半干旱区玉米水肥空间耦合效应Ⅰ.氮素的吸收和残留及其环境效应

通过田间试验研究了半干旱地区不同灌水量和水肥空间耦合方式下玉米对N素的吸收及玉米收获后N素在1.0m土体中的残留。结果表明,与常规施肥灌水方式(均匀施肥均匀灌水、全生育期灌水量为2500 m3/hm2)相比,在全生育期灌水量为1125 m3/hm2和600 m3/hm2的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种不同水肥空间耦合方式在玉米植株吸收N略有下降的情况下,增加了肥料N在60cm以上土壤中的残留量,从而减小了N向下层土壤淋溶的可能;相同灌水量下,60cm以上层次土壤N素残留量大小顺序为:水肥异区交替灌水处理>水肥同区交替灌水处理>均匀施肥交替灌水处理。     

夏玉米水肥异区交替灌溉施肥的产量与环境效应研究进展

水资源缺乏、污染严重、肥料利用率不高是我国农业和农村面临的重要且亟待解决的问题。发展节水施肥技术是解决这些问题的关键环节。交替灌溉施肥技术是在亏缺灌溉或部分根区干燥灌溉技术的基础上发展起来的一种节水施肥技术,可有效减少灌水量,提高灌水利用效率,防止灌溉过程中氮素淋失。在适宜的水氮配合条件下,还可以减少氨挥发和氧化亚氮等气态氮损失,增加作物产量。但是该技术的应用效果与环境条件、灌水定额、施肥量、种植密度等密切相关,在应用过程中应该根据环境条件进行微调。另外水肥异区交替灌溉施肥条件下,水分、养分在农田的时空分布规律,转化特征,以及植物对养分、水分吸收利用和调控机制等还有待于深入研究。     

灌水对水肥一体化制种玉米产量和水分利用效率的影响

研发和推广应用高效节水技术是提升扬黄灌区制种玉米产量、支撑制种玉米产业增效和持续发展的重要途径。为了给建立制种玉米水肥一体化技术模式下的科学高效灌溉制度提供科学依据。在甘肃扬黄灌区滴灌水肥一体化条件下,研究了不同灌溉定额和灌水次数下制种玉米的产量表现和水分利用效果。结果表明,灌溉定额从2 250 m3/hm2增加到3 000 m3/hm2时,制种玉米增产幅度达33.84%,但灌溉定额高于3 000 m3/hm2并继续增大时增产效果不明显,生育期耗水量增加,水分利用效率降低明显。灌水次数从10次增加至20次时,制种玉米产量及水分利用效率均呈降低趋势,灌水次数多于15次并继续增加时,制种玉米减产显著。灌水次数和灌溉定额之间不存在互作效应。在灌溉定额偏低条件下,增加灌水次数会造成制种玉米严重减产。当生育期灌溉定额为3 000 m3/hm2、灌水次数为10次时,折合产量较高,为7 386.9 kg/hm2,较其余处理增产-2.77%～93.58%;水分利用效率最高,为17.83 kg/(mm·hm2),较其余处理提高5.32%～78.30%;种植纯收益较高,为29 683.6元/hm2,较其余处理增加-511.8～20 675.4元/hm2;产投比最高,为3.03,较其余处理增加0.07～1.38。可见,灌水10次、灌溉定额为3 000 m3/hm2时灌溉水利用效果相对优化。     

适宜微喷灌灌水频率及氮肥量提高冬小麦产量和水分利用效率

为明确微喷水肥一体化条件下灌溉次数和氮肥用量对冬小麦产量形成和水分利用的影响,该试验在灌水定额1 500 m3/hm2下设置微喷2次(拔节期750 m3/hm2+开花期750 m3/hm2)、3次(拔节期450 m3/hm2+开花期750 m3/hm2+灌浆期300 m3/hm2)、4次(拔节期450 m3/hm2+孕穗期300 m3/hm2+开花期450 m3/hm2+灌浆期300 m3/hm2)和氮肥追施45、90、135 kg/hm2处理,N肥随灌水等量分次施入,考察群体光合特性、物质生产和水分利用特征。结果表明:微喷3次和4次相比于微喷2次,产量提高了5.3%~18.9%,水分利用效率提高了5.3%~27.8%,但微喷3次与4次之间差异不显著。适当增加微喷次数提高了开花期和灌浆期群体绿色叶面积指数,延缓了叶片衰老,提高了生育后期干物质积累,增加了千粒质量,进而提高了籽粒产量;多次微喷(3次或4次)降低了总耗水量和开花前耗水比例,提高了开花后耗水比例;适当增施氮肥能进一步提高花后物质积累和花后耗水比例。综合来看,1 500 m3/hm2灌溉定额下微喷4次,追施氮肥90 kg/hm2产量和水分利用效率较高。     

不同残膜量和灌溉定额对棉花养分和水分利用的影响

【目的】 水资源短缺背景下,残膜污染制约棉花生长和水肥利用问题日益突出,探究不同残膜量及灌溉定额对棉花养分及水分利用的影响,可为残膜污染风险阈值评价及棉田可持续发展提供理论支撑。 【方法】 本研究以新疆典型覆膜滴灌棉田种植体系为研究对象,设置残膜量和灌溉定额2个调节因子,3个残膜量梯度为0、225和450 kg/hm2,分别用T1、T2和T3表示;3个灌溉定额为3450 m3/hm2、4650 m3/hm2和5850 m3/hm2,分别用W1、W2和W3表示。分析了不同残膜量和灌溉定额对棉花生物量、养分吸收利用及水分利用效率的影响。 【结果】 1) 棉田蒸散量受残膜量、灌溉定额及二者交互作用的影响显著,而生物量、水分利用效率和养分吸收量仅受残膜和灌溉定额单因子的影响显著。2) 增加残膜量降低了籽棉产量和水分利用效率,不利于生物量及养分吸收量的提高,器官及单株养分吸收量明显减少,氮、磷利用效率均呈逐渐增大趋势。3) W1～W2范围内,随着灌溉定额的增加,棉田蒸散量显著增加,生物量、籽棉产量、养分吸收量呈增加趋势,当灌溉定额增至W3时,上述指标又逐渐降低。4) 不同灌溉定额下,残膜量在0～450 kg/hm2范围内,减产9.6%～13.1%,增加灌溉定额产量增加10.1%～13.4%,但耗水量增幅却高达6.8%～29.2%。表明残膜污染情况下,在一定范围内增加灌溉定额,可以减轻残膜对棉花生物量、产量及水肥利用效率的降幅,但显著增大了棉田耗水量。 【结论】 适当增加灌溉定额会减轻残膜带来的负面效应,但灌水对残膜的响应是建立在增加棉田耗水量的基础上。因此,残膜量增加会增大棉田耗水量,采取措施减轻地膜残留量,有助于促进棉花产量的提高和水肥的高效利用。      

交替灌溉施肥对夏玉米土壤氨挥发的影响

为了解交替灌溉施肥条件下土壤氮素平衡过程,提高氮肥利用率,采用密闭法研究了夏玉米农田土壤氨挥发速率和挥发量。结果表明：夏玉米拔节期追肥灌水后,不同处理的氨挥发速率峰值（1.68～3.97 kg/hm2×d）出现在第2天,而后迅速下降并进入低挥发阶段;抽雄期追肥灌水后,水肥异区交替灌溉施肥处理的氨挥发速率呈现上下波动变化;玉米拔节期追肥灌水的氨挥发量和损失率远远小于抽雄期。在灌水量350 m3/hm2、施肥量256.08 kg/hm2时的氨挥发量最低。与常规灌水施肥处理相比,水肥异区交替灌溉施肥处理可明显减少氨挥发损失。     

控制性交替灌溉对玉米根系层水分再分布与产量的影响

以玉米为试验材料,在蒸渗仪测坑中,对控制性交替灌溉水分再分布规律和产量进行了研究。结果表明,跟均匀灌溉相比,交替灌水方式有助于减少土壤水分的深层渗漏和蒸发,水分利用效率明显提高;因灌水量小,降低了盐害。与均匀灌溉相比,交替灌溉在适宜的灌水量水平下,产量构成因素显示出优势性,产量增加显著,说明交替灌溉在沈阳地区是一种经济可行的灌溉方式。     

滴灌施肥对大棚西瓜生长、产量及品质的影响

该文从优质高产、高效和节水节肥的三重目标出发,通过大田试验,研究在西北旱区对大棚膜下滴灌施肥条件下不同生育时期水肥组合对西瓜生长、产量、灌溉水分利用效率和果实品质的影响,从而确定西瓜适宜滴灌施肥的水肥用量。试验设置3个灌溉量水平:450 m3/hm2(W1)、900 m3/hm2(W2)、1350 m3/hm2(W3),3个施肥水平:N 81.53 kg/hm2+P2O5 33.43 kg/hm2+K2O 101.09 kg/hm2(F1),N 163.05 kg/hm2+P2O5 66.85 kg/hm2+K2O202.18 kg/hm2(F2),N 244.58 kg/hm2+P2O5 100.28 kg/hm2+K2O 303.27 kg/hm2(F3),共9个处理。结果表明:在相同肥料处理条件下,提高灌水量有利于西瓜株高生长,但茎粗减小,发生徒长。F2W2处理能使西瓜叶片叶绿素含量在各个生育期保持较高水平。在西瓜苗期,增加水肥用量的F3W3处理提高了西瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,但与F2W2处理差异不显著。坐果期后,F2W2处理的西瓜光合能力较强,获得了较高的产量和水分利用效率,较提高灌水量和施肥量的F3W3处理增产3.6%,灌溉水分利用效率(irrigation water use efficency,iWUE)提高35.73%。在果实品质方面,F2W2处理的西瓜中、边可溶性固形物、可溶性蛋白质和番茄红素等质量分数表现最好,F2W1处理的西瓜可溶性总糖质量分数最高,F3W2处理的西瓜总维生素C质量分数最高,但与F2W2处理差异不显著,且F2W2处理西瓜产生最佳的糖酸比,口感极佳。综合分析表明,F2W2处理的西瓜生长健壮,光合作用强,优质高产,且水分利用效率较高,是利于西北旱作膜下滴灌条件下西瓜生产中适宜的水肥组合。     

根系分区交替灌溉对温室甜椒不同灌水下限的响应

依据2006、2007年两年小区试验,对根系分区交替灌溉条件下温室甜椒生长、产量及水分利用效率对不同灌水下限的响应进行了研究.结果表明:占田间持水量60%的灌水下限(T3)处理甜椒叶片光合速率最大,有效地阻止无效蒸腾失水,水分利用效率最高,占田间持水量70%的灌水下限(T4)处理产量达到最高.对甜椒产量、水分利用效率与灌水下限之间的关系进行回归分析,得出30 cm内当灌水下限为田间持水量的70%左右时,甜椒鲜质量小区产量可达最大值;当灌水下限为田间持水量的65%时,甜椒水分利用效率有最大值.综合考虑节水、增产和提高水分利用效率等多种因素,根系分区交替灌溉条件下温室甜椒灌水下限应控制在65%田间持水量左右为宜.     

分根区交替灌溉对土壤水分养分条件及作物生长的影响

分根区交替灌溉技术可充分利用生物学特性,调节作物自身生理活动,降低作物耗水量,达到节约灌水量和提高水分利用效率的目的。综合国内外研究成果,从土壤水分、土壤养分(氮素)、作物生长、产量、品质等方面,论述了分根区交替灌溉提高农田水肥利用效率的机理及其对作物生长的影响,并对将来需要重点研究的方向作了展望,以期为进一步发展和丰富分根区交替灌溉理论和技术提供科学支撑。     

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.     

适宜灌水施氮方式提高制种玉米产量及水氮利用效率

为通过不同灌水施氮方式调控干旱区作物收获指数提高资源利用效率,以制种玉米"金西北22号"为供试材料,进行了为期2 a的田间试验。试验采用灌水方式（交替灌水、固定灌水、均匀灌水）与施氮方式（交替施氮、固定施氮、均匀施氮）完全随机组合设计,测定生育期内作物耗水量（evapotranspiration,ET）和成熟期植株的生物量、籽粒产量及其构成（穗长、穗粗、行粒数和千粒质量等）和作物吸氮量,折算收获指数（harvest index,HI）、水分利用效率（water use efficiency,WUE）和氮利用效率（nitrogen use efficiency,NUE）。结果表明,灌水施氮方式只对行粒数有显著影响。ET只受灌水方式影响,交替灌水较其他灌水方式显著减小ET。WUE表现为：灌水方式相同时,交替施氮和均匀施氮大于固定施氮;施氮方式相同时,交替灌水>均匀灌水>固定灌水。玉米的吸氮量、HI和NUE与WUE表现出相似的规律。2013年交替灌水均匀施氮下制种玉米的HI、WUE和NUE最大,较均匀灌水均匀施氮分别增加5.46%、11.41%和19.73%。交替灌水交替施氮（水氮同区）的表现与交替灌水均匀施氮相似。2014年的结果与2013年一致。综上,交替隔沟灌溉均匀施氮和交替隔沟灌溉交替施氮（水氮同区）有利于提高制种玉米的产量和水氮利用效率。     

夏玉米交替灌溉施肥的水氮耦合效应研究(简报)

以夏玉米为研究对象进行大田试验,采用二因素四水平完全方案,随机排列,3次重复,根据玉米产量建立回归模型并对其进行解析,确定隔沟交替灌溉施肥条件下的最佳水肥配比.研究结果表明:在供试条件下水、氮对产量有明显的促进作用,而且氮素作用大于灌水作用;两因素交互作用对玉米产量的影响为正效应.供试条件下的最高产量以及相应水、氮最佳配比为:最高产量4076 kg/hm2,生育期灌水量为972m3/hm2,施氮量为230 kg/hm2.与常规灌溉相比,节水施肥模式中的水肥耦合效应对于减少水资源浪费,提高肥料利用率具有重要的理论与实践意义.     

Efficiency of Nitrogen Fertilizer for Potato under Fertigation Utilizing a Nitrogen Tracer Technique

Abstract

Efficient crop use of nitrogen (N) fertilizer is critical from economic and environmental viewpoints, especially under irrigated conditions. Nitrogen fertilizer (¹⁵N‐labeled urea) and irrigation methods (drip and furrow) were evaluated on spring and fall potato cultivars under Syrian Mediterranean climatic conditions. Field experiments were conducted in the El‐Ghab Valley near Hama in fall 2000 and spring 2001 on a heavy clay soil. Four N‐fertilizer applications (70, 140, 210, and 280 kg N/ha) were applied in five equally split treatments for both irrigation methods. Potato was irrigated when soil moisture in the specified active root depth reached 80% of the field capacity as indicated by the neutron probe.

Higher marketable tuber yield of spring potato was obtained by fertigation compared to furrow irrigation; the magnitude of tuber yield increases was 4, 2, 31, and 13%, whereas for fall potato the tuber yield increases were 13, 27, 20, and 35% for N fertilizer rates of 70, 140, 210, and 280 kg N/ha, respectively. Shoot dry matter and tuber yields at the bulking stage were not good parameters to estimate marketable tuber yield. The effect of N treatments on potato yield with furrow irrigation and fertigation was limited and not significant. Drip fertigation improved tuber yield of fall potato relative to national average yield. Nitrogen uptake increased with increasing N input under both irrigation methods. Reducing N input under both irrigation methods improved N recoveries. Increasing N input significantly increased total N content in plant tissues at the bulking stage. Spring potato yields were almost double those of fall potato under both irrigation methods and all N treatments.

Nitrate (NO₃) movement in the soil solution for fall potato was monitored using soil solution extractors. Furrow irrigation resulted in greater movements of NO₃‐N below the rooting zone than drip fertigation.

Harvest index did not follow a clear trend but tended to decrease upon increasing N fertilization rates beyond 140 kg N/ha under both irrigation methods. Drip fertigation improved field water‐use efficiencies at the bulking and harvest stages. Fertigation increased specific gravity of potato tubers relative to furrow irrigation. Higher N input decreased specific gravity of potato tubers under both irrigation methods.     

膜下滴灌棉花的土壤干旱诊断指标与灌水决策

通过利用烘干法和中子仪法对膜下滴灌棉花和常规沟灌棉花的土壤干旱情况进行诊断试验,该文对所选的两种干旱诊断指标—作物适宜土壤含水率和作物缺水指标CWSI的特点进行了研究。试验和分析表明,两种灌水方式下的棉花生长对土壤水分环境的要求是一致的。另外,两种指标所反映出的规律也基本相同。但是,因膜下滴灌棉花的耐旱性弱,受旱风险大,在生产中进行灌水决策时,其干旱诊断指标应比常规灌时灌水量稍大     

基于IPARM方法估算沟灌土壤入渗参数

为提高沟灌土壤入渗参数的估算精度,缩小沟灌模拟误差.该文以水量平衡方程为基础,采用IPARM方法建立了沟灌Kostiakov-Lewis入渗方程中参数的估算方法,并根据一组田间实测沟灌资料对入渗参数进行了估算,利用WinSRFR1.1软件对沟灌水流运动进行了模拟.结果表明:用水流推进和径流数据比只用水流推进数据计算的入渗参数的精确度高,可以提高累积入渗量模拟的准确性,并可以将模拟时间延长;在模拟径流量时预测值和实测值的吻合较好.预测精度较高.用IPARM方法估算土壤入渗参数在沟灌模拟和管理中具有较高的可靠性.     

半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究

在半干旱地区的杨凌,通过对大田夏玉米在拔节期和抽雄期进行灌溉水和氮肥的不同数量和空间耦合处理,研究了不同耦合方式对玉米生理特性和产量的影响及其节水效果,结果表明:在全生育期灌水量为1125m³/hm²和600m³/hm²的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种水肥空间耦合方式的产量之间不存在显著差异(P<0.05);玉米全生育期灌水量从2250m³/hm²下降到600m³/hm²,玉米产量下降幅度小于15.26%;在相同灌水量下,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水的根系活力、光合速率、产量和灌溉水利用效率较高;在试验范围内,灌水量越高,水分利用效率越低。以上结果表明,在杨凌地区夏玉米生产中仍有较大的节水潜力;在试验条件下,每次灌水562.5m³/hm²,水肥异区交替灌水和水肥同区交替灌水处理是较好的水肥空间耦合方式     

水氮量对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响

为了提高氮肥和水分利用效率,该文在甘肃河西灌区试验地点,采用田间小区试验,研究了不同氮水平（0、225、450 kg/hm²）和灌水量（750、1125、1500 m ³/hm²）对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响。结果表明,不同氮肥和灌水量对小麦带土壤硝态氮含量和累积量影响较小,对玉米带影响显著。随氮肥用量增加,玉米带土壤硝态氮含量和累积量增加,随灌水量和氮肥用量增加,0～60 cm土壤硝态氮相对累积量增加,60～140 cm土层降低。氮肥当季利用率、氮肥生产率、氮肥产投比都是以225 kg/hm²氮水平较高,但不同灌水量差别不大。WUE（水分利用效率）以W₇₅₀N₂₂₅最高,W₁₅₀₀N₀最低,随灌水量增加WUE降低。     

半干旱区玉米水肥空间耦合效应Ⅱ.土壤水分和速效氮的动态分布

在灌水量为300m3/hm2、施N肥量为248.1kg/hm2的条件下,模拟大田条件研究了两种水肥空间耦合方式下的土壤水分、速效N的动态运移规律。试验表明,在半干旱地区隔沟灌溉水肥异区、隔沟灌溉水肥同区两种处理方式的灌溉水在剖面上均以垂直运动为主,同时存在水平运动。隔沟灌溉水肥同区处理的速效N在剖面上垂直运动明显,处理后15天速效N基本均匀地分布于0~100cm土层内,速效N含量在施肥区和未施肥区之间差异较小;而隔沟灌溉水肥异区处理的速效N垂直运动程度小,速效N主要分布在60cm以上土层,速效N水平运动不明显,施肥区速效N含量远高于未施肥区。水肥异区养分的淋溶深度较小,淋失的可能性小,有利于养分长期在剖面较浅层次中分布,为作物吸收创造了条件。     

不同灌溉方式对设施番茄土壤剖面硝态氮分布及灌溉水分效率的影响

为了弄清不同灌溉方式对日光温室番茄水分利用效率及硝态氮在土壤剖面中迁移的影响,选择山东寿光日光温室,以当地主栽品种"齐达利"为试材,研究了沟灌、小水勤灌和滴灌3种灌溉条件下设施番茄的产量,水分利用效率及硝态氮在0—90cm土壤剖面中的分配规律。结果表明,与传统沟灌相比,小水勤灌、滴灌均能够显著提高设施番茄经济产量,增产率分别为15.5%,11.3%,同时节水率分别为16.7%,36.0%,而相应产量水分效率则分别提高了38.7%,74.0%;同时,两种灌溉方式还显著改变了硝态氮在土壤剖面的分布,将更多的硝态氮保留在作物所能再利用的土层中,减少了硝态氮的淋失,对保护地下水环境具有重要意义。