浅埋滴灌水氮运筹对春玉米产量及水分利用效率的影响

采用二因素二次饱和D-最优设计，于2016-2017年在辽西半干旱区移动遮雨棚内进行了水氮精量控制试验，设灌溉量和施氮量2个因素，灌溉量分别设145.4、271.7、348.2、436.2 mm 4个水平，施氮量分别设0、84.6、136.1、195.0 kg·hm^-2 4个水平，共6个处理。试验分析了水氮交互作用对春玉米产量和水分利用效率的影响，建立了产量回归模型。研究结果表明：浅埋滴灌条件下，灌溉量在145.4~350.5 mm时，春玉米产量随灌溉量的增加而增高至11 005.60 kg·hm^-2；灌溉量在350.5~436.2 mm时，产量随灌溉量的增加而降低至10 730.09 kg·hm^-2；施氮量在0~146.9 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而增高至10 983.19 kg·hm^-2，施氮量在146.9~195.0 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而降低至10 862.39 kg·hm^-2。灌溉量因素的影响大于施氮量，水氮之间有明显的正向交互效应，当灌溉量为373.1 mm，施氮量为165.6 kg·hm^-2时产量最高。作物耗水量在拔节-抽雄期和灌浆-收获期较大，分别为115.64、127.50 mm；水分利用效率随灌溉量的增加呈逐渐降低趋势，降低幅度达到52.21%，随着施氮量的增加则呈先升高后降低趋势，增幅为14.73%~20.08%；其中处理6（灌溉量348.2 mm，施氮量195.0 kg·hm^-2)最利于水分利用效率的提高。综合产量和水分利用效率两方面的因素，初步建立了春玉米浅埋滴灌水氮施用优化模式，参数组合为灌溉量348.2 mm、施氮量165.6 kg·hm^-2。     

灌溉量对玉米生育后期脱水阶段子粒水分的影响

以玉米品种先玉335、九圣禾2468为试验材料,测定不同灌溉量处理的玉米生理成熟至田间收获期间子粒含水率的变化。结果表明,生育期等量灌溉和分配灌溉量试验,在9.0×10~4株/hm^2、12.0×10~4株/hm^2种植密度下,灌溉量增加使子粒含水量呈增加趋势,且脱水速率减慢。灌溉量从3 600 m^3/hm^2增至7 200 m^3/hm^2,子粒含水率分别增加0.94~2.87个百分点,差异达显著水平。灌溉量与种植密度双因素辅助试验,在种植密度6.0×10~4株/hm^2至13.5×10~4株/hm^2时,灌溉量从3 000 m^3/hm^2增至6 000 m^3/hm^2,子粒含水率分别增加1.60~5.00个百分点;在灌溉量3 000 m^3/hm^2和6 000 m^3/hm^2条件下,种植密度从6.0×10~4株/hm^2增至13.5×10~4株/hm^2,子粒含水率有差异,无明显增加或降低趋势;4 500 m3/hm^2灌溉量下各种植密度处理间的子粒含水率未表现出显著差异。     

覆膜方式对雨养饲用玉米生长、产量及水分利用效率的影响

为促进冀西北坝上高寒半干旱区旱地饲用玉米稳产、高产和提高水分利用效率，于2016—2017年在农业部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站，进行了露地平作(ck)，双垄沟覆膜、微垄覆膜、土下覆膜处理对饲用玉米叶面积指数、干物质积累、土壤水分、产量和水分利用效率影响的试验研究。结果表明，在丰水年，双垄沟覆膜处理效果最好，与露地相比叶面积指数、干物质积累量、土壤蓄水量分别提高36.45%、70.24%、13.25%，产量和水分利用效率提高了67.24%和87.66%；在欠水年，土下覆膜处理效果最佳，较露地增产71.31%，水分利用效率提高81.69%。双垄沟覆膜是寒旱区提高饲用玉米产量和高效利用降水的有效技术，土下覆膜则更适用于土壤贮水丰富农田的高水效生产。     

不同灌溉方式下养分配置对小麦、玉米产量和水分利用的影响

为了寻求小麦、玉米生产的最佳水肥配置模式,在不同灌溉方式(喷灌、移动喷灌、小白龙)下设置8个不同养分配置[底施N_(34)P_6K_8750 kg/hm~2(T1)、底施N_(34)P_6K_8 750 kg/hm~2+追施纯N 75 kg/hm~2(T2)、底施N_(28)P_(15)K_5750 kg/hm~2(T3)、底施N_(28)P_(15)K_5 750 kg/hm~2+追施纯N 75 kg/hm~2(T4)、底施控释肥600 kg/hm~2(T5)、底施控释肥600 kg/hm~2+追施纯N 75 kg/hm~2(T6)、底施N_(28)P_(15)K_5 375 kg/hm~2+底施控释肥300 kg/hm~2(T7)、底施N_(28)P_(15)K_5 375 kg/hm~2+底施控释肥300 kg/hm~2+追施纯N 75 kg/hm~2(T8)],研究不同灌溉方式下养分配置对小麦、玉米产量及水分利用的影响。结果表明,与小白龙灌溉处理相比,移动喷灌和喷灌处理均可提高小麦株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒质量;喷灌处理小麦、玉米、小麦—玉米周年产量分别增加1.64%～14.04%、1.40%～6.89%、3.94%～10.07%,移动喷灌处理分别增加1.37%～12.88%、6.81%～16.47%、6.71%～11.21%;喷灌处理小麦、玉米、小麦—玉米周年灌水利用率分别提高0.26～2.03、0.19～0.90、0.57～1.27 kg/m~3,移动喷灌处理分别提高0.21～1.96、0.82～2.08、0.91～1.63 kg/m~3。喷灌和移动喷灌条件下,T8处理小麦产量高于其他处理;3种灌溉方式下,玉米及小麦—玉米周年产量均是T8处理高于其他处理。综合考虑,以移动喷灌结合底施N_(28)P_(15)K_5 375 kg/hm~2+底施控释肥300 kg/hm~2+追施纯N 75 kg/hm~2处理节水增产效果最佳。     

长期稻虾共作模式对不同施氮量下直播水稻产量和氮肥利用效率的影响

以水稻单作模式为对照,研究了长期稻虾共作模式对不同施氮量下直播水稻产量及氮肥利用效率的影响,以期明确2种模式下的最佳施氮量。结果表明,相对于水稻单作模式,长期稻虾共作模式水稻产量增加16.3%,且主要是通过增加有效穗数来实现的;长期稻虾共作模式的氮肥偏生产力、氮肥农学效率以及氮肥表观利用率分别提高了15.3%、7.6%和22.7%;采用线性+平台模型确定在长期稻虾共作模式和水稻单作模式下直播水稻氮肥合理用量分别为102.4 kg/hm~2和139.6 kg/hm~2,长期稻虾共作模式的直播水稻合理施氮量较水稻单作模式降低了26.6%。由此可见,长期稻虾共作模式能够大幅增加水稻产量,提高氮肥利用效率。     

局部高浓度硝酸盐供应对玉米根系 形态及氮累积的影响

以郑单958和鲁单981为研究对象，进行水培分根试验，在正常供水和水分胁迫条件下，分别以均匀低浓度硝酸盐处理主根和种子根(LPR-LSR)、局部高浓度硝酸盐处理主根（HPR-LSR）和局部高浓度硝酸盐处理种子根（LPR-HSR），测定分析根系形态、生物量以及氮含量。结果表明：与氮低效鲁单981相比，氮高效郑单958具有较高的主根根长、根表面积、根系生物量、地上部生物量和氮累积量。水分胁迫条件下，郑单958和鲁单981的主根的根长、根表面积、根体积、地上部生物量和氮累积量总体上均低于正常水分条件。玉米主根和种子根对局部高浓度硝酸盐的反应存在差异。与均匀低浓度硝酸盐处理相比，局部高浓度硝酸盐处理促进正常水分条件下主根和种子根根系的生长，尤其是根长和根系表面积；在正常水分条件下，主根根长和根系表面积增加幅度范围为6.8%~27.3%和1.9%~21.9%，除HPR-LSR处理条件下的郑单958外，种子根根长和根系表面积增加幅度范围为30.4%~92.7%和10.5%~135.1%；在水分胁迫条件下，主根根长和表面积增加幅度范围为24.6%~152.9%和62.1%~229.9%，然而种子根根长降低了10.0%~29.9%，表明水分胁迫会影响种子根对高浓度硝酸盐的响应。除水分胁迫条件下LPR-HSR处理外，局部高浓度处理可同时增加两侧根系的生物量和氮累积量。无论是正常供水还是水分胁迫，与LPR-LSR处理相比，局部高浓度硝酸盐供应均能够增加地上部生物量以及氮累积量，在LPR-HSR处理条件下，增加幅度范围分别在35.0% ~107.9%和162.9%~291.1%，在HPR-LSR处理条件下分别为56.7%~109.4%和204.1%~377.0%，HPR-LSR处理条件下增加幅度较大，表明在氮素非均匀分布环境中，当主根处于高浓度硝酸盐区域时将会更显著促进生物量的增加和氮累积。