根区局部灌溉和有机无机氮比例对种植玉米土壤酶活性的影响

本文通过盆栽试验,研究了根区局部灌溉(PRI)和有机无机氮(N)比例对玉米拔节期、大喇叭口期和灌浆期土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和转化酶活性的影响。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI)、分根区交替灌溉(APRI)、固定部分根区灌溉(FPRI)和3种有机无机氮比例,即100%无机氮(F1)、70%无机氮+30%有机氮(F2)、40%无机氮+60%有机氮(F3)。结果表明,3个玉米生长时期土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶最大值均出现在土壤含水量较高的PRI湿润区域,但转化酶较大值出现在土壤含水量较低的PRI干燥区域。有机氮比例较高的F3处理,玉米拔节期在APRI干、湿区域的土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶活性均高于CI区;从拔节期到灌浆期,根区局部灌溉的土壤酸性磷酸酶活性低于常规灌溉。土壤过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性均随着有机氮肥比例的增加而增加,酸性磷酸酶活性则在F2较大。研究表明,APRI处理在其湿润区能提高土壤过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性,且有机氮肥在提高土壤酶活性上起着重要的作用。     

不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响

【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。     

分根区交替灌溉对玉米水分利用和土壤微生物量碳的影响

分根区交替灌溉由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤中微生物活性,作物水分和养分利用。为探明这种影响,该文通过盆栽试验,研究了在2种灌水水平(正常灌水W1,70%～80%田间持水率;轻度缺水W2,60%～70%田间持水率)和2种有机无机氮比例(100%无机氮,70%无机氮+30%有机氮)条件下,常规灌溉和不同生育期分根区交替灌溉(分别在苗期～灌浆初期、苗期～拔节期以及拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉(AI),即AI1、AI2和AI3)对玉米干物质积累、水分利用以及拔节期、抽雄期和灌浆初期土壤微生物量碳(MBC),可溶性碳(DOC)含量以及基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量等的影响。结果表明,与常规灌溉相比,轻度缺水时,拔节期～抽雄期分根区交替灌溉总干物质质量增加23.2%～27.4%,水分利用效率提高23.3%～26.7%;相同施肥和灌水水平条件下,抽雄期时拔节期～抽雄期分根区交替灌溉土壤MBC增加,但是土壤诱导呼吸CO2释放量降低。与单施无机氮相比,有机、无机氮配施增加玉米干物质质量,在某些水分条件下(W1CI、W1AI1和W1AI2)还提高灌浆初期基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量。因此,轻度缺水时拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉可以提高玉米总干物质质量、水分利用效率和微生物量碳。     

分根区交替灌溉对盆栽甜玉米水分及氮素利用的影响

分根区交替灌溉(APRI)是高效节水新技术,该文通过盆栽试验,研究了不同水肥条件下,3种不同灌溉方式对甜玉米干物质积累、水分和氮素利用的影响。结果表明：在施肥和充分供水条件下,与常规灌溉(CI)相比,分根区交替灌溉节水29.1%,总干物质量和冠干物质量仅分别减少6.3%和5.6%,而水分利用效率和氮肥表观利用率分别提高24.3%和16.4%,这表明分根区交替灌溉的节水节肥效应要与合理施肥和适宜的灌水量相结合才能发挥更好的作用。而部分根干燥灌溉(PRD)由于总干物质量下降太多,水分利用效率和氮肥表观利用率都没有得到提高。     

根区局部灌溉和氮、钾水平对玉米干物质积累和水肥利用的影响

在玉米某一生育阶段实施根区局部灌溉,探索其水肥供应模式。通过盆栽试验,研究了在不同氮（N）、钾（K）水平下,苗期拔节期和苗期抽雄期分根区交替灌溉和固定部分根区灌溉对玉米干物质积累、水分利用和N、K吸收的影响。结果表明,与常规灌溉相比,苗期拔节期根区局部灌溉总干物质质量降低不明显或略有增加,而水分利用效率明显增加,且不影响玉米对N、K吸收量; 而苗期抽雄期根区局部灌溉虽降低耗水量31.0%38.4%,但明显降低玉米总干物质质量和N、K吸收量。相同灌溉方式下,中等 N、K水平（N和K2O均为 0.12 g/kg）处理的总干物质质量、地上部和总N、K吸收量比低N、K水平（N和K2O均为0.08 g/kg）的明显增加; 而高N、K水平（N和K2O 均为0.16 g/kg）与中等N、K水平无明显差异。说明适宜N、K水平时在玉米苗期拔节期进行根区局部灌溉效果较好。     

不同氨水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮(N)水平下,根区局部灌溉(部分根干燥和分根区交替灌溉)对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响.结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉(PRD)和分根区交替灌溉(APRI)的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%.在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求.分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出.     

黑土区肥料运筹对玉米生物性状及水肥利用效率的影响

为了寻求东北黑土耕作区适宜的水肥管理模式,在大田试验的基础上,设计了有膜(M)和无膜(W)两种覆盖处理,3个施肥水平230kg N/hm~2(W1),280kg N/hm~2(W2)和330kg N/hm~2(W3),3种施肥比例60%-40%-0%(F1),60%-20%-20%(F2)和33%-33%-33%(F3),分别设置1组对照,共计20种处理。研究了覆膜、施肥量与施肥方式的差异对作物耗水量、玉米作物生长性状、水分利用效率以及肥料偏生产力的影响。结果表明:覆膜处理减少了土壤水分的无效蒸发,随着施肥量的增加,玉米植株的生长优势明显,同时植株对于土壤水分的需求量也相应增加,在WW3F2施肥处理条件下的土壤水分消耗最大;施肥量和施肥比例的不同导致玉米植株的生长性状及产量存在一定的差异,在施肥比例方案60%-20%-20%(F2)下,随着施肥量的增加,植株对于土壤养分的利用效率提高,其中MW3F2处理方式下植株产量相对MW3F1和MW3F3处理分别提升了2.8%和12.7%;在肥料运筹模式选取中,采用提升耗水量和肥料用量的方式,能够提高了玉米的产量,降低了土壤水分利用效率和肥料偏生产力。综合耗水量和肥料用量两个因素,MW1F2和MW3F2模式在黑土区优势较为明显。     

不同氮水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮（N）水平下,根区局部灌溉（部分根干燥和分根区交替灌溉）对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响。结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉（PRD）和分根区交替灌溉（APRI）的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%。在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求。分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出。     

分根区交替灌溉和氮形态影响土壤硝态氮的迁移利用

采用模拟土柱利用15N标记于土层10~20 cm、40~50 cm的方法,并设置不同形态氮肥供应(铵态氮、硝态氮)、灌溉方式(常规灌溉CI、分根区交替灌溉APRI),研究APRI下土壤中不同层次硝态氮的去向以及不同形态氮肥的影响。结果发现,APRI节水34.31%而不显著影响产量(P0.05)。随着15N标记层次下降,番茄植株对15N吸收利用率以及番茄收获后15N在1 m土层内的残留量显著下降,损失率显著增加。CI对10~20 cm土层的15N淋洗作用强于40~50 cm土层,APRI对10~20 cm的15N淋洗作用相对CI减弱,而促进了40~50 cm土层中61.3%的15N向上层土壤迁移。APRI下15N的损失率显著降低,利用率没有大幅度下降。相对于铵态氮肥料,硝态氮供应由于促进了植株生长及对15N的吸收,造成番茄收获后1m土层内15N累积量减少,而损失率与相应铵态氮供应的处理没有显著差异。因此分根区交替灌溉能够减少土壤中硝态氮的淋洗,并能够促进下层土壤硝态氮向上迁移,减少损失,增加植物吸收利用的机会;不同形态氮肥通过影响植物生长而影响土壤中硝态氮的去向。     

烤烟不同生育时期分根区交替灌溉的节水调质效应

为寻找烟田节水调质灌溉方式的理论依据,本文通过盆栽试验研究了两种施肥条件下,不同生育时期分根区交替灌溉（APRI）对烤烟生理特性、水分利用以及主要品质指标的影响。结果表明,APRI能有效地调节气孔开度,降低气孔导度和蒸腾速率,减少其奢侈蒸腾耗水,达到节约灌水量和提高水分利用效率（WUE）的目的。与常规灌溉（CI）相比,不同生育期APRI处理低肥时平均节水10.6%,高肥时平均节水6.1%,低肥时烟叶WUE平均提高2.3%。APRI还可以明显提高烟叶K、还原糖和粗蛋白含量,改善烟叶的内在品质。与CI相比,APRI处理烟叶K和粗蛋白含量,低肥时平均提高19.9%和7.1%;高肥时平均提高29.5%和15.1%,低肥伸根期APRI还原糖含量提高17.6%,烟碱含量降低25.7%。本研究结果表明,低肥时在烤烟伸根期进行分根区交替灌溉是烟叶生产中一种较好的节水调质的烟田灌溉方式。     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦–夏玉米轮作土壤氮素平衡的影响

规模化畜禽养殖废弃物已成为当前重要的污染来源,为有效控制畜禽养殖污水面源污染,将处理后的养殖肥水作为水、氮资源进行农田灌溉,在华北冬小麦–夏玉米轮作灌溉区,连续3 a进行牛场肥水灌溉田间定位试验,研究冬小麦季牛场肥水灌溉对作物产量、氮表观利用率、土壤无机氮残留及轮作体系氮平衡的影响。结果表明,肥水灌溉能显著提高作物产量,肥水灌溉处理(冬小麦生育期内肥水灌溉带入氮为160、240和320 kg/hm2)冬小麦和夏玉米3 a产量平均增幅分别为36.78%和40.82%。随着牛场肥水灌溉年限的推移作物增产效果逐渐明显,冬小麦–夏玉米轮作体系作物累计氮利用率逐年升高,6季作物收获后氮累计利用率达47.87%~67.63%,肥水氮后效明显。肥水灌溉增加了100 cm土体内无机氮残留,NO3--N残留量显著高于NH4+-N。对冬小麦–夏玉米轮作体系氮平衡分析表明,随牛场肥水灌溉带入氮量增加,作物氮累计吸收增加,在冬小麦生育期内肥水氮带入量为160 kg/hm2夏玉米生育期内不施氮处理(T1),氮表观利用率显著高于其他肥水灌溉处理(T2和T3),100 cm土体无机氮残留率和氮表观损失率均显著低于T3处理,与T2处理差异不显著。该试验条件下,综合产量、氮累计利用率及土壤无机氮残留考虑,冬小麦–夏玉米轮作体系肥水灌溉适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。适量牛场肥水灌溉冬小麦–夏玉米能够增加作物产量,增加作物对肥水氮的利用率,减少氮在土壤中的积累。     

沟灌方式和有机无机氮比例对甜糯玉米种植土壤酶活性和活性有机碳的影响

通过田间试验,研究了不同沟灌方式与有机无机氮(N)比例对甜糯玉米产量,不同时期土壤酶活性和活性有机碳含量的影响,以探讨有利于提高玉米产量和土壤质量的水肥供应模式。结果表明:60%无机N+40%有机N处理(F3)时,固定隔沟灌甜糯玉米鲜穗产量比常规沟灌提高12.0%;与单施无机氮处理相比,常规沟灌时70%无机N+30%有机N处理(F2)和固定隔沟灌时F3处理提高玉米鲜穗产量。相同水肥条件下,抽雄期土壤脲酶和转化酶活性显著高于成熟期。与单施无机氮处理相比,有机无机氮肥配施有利于增加土壤易氧化碳和可溶性碳含量,其中F3处理最高。与常规沟灌相比,交替隔沟灌和固定隔沟灌对抽雄期和成熟期土壤过氧化氢酶和转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量均有不同程度的影响,且固定隔沟灌与F3组合抽雄期和成熟期土壤转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量以及抽雄期土壤过氧化氢酶活性最高。因此,固定隔沟灌与F3组合有利于提高土壤过氧化氢酶和转化酶活性以及易氧化碳和可溶性碳含量,从而提高玉米鲜穗产量。     

灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm~2、3.23 kg/m~3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。     

水 、氮供应对玉米伤流及其养分含量的影响

以玉米为供试作物, 在遮雨棚内进行了微区田间试验, 研究了不同水、氮供应玉米的伤流量, 伤流液中的硝态 氮、铵态氮、游离氨基酸及磷、钾含量, 以及对植株氮、磷、钾等养分含量和吸收量的影响。 结果表明, 供水明显增加 伤流量和伤流液中硝态氮、铵态氮、游离氨基酸及磷、钾含量。 水分充足或水分胁迫较轻时, 伤流量及其养分含量 随施氮增加而增加;水分胁迫严重时, 则减少。 在不同水、氮供应条件下, 植株氮、磷、钾养分含量及吸收量具有相 同的变化趋势。     

不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

为明确不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦轮作农田N_2O的排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的灌溉施肥方法,以华北地区夏玉米-冬小麦轮作农田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤N_2O排放特征进行了周年(2015年6月15日-2016年6月12日)观测,探讨了常规施氮量(夏玉米:205.5 kg/hm2;冬小麦:250 kg/hm2)下传统灌溉施肥(FP100%)、滴灌+传统施肥(DN100%)、滴灌水肥一体化(FN100%)以及滴灌水肥一体化下不同施氮量(减氮60%(FN40%)、减氮30%(FN70%)、常规氮量(FN100%)和增氮30%(FN130%))下农田N_2O排放特征及土壤温湿度对农田N_2O排放的影响,另设滴灌+不施氮肥(CK)为对照。结果表明:在夏玉米-冬小麦轮作体系中小麦季农田土壤N_2O排放通量高于玉米季,夏玉米季土壤N_2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。与FP100%处理相比,FN40%处理在夏玉米和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低了70.8%和66.7%,N_2O排放总量分别减少了58.7%和66.3%;整个轮作季周年产量没有显著减少,N_2O排放总量显著降低了62.9%(P0.05)。FN40%处理夏玉米季和冬小麦N_2O排放系数分别为0.06和0.01,显著低于其他施肥处理(P0.05)。土壤温湿度均影响农田N_2O排放,但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。综合考虑N_2O排放量和作物产量,研究认为,在华北地区夏玉米-冬小麦轮作系统下,若采用滴灌,则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才既有增产,又减少农田N_2O排放的效果,并且在滴灌水肥一体化技术下,减少60%施氮量在保障粮食产量的同时,可以有效地减少N_2O排放,是兼顾作物产量及大气环境的推荐管理措施。     

Cotton growth and the fate of N fertilizer as affected by saline water irrigation and N fertigation in a drip-irrigated field

The objective of this two-year field experiment was to study the effects of irrigation amount, N rate, and irrigation water salinity on cotton growth and the fate of N fertilizer. The movement of N through the plant-soil system was traced using ¹⁵N-labeled urea. The study consisted of twelve treatments, including two irrigation amounts (405 and 540?mm, I405 and I540, respectively); two N application rates (240 and 360?kg?N/ha, N240 and N360, respectively); and three irrigation water salinity levels [0.35, 4.61 and 8.04?dS/m, representing fresh water (FW), brackish water (BW), and saline water (SW), respectively]. A randomized complete block design was used with three replications. The results showed that cotton biomass, N uptake, and yield increased as irrigation amount and N amount increased; however, all three variables were significantly less in SW than in FW and BW. Plant ¹⁵N recovery rates were greater (i) in the I540 treatments than in the I405 treatments and (ii) in the N360 treatments than in the N240 treatments. Plant ¹⁵N recovery rates in BW were 7.98% and 30.01% greater than those in FW and SW, respectively. Residual soil ¹⁵N increased as N fertilizer amount increased but declined as irrigation amount increased. Residual soil ¹⁵N in BW and SW was 6.02% and 21.44% greater, respectively, than in FW. Total ¹⁵N recovery was significant greater in BW than in FW and SW. The ¹⁵N leaching losses increased significantly with increases in irrigation amount, irrigation water salinity, and N rate. Our study suggests that if appropriate amounts of irrigation water and N fertilizer are used, then brackish irrigation water (4.61?dS/m) will not affect cotton growth, yield and N recovery. In contrast, saline irrigation water (EC?>?8?dS/m) reduces cotton growth, yield, and N use efficiency.