控制排水下减量施氮对土壤无机氮含量变化和棉花产量的影响

以旱地棉田为研究对象,2018年在湖北荆州大田条件下对控制排水和减量施氮下土壤无机氮含量变化和棉花产量进行了研究。试验采用2种控制排水模式(非控制排水和地表控制排水,分别记作FKS和KS)与4个施氮量水平(农民习惯施氮量280 kg/hm~2、习惯施氮量的90%、80%和70%,分别记作N1、N0.9、N0.8和N0.7)完全随机组合设计。测定棉花生育期内0～20、20～40、40～60和60～80 cm土层的NO~-_3-N和NH~+_4-N含量。结果表明,与FKS相比,整体上KS下0～40 cm土层的NO~-_3-N含量和0～20 cm土层的NH~+_4-N含量增加。与N1相比,FKS下N0.9、N0.8和N0.7的籽棉产量分别减少9.23%、13.16%和18.60%(P0.05);而KS下N0.9、N0.8和N0.7的籽棉产量分别减少4.96%、7.02%(P0.05)和12.98%(P0.05)。综上,采用地表控制排水,减氮10%～20%有利于提高0～20 cm土层的无机氮含量,从而维持棉花产量。     

茵均匀施氮利于玉米根系生长及产量形成

以金穗4号春玉米为供试材料，连续两年在大田条件下，采用垄植沟灌技术，设均匀沟氮(两侧沟同时均匀施氮)、交替施氮(两侧沟交替施氮)和固定施氮(始终给一侧沟施氮)3种处理。各处理施氮量均为每公顷200千克，氮肥选用尿素，分3次开沟施入，基施50%，大喇叭口期和抽雄期各追肥25%。分别在抽雄期、灌浆期和成熟期监测0~100厘米土层各层(每20厘米一层)植株下方、植株左侧和右侧的玉米根系长度，并根据采样土体折算根长密度，收获后测定产量。监测期内，根长密度大小表现为均匀沟施、交替施氮、固定施氮。均匀施氮在监测生育期内维持了较大根量，植株左右两侧根系分布最均匀；固定施氮下，根系在植株左右两侧分布差异明显；交替施氮表现介于均匀施氮和固定施氮之间。     

水氮互作对玉米生长和产量影响的研究进展

水肥是作物生长发育中互相紧密联系、彼此制约的两个因子.随着全球气候变暖和经济社会发展,水资源供应日趋紧张.另一方面,不合理或过量的氮肥施用造成的地下水污染、温室气体排放加剧、土壤酸化等环境问题日益突出.在此背景下,如何通过水肥联合调控实现作物水肥利用效率的协同提升受到国内外学者的广泛关注.玉米是典型的耗水量大、需氮量多的作物.就水氮互作对玉米叶面积指数(LAI)、干物质积累、根系生长、光合特性、产量和水氮利用效率的影响研究现状进行综述,并对水氮互作研究中存在的问题及需要进一步研究的方向进行分析和讨论.     

适宜灌水施氮方式提高制种玉米产量及水氮利用效率

为通过不同灌水施氮方式调控干旱区作物收获指数提高资源利用效率,以制种玉米"金西北22号"为供试材料,进行了为期2 a的田间试验。试验采用灌水方式（交替灌水、固定灌水、均匀灌水）与施氮方式（交替施氮、固定施氮、均匀施氮）完全随机组合设计,测定生育期内作物耗水量（evapotranspiration,ET）和成熟期植株的生物量、籽粒产量及其构成（穗长、穗粗、行粒数和千粒质量等）和作物吸氮量,折算收获指数（harvest index,HI）、水分利用效率（water use efficiency,WUE）和氮利用效率（nitrogen use efficiency,NUE）。结果表明,灌水施氮方式只对行粒数有显著影响。ET只受灌水方式影响,交替灌水较其他灌水方式显著减小ET。WUE表现为：灌水方式相同时,交替施氮和均匀施氮大于固定施氮;施氮方式相同时,交替灌水>均匀灌水>固定灌水。玉米的吸氮量、HI和NUE与WUE表现出相似的规律。2013年交替灌水均匀施氮下制种玉米的HI、WUE和NUE最大,较均匀灌水均匀施氮分别增加5.46%、11.41%和19.73%。交替灌水交替施氮（水氮同区）的表现与交替灌水均匀施氮相似。2014年的结果与2013年一致。综上,交替隔沟灌溉均匀施氮和交替隔沟灌溉交替施氮（水氮同区）有利于提高制种玉米的产量和水氮利用效率。     

施氮方式对玉米根系生长、产量和氮素利用的影响

【目的】垄植沟灌技术在西北内陆地区应用广泛,但往往施氮方式单一,在大田常规沟灌条件下,研究不同施氮方式对春玉米根系生长及产量和氮素利用效率的影响,揭示不同施氮方式下根系的生长分布及产量和氮素利用规律,探求西北内陆干旱、半干旱地区沟灌条件下合理施氮方法。【方法】以金穗4号春玉米为供试材料,连续两年在大田条件下,采用垄植沟灌技术,设均匀沟氮（CN,即两侧沟同时均匀施氮）、交替施氮（AN,即两侧沟交替施氮）和固定施氮（FN,即始终给一侧沟施氮）3种处理。各处理施氮量均为200 kgN•hm-2,氮肥选用尿素,分3次开沟施入,基施50%,大喇叭口期和抽雄期各追肥25%;磷肥选用过磷酸钙,作为底肥开沟前均匀撒施,施磷量45 kgP2O5 •hm-2。灌溉定额3 750 m3•hm-2,分别在播后、拔节期、大喇叭口期、抽雄期和灌浆期灌水,灌水定额相同。分别在抽雄期、灌浆期和成熟期监测0-100 cm土层各层（每20 cm一层）植株下方、植株左侧和右侧的玉米根系长度,并根据采样土体折算根长密度。收获后测定产量及植株全氮量,折算氮素利用效率。【结果】玉米根系主要聚集在植株下0-40 cm土层,随着土层深度增加,根长密度呈递减趋势。监测期内,根长密度大小表现为：均匀沟施＞交替施氮＞固定施氮。0-40 cm土层根长密度以均匀施氮较大,60-100 cm土层中根长密度以固定施氮较大。固定施氮下,植株两侧根长密度值差异明显;均匀施氮和交替施氮下,植株两侧根长密度值相近。均匀施氮下,两年平均氮素吸收量、产量和氮素利用效率的值分别为217.8 kgN•hm-2、10 318 kg•hm-2和47.3 kg•kg-1N。较固定施氮和交替施氮,氮素吸收量平均提高了4.3%和2.5%;产量平均提高了8.5%和4.4%;氮素利用效率平均提高了4.1%和1.9%。【结论】均匀施氮在监测生育期内维持了较大根量,植株左右两侧根系分布最均匀;固定施氮下,根系在植株左右两侧分布差异明显;交替施氮表现介于均匀施氮和固定施氮之间。在维持玉米根系的生长和产量形成方面,均匀施氮表现最好,交替施氮次之,固定施氮最差。常规沟灌条件下,氮肥均匀撒施在两侧沟内为较好的施氮方式。     

播期、密度与施肥对旱地杂交谷子产量的影响

通过对4个谷子品种进行播期、密度与追肥复合因素试验研究其产量表现,结果表明影响产量最主要的因素是品种,其次是追肥量、密度,最后是播期。杂交谷子对密度、追肥量的需求大于常规品质,产量表现更好。旱地最佳种植播期为4月25日,最佳密度为16 000株/667 m²,追肥量为40 kg/667 m²。     

开花期渍水对土壤不同形态氮素含量及小麦氮素积累运转和产量的影响

【目的】探讨开花期渍水对土壤不同形态氮素含量的影响及其与小麦籽粒产量、植株氮素积累量的关系,以期为江汉平原小麦抗渍栽培提供理论依据。【方法】采用大田裂区试验,以襄麦55和郑麦9023为试验材料,设不渍水（CK）和开花期连续渍水7 d（WL）处理,测定土壤不同形态氮素含量、小麦植株氮素积累量及产量和产量结构等指标,并分析土壤不同形态氮素含量变化与籽粒产量、植株氮素积累量的关系。【结果】 0~20 cm土层各形态氮素含量对渍水的反应强度较20~40 cm和40~60 cm表现更剧烈。与CK相比,WL处理下（渍水后0~7 d）,0~20 cm土层硝态氮含量显著下降,下降幅度达65.7%~81.2%,铵态氮含量则上升48.7%~54.8%;碱解氮含量有所下降,总氮含量上升,但变化幅度较小。当撤去水分处理后（渍水后7~14 d）,硝态氮含量急剧上升,甚至恢复至与CK相同水平,铵态氮含量逐渐下降,与CK变化趋势相反;总氮和碱解氮含量变化与CK趋势一致。随后至小麦成熟期,CK和WL处理下各氮素含量总体上均逐渐降低。开花期渍水显著降低了襄麦55和郑麦9023的花后氮素积累量（P<0.05,下同）,并导致成熟期营养器官氮素积累量和籽粒氮素积累量均显著下降;襄麦55花后氮素积累量下降幅度显著小于郑麦9023。此外,WL处理显著降低了襄麦55和郑麦9023的千粒重和籽粒产量,与CK相比襄麦55和郑麦9023的产量分别降低25.24%和34.81%。通过对渍水条件下土壤各形态氮素含量与产量及成熟期植株氮素积累量的冗余分析可知,渍水第7 d （渍水终止当天）土壤硝态氮含量与小麦产量和成熟期植株氮素积累量均呈正相关,铵态氮和总氮含量与小麦籽粒产量和成熟期植株氮素积累量呈负相关,与土层深度关系较小;碱解氮含量与小麦籽粒产量和成熟期植株氮素积累量的关系存在土层间差异。【结论】开花期渍水显著降低小麦产量和花后氮素积累量,对土壤各形态氮素的影响主要在0~20 cm土层,以硝态氮和铵态氮含量变化对渍水的响应最敏感,其中硝态氮含量与成熟期植株氮素积累和籽粒产量呈正相关,而铵态氮与成熟期植株氮素积累和籽粒产量呈负相关。     

拔节期淹水条件下施氮量对玉米干物质积累和氮素吸收利用的影响

【目的】揭示拔节期淹水胁迫下施氮量对玉米干物质积累分配及氮素吸收利用的影响。【方法】以春玉米"宜单629"为供试作物,采用2因素裂区田间试验,主处理为土壤水分状况,包括全生育期适宜水分(CS处理)和拔节期淹水6 d(YS处理);副处理为施氮量,包括0、90、180、270 kg/hm²和360 kg/hm²,分别记为N0、N1、N2、N3和N4,测定了春玉米叶片SPAD值、抽丝期和成熟期各器官干物质和氮素积累量和成熟期籽粒产量。【结果】任一施氮水平下,与CS处理相比,YS处理显著降低玉米叶片的SPAD值、植株干物质和氮素积累量、营养器官氮素转运量、收获指数、氮收获指数和氮素利用效率。随着施氮量的增加,YS处理下植株干物质量、氮素积累量、营养器官氮素转运量、收获指数、氮收获指数和氮素利用效率增加5.2%~41.8%,但氮肥偏生产力减少41.1%~59.4%,氮肥农学利用率先增加后减少;N4处理可以实现氮素转运贡献率和氮素吸收贡献率的协调,但降低氮肥农学利用率。【结论】增施氮肥有利于提高拔节期淹水胁迫下玉米的干物质累积量和吸氮量,且增加二者向籽粒的分配比例,但增加了土壤氮素损失的风险。     

适宜灌水施氮方式利于玉米根系生长提高产量

为研究不同灌水方式和施氮方式对玉米根系生长分布的影响,2011年在大田条件下采用垄植沟灌技术,设交替灌水、固定灌水、均匀灌水和交替施氮、固定施氮、均匀施氮2因素3水平的随机完全组合试验方案。分抽雄期、灌浆期和成熟期对0~100 cm土层监测植株正下方、植株正南侧和植株正北侧的根系生长状况。结果表明,灌水方式对各位置根长及根系总量影响均达显著水平,施氮方式只对植株南侧根长和根系总干质量影响显著,二者的交互作用只对植株北侧根长和总根长影响显著。交替灌水均匀施氮在监测时期内维持了较大总根长,并使得灌浆期植株不同位置根长、总根量(总根干质量除外)均较大,并最终获得较大的产量(11 524 kg/hm2)。而固定灌水固定施氮总根长最小,产量最低。各处理下0~40 cm土层根长所占整个土层根长比例均较高,该比值以交替灌水均匀施氮最大。对比发现,根系生长分布对灌水方式更加敏感,通过不同灌水与施氮调控玉米根系生长分布应集中在0~40 cm土层,交替灌水均匀施氮最有利于根系的生长和产量的提高,为垄植沟灌下较好的灌水施氮方式。该研究为通过不同灌水施氮方式调控作物根系生长并获得高产提供了一定理论依据。     

交替隔沟灌溉制度对制种玉米耗水规律和产量的影响

该文研究交替隔沟灌溉下不同灌溉制度对制种玉米耗水规律和产量的影响。以制种玉米"金西北22号"为供试材料,2014年在大田条件下采用垄植沟灌技术,设置7种灌溉制度:全生育期充分供水(CK)、仅苗期中度亏水(T1)、仅苗期重度亏水(T2)、仅穗期中度亏水(T3)、仅穗期重度亏水(T4)、仅花粒期中度亏水(T5)和仅花粒期重度亏水(T6),分析灌溉制度对玉米耗水强度、作物系数、籽粒产量和水分利用效率(wateruseefficiency,WUE)的影响。结果表明:CK下制种玉米生长期内的耗水量、平均作物系数和籽粒产量均最大,分别是494mm、0.86和6478kg/hm~2。与CK相比,任一亏水处理均降低制种玉米全生育期的平均耗水强度,且T6处理下全生育期的平均耗水强度较T5处理的相应值明显减少(P0.05);任一生育期亏水均降低该生育阶段的作物系数。T2、T3、T4、T5和T6处理的籽粒产量较CK明显降低,降幅分别是13.29%、15.48%、28.13%、14.06%和19.87%(P0.05);而T1处理的籽粒产量较CK差异不显著(P0.05),与此同时,T1处理下玉米的耗水量较CK下降20.44%,使其WUE最大(1.55 kg/m~3)、灌溉水WUE最大(2.54kg/m~3)。可见,交替隔沟灌溉下采用苗期中度亏水、其他生育期内充分供水的灌溉制度可明显提高制种玉米的水分利用效率,同时不显著降低产量。该研究结果对河西走廊地区制种玉米灌溉管理具有重要指导意义。