水氮耦合对黑河中游绿洲制种玉米光合特性的影响

以黑河中游绿洲制种玉米为材料,研究了水氮耦合对制种玉米光合特性的影响.结果表明:制种玉米叶片净光合速率在拔节期末达到最高,平均值为27.66μmol/(m2·s),比苗期、灌浆期和成熟期平均高32.8%、22.5%和73.4%.其中,中水中氮处理玉米叶片净光合速率平均值为20.68μmol/(m2·s)表现出良好的水氮互作效应,在整个生育期显著提高了叶片的净光合速率,且与高水中高氮处理间差异不显著.叶片蒸腾速率、气孔导度的变化与光合速率的变化基本一致,但中水中氮处理的玉米叶片蒸腾速率显著低于其他处理,且瞬时水分效率较高,具有良好的节水作用;拔节期至灌浆期气孔导度的降幅明显低于光合速率和蒸腾速率.玉米叶片光合速率和蒸腾速率与气孔导度极显著正相关.研究发现,轻度亏水配合中等施氮量处理是黑河中游绿洲制种玉米高产、高水效的适宜水氮组合.     

水氮互作对结球甘蓝光合特性、产量及品质的影响

试验以‘中甘11号’为试验材料,根据灌溉频率设置了4个水分梯度W12(12d灌水1次)、W10(10d灌水1次)、W8(8d灌水1次)、W6(6天灌水1次)和3个氮肥(尿素)处理水平N1(100g)、N2(150g)、N3(200g),研究了水氮互作对结球甘蓝光合特性、产量及品质的影响.结果表明:N2W10处理能显著提高结球甘蓝的光合特性指数、产量及有机酸含量,N3W10处理有利于甘蓝VC、脯氨酸的积累,N1W8处理的甘蓝蛋白质和可溶性糖含量均高于其他处理.     

水氮耦合对红枣光合特性与水分利用效率的影响研究

在不同水氮处理条件下研究红枣光合特性及其水分利用效率的变化.结果表明:水氮耦合对枣树叶片叶绿素含量、叶面积指数以及光合特性和水分利用效率都产生了明显的影响.在灌水量适度的条件下,随着氮素施入量的增加,叶绿素含量先增后减,叶面积指数递增,净光合速率峰值和最小值都随氮素施入量的增加而升高,蒸腾速率和气孔导度值在日变化的各个时间点上都先减后增,胞间CO2 浓度递减,气孔限制值递增,水分利用效率先增后减;在氮素施入量适度的条件下,随着灌水量的增加,叶绿素含量和叶面积指数均呈减小的趋势,净光合速率峰值和最小值都随灌水量的增加而升高,蒸腾速率、气孔导度和气孔限制值在各个时间点上的值都呈递增;胞间CO2 浓度和水分利用效率递减.     

半干旱区水钾互作对春玉米氮代谢的影响

为研究水钾互作对春玉米氮代谢的影响，丰富水钾互作对春玉米氮代谢调控的理论，为春玉米节水、优质发展提供理论依据及实践指导。本文采用裂区试验设计，设置3个灌溉水平和3个钾素营养水平，通过测定氮代谢关键酶活性，探究水钾互作对春玉米氮代谢的影响。研究表明，在同一灌溉水平下，玉米氮代谢关键酶活性整体表现为K1>K2>K0，其中对谷氨酸合成酶活性影响最大，K1比K2、K0分别提高了7.80%和37.02%，在同一钾素营养水平下，玉米氮代谢关键酶活性表现为W3>W2>W1；其中W3条件下，可溶性蛋白提高最多，W3分别比W1、W2提高22.74%和8.49%。水钾互作对春玉米氮代谢关键酶活性表现出显著的交互作用。因此，氮代谢关键酶活性会随着灌溉水平升高而增强；在一定钾素水平内，氮代谢关键酶活性会随着钾素营养水平增加而增强，但过高的钾肥水平会抑制其活性；水钾互作会显著影响春玉米氮代谢强度。     

黄连木光合特性和水势变化规律的研究

[目的]了解林间环境条件下黄连木的光合特性和水势变化规律。[方法]选择代表性黄连木作为固定样株,测定其光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水势。[结果]在上午8:00黄连木净光合速率为全天最高值或较高值,8:00~10:00是净光合速率较高的时间段。净光合速率日变化曲线受环境因子影响分别呈现出双峰或衰减型单峰曲线。黄连木蒸腾速率和气孔导度日变化呈现双峰曲线,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度之间存在0.01水平显著的相关性。黄连木枝条水势在上午8:00为全天最低值,而后整个上午都呈上升趋势,至12:00达到最高值。[结论]黄连木光合特性和水势变化规律反映出其对外界环境因子不敏感,是一个适应性较强的树种。     

水氮互作对春小麦叶片气体交换和叶绿素荧光参数的作用机制

通过盆栽对春小麦宁春4号不同生育期功能叶光合参数和叶绿素荧光参数的测定,研究水氮互作对春小麦叶片光合作用以及瞬时水分利用效率的影响。结果表明,施氮可提高小麦功能叶光合速率(Pn)、瞬时水分利用效率(IWUE)、气孔导度(Gs)、表观光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ总的光化学量子产量(Yield)、荧光光化学猝灭系数(qP),同时胞间CO2浓度(Ci)减小。干旱和丰水条件下,高氮处理的Pn、IWUE、Gs和ETR均大于其他氮素水平。在拔节期和灌浆期,干旱条件下高氮叶片Yield显著低于中氮和对照处理;在抽穗期和灌浆期,丰水和中等干旱的高氮叶片qP较对照以及丰水和严重干旱的中氮叶片高。小麦叶片Pn与Yield、qP、ETR表现为显著线性正相关,而且其相关性在中等氮素水平达到最高;Pn与Gs、IWUE之间的相关性因处理不同而异,证明施氮能够显著提高光合机构开放比例、捕捉光量子的能力和电子传递速率,从而改善光合机构效能;氮素对气体交换的影响受水分条件的显著作用,从而影响叶片水分利用效率,但由于干旱导致Pn和IWUE的降低可以通过增施氮肥得到部分补偿。     

水氮耦合对小麦旗叶光合特性及籽粒产量的影响

在盆栽条件下,以旱地小麦品种‘长旱58’为材料,研究水氮耦合对冬小麦旗叶主要光合特性及小麦籽粒产量的影响。结果表明,在2种水分处理下小麦旗叶的叶绿素SPAD值、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)及产量等都随氮肥施用量增加而增加,氮肥主要通过影响小麦旗叶Pn和小麦的穗数、穗粒数来影响产量。在不施氮(N0,0g·kg-1)及正常施氮(N1,0.2g·kg-1)处理下,中度水分胁迫(W2,土壤含水量为田间持水量的50%~60%)处理的小麦旗叶的光合速率及产量大于充分灌溉处理(W1,土壤含水量为田间持水量的70%~80%),而在高氮(N2,0.4g·kg-1)处理下则相反。说明,适度水氮运筹会提高小麦旗叶光合能力及籽粒产量形成,主要表现为粒质量的增加。     

水氮互作对石羊河流域春小麦群体产量和水氮利用的影响

【目的】探讨西北旱区春小麦最佳的水氮耦合形式。【方法】在甘肃石羊河流域绿洲区采用田间试验,研究不同生育阶段的水量分配以及氮肥处理对春小麦群体产量和水氮利用的影响。【结果】施氮量、拔节期和抽穗期灌水对干旱区春小麦的产量影响显著;施氮量168 kg/hm2,并于拔节期灌水90 mm、抽穗期灌水70 mm,小麦可获得较高的籽粒产量。水氮对小麦地上干物质累积量的影响与对籽粒产量的影响相似,但抽穗期灌水对地上干物质累积量影响不显著。在施氮量224 kg/hm2、抽穗期和灌浆期灌水均为50 mm的条件下,小麦可获得较高的收获指数。在生产中考虑提高小麦收获指数时,首先应保证较高的籽粒产量。分蘖期和灌浆期灌水均为30 mm时,小麦的水分利用效率高达2.424 kg/m3,但产量降低约45%。施氮量对小麦地上干物质和籽粒氮素累积量影响显著;拔节期灌水90 mm、施氮量168 kg/hm2时,小麦籽粒的氮素累积量最大。【结论】石羊河流域春小麦最优灌水施氮模式为:施氮量168 kg/hm2,全生育期灌水4次,拔节期灌水90 mm,分蘖期、抽穗期、灌浆期均灌水60 mm。     

根系互作影响玉米大豆间作作物氮吸收

间作作物的养分吸收、地上部生物量都与根系密切相关。研究玉米大豆根系互作对养分吸收利用及地上部生物量的影响,可以为玉米大豆间作为主的间作体系中氮素高效利用提供科学依据。本研究通过盆栽模拟试验,采用玉米大豆根系无分隔（NB）、尼龙网分隔（MB）、塑料膜分隔（PB）等分隔方式,研究了间作玉米（苗期、拔节期、大喇叭口期、孕穗期、成熟期）、大豆（苗期、分枝期、结荚期、鼓粒期、成熟期）在不同生育期对土壤中氮素的吸收。与PB处理相比,NB处理玉米地上部氮素累积量在大喇叭口期提高了36.9%（P0.05）;与PB处理相比,MB处理玉米地上部氮素累积量在大喇叭口期提高了22.5%（P0.05）。与PB处理相比,NB处理大豆地上部氮素累积量在苗期、分枝期、鼓粒期、成熟期分别提高了14.9%、7.9%、4.5%、11.6%（P0.05）。与PB处理相比,MB处理大豆地上部氮素累积量在分枝期提高了29.9%（P0.05）。与PB处理相比,NB、PB处理玉米经济产量分别提高了124%、93.4%（P0.05）;与PB处理相比,NB处理大豆经济产量有所降低,但无显著差异。根系互作提高了玉米的经济产量、不同器官氮素累积量,大豆的经济产量、氮素累积量则无根系互作优势。     

Modeling water and heat transfer in soil-plant-atmosphere continuum applied to maize growth under plastic film mulching

Based on our previous work modeling crop growth (CropSPAC) and water and heat transfer in the soil-plant-atmosphere continuum (SPAC), the model was improved by considering the effect of plastic film mulching applied to field-grown maize in North-west China. In CropSPAC, a single layer canopy model and a multi-layer soil model were adopted to simulate the energy partition between the canopy and water and heat transfer in the soil, respectively. The maize growth module included photosynthesis, growth stage calculation, biomass accumulation, and participation. The CropSPAC model coupled the maize growth module and SPAC water and heat transfer module through leaf area index (LAI), plant height and soil moisture condition in the root zone. The LAI and plant height were calculated from the maize growth module and used as input for the SPAC water and heat transfer module, and the SPAC module output for soil water stress conditions used as an input for maize growth module. We used r_s, the representation of evaporation resistance, instead of the commonly used evaporation resistance r_s0 to reflect the change of latent heat flux of soil evaporation under film mulching as well as the induced change in energy partition. The model was tested in a maize field at Yingke irrigation area in North-west China. Results showed reasonable agreement between the simulations and measurements of LAI, above-ground biomass and soil water content. Compared with the original model, the modified model was more reliable for maize growth simulation under film mulching and showed better accuracy for the LAI (with the coefficient of determination R² = 0.92, the root mean square of error RMSE= 1.23, and the Nush-Suttclife efficiency E_ns = 0.87), the above-ground biomass (with R² = 0.96, RMSE= 7.17 t·ha⁻¹ and E_ns = 0.95) and the soil water content in 0–1 m soil layer (with R² = 0.78, RMSE= 49.44 mm and E_ns = 0.26). Scenarios were considered to simulate the influence of future climate change and film mulching on crop growth, soil water and heat conditions, and crop yield. The simulations indicated that the change of LAI, leaf biomass and yield are negatively correlated with temperature change, but the growing degree-days, evaporation, soil water content and soil temperature are positively correlated with temperature change. With an increase in the ratio of film mulching area, the evaporation will decrease, while the impact of film mulching on crop transpiration is not significant. In general, film mulching is effective in saving water, preserving soil moisture, increasing soil surface temperature, shortening the potential growth period, and increasing the potential yield of maize.     

不同类型地膜覆盖对玉米农田土壤酶活性的影响

为探讨不同类型地膜覆盖下农田土壤酶活性变化特征,试验设置普通地膜覆盖（P）、渗水地膜覆盖（SS）、生物降解地膜覆盖（SW）和光降解地膜覆盖（G）4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖（CK）为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田土壤酶活性的影响。结果表明：SS、G、SW和P 4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低;大喇叭口期的土壤脲酶活性最高,不同处理间表现为CK > G > SW > SS > P;收获期的土壤碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层较CK增幅分别为16.17%、18.97%、16.34%和14.56%,土壤硝酸还原酶活性也是收获期最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层分别较CK高68.57%、42.86%、42.86%和25.71%;土壤碱性磷酸酶与硝酸还原酶活性的变化均与土壤呼吸率和玉米产量呈极显著正相关（P<0.01）,各个生育期的土壤水热和施肥状况不同也会引起土壤酶活性的相应变化。其中,SW和SS处理在玉米生育前期的保温保墒作用最明显,产量最高,相应的碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性也最高。因此,生物降解地膜由于其降解特性能达到缓解农田残膜污染的效果,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中。     

覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响

通过田间试验,研究了覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响,旨在探讨西北旱区覆膜沟灌条件下番茄的水肥调控模式,以达到节水、增产、高效与优质的目的。结果表明：采用85%对照灌水量处理（CK）对番茄 市场产量（≥60 g）无显著影响,而65%和45%对照灌水量处理则减产明显;采用3/4当地施肥量(CK)处理对番茄总产量与市场产量影响不显著;减少灌水量处理显著增加番茄的果色指数与硬度,提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低有机酸含量;施氮量对番茄可溶性固形物、有机酸含量影响不显著,但减少施氮量增加可溶性糖含量;番茄维生素C含量随灌水量与施肥量的降低呈现先增加而后降低的趋势。综合考虑产量、品质及水分利用效率(WUE),本研究认为采用416.76 mm（85%CK）灌水量及117.6 kg·hm^-2（3/4CK）纯氮施用量,为西北旱区覆膜沟灌种植条件下适宜的水肥调控模式。     

不同覆膜方式对玉米产量和水分利用效率的影响

干旱缺水影响玉米产量,提高燕山丘陵区春玉米子粒产量及水分利用效率具有重要意义。覆膜可减少土壤水分蒸发、改善水分条件。于2017—2018年开展玉米田间试验,设置不覆膜（CK）、行上覆膜、行间覆膜和全膜双垄沟播4个处理,测定土壤含水率、玉米生育期、土壤容重、玉米产量及产量影响因素,计算土壤贮水量、耗水量和水分利用效率。结果表明,各处理间0～20 cm和20～40 cm土层土壤含水率变化趋势一致,最高均为全膜双垄沟播处理。全膜双垄沟播的玉米子粒产量和穗长、穗粗、穗粒数和千粒重等产量构成因素最高。全膜双垄沟播种植模式可延长玉米生育期,提高水分利用效率,显著增加玉米子粒产量,适宜在干旱少雨地区应用。     

半干旱农田生态系统地膜覆盖模式和施氮对小麦产量和氮效率的效应

在年降水量 4 15 mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量 6 32 mm的黄土高原南部红油土上 ,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验 ,研究了地膜覆盖 (春小麦设不覆膜、播后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 ;冬小麦设不覆膜、播后覆膜 75 d、覆膜 15 0 d和全程覆膜等 4个水平 )和施氮 (春小麦设不施氮和每公顷施氮75 kg,冬小麦设不施氮和每公顷施氮 2 2 5 kg2个水平 )对小麦产量和氮效率的影响。试验结果表明 ,覆膜对春小麦产量和吸氮量的效应因底墒、施氮、覆膜进程和生育期降雨量而异。在湿润年份 (1999年 ) ,无论施氮与否 ,在低底墒时 ,各种覆膜处理的籽粒、茎叶和干物质产量较不覆膜处理虽有增加 ,但二者之间的差异并不显著 ;在高底墒时 ,不管是籽粒 ,还是干物质 ,以覆膜 6 0 d最大 ,以不覆膜最低 ,但不覆膜与覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜间差异并不显著。氮肥肥效也因底墒和覆膜进程而异 :低底墒不覆膜和覆膜 30 d的氮肥增产效果最显著 ,但随着覆膜进程的进一步延长 ,氮肥效果下降 ;高底墒时以覆膜 30 d氮肥增产效果最高 ,不覆膜最低。在极端干旱年份 (2 0 0 0年 ) ,地膜覆盖显著影响地上部分生物量 :在低底墒不施氮条件下 ,以覆膜 30 d效果最明显 ,覆膜 6 0 d和全程覆膜效果依次递减 ,不覆?     

不同类型地膜覆盖和环境条件对蔬菜土壤温度的影响

以不覆盖地膜为对照,选用普通聚乙烯PE黑色地膜和生物黑色降解膜,观察生物降解地膜在露地、单体大棚、连栋大棚等不同环境条件下的蔬菜覆盖后,其增温与普通塑料地膜之间的差异。结果表明:应用生物黑色降解膜和普通聚乙烯PE黑色地膜膜的增温效果接近,露地和单体大棚内比不使用地膜平均提高地温1℃左右,连栋大棚内增温效果稍差。在露地条件下,塑料地膜覆盖下的土壤温度变化很大,白天增温很高,而夜晚则下降到和不同地膜相同的低温,而降解膜覆盖下地温变化幅度就比较小,在昼夜温差大的天气夜间最低温比塑料地膜高2℃左右。由此可见,在露地条件下,生物降解地膜夜间的保温效果要好于普通塑料地膜,更适合在露地早春作物上进行覆盖,有效抑制杂草生长。     

低氮胁迫对不同基因型玉米氮素吸收与分配动态的影响

在施氮(N +)和不施氮(N-)条件下进行盆栽试验,对6种基因型玉米材料在不同发育时期植株地上部(整株不含根)与地下部(根)的生物产量、氮素含量、氮积累量等性状进行了分析.结果表明,植株地上部与地下部的生物产量和氮积累量随生育期变化而不断增加,但积累速率地上部＞地下部,从拔节-成熟,地上部生物产量和氮积累量分别是地下部的2～5和4～8倍;不同时期氮素含量地上部＞地下部,且地下部保持基本稳定,而地上部稳中有降;拔节后N +务件下的生物产量、氮素含量和氮积累量高于或显著高于N-,但不同基因型材料对低氮胁迫反应不同,除农大108表现明显杂种优势外,其他5个系中,许178表现最突出,开花-乳熟期的生物产量、氮积累量均居前列,高于或显著高于其他自交系;拔节后,材料间生物产量、氮积累量虽呈递增态势,但增幅不一,开花后的变异系数为拔节期的2～3倍,且N-处理的变异系数＞N+的,地下部的变异系数＞地上部的,地下部的最大变异系数在开花期,早于地上部(乳熟期-成熟期),因此促根管理措施宜早;在N-条件下,农大108、许178和L2,各期仍具有较高的生物产量,证明其对低氮胁迫不敏感,具有氮高效利用特性.     

不同耕作覆盖措施下延收对春玉米产量及籽粒品质的影响

选用5种耕作覆盖方式和7个采收时期研究延收对籽粒产量、千粒重、籽粒蛋白质、脂肪、淀粉含量及其对应的产出量的影响,为玉米获得高产优质提供依据。结果表明：适时延收可使玉米产量及主要营养成分产出量明显增加,延收15 d,产量增幅为10.19%～15.62%,千粒重增幅为14.70%～20.39%;籽粒蛋白质含量增加0.26%～1.29%,产出量增加117～230 kg·hm^-2;脂肪含量增加0.05%～0.40%,产出量增加54～78 kg·hm^-2;淀粉含量虽然降低0.5%～4.9%,但产出量仍然增加340～773 kg·hm^-2。黄土高原地区春玉米延收15 d具有明显的增产和提高籽粒品质产量的效果,但增幅因耕作和覆盖方式不同而存在差异。