不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究

农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响，设置3个灌水水平：高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm，冬小麦季分别为140、119、98mm），4个施氮水平：高氮、中氮、低氮和不施氮（N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2，冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2），4个施磷水平：高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2，冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2）进行了田间试验。结果表明：不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇，夏玉米季净生态系统生产力固碳量（CNEP）为6805~7233kg/hm2，冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2，夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下，增加灌水量，夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量（CNPP）提高2.48%~5.96%，土壤微生物异养呼吸碳释放量（CRm）增加2.15%~15.20%，净生态系统生产力固碳量（CNEP）增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下，增加施肥量，夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%，土壤CRm增加5.23%~18.67%，CNEP增加0.93%~2.79%，CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下，氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%，且氮磷肥交互作用显著（P<0.05），水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入，在节水节肥原则下，夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。     

考虑水头损失的管道灌溉分水口轮灌分组优化模型

【目的】优化灌溉系统中分水口轮灌分组的灌溉制度,在满足流量要求的条件下节约电能。【方法】提出了在考虑水头损失时不同分水口状态与管道进口压力的关系模型,该模型利用分水口开关0,1状态作为自变量,从管道末端起利用推导的递推公式求出管道进水口的等效水头损失系数。依据该模型,在定流量分组轮灌优化中得到为使分组轮灌功率最小的目标函数。利用遗传算法对上述问题进行了优化求解,并给出了编码方案。【结果】在分水口等间隔布置时,轮灌分组按轮灌分组数等间隔安排所需功率最小,优化后的水头损失系数可以减小到没有优化前的0.772倍。【结论】本研究模型不仅适用于恒定流量的组合优化,也可应用于不同分水口的所需水量不同的随机灌溉以及恒压供水的优化中。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

滴灌频次对化学脱叶棉花产量和品质影响机制的研究

为了明确脱叶效果较好且产量较高的滴灌频次,研究了不同滴灌频次对化学脱叶棉花土壤含水率、叶绿素荧光参数、脱叶效果及产量品质的影响。试验结果表明,滴灌频次7次（D7）处理为棉花生育后期提供较适宜的土壤含水量且有效调节20~40cm土层的土壤水分,调节化学脱叶棉花叶片荧光参数和产量,适当降低光合活性,促进棉花脱叶率与吐絮率增长,且降低挂枝率16.12%~24.95%,从而使产量增加7.61%~15.99%,同时纤维长度和纺织一致性分别增加了1.91%~3.87%、4.58%~14.72%。因此,滴灌频次为7次（D7）更适宜南疆化学脱叶的等行距机采棉种植。     

不同灌水下限设施番茄土壤CO2排放特征及其影响因素研究

【目的】探讨不同灌水下限设施土壤CO2排放特征及其影响因素,为调控设施土壤水分和碳排放提供理论依据。【方法】在番茄生育期内采用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测不同灌水下限[20 kPa(D20)、30 kPa(D30)、40 kPa(D40)]下的土壤CO2排放速率,并分析其影响因素。【结果】在番茄生育期内,不同灌水下限设施土壤CO2排放速率变化趋势基本一致,D20处理最高,平均速率为2.759μmol/(m2·s),其次是D30处理,为2.601μmol/(m2·s),D40处理最低,为2.559μmol/(m2·s)。在土壤CO2累积排放量方面,D20处理显著高于其他2个处理,而D30和D40处理之间无显著差异。就单因素模型而言,不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤温度呈指数回归关系,且均达显著水平(P<0.05);不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤含水率均呈显著二次回归关系(P<0.05);与单因素模型相比,土壤温度和土壤含水率的双因素复合模型(68.5%~83.8%)可以更好地解释土壤CO2排放的变化。土壤温度敏感系数Q10值在1.442~1.498之间,其中D20处理最敏感,D40处理最不敏感。相关分析结果表明,土壤CO2累积排放量与0~20 cm土层土壤有机质量、pH值、全氮量、速效磷量、速效钾量、碱解氮量和微生物量碳呈显著相关关系。采用PCA分析提取出的2个主成分累积贡献率为85.79%。【结论】灌水下限影响设施土壤CO2的排放,其中D20处理促进了设施土壤CO2的排放。     

水氮因子耦合对日光温室基质栽培番茄品质、产量及水氮利用率的影响

为探究日光温室基质栽培番茄适宜的水、氮管理模式,以STP-F318番茄为试材,磷、钾肥施用量固定,在生育期内设置3个滴灌水平(W1～W3分别为4 646.25 mm/hm~2、3 097.50 mm/hm~2、1 548.75 mm/hm~2)和6个氮肥梯度(F1～F6分别为572.42 kg/hm~2、542.30 kg/hm~2、512.17 kg/hm~2、482.04 kg/hm~2、451.91 kg/hm~2、0 kg/hm~2),以常规农户土栽水、氮管理(7 650.00 mm/hm~2、600.00 kg/hm~2)为对照(CK),探讨了水肥一体化条件下水氮耦合对日光温室基质栽培番茄的光合特性、品质和产量等影响。结果表明:适宜的水氮耦合能显著提高叶片SPAD值和净光合速率,其中SPAD值以W1F4处理最大,为44.83; W1F2处理净光合速率最大,为16.69μmol/s~2·m。同时,各处理显著改善番茄果实品质,Vc含量以W1F3处理最高,为30.46 mg/100 g FW,较CK增加17. 61%,与其他处理间差异显著。番茄红素含量与Vc含量变化趋势一致,为5. 21～7. 80mg/100 g FW。有机酸含量较CK有降低的趋势。W3F2、W1F1和W1F3处理糖酸比分别为8.25、8.26、8.85,口感较佳。产量以W1F2处理最高,为170 985.48 kg/hm~2,较CK增产27.73%。氮肥农学利用率(NAE)与水分利用率(WUE)分别以W1F4、W3F4处理为最高,为87.34%、96.64 kg/mm·hm~2。综合分析认为,水氮耦合利于改善番茄品质,提高番茄产量和水氮利用率,生育期内滴灌4 646.25 mm/hm~2、追施氮肥542.30 kg/hm~2是基质栽培番茄较为理想的水氮管理模式。     

Clostridium bifermentans and C. subterminale are associated with kiwifruit vine decline,known as moria,in Italy

Since 2012, a new pathogenic syndrome has frequently been observed in many areas of kiwifruit cultivation in Italy. The main symptoms include an initial withering of the leaves followed by a total and sudden collapse of plants, mainly occurring during summer. The withered leaves fall and the main and secondary feeder roots appear rotten, sometimes showing a reddish-brown discoloration. The disease, that affects both the green and yellow-fleshed cultivars, has been called kiwifruit vine decline and is locally known as moria. The syndrome has been found consistently associated with soil waterlogging, which frequently occurs either after the traditional agronomical practice of irrigating orchards through surface irrigation or after very heavy rainfall. So far, the role played by bacteria in this syndrome has not been investigated. In the present study, Clostridium spp. were isolated from both rotten roots and soils obtained from Italian kiwifruit orchards affected by the syndrome, indicating for the first time that anaerobic bacteria are able to cause damage to woody crops. C. bifermentans and C. subterminale incited symptoms in kiwifruit in both in vivo and in vitro pathogenicity tests. Soil waterlogging seems to potentially favour colonization of kiwifruit roots by anaerobic bacteria, probably because saturation of the soil can facilitate proliferation and persistence of these bacteria during long periods of the vegetative growth of the crop. The occurrence of anaerobic bacteria does not exclude the possibility that other microorganisms can play additional/synergic role(s) in causing the kiwifruit vine decline.     

灌水下限对紫花苜蓿产量、品质及水分利用效率的影响

【目的】提高华北地区紫花苜蓿水分利用效率,兼顾产量与品质。【方法】于2018年4―9月,在河北涿州中国农业大学教学实验场,以紫花苜蓿品种WL363HQ为试验材料,开展紫花苜蓿田间灌溉试验。试验设置3个灌水处理:W1处理,灌水下限45%FC(田间持水率),灌水上限90%FC;W2处理,灌水下限60%FC,灌水上限90%FC;W3处理,根据当地生产经验定额灌溉为39 mm,研究了不同灌水下限对紫花苜蓿生长、产量和品质的影响。【结果】建植第5年的紫花苜蓿,全生长季需水量511.9 mm。苜蓿细根根系主要分布在0~40 cm土层,0~20 cm土层根系密度最高。灌水对第1、第2茬及全年产量没有显著影响(P>0.05),对第3茬产量有显著影响(P<0.05)。第1、第2、第3茬内采用W1处理苜蓿水分利用效率最高。不同灌水处理对苜蓿粗蛋白量没有显著影响(P>0.05),减少灌水量能增加苜蓿相对饲喂价值。【结论】建议华北地区紫花苜蓿第1、第2、第3茬采用45%FC灌水下限,第4茬采用60%FC灌水下限。     

不同种植方式对河套灌区玉米生长动态及产量形成特性的影响

针对河套平原灌区玉米种植模式传统单一和再增产潜力较大等实际问题,于2018年在五原县进行玉米不同种植模式田间小区试验,探究了一穴双株、一穴3株、无膜浅埋滴灌绿色种植、超高产种植和割苗种植5种种植模式对玉米生育特性及产量的影响。结果表明,不同种植模式对玉米生长发育和产量影响显著,无膜浅埋滴灌绿色种植模式下,玉米株高表现良好;一穴双株和超高产种植下,玉米植株叶片数和叶面积指数以及果穗性状表现最好。在产量方面,一穴双株种植模式增产效果最显著(P<0.05),与其他模式相比,分别增产22.7%、37.4%、28.8%和15.9%。综上所述,一穴双株种植模式可作为河套灌区高产栽培模式推广应用。     

节水灌溉下复合微生物有机肥对水稻光合与产量的影响

为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响,在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平:OF20(20 kg/hm~2)、OF40(40 kg/hm~2)、OF60(60 kg/hm~2)和OF80(80 kg/hm~2),同时以单施无机肥为对照(CK)处理,研究水稻光合特性及其产量的变化趋势。结果表明:随着复合微生物有机肥施用量的增加,水稻各生育时期的叶片净光合速率(P_n)、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、反应中心的潜在活性(F_v/F_o)以及光化学系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心激发能捕获效率(F_(v')/F_(m'))均呈先升、后降的趋势;在抽穗期和乳熟期,实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))和光化学荧光淬灭系数(q_P)均随复合微生物有机肥施入量的增加先增大、后减小,在OF60处理时达到最大值,且均高于CK处理;气孔限制值(L_s)随着复合微生物有机肥施用量的增加,先减小后增大,且低于CK处理;非光化学荧光淬灭系数(q_N)在不同复合微生物有机肥施用量处理下并无显著差异;施加复合微生物有机肥处理的水稻产量高于CK处理,其中OF60处理产量最高,且米质优于CK处理。综合分析,施用60 kg/hm~2复合微生物有机肥处理效果最佳,研究结果可为寒地黑土区节水灌溉条件下合理配施复合微生物有机肥提供理论依据和参考。