水氮耦合对苗期葡萄叶片氮素代谢酶活性的影响

为研究水氮耦合对苗期葡萄叶片氮代谢影响及最佳施氮量的制定,以一年生葡萄品种红提为研究试材,利用人工控制环境的方法,在温室内采用水、氮两因素各4水平的全面设计进行实验,水分处理分别为正常灌溉W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度胁迫W2（60%～70%）、中度胁迫W3（50%～60%）和重度胁迫W4（30%～40%）。4个氮素施用水平分别为1.5倍推荐施肥N1（施纯氮25.5g·m⁻²）、正常推荐施肥N2（17g·m⁻²）、0.5倍推荐施肥N3（8.5g·m⁻²）、不施用氮肥N4（不施氮）。处理时间为10、20、30、40d。结果表明,在水分条件适宜时,葡萄叶片硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性、可溶性蛋白、游离氨基酸含量随施氮量增加而提高;在轻度干旱胁迫时,增施氮肥可缓解干旱胁迫;在重度干旱胁迫时,高氮处理使设施葡萄叶片中氮代谢酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量降低。葡萄叶片内氮含量始终随处理时间增加而降低,在轻度水分胁迫下氮的转运率较高,而水分胁迫严重时,高氮处理与无氮处理时氮转运率均偏低。最终得出：在水分条件适宜（W1）和轻度水分胁迫（W2）下,N1处理葡萄叶片的氮代谢能力最高;在中度水分胁迫（W3）和重度水分胁迫（W4）下,N3、N4处理氮代谢能力最高。研究结果可为实际生产中设施葡萄的干旱灾害防控提供理论依据,既能有效缓解水分胁迫带来的危害,又避免生产中肥料的浪费。     

不同水氮耦合对水稻根系形态生理、产量与氮素利用的影响

为了探讨不同水氮耦合处理对水稻根系形态生理、产量及氮肥利用率的影响,以徐稻3号为材料,进行防雨棚池栽试验,设置浅水层灌溉、轻度水分胁迫(-20 k Pa)和重度水分胁迫(-40 k Pa)3种灌溉方式及不施氮肥,中氮(normal nitrogen,MN,240 kg/hm2)和高氮(high nitrogen,HN,360 kg/hm2)3种氮水平,研究不同水氮耦合对根系形态、根系吸收面积、根系氧化力、根系氮代谢酶活性的影响。结果表明:灌溉方式与施氮量存在明显的互作效应,轻度水分胁迫增加了主要生育期根长、根质量、根质量密度、根系氧化力、总吸收面积、活跃吸收面积及根系氮代谢酶活性,降低穗分化后水稻根冠比,且与MN耦合后产量及氮肥农学利用率最高,为该试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度水分胁迫则降低根长、根质量、根系活力及氮代谢酶活性,增加主要生育期根冠比。相关分析表明:幼穗分化始期至成熟期根冠比与水稻籽粒产量呈负相关关系,而其他根系形态、根系氧化力及氮代谢酶活性均与产量呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关;根系质量、根质量密度及根冠比与氮肥农学利用率呈负相关,而穗分化至成熟期根系活跃吸收面积及穗分化至抽穗期根系氧化力均与氮肥农学利用率呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关。表明通过适宜的水氮耦合调控,创造良好的根系形态、提高根系活力和氮代谢酶活性,将更有利于提高产量及氮肥利用效率。该研究对认识水氮耦合下根系形态生理差异、指导水稻高产高效栽培实践提供理论依据。     

水氮耦合对沙培黄瓜养分吸收及水肥利用的影响

为了探明水氮耦合对沙培黄瓜养分吸收及水肥利用的影响,以获取最适水氮耦合方案,为温室沙培黄瓜水氮科学管理提供理论依据。以“优胜美”水果黄瓜为供试品种,采用二次饱和D-最优设计进行了沙培黄瓜水氮耦合的田间试验,试验共设7个处理,每个处理3次重复,分别于苗期、花期、初瓜期、盛瓜期及末瓜期测定黄瓜植株各器官的氮磷钾吸收量,并对各处理的产量进行统计。结果表明:苗期植株对氮磷钾的吸收量较少,进入花期后植株养分吸收量快速增加,各器官养分的分配总体上表现出叶片和果实吸氮量较大,茎、根和花较少,植株对氮磷钾的吸收均随着灌水水平和施肥量的增加而增加,但过高的灌水水平和施氮量会抑制植株对氮磷钾的吸收;产量随着灌水水平的增加呈现开口向下的抛物线趋势,但灌水水平对产量的影响并不显著,产量随着施氮量的增加而显著增加,而过量施氮后会使产量降低,符合报酬递减规律,施氮量与水分利用效率呈显著正相关,与灌水水平呈负相关,但未达到显著水平,低水高氮的处理T3能获得最高的水分利用效率;施氮量是影响肥料利用率和利用效率的主要因素,并且其随着灌水水平的增加大体上呈现开口向下的抛物线趋势,中等适宜的灌水水平下增施氮肥能够得到较高的肥料利用率和利用效率。运用熵权TOPSIS法进行综合评价,各处理接近度Ci的排序为T4>T5>T3>T6>T7>T1>T2,得到T4为最优的水氮耦合方案,即在80.20%的灌水水平下施用氮肥623 kg/hm²,该方案能够达到农业生产中低投入和高产出的最终目标,并减少水肥浪费,可为温室沙培黄瓜水氮科学管理提供理论依据。     

水氮耦合对苹果光合特性和果实品质的影响

通过不同灌水量和施氮处理,研究水氮耦合对红富士苹果光合特性及品质的影响。结果表明:红富士苹果的光合特性在不同水肥组合下的变化不同,其光合作用存在明显的“午休”现象。中水高肥和高水高肥的肥水组合对光合速率的保持有一定的作用。低水中肥的肥水组合的蒸腾速率最低,保水效果最好。中度水分供应条件下,施用较多的氮肥可以提高气孔导度利于光合的进行。肥水管理以灌溉量5250m³/hm²、氮肥施用量600kg/hm²方案能获得较高的品质效益。     

水氮耦合对枣树生长与产量的影响

以滴灌为条件设置不同水肥处理,研究水氮耦合对枣树生长与产量的影响。结果表明:在年生长周期内枣树枝干生理生长在夏季最快,叶片生理生长在春季最快;在设计水平范围内,土壤中增施氮肥和增加灌水量均能促进枣树基径、树高和梢条的生长发育,提高叶面积指数,但会一定程度上降低叶片厚度和叶绿素含量;另外,增加土壤含水量还会降低枣树果实的单果重和果形指数;通过模型建立与分析,二因素对枣树产量的作用顺序为:施氮量>灌水量,水氮对产量具有协同效应,以枣树产量为目标,推荐灌水量和施氮量分别为:5 250～6 000m3/hm2和300～375kg/hm2。     

水氮耦合对日光温室黄瓜根系生长的影响

为揭示不同水氮耦合的促根机理,该文以日光温室冬春茬和秋冬茬黄瓜根系为主要研究对象,应用主成分分析法对根系生长情况进行综合评价,探索有效根直径范围内根系根长密度在土壤中的分布与不同土层间NO3--N含量之间的关系。结果表明:该文得到的综合主成分可以代表97.27%的根系信息,综合评价最高的处理为优化灌溉定额为300 m3/hm2时,冬春茬共灌溉8次,优化施氮量240 kg/hm2、秋冬茬共灌溉5次,施氮量50 kg/hm2,该水肥管理条件能够更好地促进黄瓜根系的生长,提高了日光温室黄瓜的产量,降低了氮肥及水资源的浪费,是日光温室黄瓜的优质高效施肥灌溉模式。     

不同水氮耦合管理下耕层土壤的氮动态

以中国科学院封丘农业生态试验站水氮耦合长期试验地为研究平台,采集了不同水氮耦合管理下耕层0～10 cm、10 ～ 20 cm和0～20 cm土壤,测定了六种形态的氮(无机氮、有机氮、酸解有机氮、酸解铵态氮、溶解性有机氮和微生物生物量氮)和三种与氮周转密切相关的生物性指标(脲酶活性、蛋白酶活性和硝化势).三因素方差分析结果表明,施氮和耕层深度对六种形态氮均有显著作用,而灌水对这六种形态氮无显著作用.单因素方差分析结果显示施氮明显提高了耕层0 ～ 20 cm土壤无机氮、有机氮、脲酶活性及硝化势,而对土壤酸解有机氮和酸解铵态氮无显著影响;六种形态的氮、蛋白酶活性及硝化势均不受灌水量的影响.不同水氮耦合管理下耕层0 ～ 10 cm土壤六种形态氮、脲酶活性、蛋白酶活性及硝化势几乎均明显地高于10～20 cm土壤.通过对不同水氮耦合管理下耕层土壤氮动态的研究,本研究得出最佳的水氮耦合管理模式是灌水至20 cm土层的田间持水量和每季施氮190 kg hm-2.     

水氮耦合对红小豆根系生理生态及产量的影响

采用盆栽称重全生育期控水法研究了不同水分(干旱胁迫与正常灌水)和施氮(纯氮用量分别为0 g·kg?1、0.1 g·kg?1、0.3 g·kg?1)组合处理对红小豆根系生理生态指标及产量的影响,为红小豆在黄土高原高产优质栽培提供理论依据。结果表明:1)在干旱胁迫条件下,红小豆苗期株高、茎粗、地上部干重、总根长、根表面积、根系体积、根系平均直径、最大根长、根系干重、壮苗指数、根系可溶性蛋白质含量,开花结荚期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及成熟期豆荚横径、单荚重、单荚粒数、百粒重均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,除根表面积和荚横径外,0.1 g·kg?1施氮处理各指标均显著高于其他处理;根系SOD和POD活性随施氮量的增加而增加,0.3 g·kg?1施氮处理与其他处理间差异显著;根系可溶性糖含量随施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,0.1 g·kg?1施氮处理显著低于其他处理;但根系MDA含量、豆荚荚长和单株荚数对氮素并不敏感。在正常灌水条件下,最大根长随施氮量的增加而降低;根系SOD、POD活性和气孔导度随施氮量的增加而增加,且0.3 g·kg?1施氮处理显著高于其他处理;根系MDA含量和可溶性糖含量随施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,0.1 g·kg?1施氮处理显著低于其他施氮处理;单株荚数对氮素不敏感外,其余各豆荚性状和产量指标均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,且除荚横径外,0.1 g·kg?1施氮处理各豆荚性状和产量指标显著高于其他处理。2)在相同施氮条件下,随着灌水量的增加,除根系SOD和POD活性、根系可溶性糖和可溶性蛋白质含量降低,根系MDA含量、荚横径和单株荚数对水分不敏感,其余各指标均呈增加趋势,且除茎粗、地上部干重、根系平均直径、根系可溶性蛋白质含量、荚长和单荚粒数外,不同水分处理间差异均达显著水平。3)无论水分条件如何,0.1 g·kg?1的施氮处理下红小豆产量最高,与其他施氮处理相比,在干旱胁迫和正常灌水条件下的增产幅度分别为95.2%~118.3%和63.8%~137.1%;在施氮量一定的情况下,正常灌水处理比干旱胁迫处理增产84.5%~198.7%。研究表明,合理的水氮管理有利于红小豆植株的生长发育和产量形成,红小豆在旱薄胁迫并存的山西黄土高原丘陵区更适合在低水中肥条件(土壤含水量保持在田间持水量的35%~45%,施纯氮量为0.1 g·kg?1)下种植。     

干旱胁迫及复水对棉花叶片氮代谢的影响

以不同抗旱型棉花品种新陆早7号和新陆早24号幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗叶片氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,新陆早7号和新陆早24号硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低 51.67%和74.22%;谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低50.65%和72.95%;谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低 43.11%和68.36%;谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值;可溶性蛋白质含量分别增加了56.96%和34.12%;总氮含量分别增加了11.39%和8.43%;内肽酶活性分别增加了115.76%和165.06%;铵离子含量分别增加了92.29%和111.56%。干旱胁迫使新陆早7号在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快;新陆早24号游离氨基酸含量的变化趋势与新陆早7号则相反。复水后,新陆早7号 NR、GS、GOGAT和GDH等活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,抗旱棉花品种具有较强的铵离子同化能力,增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量增强其耐旱性。     

水氮耦合对滁菊产量和品质的影响

采用二因素二次回归旋转组合设计,以盆栽试验方式研究了水、氮因子对滁菊产量和品质的影响,探讨了滁菊人工栽培适宜的水氮管理模式。研究结果表明,水氮耦合对滁菊花产量、叶片水提总黄酮和氯原酸含量、滁菊花水提总黄酮和氯原酸含量均有极显著影响,水氮间存在显著交互作用。氮肥因子对滁菊花产量、总黄酮含量、氯原酸含量的影响大于水分因子。当土壤水分水平为0.284 1,氮肥水平为0.403 7时,即田间持水量80%,氮肥用量0.257g/kg时,滁菊花产量最高,达18.09g/株;当土壤水分和氮肥用量均为-1.414水平时,即田间持水量50%,氮肥用量为0g/kg时,滁菊花总黄酮含量和氯原酸含量最大。从滁菊花产量、品质角度综合考虑,滁菊生育前期水氮管理以中水中氮较为适宜,滁菊现蕾开花期以低水低氮较为适宜。     

水肥耦合对河西绿洲灌漠土甘蓝叶绿素荧光参数及产量影响

在河西绿洲灌漠土高原夏菜甘蓝生产中,采用双因素试验设计,研究了水肥耦合对甘蓝叶片叶绿素荧光动力学参数及产量的响应。结果表明:甘蓝叶片在莲座初期、中期、末期的Fo和Fv的值总体变化趋势为莲座末期中期初期;土壤田间持水量在90%~100%和50%~75%时组成的水肥处理(A1B1、A1B2、A1B3和A3B1、A3B2、A3B3),都会导致Fv/Fm和Fv/Fo的比值增大或减小;采用土壤田间持水量为75%~90%、施肥量为N 350 kg hm~(-2)+P_2O_5525kg hm~(-2)+K_2O 300 kg hm~(-2)的A2B1处理,植株叶片的ΦPSⅡ、Fv'/Fm'、q P最高,分别为0.493、0.628和0.762,光抑制程度最低为-0.167,甘蓝单株的生物学产量和经济产量分别为1462 g、772 g,每hm~2产量64365 kg,明显高于其他处理。     

局部根区灌溉水氮耦合对设施黄瓜生长及土壤中硝态氮分布的影响

通过对设施黄瓜进行灌水量、灌溉方式、水氮根区位置的不同耦合,研究了局部根区灌溉下不同水氮耦合措施对设施黄瓜生长、土壤中硝态氮分布及累积的影响.结果表明,灌水量、灌溉方式、水氮根区供应位置对黄瓜地上部生物量及产量存在着不同的交互作用.亏缺灌溉量处理的地上部生物量及产量均低于相应灌溉方式下的正常水量处理.相同灌溉量处理条件下,交替根区灌溉的黄瓜生物量与产量显著高于两侧均水均氮处理,以正常交替水氮异区处理黄瓜地上部生物量及果实产量最大,分别达到1 143kg/hm2(干重)和1.75×105 kg/hm2(鲜重);而固定根区灌溉下,尤其在水氮异区条件下,生物量与产量则下降.在亏缺灌溉量下,交替根区灌溉处理的黄瓜生物量以及产量与常规充足灌溉处理没有显著差异.在正常灌溉量条件下,通过对局部根区灌溉下不同水氮耦合对土壤中硝态氮分布的分析表明,施氮是造成土壤中硝态氮积累的原因,土壤水分的垂向运动是影响硝态氮向下淋洗的一个主要因子.固定水氮同区、交替水氮同区处理硝态氮向下淋洗较强,水氮异区处理硝态氮向下淋洗相对较弱.交替水氮异区处理氮素主要累积在0-110 cm土层,深层累积量显著低于其他水氮耦合处理.综合黄瓜生长、土壤硝态氮淋洗等因素考虑,交替水氮异区处理是最佳的水氮耦合处理方式.     

水氮耦合效应对三倍体毛白杨林木生长状况的影响

为了研究水氮耦合效应对三倍体毛白杨林木生长状况的影响和机理,筛选有利于毛白杨生长的最佳水氮组合,于2008年在河北省邢台市威县采用不同水氮组合的随机区组设计对BT17三倍体毛白杨的生长状况进行连续二年研究。结果表明:不同生长时期,BT17三倍体毛白杨胸径和树高生长量快慢为:7月>6月>5月>8月>9月;方差分析结果表明,不同水氮处理间毛白杨生长指标差异显著,其中当土壤含水量为田间持水量的75%、施氮肥量(纯氮量)为240 g株-1时,胸径和树高的增长量最大,分别达到2.83±0.14 cm、3.40±0.31 cm。根据不同的施肥小区计算毛白杨林木的材积生长量,肥料和灌溉费用,计算出不同处理的经济效益,处理W3N3的经济效益最大,超过对照处理W1N0的两倍,每公顷纯利润高出两万多元。研究为毛白杨合理施肥和速生丰产林培育提供科学依据。     

喷灌条件下花生水肥耦合效应的田间试验研究

水肥是影响作物产量的两个重要因子,合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径。通过采用喷灌灌水技术,对花生水肥耦合效应进行田间试验研究,探讨了不同灌水施肥处理对花生产量、耗水规律、氮素运移等的影响,建立了反映花生产量与施肥量、灌水量关系的数学表达式,提出了喷灌条件下花生不同生育期适宜的灌水计划湿润层深度。     

极端干旱区滴灌葡萄水肥耦合效应研究

葡萄作为新疆吐哈地区的特色支柱产业,受到干旱少雨、蒸散量大等特殊自然条件的限制,导致在水肥管理上存在着灌溉定额过大和高耗低效等问题。采用滴灌水肥技术,通过对不同水肥条件下葡萄园土壤耗水量和产量的监测,分析水肥耦合效应对葡萄产量的影响。结果表明:水肥耦合效应对葡萄的产量影响较大,在节水不超过56%、节肥25%左右时,滴灌葡萄适宜的灌溉定额在8 250 m~3 hm~(-2)~9 000 m~3 hm~(-2),施肥水平在300 kg hm~(-2)~450 kg hm~(-2),可以获得较高的葡萄产量。以二元二次多项式拟合葡萄产量(Y)与灌水量(W)、施氮量(F)的关系,得到数学模型:Y=-9 197+10.04W-7.713F-0.000 6W~2+0.010 4F~2+0.000 9WF,对数学模型求极值可得到最佳灌水量和施氮量分别为8 736 m~3 hm~(-2)、390 kg hm~(-2),最高产量可达到34 393 kg hm~(-2)。     

黄淮南部平原喷灌冬小麦灌浆特性及水氮优化耦合研究

为了优化冬小麦水氮配置,实现养分水分资源高效利用,试验设计3个灌水水平(低灌水W1:25 mm;中灌水W2:40 mm;高灌水W3:55 mm)和5个氮肥水平(N0:0;N1:80 kg/hm^2;N2:180 kg/hm^2;N3:240 kg/hm^2;N4:300 kg/hm^2),共计15个处理,探究了喷灌条件下灌水、施氮及其互作对籽粒灌浆特性及水氮利用效率的影响,并通过建模求解最优水氮配置。结果表明:施氮对te(灌浆持续时间)和tm(最大灌浆速率出现时间)影响显著,两者均随施氮量的增加表现为先增加后降低。N3施氮水平下te和tm最大,均值分别为43.9,24.6天,比N0(不施氮)分别增加1.7,3.0天。W2N3处理的tm值最大,比最小处理W1N0延后5.0天。GFmax(最大灌浆速率)与AG(平均灌浆速率)呈极显著相关(r=0.841**),千粒重与产量(r=0.791**)、te(r=0.755**)和tm(r=0.717**)呈极显著正相关。W2N3组合产量和WUE(水分利用效率)均为最大,分别为8960 kg/hm^2和2.83 kg/m^3。水氮耦合通过优化灌浆过程可有效提高冬小麦产量。喷灌灌水定额26~35 mm、施氮量193~204 kg/hm^2(基施40%+拔节期追施60%)的水氮资源配置模式可实现节水增产双效目标。     

水肥耦合对极端干旱区滴灌葡萄耗水规律及作物系数影响

为探讨水肥耦合对极端干旱区滴灌葡萄耗水规律的影响,探明不同水肥组合下滴灌葡萄耗水在各生育期内分布规律,以及在整个生育期的动态变化规律,确定区域内滴灌葡萄作物系数,利用水量平衡法和彭曼—蒙特斯公式,以试验区内成龄无核白葡萄为研究对象开展大田小区试验,设置灌水、施肥2因素,其中设灌水处理4个水平(600,675,750,825 mm,分别标记为W1、W2、W3、W4);施肥处理3水平(450,750,1 050 kg/hm~2,分别标记为F1、F2、F3)。结果表明:全生育期平均土壤含水率随灌溉定额增大而增大,其中W3、W4处理含水率分别为13.35%和14.04%,均高于12.80%(田间持水率的80%),水分供应充足。水肥耦合对产量及品质指标的影响均达极显著水平(P0.01),产量、可溶性固形物在W3F2处理达最高值,可滴定酸和维生素C分别在W4F2和W4F3处理达到最优,但与W3F2处理均无显著性差异(P0.05)。不同水肥处理下,灌水对总耗水量和各生育期内耗水量、耗水强度影响显著(P0.05),施肥对总耗水量和各生育期内耗水量、耗水强度未达显著水平(P0.05),水肥耦合效应对各生育期内耗水强度影响显著(P0.05);不同水肥处理下葡萄全生育期总耗水量维持在665.96～902.90 mm;各处理耗水量、耗水强度随生育期的推进总体呈先增大再减小的趋势,且耗水强度和时间存在显著的二次曲线关系。各处理在浆果生长期和浆果成熟期耗水模数均值为27.01%～27.36%,为葡萄需水高峰期;其中W3F2处理下的耗水规律可视为区域内葡萄需水规律。葡萄作物系数随生育期的推进总体呈先增大再减小的趋势,与时间存在显著的二次曲线关系。研究可为吐哈盆地及类似地区无核白葡萄农田水肥管理与滴灌技术的推广提供科学依据,对区域水资源高效利用及实现区域内社会经济的可持续发展具有重要意义。