限量灌水和施磷对冬小麦养分吸收及利用的影响

通过大田试验研究了冬小麦在整个生育期阶段植株的养分吸收量和肥料利用效率的变化规律。本研究以西农‘979’小麦为试验材料,试验采取3个灌水水平即W₁,W₂及W₃,分别为2 400 m³·hm^-2、1 800 m³·hm^-2和1 200 m³·hm^-2。施磷设4个水平即F₁、F₂、F₃及F₄,施磷肥(纯P₂O₅)量分别是0、60、120及180 kg·hm^-2。结果表明：在施氮肥相同的情况 下,灌水和增施磷肥均能够促进植株对氮、磷的吸收量。随着施磷量的增加,灌溉水利用效率及产量也随着显著增加。在F₄处理条件下,W₂处理的子粒产量高于W₁、W₃处理,在W₂处理基础上再增加灌水量,子粒产量无显著提高,且显著降低了水分利用效率。这说明灌水和施磷显著提高子粒的产量,但过量灌水会导致子粒产量下降,适量灌水、增施磷肥可以显著提高子粒产量。在本试验条件下,灌水量在1 800 m³·hm^-2和施磷肥(纯P₂O₅)量在120 kg·hm^-2时,促进小麦的生长发育进程,施磷对土壤水分不足的补偿效应主要是增加单位面积穗数,施肥增加了穗粒数,从而增加了产量,提高水分和磷素利用效率。     

局部根区灌水和施氮对玉米导水率的影响

【目的】研究局部根区灌水和施氮对玉米根系、冠层水分传导的影响。【方法】以陕单9号玉米为试验材料,试验采取3种灌水方式,即常规灌水（CI）、固定1/2根系区域灌水（FPRI）和交替1/2根系区域灌水（APRI）。每种灌水方式设3种供水水平：充分灌水、轻度缺水、重度缺水。3个施氮水平：高氮（每千克土施0.3g纯氮)、中氮（每千克土施0.2 g纯氮)、低氮（每千克土施0.1 g纯氮),无肥对照。采用高压流速仪（high pressure flow meter,HPFM）测定不同水分、氮肥条件下盆栽玉米导水率。【结果】两种灌水方式下玉米导水率有极显著差异,交替灌水方式下玉米导水率大于固定灌水方式下玉米的导水率。土壤水分、氮素对玉米根系、冠层导水率的影响都达到了极显著水平。3个生育期相比较,玉米在拔节期具有较大的导水率。【结论】交替灌水方式较其他灌水方式更能促进根系的水分传导能力,有利于提高作物对水分的吸收和利用;随着土壤水分的增加玉米根系、冠层的导水率有明显的增加趋势;在土壤水分不变条件下施氮肥可以提高玉米根系、冠层的水分传导;在干旱半干旱地区,交替灌水方式具有明显的优越性。     

水分亏缺和施氮对春小麦生长和水氮利用的影响

为探寻促进春小麦生长、增产和水氮高效利用的水氮调控模式,通过田间试验,以春小麦品种永良4号为研究对象,设置4个水分条件[苗期-拔节期亏水(W1:土壤含水率下限为55%的田间持水率)、孕穗期-开花期亏水(W2:土壤含水率下限为60%的田间持水率)、灌浆期-成熟期亏水(W3:土壤含水率下限为55%的田间持水率)、全生育期不亏水处理(W4:三个生育阶段土壤含水率下限分别为70%、70%和65%的田间持水率,对照)]和3个施氮水平(N1:120 kg·hm^-2;N2:180 kg·hm^-2;N3:240 kg·hm^-2),研究了不同生育时期水分亏缺和施氮对河西地区滴灌春小麦的生长、产量和水氮利用的影响。结果表明,随着施氮量的增加,春小麦的株高、叶面积指数、干物质积累量、产量、水分利用效率(WUE)、灌溉水利用效率(IWUE)和氮肥偏生产力(NFP)均呈现先增后减的趋势,其中N2的平均水分利用效率明显大于N1和N3。不同亏水灌溉对春小麦的生长、产量和水分利用效率等指标有不同的影响,W3和W4更有利于春小麦的生长,但其水分利用效率明显低于W1和W2,W2的平均水分利用效率比W1、W3、W4分别高7.4%、11.7%和12.0%。在所有处理中,N2W2处理获得最高产量和较高的水氮利用效率,因此在河西地区滴灌条件下,可将该水氮组合作为最佳的灌水施氮策略。     

缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

【目的】 研究不同施氮量下尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响,以期探索减少土壤硝态氮淋失、提高氮肥利用效率的高效施氮管理模式。 【方法】 试验在西北农林科技大学节水灌溉试验站进行,供试土壤质地为壤土,玉米品种为郑单958。设置了3种氮肥类型为尿素 (U)、缓释氮肥 (S)、尿素和缓释氮肥以 3∶7比例掺混 (SU); 4 个施氮 (N)水平为 90 kg/hm2 (N1)、120 kg/hm2 (N2)、180 kg/hm2 (N3)、240 kg/hm2 (N4),以不施氮肥 (N0) 为对照,共13个处理。在生育期内对玉米的产量和生理指标进行观测,并测定玉米主要生育期植株养分和土壤硝态氮含量。 【结果】 尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理的玉米生长后期叶绿素总量最大值分别比尿素 (U) 处理和缓释氮肥 (S) 处理最大值提高7.7%和1.3%。各生育期尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理的净光合速率和蒸腾速率最高,分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%。尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能够更好地促进玉米对氮素的吸收利用,其中尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理氮素吸收量和籽粒的氮素分配量达最大,分别为156.0 kg/hm2和79.7 kg/hm2,高于其他处理8.1%～67.3%和6.2%～54.1%。尿素 (U) N3处理与缓释氮肥 (S) N2处理的氮素吸收量和籽粒的氮素分配量无显著差异;尿素掺混缓释氮肥 (SU) 在N3施氮量下,产量达到最高为 6200.4 kg/hm2,比尿素 (U) N3处理和缓释氮肥 (S) N2处理的产量分别增加了20.7%和19.8%。与单施尿素 (U) 和缓释氮肥 (S) 处理相比,尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能充分利用0—40 cm土层养分,减少土壤氮素向更深土层淋失,提高氮肥利用率,降低土壤环境污染的风险。 【结论】 尿素与缓释氮肥掺混条件下,施氮量180 kg/hm2是提高试验区玉米叶绿素含量和光合作用,促进氮素吸收,减少硝态氮向土壤深层淋失的最佳施肥管理模式。      

基于不同水肥组合的春玉米相对根长密度分布模型

根系分布是模拟作物生长与土壤水分和养分运移,以及制定合理的灌溉制度和作物管理不可缺少的参数之一。现有的根系分布模型大多是于单一灌水和施肥条件下建立的,因此研究不同水肥组合下滴灌玉米的根系分布模型更具有实际意义。利用2a的田间小区试验,以春玉米"强盛51号"为试验材料,设置4个灌水水平,2015年和2016年分别为I_(60)(60%ET_c)、I_(75)(75%ET_c)、I_(90)(90%ET_c)、I_(105)(105%ET_c)和I_(60)(60%ET_c)、I_(80)(80%ET_c)、I_(100)(100%ET_c)、I_(120)(120%ET_c),ET_c为玉米需水量;4个N-P_2O_5-K_2O kg/hm~2施肥水平:F60(60-30-30)、F120(120-60-60)、F180(180-90-90)和F240(240-120-120),共16个处理。在春玉米灌浆期对根长密度(root length density,RLD)进行了测定,建立了不同水肥供应条件下相对根长密度(NRLD,normalized root length density)分布模型。结果表明:春玉米NRLD与土壤剖面相对深度呈现显著的三阶多项式函数关系,且三次项参数(R0)与灌水量和施肥量呈现二元二次多项式函数关系,决定系数(R~2)为0.84;验证结果显示,I_(60)、I_(75)、I_(90)和I_(105)灌水水平下NRLD模拟值与实测值均方根误差(RMSE)分别为0.20、0.16、0.16和0.17,标准化均方根误差(n-RMSE)分别为32%、27%、14%和17%,且R~2达0.95以上;基于NRLD分布模型估算各相对深度RLD分布比例,估算结果表明地表至相对根系扎深1/3处根长占总根长比例平均达73.6%,地表至相对根系扎深1/2处根长占总根长比例平均达82.8%。该模型对于指导大田春玉米灌溉施肥管理具有重要的理论意义。     

滴灌夏玉米土壤水分与蒸散量SIMDualKc模型估算

为研究西北半干旱地区作物蒸腾和土壤蒸发规律,以及土壤蒸发量占蒸散量的比例(简称蒸发占比),开展2 a夏玉米滴灌控水试验,设置正常灌水(W1)、适度水分亏缺(W2)和中度水分亏缺(W3)3个灌水水平.采用W2实测土壤水分数据对SIMDualKc模型进行参数率定,并采用W1和W3实测土壤水分数据对模型进行验证;进一步基于SIMDualKc模型对不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量、植株蒸腾和蒸散量进行定量模拟分析.结果表明,SIMDualKc模型可以较好地模拟西北半干旱区滴灌夏玉米不同水分供应条件下的土壤水分动态变化过程,实测值与模型预测值有较好的一致性(R2＞0.88,RMSE＜5％);夏玉米生长期,模型能较好地估算不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸腾.土壤蒸发主要集中在生育前期,而生育中期较低,后期略微升高.植物蒸腾主要集中在快速生长期和生长中期,整个生育期呈先增大后减小的趋势.蒸散量随着土壤蒸发和植物蒸腾的变化而变化,前期主要受土壤蒸发的影响,快速生长期、生长中期和后期主要受植物蒸腾的影响.Wl～W3处理土壤蒸发量为78.1～100.2 mm,植株蒸腾为221.8～293.3 mm,蒸散量为299.3～383.0 mm,蒸发占比为24.1％～28.7％.研究可为西北半干旱地区制定合理的夏玉米滴灌制度和灌溉决策提供理论依据.     

滴灌施肥量对棉花生长、养分吸收及产量的影响

2012年以新陆早33号棉花为供试作物,利用田间小区试验研究了大田膜下滴灌施肥条件下,不同滴灌施肥量对棉花植株氮、磷、钾养分的吸收、干物质积累及籽棉产量的影响。设置了5个N-P2O5-K2O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60 kg·hm-2和350-140-70 kg·hm-2(分别记为F1、F2、F3、F4和F5),灌水量为100%ETc(作物蒸发蒸腾量)。结果表明:在新疆膜下滴灌条件下,棉花干物质积累与氮、磷、钾养分吸收和吸收速率均随着滴灌施肥量的增加呈增大的趋势,施肥量达到F4时,棉花的干物质累积和氮、磷、钾的吸收和吸收速率最大;随着施肥量的增加,棉花产量有增加的趋势,但当施肥量大于F3,棉花产量随施肥量的增加(F3,F4,F5)无显著性差异;F3施肥水平下的氮肥农学效率、磷肥农学效率、钾肥农学效率和肥料偏生产力显著大于F4与F5施肥水平。从节肥和生态可持续发展角度来看,F3施肥水平,即250-100-50 kg·hm-2(NP2O5-K2O)为最佳滴灌施肥量。     

灌水频率和施肥量对滴灌马铃薯生长、产量和养分吸收的影响

【目的】针对陕北榆林风沙土马铃薯灌水施肥不合理及水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌施肥条件下不同的灌水频率和施肥量对马铃薯生长、产量及养分吸收利用的影响,以期科学地对马铃薯进行水肥调控,为实际生产提供参考依据。【方法】试验于2016年5—10月在陕西省榆林市农业科技示范园区内进行,试验设置了3个灌水频率D1 (4 d)、D2 (8 d)、D3 (10 d)和3个施肥量(N、P_2O_5、K_2O)水平,即F1 (100、40、150kg/hm^2)、F2 (150、60、225 kg/hm^2)、F3 (200、80、300 kg/hm^2)组合,共9个处理。在生育期对马铃薯生长指标进行观测,收获时统计产量及产量构成因素。【结果】1)同一灌水频率下,F3处理的株高、茎粗、叶面积和产量显著高于F1和F2处理,肥料偏生产力在F1处理下最高,而水分利用效率受施肥量的影响不显著,养分利用效率随着施肥量的增加而减小。F3处理的产量达41518 kg/hm^2,比F1和F2处理分别提高11.75%和8.52%,F1处理下肥料偏生产力为128.12 kg/kg,比F2和F3处理的高出45.67%和78.99%。2)在同一施肥量下,马铃薯的生长指标、产量和肥料偏生产力均在D2处理达到最大值,D2处理下的产量和肥料偏生产力分别为42932kg/hm^2和105.88 kg/kg,而D1处理下水肥利用效率最高,但D1和D2之间水分利用效率差异不显著。从水肥交互作用来看,D2F3的产量和水分利用效率最高,分别为44870 kg/hm^2,107.39 kg/(mm·hm^2),D2F1的肥料偏生产力最高,为142.02 kg/kg。【结论】合理的灌水频率与施肥量不仅能维持马铃薯较好的生长特性,而且能获得较大的经济效益。综合产量与节水节肥因素,D2F3处理(8 d,N 200 kg/hm^2、P_2O_5 80 kg/hm^2、K_2O 300kg/hm^2)可作为基于本试验条件下较适宜的灌水施肥组合。     

不同氮处理对温室膜下滴灌甜瓜产量和品质的影响

【目的】针对我国设施农业肥料利用效率偏低的现状,采用滴灌施肥技术,以甜瓜为试验材料,研究不同施氮量和施氮频率对甜瓜氮磷钾吸收量、产量和品质的影响,在保证甜瓜产量的前提条件下,减少化肥的施用量,达到提高肥料利用效率的目的。【方法】以甜瓜品种‘一品天下208’为试材,在温室内进行了覆膜滴灌种植试验。根据温室内收集的气象资料,应用Penman-Monteith修正公式确定灌水量,采用1.0ETc进行灌水。试验设置3个氮肥水平,85 (N₁)、125 (N₂)、160 kg/hm2 (N₃);3个施氮频率,5 d (F₅)、10 d (F₁₀)、15 d (F₁₅),共9个处理,完全随机区组设计。膨大期测定甜瓜叶片净光合速率,成熟期测定干物质累积量、氮磷钾吸收量、产量及品质。【结果】在同一施氮水平下,甜瓜净光合速率随施氮频率的增加而增大,高频次施氮处理 (F₅) 的净光合速率均大于中频次施氮处理 (F₁₀) 和低频次施氮处理 (F₁₅),平均增加了17.4%和56.1%。在同一施氮频率下,高氮处理 (N₃) 的叶片净光合速率均高于低氮处理 (N₁) 和中氮处理 (N₂),平均增加了22.6%和9.8%。在低氮 (N₁) 和中氮 (N₂) 条件下,提高施氮频率能够促进甜瓜干物质累积及氮磷钾吸收量,而在高氮 (N₃) 条件下,F₅和F₁₀处理下的甜瓜产量差异不显著 (P < 0.05)。在相同施氮频率条件下,高氮处理 (N₃) 的产量为25.30 t/hm2,均高于低氮处理 (N₁) 和中氮处理 (N₂),平均增加了7.2%和0.4%,但是高氮 (N₃) 处理与中氮 (N₂) 处理间差异不显著 (P > 0.05)。在同一施氮频率下,中氮处理 (N₂) 的果肉品质最佳,施氮量不足或者过量都不利于甜瓜品质的改善;在同一施氮水平下,中频次施氮处理 (F₁₀) 下的果肉品质均高于高频次施氮处理 (F₅) 和低频次施氮处理 (F₁₅)。【结论】施氮量和施氮频率控制在125 kg/hm2和10天时,甜瓜的品质最佳,产量略低于施氮量160 kg/hm2 和施氮频率5天。但从化肥减量和降低人工成本角度考虑,N₂F₁₀是最佳的处理组合。      

控制性分根区灌溉对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为探索灌水方式对根区水氮迁移和利用的影响,对盆栽玉米采用3种灌水方式（常规、交替、固定）和4个氮素水平,研究了不同根区湿润方式对玉米根区水氮迁移动态和利用的影响。结果表明：施氮后盆内土壤硝态氮含量和施氮量呈正相关,交替灌溉根区两侧土壤硝态氮分布均匀,固定灌溉根区干燥侧土壤硝态氮累积量明显大于湿润侧。交替灌溉上层土壤硝态氮残留量和常规灌溉同一层次上的残留量相当,下层的残留量比常规灌溉的大。交替灌溉的根冠比最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。交替灌溉的水分利用效率是常规灌溉的0.99～1.11倍,而灌水量是常规灌溉的0.75倍,节水效果明显。同一氮肥水平下,交替灌溉的单位干物质全氮吸收量最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。