水分亏缺下化肥减量配施有机肥对棉花光合特性与产量的影响

于2017年和2018年进行田间定位试验,采用裂区试验设计,主区为充分灌溉W1(灌水量4800 m3 hm-2)和亏缺灌溉W2(灌水量2400 m3 hm-2),副区为不施肥(CK)、单施化肥(CF)、75%化肥+25%有机肥(M1)、50%化肥+50%有机肥(M2)、25%化肥+75%有机肥(M3)5个处理,研究了化肥减量配施有机肥对棉花光合特性及产量的影响,以期为水分亏缺下合理利用有机肥、减少化肥投入提供理论依据。结果表明,亏缺灌溉下棉花叶面积指数(leaf area index,LAI)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、地上部干物质积累量和籽棉产量均低于充分灌溉,但灌溉水生产力(irrigation water productivity,IWP)和胞间CO2浓度(Ci)高于充分灌溉。化肥减量配施有机肥较单施化肥能显著提高盛蕾期后棉花LAI,提高棉花各生育期Pn和Gs,增加棉花营养器官和生殖器官干物质积累量,并促进干物质向生殖器官转运,提高籽棉产量和IWP,能在盛铃期和吐絮期提高土壤耕层含水量。充分灌溉下,各有机肥配施处理间棉花LAI、Pn和籽棉产量均表现为M1>M2>M3,其中M1籽棉产量2年平均分别较CF、CK提高了6.9%和62.1%;亏缺灌溉下,各有机肥配施处理间棉花LAI、Pn和籽棉产量表现为M2>M1>M3,其中M2籽棉产量2年平均分别较CF、CK提高了19.9%和79.3%。化肥减量配施有机肥在水分亏缺下有利于籽棉增产,缓解水分亏缺对棉花生长发育的影响,其中M2(50%化肥+50%有机肥)为最佳施肥处理。     

氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用

研究氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用及其机制, 以期为干旱地区棉花水肥高效利用提供理论依据。以“新陆中54号”为试材, 采用裂区试验设计, 主区为总灌溉量2800 m ³ hm ^-2(非充分灌溉)和3800 m ³ hm ^-2(常规灌溉), 副区为4个施氮(纯N)水平(0、150、300和450 kg hm ^-2)。同一氮肥处理下, 非充分灌溉处理棉花花铃期叶面积指数(LAI)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单株光合产物积累与分配、单株结铃数、单铃重及籽棉产量均低于常规灌溉处理, 但籽棉增产率和灌溉水生产力高于常规灌溉处理; 同一灌溉量下, 随着氮肥施用量的增加, 棉花花铃期LAI和单株光合产物积累量先增后降, 且表现为N450>N300>N150>N0, T_r、P_n、单株光合产物向生殖器官分配比例、单株结铃数、单铃重、籽棉产量、籽棉增产率及灌溉水生产力均表现为N300>N450>N150>N0; 非充分灌溉下增施氮肥的补偿效果随着氮肥用量的增加呈先增加后下降的趋势, N300处理补偿效果最显著, 与常规灌溉处理相比, 补偿效应主要表现在棉花花铃期P_n平均提高10.9%, 单株光合产物积累向生殖积累器官分配比例提高10.7%, 单株结铃数、单铃重、籽棉增产率及灌溉水生产力分别提高5.0%、8.0%、7.1%和7.5%; 氮肥对棉花花铃期光合特性及产量构成因素的影响大于水分。非充分灌溉下氮肥施用量为300 kg hm ^-2时补偿效应最大, 虽然在产量上有所下降, 但从干旱地区农业缺水的现实考虑, 可准确灌溉施肥, 且籽棉产量较常规灌溉处理仅下降1.3%。因此, 在南疆自然生态条件下, 非充分灌溉下施氮300 kg hm ^-2时棉花花铃期LAI、T_r、P_n及单株光合产物积累量适宜, 向生殖器官转运补偿效果显著, 具有最大的产量补偿作用, 且节水26.3%。     

马铃薯淀粉加工废水灌溉对土壤质量及玉米生长的影响

研究马铃薯淀粉加工废水灌溉对土壤性质及玉米生长的影响,以探明最适废水还田量。试验设置清水3000 m³/hm²(W₁,CK)、废水600 m³/hm²(W₂)、废水900 m³/hm²(W₃)、废水1200 m³/hm²(W₄)、废水3000 m³/hm²(W₅) 5个处理,对比分析不同灌溉量对土壤团聚体、N、P、K、有机质、酶及玉米出苗率和产量的影响。结果表明：（1）0.25~2 mm粒级的土壤水稳性团聚体含量随废水灌溉量的增加呈先增加后减少的趋势,分别比W₁增加了14.90%、17.04%、4.09%和16.67%;（2）灌溉1年,废水灌溉表层0~20 cm土壤碱解氮、速效钾、有效磷及有机质含量均高于对照;（3）过氧化氢酶、脲酶及磷酸酶活性分别在W₄、W₂ 及W₄处理下增加最高,增加量分别为9.64%、5.34%及17.24%;（4）过量灌溉会降低玉米出苗率,废水灌溉量不宜超过1200 m³/hm²。2年灌溉W₃时玉米产量最高,分别为69171、59404.5 kg/hm²。总体来看,最适废水灌溉量为900 m³/hm²。     

控水增密模式对杂交籼稻减氮后产量形成的调控效应

以杂交籼稻品种成优981为试验材料,于2017—2018年开展大田试验,以常规高产栽培(N0W0D0)为对照:N0为施氮量187.5 kg hm~(–2)、W0为湿润灌溉(0 kPa)、D0为密度20.0×10~4 hm~(–2),在减氮10%(N-10%)和减氮30%(N-30%)条件下分别设置3种单一增密处理(W0D1、W0D2、W0D3; D1为增密20%、D2为增密40%、D3为增密60%)和9种控水增密耦合模式处理(W1D1、W1D2、W1D3、W2D1、W2D2、W2D3、W3D1、W3D2和W3D3; W1、W2、W3分别为轻、中、重干湿交替灌溉,低限土壤水势分别为-10 kPa、-20 kPa和-30 kPa),研究控水增密耦合模式对水稻不同程度减氮后产量形成的调控效应。结果表明:(1)减氮10%(N-10%)条件下, 3种单一增密处理均较对照减产,其中W0D1与对照相比产量差异不显著,其成熟期干物质积累量略有提高,但收获指数降低。9种控水增密模式中W1D1和W2D1分别较对照平均增产3.70%和1.19%,前者差异达显著水平,该2种模式的有效穗数与对照基本相当,穗粒数分别降低3.50%和2.79%,结实率分别提高3.04%和2.37%,千粒重分别增加0.71%和0.35%, 2种模式增产的主要原因是分蘖成穗率分别提高3.88%和5.54%,抽穗期高效叶面积指数分别提高2.77%和0.59%,同时成熟期干物质积累总量与对照基本相当,且穗部干物质分配量分别增加3.87%和1.78%、穗部干物质分配比例分别增加5.50%和6.24%,收获指数分别提高5.53%和5.93%。(2)减氮30%(N-30%)条件下,9种控水增密模式2年均较对照显著减产,平均减产15.44%～30.85%,其中W2D2和W1D2模式减产幅度较小。因此,合理的控水增密耦合模式能在少量减氮条件下调控群体生长特性以实现水稻增产,但过量减氮条件下控水增密模式的调控效应变弱、难以实现高产。     

有机肥替代对棉花养分积累、产量及土壤肥力的影响

【目的】研究不同有机肥替代率对黄河流域棉株生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响,试图探索出有机肥替代化肥的适宜替代率,为有机肥、无机肥在黄河流域棉田合理施用提供参考依据。【方法】试验始于2016年,在中国农业科学院棉花研究所试验基地设置6个施肥处理:T1:不施肥,T2:100%化肥,T3:20%有机肥+80%化肥,T4:40%有机肥+60%化肥,T5:50%有机肥+50%化肥,T6:100%有机肥。经3年施肥后,2018年进行田间取样,分析不同施肥处理对棉花生物量、养分积累、产量、氮磷比及土壤肥力的影响。【结果】(1)有机肥替代50%化肥处理提高棉株生物量、养分积累和籽棉产量。(2)与单施化肥处理相比,施用有机肥处理土壤有机质、全氮、速效磷、碱解氮含量均有增高趋势,全部施有机肥显著增加土壤速效磷含量。(3)棉株全氮、全磷积累量与棉株生物量呈极显著正相关,棉株根、茎氮磷比与籽棉产量呈极显著负相关。【结论】有机肥替代部分化肥能减少化肥用量,连续应用有机肥替代部分化肥具有增加土壤肥力的趋势;有机肥替代50%化肥处理能增加棉花生物量、养分积累量,提高籽棉产量,替代效果最好。     

水肥调控策略对膜下滴灌棉花冠层结构和产量的影响

 测定了膜下滴灌棉花常规灌溉施肥、优化灌溉、优化施肥等不同水肥调控处理下棉花生育期叶面积指数等冠层特征,分析了棉花冠层结构的动态变化及其与产量的关系。结果表明：常规灌溉下氮磷配合的常规施肥可显著增加棉花叶面积指数、平均叶倾角,极显著降低散射和直射辐射透过系数,极显著提高单位面积结铃数和铃重,从而极显著提高子棉产量;只使用氮磷肥、不使用钾肥改为氮磷钾肥平衡施用,棉花叶面积指数和平均叶倾角略减,散射和直射辐射透过系数降低,单株结铃数增加,从而进一步提高子棉产量。在常规施肥下减少灌溉量、优化生育期灌水次数和灌水量,可增大棉花叶面积指数和平均叶倾角、降低散射和直射辐射透过系数,提高铃重,从而显著提高子棉产量。     

生物质炭配施蚯蚓粪对水稻产量及养分吸收的影响

生物质炭配施蚯蚓粪（BEC）可增加土壤碳氮投入,促进作物增产及营养元素的吸收利用。设置3个生物质炭用量梯度（B₀：0.0g/kg,B₁：6.0g/kg,B₂：30.0g/kg）和3个蚯蚓粪用量梯度（M₀：不施蚯蚓粪,M₁：1%蚯蚓粪,M₂：5%蚯蚓粪）,于2018和2019年进行盆栽试验,以研究BEC对水稻产量和营养元素吸收的影响。结果显示,2019年不同处理水稻各部位生物量均高于2018年,籽粒的氮和磷吸收量增加,但吸钾量在B₂和M₂处理中降低;2018和2019年籽粒生物量与BEC的碳投入量间呈极显著相关（P<0.01）;2019年籽粒生物量与氮投入量显著相关（P<0.05）;BEC产生的碳、氮投入量与氮素收获指数呈正相关,与2018年磷素收获指数间呈不显著负相关,与2019年钾元素收获指数呈显著负相关（P<0.05）,BEC对不同元素吸收利用的影响存在差异。生物质炭配施蚯蚓粪促进了水稻生长,有利于提高化学元素利用率,是培肥中低产田、提高作物产量和养分利用率的有效措施。     

调亏灌溉与合理密植对旱区棉花生长发育及产量与品质的影响

为明确合理密植条件下调亏灌溉的节水增产效果,在新疆干旱区大田研究了灌溉量(饱和灌溉、正常灌溉、调亏灌溉)和种植密度(12万、18万、24万株·hm-2)对棉花生长发育和产量品质的影响。结果表明,灌溉量和种植密度对棉花生物产量、经济系数、经济产量有显著的互作效应,但对纤维品质没有影响。调亏灌溉显著抑制营养生长,但提高了收获指数;调亏灌溉下适当提高密度,显著提高了生物产量和单位面积铃数。调亏灌溉下高密度处理组合在用水量减少20%的情况下,棉花产量与正常灌溉下中、高密度以及饱和灌溉下低密度等高产组合的产量相当。调亏灌溉配合合理密植是旱区棉花节水增产的有效栽培途径之一。     

减少化肥配施有机肥对滴灌棉花N、P吸收和产量的影响

施用有机肥是作物增产和提升地力的有效途径。本试验在连续定位施肥的第3年,研究了常规单施化肥(CF)和化肥减量20%~40%、配施3000~6000 kg·hm-2不同种类的有机类肥料对棉株干物质质量,产量,氮、磷吸收量,土壤保水性以及养分利用率的影响。结果表明,与单施化肥相比,减化肥配施有机肥各处理的生物量在蕾期、铃期和吐絮期分别增加4.3%~30.0%、16.8%~35.1%和18.5%~38.8%;棉花产量在第3年提高了6.9%~18.5%,其中施用6000 kg·hm-2生物有机肥获得最高产,子棉产量为7578 kg·hm-2。施用有机肥能增加棉株对氮、磷养分的吸收,且显著提高了氮肥利用率(P0.05)以及田间持水量,生物有机肥对磷肥利用率的提高优于普通有机肥。     

砂姜黑土区小麦玉米轮作制下有机肥适宜替代比例研究

以砂姜黑土区小麦玉米轮作制为研究对象,探讨不同有机肥替代化肥比例对小麦、玉米产量和土壤物理、化学性质的影响,为砂姜黑土区有机肥合理施用提供理论依据。2012—2020年,在安徽省蒙城县开展了定位试验,试验设置不施氮肥对照(CK)、常量化肥(F)、在常量化肥基础上有机肥氮替代20%化肥氮(F_0.8M_0.2)、在常量化肥基础上有机肥氮替代40%化肥氮(F_0.6M_0.4)、在常量化肥基础上有机肥氮替代60%化肥氮(F_0.4M_0.6)、在常量化肥基础上有机肥氮替代80%化肥氮(F_0.2M_0.8)、有机肥氮替代100%化肥氮(M)等7个处理,小区面积30 m²,重复3 次。结果表明：有机肥替代比例为20%时,小麦多年平均产量增加1.8%,玉米上有机肥替代比例为40%时,多年平均产量增加0.2%,随有机肥替代化肥比例的增加,作物产量有降低趋势。回归分析表明,小麦上有机肥替代比例为10.4%、玉米上为25.6%时可获得最高小麦、玉米产量。随着试验年限的延长,高比例有机替代处理小麦、玉米相对产量逐渐提高。有机肥替代化肥能提高土壤pH,能降低土壤容重。有机肥替代化肥可以提高土壤有机质和全氮含量,随着有机肥替代比例的增加,土壤有机质和全氮含量呈上升趋势;有机肥替代化肥对土壤有效磷和速效钾含量的影响受磷钾素投入量、作物产量、土壤中磷钾素的有效性等因素综合影响。砂姜黑土区小麦玉米轮作下,小麦季适宜的有机替代比例为20%,玉米上为40%,高于这一比例,小麦、玉米产量下降,随着试验年限的延长,有机肥残效迭加效应增加;有机肥替代部分化肥可以改善土壤生态环境,提高土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力水平;有机肥替代化肥作物的产量效应受有机肥替代比例、试验持续年限等众多因素的影响,只有通过连续多年的定位研究,才能得出适合区域的有机肥氮替代化肥氮的最佳比例。