是Ca8-P和Fe-P含量有所减低.[结论]施用生物碳有助于提高灰漠土壤无机磷的有效性.     

施氮量对膜下滴灌棉花氮素吸收、积累及其产量的影响

2004年在膜下滴灌条件下,研究了施氮量0,180,270,360kg/hm2对膜下滴灌棉花氮素的吸收、累积和产量及氮肥利用率的影响。结果表明:施用氮肥可以显著提高棉花的生物和经济产量及地上部分总吸氮量,但过量施用氮肥对经济产量和生物产量增产不显著,各施氮处理氮肥利用率在27.6~33.8%之间,随施氮量的增加而降低。植株中氮素含量随生育延长而降低,氮素累积总体呈增加趋势,施氮量对棉花氮素吸收有显著影响,同一生育时期,氮素含量和累积量都随着施氮量增加而提高。本试验条件下,棉花的合理施氮量应控制在270 kg/hm2左右。