滴灌技术参数及施肥周期对苹果根区土壤硝态氮时空分布的影响

为揭示不同滴灌技术参数及施肥周期对苹果根区土壤硝态氮动态及分布的影响,探究适于渭北地区矮化密植苹果园的技术参数,以4 a生苹果树为试验对象,开展田间滴灌施肥试验。设置毛管布置方式（一行一管,P₁;一行两管,P₂）、滴头间距（30 cm, D₁;50 cm, D₂）、施肥周期（15 d, T₁;30 d, T₂）3个试验因素,监测根区土壤硝态氮在生育期内的时空分布特征。试验年份为平水年且土壤含水率相对较高,在此条件下研究表明,T₁和T₂处理硝态氮含量变化分别为7.06～168.36 mg·kg^-1和9.73～248.86 mg·kg^-1。延长施肥周期使0～40 cm和80～100 cm土层硝态氮变化幅度加大,并加剧硝态氮向深层移动,减少了0～60 cm土层（根系层）中硝态氮含量。与P₁相比,P₂处理使垂直树行方向硝态氮的扩散范围...     

缓释尿素对滴灌棉田土壤无机氮及其产量的影响

通过田间试验,研究了基施缓释尿素占总氮量20%,50%和100%对棉田土壤无机氮分布、积累以及棉花产量、氮素吸收利用及农田氮素平衡的影响,明确缓释尿素能否在滴灌棉花上施用,并探讨其施用的适宜基施比例。结果表明,施用缓释尿素可显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,其中各缓释尿素处理的土壤硝态氮含量较不施氮处理分别提高189.27%、195.58%和112.70%。施肥处理土壤无机氮积累量均表现为富集现象,不施氮处理则表现为负积累效应。土壤无机氮含量随基施比例的增加而降低,而土壤氮素表观损失量和氮素盈余量随基施比例的增大均为先降后增的趋势。棉花产量、氮肥利用率和农学效率均随缓释尿素基施比例的增大表现出先增加后降低的趋势,缓释尿素是通过增加棉花单株结铃数或单铃重来实现增产的。综上,本试验条件下,缓释尿素占总氮量50%作基肥的滴灌棉花产量及氮肥利用率较高,土壤氮素表观损失量较低。     

滴灌灌水量对风沙土大豆根区硝态氮及水分分布的影响

为合理进行风沙土地区灌溉管理,将水肥控制在根区范围内并满足大豆生长需求,以灌水量为试验因素,基于作物冠层蒸发皿蒸发量设置0.4（W1）、0.6（W2）、0.8（W3）、1.0 E_pan（W4）和1.2 E_pan（W5）5个灌溉水平,研究不同灌水量对大豆根区硝态氮和水分分布的影响。结果表明：增加灌水量会使土壤水分入渗深度增加10~30 cm,增大根区土壤水分分布的不均匀性,苗期W5处理剖面水分平均值较W1处理增大40.22%,W4、W5处理能够维持大豆根区6%~7%的土壤含水率。硝态氮有明显表聚现象,随着灌水量的增大,淋洗深度增加且不均匀性增大,根区土壤硝态氮平均含量降低,当灌水量高于1.0 E_pan时,硝态氮含量低于10 mg·kg^-1。W2、W3和W4处理能保证大豆根区在生育前、中、后期处于15~22 mg·kg^-1的硝态氮浓度区间,垂直方向上灌水量与硝态氮呈负相关关系。风沙土土壤剖面含水率均在4%~10%之间,灌水量是影响风沙土硝态氮含量和分布的主要因素之一;各处理硝态氮含量在10~30 mg·kg^-1之间。综合考虑作物对根区土壤水分和硝态氮含量的需求,以及土壤水分和硝态氮在根层的分布特征,推荐灌溉水量为1.0 E_pan。     

长期膜下滴灌对根区土壤盐分及棉花生长影响研究

通过比较典型灌区内7个(试验设计两个研究区共14块棉田)不同膜下滴灌年限棉田盐分分布,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤中盐分演变趋势。两研究区均表现为,应用膜下滴灌技术棉田根区盐分随着该技术应用年限的延长而逐渐降低;且表现为滴灌<6a为迅速脱盐阶段,6~8a为平稳脱盐阶段,>8a为盐分稳定阶段。头年10月至翌年4月,膜下滴灌棉花根层盐分降低显著。滴灌棉田根层盐分的逐年降低,使得棉花根区生境得到改善,应用膜下滴灌技术5~7a内,其对棉花根层生境改良效果较明显,3~7a棉花成活率年均增幅大于26.75%、产量年均增幅超过19.57%。滴灌7~9a以上,棉花根层生境良好,成活率大于82%,产量超过5200.00kg/hm2。     

滴灌条件下穴施生物有机肥对土壤酶活性时空动态分布的影响

在滴灌条件下,将穴施和均施两种生物有机肥施肥方式,水肥一致和不一致两种滴水位置两两组合,共4个处理：穴施水肥一致（B0）、穴施水肥不一致（B30）、均匀施肥（BU）和对照（CK）。分别在施肥后的3、7、15、30、60 d,选取距肥料0、5、15、30 cm的水平位置和0~20、20~40、40~60 cm的垂直位置土钻取样,测定土样的脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。结果表明：各土层脲酶活性分别在处理后15 d达到最大值17.52、12.59 mg·kg^-1·h^-1和5.74 mg·kg^-1·h^-1,蔗糖酶活性峰值出现在处理后3 d和15 d,而各土层碱性磷酸酶活性变化规律不一致。随着土层深度加深,生物有机肥对3种土壤酶活性的影响逐渐减小,水平方向上,B0和BU处理脲酶、蔗糖酶及碱性磷酸酶活性由肥际（H0）位置向四周分别降低了42.12％、29.73％、25.76％,B30处理3种酶活性前期以滴头（H30）为中心向四周降低幅度分别为5.87％、11.30％、3.51％,随着处理时间延长,土壤酶活性变化趋势与B0、BU一致。穴施生物有机肥显著提高了0~40 cm土层土壤脲酶和蔗糖酶活性49.40％、39.51％,同时更有利于施肥后期碱性磷酸酶活性的提高,40~60 cm土层不同水平位置酶活性差异不显著。     

滴灌条件下根区水分对春小麦根系分布特征及产量的影响

通过小区滴灌根区水分控制试验,研究亏缺、丰水、适水不同水分处理对春小麦根系特征的垂直分布、产量构成和水分利用效率等的影响.结果表明,孕穗-扬花是滴灌春小麦根系生长的关键时期,其根系主要分布在0～40 cm土层,根长密度和根干重在土壤剖面上的分布呈y=A×e-Bx的负指数递减趋势.不同根区水分对春小麦根系生长及分布有显著...     

滴灌条件下施氮时段对土壤氮素分布的影响研究

采用单点源滴灌试验模拟土壤入渗,并分不同时段施氮肥,灌水施氮肥结束后,在不同时间段和湿润体不同位置采集土样,并测定土壤中速效氮的含量,分析比对湿润体中不同位置硝态氮与铵态氮的时空分布,结果表明:滴灌全程施肥,土壤湿润体中高氮区始终分布在滴头附近;滴灌前1/2时段施肥,硝态氮含量的最大值(107.50 mg·kg~(-1))出现在距滴头水平距离15~20 cm,垂直距离15~30 cm范围内;后1/2时段施肥,高氮区始终也分布在滴头附近,但含量值表现极高(184.36 mg·kg~(-1));中间1/2时段施肥,硝态氮主要分布在距滴头水平距离为15 cm左右,垂直深度也为15 cm左右的土层范围内。随着时间的推移,土壤湿润体中NO3--N的含量均表现为到第5天前后达到最高值,此后又开始降低;NH4+-N在时间上转化速率相对较快,在灌水施肥结束后的第3天硝化作用最强,从第3天到第5天NH4+-N浓度急剧降低。     

肥与磷肥配合滴施对土壤氮素水平分布的影响

通过室内模拟滴灌施肥,研究不同氮肥及磷肥混合施用对土壤氮素水平分布的影响。结果表明:土壤含水量在水平方向上呈线性减缓分布,不同种类氮肥单施与配施对土壤含水量影响不大;氮磷肥配施较氮肥单施可加速土壤硝态氮随着水分的迁移速度;土壤铵态氮在滴头处浓度最大,在水平方向上的最大迁移距离为7.5cm。     

不同矿化度的微咸水滴灌对红枣根区土壤碱解氮的影响

采用高矿化度的咸水与淡水按一定比例进行混合灌溉,分析不同矿化度的微咸水滴灌对枣树根区土壤碱解氮的影响模型。结果表明：当枣树根区土壤碱解氮的运移转化时间相同时,随着灌溉水矿化度的增加,土壤碱解氮的含量也随之增加,变化量越低,转化率越小。当矿化度相同时,土壤碱解氮平均值随运移转化时间先增大后减小,碱解氮的变化量呈递增趋势,而碱解氮变化率却呈现递减趋势。在分析不同矿化度的微咸水对土壤碱解氮影响的基础上,建立了微咸水的矿化度、碱解氮的运移转化时间与土壤碱解氮平均含量、变化量以及变化率之间的相互定量关系,并得到了相应的回归方程。     

水氮调控对轻度盐化土滴灌棉花根系生长的影响

为探讨轻度盐渍化地区不同水氮配比对滴灌棉花根系生长的影响,本文基于轻度盐胁迫下水氮耦合试验,确定轻度盐渍化农田棉花种植的合理水氮组合。采用当地主栽棉花品种"农丰133",开展轻度盐胁迫(4～5 g·kg~(-1))及滴灌条件下水氮二因素三水平桶栽试验,研究3个施氮水平:300、600 kg·hm~(-2)和900 kg·hm~(-2)尿素(分别标记为N1、N2和N3),3个灌水水平:2 750、3 750 m~3·hm~(-2)和4 750 m~3·hm~(-2)(分别标记为W1、W2和W3)对滴灌棉花根系生长的影响。结果表明:轻度盐胁迫下,灌水和施氮产生的交互作用对棉花根表面积和根平均直径有显著影响,根表面积和根平均直径均随灌溉定额或施氮量的增加而减小。灌水量和施氮量对棉花0～20 cm土层根体积调控作用不明显。轻度盐化土滴灌棉花根表面积、根平均直径及根体积垂直方向主要分布在0～30 cm土层,且随土层深度的增加逐渐降低;水平方向主要分布在滴头下方。灌溉定额3 750 m~3·hm~(-2),尿素施用量600 kg·hm~(-2)有利于轻度盐化土滴灌棉花根系生长,在各处理间棉花产量最高,为5 854.5 kg·hm~(-2)。     

滴灌施肥周期和毛管布设方式对苹果树细根直径时空分布的影响

为探明不同滴灌施肥策略对苹果树细根直径的调控效应,于2019—2021年开展二因素二水平完全组合设计田间试验,毛管布设方式设置一行一管和一行两管,施肥周期设置15 d和30 d,采用微根管原位监测技术,分苹果树正南、正西及东北3个方位和0～19、19～38、38～57、57～76 cm不同深度土层,持续观测苹果树活跃生长期内细根直径的动态变化,分析了苹果树细根直径对毛管布设方式和施肥周期的响应。结果表明：细根直径主要集中在0.5～1.5 mm范围内,约占90%,0～0.5 mm和1.5～2.0 mm直径的细根占比很少。在夏季之前,直径≤1.0 mm的细根增多;夏季之后,细根直径加粗,直径>1.0 mm的细根迅速增加。相较于施肥周期15 d,施肥周期30 d在2020年6—11月和2021年4—7月均能增加细根直径;在大部分土层中,施肥周期30 d会增加细根直径,施肥周期15 d会减小细根直径;在2020年正南和东北方向上,施肥周期15 d会减小细根直径,施肥周期30 d会增加细根直径。一行一管较一行两管在2020年和2021年8月均能增加细根直径;在浅中层土壤(0～38 cm土层...     

江淮丘陵季节性干旱区灌溉与施氮量对土壤肥力和水稻水分利用效率的影响

采用防雨棚池栽试验,研究灌溉模式和施氮量对水稻土壤肥力和水分利用效率的影响.结果表明,灌溉模式与施氮量对土壤化学特性、土壤微生物学特性、产量及水分利用效率有着显著影响.与常规灌溉相比,控制灌溉条件土壤有机质含量、全氮含量、全钾含量、速效磷含量、速效钾含量、细菌数量、真菌数量和水分利用效率增加,碱解氮含量和放线菌数量降低.随着施氮量增加,土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量、放线菌和真菌数量增加,而全磷含量、全钾含量、速效磷和速效钾含量降低,产量和水分利用效率呈现先增加后降低的趋势.在本研究条件下,以控制灌溉模式,施氮量180 kg·hm-2,产量达到11 495 kg·hm-2,节本增效效应最佳.     

滨海盐碱地覆膜和灌溉对玉米盐分离子分布及生物量的影响

以玉米为试材,于2017—2018年在天津市滨海盐碱土进行了膜下滴灌试验,分析了覆膜和灌溉对玉米盐分离子质量分布特征、玉米干物质的变化规律和产量的影响。结果表明:(1)覆膜和灌溉对玉米离子分布的影响显著,显著减小了根部Na⁺吸收质量,成熟期FI20处理比LI10小56%,从而减少了盐分对叶片的伤害;显著增大了茎部K⁺的积累质量,成熟期FI20处理比LI10高24%,提高了植物的耐盐性;显著增加了叶部Ca²⁺质量,苗期FI20处理比LI10高96%,促进作物幼根的生长和根毛的形成,改善了玉米体内的离子平衡,减轻了盐胁迫作用;显著增加了叶部Mg²⁺质量,拔节期FI20处理比LI10高136%,增强了植株叶片的光合作用,提高了植株的耐盐性。(2)玉米地上部和根系干物质重均随着生育期进程而增加,覆膜和灌溉改变了植物体内盐分离子质量,对玉米生物量的积累影响较大,成熟期FI20处理比LI10高1%～46%;对玉米根冠比(R/S)有显著影响,使生物量分配比例显著改变,成熟期根冠比(R/S)FI20处理比LI10小...     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律,本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验,研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律;同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型,用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析,结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内;土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小,再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3,120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围;24 h土壤铵态氮质量浓度最大,且随着时间的推移逐渐减小,到120 h时减少了40%;各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大,且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大,其中观测点1,3,6,8,5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437,0.467,0.451,0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3,差值均小于0.05 mg·cm^-3;48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小,垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果,可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响

为了探究微纳米气泡水地下滴灌条件下不同溶解氧质量浓度对紫花苜蓿土壤酶活性与根系脯氨酸的影响,采用田间试验方法,在地下滴灌灌溉定额相同的条件下设低（WA-1,1.8 mg·L^-1）、中（WA-2,5.0 mg·L^-1）、高（WA-3,8.2 mg·L^-1）3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平和不加气常规灌溉处理（CK）,研究了不同试验处理下紫花苜蓿根际土壤过氧化氢酶、脲酶活性以及根系特征和游离脯氨酸含量的变化。结果表明：微纳米气泡水地下滴灌能明显增加紫花苜蓿根区土壤过氧化氢酶和脲酶活性;在紫花苜蓿不同的生长期,随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤过氧化氢酶和脲酶活性呈增大的趋势;相同试验处理条件下,土壤过氧化氢酶和脲酶活性随着微纳米气泡水地下滴灌次数的增加呈先升后降的趋势;处理WA-3、WA-2、WA-1的土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性最大分别为20.28、19.19、16.92 ml·g^-1和13.98、13.17、12.07 mg·g^-1·d^-1,分别比处理CK（13.82 ml·g^-1和9.63 mg·g^-1·d^-1）增加46.74%、38.86%、22.43%和45.17%、36.76%和25.34%;微纳米气泡水地下滴灌能降低根系游离脯氨酸含量,处理WA-2根系游离脯氨酸含量最低（51.01μmol·g^-1）,相较于处理CK(92 μmol·g^-1),减少44.55%。说明微纳米气泡水地下滴灌能够缓解因长时间地下滴灌导致的土壤通透性减弱的现象,提高土壤氧气扩散率,增强土壤酶活性,促进根系的正常生长发育。     

施氮量对滴灌超高产春玉米根系时空分布及产量的影响

为探究不同施氮量对北疆滴灌超高产春玉米根系生长时空分布特征的影响,采用土壤剖面取样法大田研究了0、150、300、375和450 kg·hm~(-2)5个施氮水平对春玉米0~60 cm土层根系生长及产量的影响。结果表明,滴灌超高产春玉米根干重和根长度主要集中在0~20 cm土层,且生育期内表现为先升高而后降低变化,吐丝期达到峰值。增加施氮量显著提高各土层根干重密度和根长密度。大喇叭口期配合吐丝期施氮可明显延缓春玉米各土层根系衰老,特别是显著提高灌浆期20~60 cm土层根系活力。当施氮量在300 kg·hm~(-2)左右时,春玉米根系长势相对较好,此时农学利用率为13.8 kg·kg-1,籽粒产量为17 117 kg·hm~(-2),较缺氮处理增产32.10%。若继续增加施氮量,各土层根系参数表现为降低变化趋势,且增产不显著,农学效率明显降低。综合考虑,该地区春玉米获取超高产的适宜施氮量可确定为拔节期结合大喇叭口期配合吐丝期施氮300 kg·hm~(-2)。     

高粱花生间作对不同单行作物根系性状及土壤微生物的影响

以高粱品种辽粘3号和花生品种阜花18号为材料,设置高粱单作（S）、花生单作（P）和高粱花生间作（行比4∶4）3个处理,研究高粱花生间作模式土壤微生物群落组成及结构特征差异。间作处理取样位置为相邻行和间隔行,高粱和花生分别命名为S1、S2和P1、P2。结果表明：相同种植面积时,间作高粱产量显著高于单作,间作高粱产量增加36.14%,间作花生产量较单作下降12.86%,高粱花生间作土地当量比提高12.0%;与单作相比,间作高粱S1根长、根体积、根表面积和根系活跃吸收面积分别增加28.01%、12.86%、18.53%和18.42%,间作花生P2分别增加39.87%、66.67%、47.94%和21.43%;高粱根际土壤微生物共检测到种群2 825个,花生2 826个;丰富度指数中,高粱间作处理Chao1值显著高于单作,S1和S2分别增加8.10%和8.23%,花生P2和P1分别增加7.70%和4.23%,高粱花生间作处理微生物数目（Observed OTUs）均显著高于单作;多样性指数中,花生P2的Shannon指数增加了27.60%,间作高粱S1和S2的Simposon指数均显著高于高粱单作;各处理共有优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,同时优势菌门与根系性状间均存在显著正相关关系。主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）结果表明,土壤微生物群落结构受根长、根体积、根表面积影响,间作模式土壤微生物功能特征高于单作模式。高粱花生间作（行比4∶4）时高粱为优势作物,花生为弱势作物。间作体系显著改善高粱相邻行根系生长发育,同时提高土壤微生物群落功能特征。