水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响

为探明不同水氮耦合模式下黑土区水稻产量形成和氮素吸收利用的规律,设置常规淹灌(F)、浅湿灌溉(W)和控制灌溉(C)3种灌溉模式,0、85、110、135 kg/hm2(N0、N1、N2、N3)4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻干物质、产量、氮素吸收转运、水氮利用效率的影响.结果 表明:常规淹灌和浅...     

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm²)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO₂排放通量和CH₄排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明：不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%～40.92%、24.63%～31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH₄排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO₂排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出...     

水氮耦合对黑土稻田土壤呼吸与碳平衡的影响

为探明不同水氮耦合方式对东北黑土区稻田碳循环的影响,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2018年进行大田试验,试验设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌水方式,全生育期施氮量设置0、85、110、135 kg/hm24个水平(N0、N1、N2、N3),测定了8种不同水氮耦合方式下水稻不同生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率的变化以及水稻收获后各器官的固碳量。结果表明,水稻植株总固碳量为446.49~716.92 g/m2,各处理水稻收获后各器官固碳量从大到小依次为穗、茎、叶、根,分别占植株总固碳量的53.69%~59.44%、27.42%~30.12%、7.24%~8.96%、4.71%~8.35%。控制灌溉模式能提高水稻植株固碳量,其中CN2处理的总固碳量最大。相同施氮量、控制灌溉模式下,茎、叶、根固碳量均大于常规灌溉模式,除CN0处理穗固碳量低于FN0处理外,其余相同施氮量、控制灌溉模式下的穗固碳量均大于常规灌溉模式。不同水氮耦合方式下,水稻从返青期至乳熟期各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率、根呼吸速率均呈先升高、后降低的趋势,且均在分蘖期达到峰值。除返青期外,与不施肥处理相比,施肥后各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均增大,且随着施氮量的增加而增大。控制灌溉模式下各施氮量处理水稻各生育期(除返青期外)平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均高于常规灌溉模式下相同施氮量处理。8种不同水氮耦合方式下黑土稻田均表现为较强的碳“汇”,控制灌溉模式能够增加碳“汇”强度,其中CN2处理碳“汇”强度最大。本研究结果可为提高黑土稻田固碳减排潜力提供理论基础,为估算区域乃至全球碳平衡提供数据支撑。     

黑土区玉米膜下坐水施肥耦合对产量的影响

东北黑土区是我国玉米的主产区,但该地区"十年九春旱",春季干旱已成为限制该地区农业发展的主要因素.在坐水施肥条件下,采用"311-B"D饱和最优设计,通过对玉米产量结果进行二次回归拟合,建立水肥回归数学模型,因素效应分析结果表明,影响玉米产量的因素为坐水效应>施氮效应>施磷效应;在玉米覆膜及基施肥硫酸钾150 kg/hm2时,N(追肥)用量为80.0～103.9 kg/hm2,P2O5(底肥)用量为66.1～90.8 kg/hm2,坐水量为63.4～76.5kg/hm2时,黑土区玉米可获得13 500 kg/hm2以上的产量.     

水氮耦合下小粒咖啡幼树生理特性与水氮利用效率

为探明经济热作小粒咖啡幼树的水氮精准管理模式,研究了4个灌水水平(WS,75%~85%田间持水量;WH,65%~75%田间持水量;WM,55%~65%田间持水量;WL,45%~55%田间持水量)和4个施氮水平(NH,0.60 g/kg;NM,0.40 g/kg;NL,0.20 g/kg;NZ,0 g/kg)对小粒咖啡幼树生理特性及水氮吸收利用的影响。结果表明:与WL相比,增加灌水使叶绿素、类胡萝卜素、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量分别降低5.8%~15.5%、6.0%~14.4%、14.2%~30.3%、27.6%~60.0%和22.6%~57.5%,使根系活力和水分利用效率分别提高15.8%~63.8%和21.6%~29.6%,降低土壤硝态氮均值21.5%~36.2%。与NZ相比,增加施氮使丙二醛降低23.8%~49.8%,叶绿素、类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性糖、根系活力和水分利用效率分别提高49.0%~88.4%、21.9%~60.9%、509%~703%、20.7%~52.3%、23.5%~41.8%和21.6%~53.9%,同时土壤硝态氮均值增加2.73~14.44倍。NZ和NL时氮素吸收总量与灌水量显著正相关;NM和NH时水分利用效率和氮素吸收总量均随灌水量先增后减。不同灌水条件下,水分利用效率、氮素吸收总量均与施氮量呈显著二次曲线关系。NMWH组合的水分利用效率最大,同时NM和NH处理的氮素表观利用效率和氮素吸收效率最大,因此NMWH为水氮高效利用组合。     

水氮耦合对膜下滴灌设施番茄水氮生产函数影响研究

[目的]探究膜下滴灌水氮耦合对温室番茄水氮生产函数的影响,寻求影响温室番茄的关键需水阶段,为番茄节水高效生产提供理论依据.[方法]设置4因素3水平水氮耦合正交试验,对温室水氮耦合下番茄的产量进行研究,基于Jensen模型建立了番茄水氮生产函数,并建立其水分敏感指数累积曲线,利用塑料大棚番茄水氮耦合产量结果对水氮生产函数...     

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm²(N)、99 kg/hm²(N1,减氮10%)、88 kg/hm²(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO₂排放强度和CH₄排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO₂排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO₂排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO₂排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37～489.00 g/m^2<...     

东北旱作区土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素

为探究旱作农田土壤碳氮磷生态化学计量特征,基于2017年采集的132个耕层(0～20 cm)土壤样品,运用地统计学和冗余分析等方法,分析了东北旱作区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:研究区土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的平均含量(质量比)分别为16. 79、1. 43、0. 77 g/kg,且彼此间存在显著正相关关系(P 0. 05);土壤C/N、C/P、N/P质量比的平均值分别为11. 45、22. 82、2. 03,均低于全国农田土壤平均值。从空间分布规律来看,SOC、TN、TP含量均呈现由西南向东北递增的趋势,高值区主要分布在黑龙江省旱作区北部,低值区在吉林省和辽宁省旱作区西部平原区。土壤C/N、C/P的高值区主要分布在黑龙江省旱作区,低值区位于吉林省和辽宁省旱作区连片分布,N/P则整体变化较小。研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征受人为活动、环境及土壤性状的综合影响,化肥施用强度和土地利用强度是影响土壤碳氮磷生态化学计量特征的重要人为因素,土壤容重和含水率则是影响研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征分布规律的主要环境因子。     

调亏灌溉对绿洲麦田氮磷生态化学计量比的影响

小麦收获时调亏灌溉处理及对照0~20,20~40及0~40 cm土层N∶P比2008年均显著高于2007年,说明调亏灌溉能显著提高土壤N∶P比,改变土壤N、P平衡。方差分析表明,0~20 cm土层所有处理及对照间二个年度N∶P比均无显著差异,20~40 cm则差异显著,0~40 cm土层2007年所有处理及对照间N∶P比无显著差异,而2008年则差异显著。     

膜下滴灌水氮耦合对棉花生长和产量的影响

通过在5个试验点田间试验研究水氮耦合对棉花生长和产量的影响。研究结果表明:灌水对棉花生长的作用比施氮大,表现在棉花干物质积累量、养分的吸收和籽棉产量3个方面。灌水量、施氮量和产量耦合二元二次回归方程为:y=300+2.482W+4.384N-0.001067W×N-0.000267W2,回归分析表明灌水量和施氮量对棉花籽棉产量有促进作用,但灌水量和施氮量的交互作用是负效应,还说明过多的水肥投入并不有利于棉花增产。合理肥料投入有利于发挥灌溉的增产作用,最高产量为5999.98 kg/hm2时,全生育期中总灌水量和施氮量分别为4112.8 m3/hm2和270.47 kg/hm2。     

水氮运筹影响高留残茬黑土稻田碳收支机理分析

为探明水氮运筹对稻田生态系统碳收支的影响,开展大田试验,设置浅湿干灌溉（D）和淹水灌溉（F）两种灌溉模式,及110kg/hm2（当地施肥标准,N1）、99kg/hm2（减氮10%,N2）和88kg/hm2（减氮20%,N3）3个施肥水平,观测高留残茬稻田水稻收获后不同器官的干物质量及碳含量,同时监测稻田CO2和CH4排放通量,计算水稻净初级生产力（NPP）和稻田净生态系统初级生产力（NECB）。结果表明：水氮运筹会影响稻株各器官干物质及碳含量,所有处理中DN2处理NPP最大（8918.02kg/hm2）,浅湿干灌溉模式各处理NPP均大于淹水灌溉模式,分别增加12.13%、36.73%、8.01%;浅湿干灌溉模式增加了稻田土壤呼吸的CO2排放通量,减施氮肥则降低了CO2排放通量,浅湿干灌溉减施氮肥降低了CH4排放通量;两种灌溉模式下各处理CO2和CH4排放总量均随氮肥施用量减少而降低,淹水灌溉模式下各处理CH4排放总量均显著高于浅湿干灌溉模式（P＜0.05）;各处理稻田生态系碳净收支均为正值,黑土区高留残茬稻田生态系统表现为碳“汇”,其中DN2处理NECB最高,为1950.96kg/hm2。综合来看,浅湿干灌溉模式+减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”最强。研究可为寒地黑土保护提供理论参考和技术支撑。     

不同水氮条件下生物炭对夏玉米水氮耦合效应的影响

【目的】提高水氮亏缺下夏玉米籽粒产量并促进水氮耦合效应,实现夏玉米节水增产。【方法】采用田间小区试验,设定4个生物炭施用水平(0、5、10、15t/hm²,分别记为C0、C1、C2、C3)、2种灌溉方式(正常灌溉I1、亏缺灌溉I2)和2个施氮水平(常规施氮N1、亏缺施氮N2),正常、亏缺灌溉灌水量分别为100%和50%作物需水量,常规、亏缺施氮量分别为200 kg/hm²和100 kg/hm²,探究了不同水氮条件下生物炭对砂壤土持水保肥效果以及夏玉米水氮耦合效应的影响。【结果】添加5 t/hm²和10 t/hm²生物炭处理明显提高了土壤总孔隙度和持水能力,并减少了土壤铵态氮和硝态氮的淋洗,10 t/hm²下效果最佳。同时,5 t/hm²和10 t/hm²生物炭可促进夏玉米根系生长,提高籽粒产量及水氮利用效率,在10 t/hm²下产量,水分利用效率和氮素偏生产力显著增加(P<0.05),...     

滴灌水氮耦合对水氮利用及冬小麦产量的影响

以华北地区冬小麦为试验对象,参考直径20 cm标准蒸发皿的累计水面蒸发量E,通过2 a的大田试验(2012—2013),研究了大田地表滴灌条件下水氮耦合制度对作物耗水量、作物生理指标、产量、氮残留及水氮利用效率的影响,结果表明,冬小麦生育期内的耗水量、叶面积指数及产量受灌水定额的影响更为显著(P<0.05);滴灌条件下,当施氮量在120~290 kg/hm²时,水氮耦合效应对冬小麦耗水量的影响不具有统计学意义;在滴灌灌水定额为0.80E,施氮量为140~190 kg/hm²的水氮耦合模式下,冬小麦的产量较高,土壤硝态氮的当季残留较少,且进一步显著增加灌水定额和氮肥投入量将导致产量的明显下降;综合考虑冬小麦水氮利用效率和对地下水的潜在淋失风险,华北典型区滴灌水氮耦合的优化组合范围宜为灌水定额为0.80E,施氮量为140~190 kg/hm².     

水氮管理模式下水稻碳氮吸收、土壤呼吸与产量效应

在大田试验下,设置控制灌溉和全面淹灌2种水分管理模式,并设置6个施氮水平(0、60、85、110、135、160 kg/hm2),研究不同水氮管理模式对水稻不同器官的碳、氮含量和土壤呼吸速率的影响,同时测定不同处理的水稻产量。研究结果表明:水稻不同器官的碳、氮含量和土壤呼吸速率在控制灌溉条件下均大于全面淹灌。不同器官含碳量变化相类似但不完全一致,随着施氮量的增加,各处理之间与对照相比,升降幅度不显著(P0.05)。随着施氮量的增加,不同器官含氮量递增,施氮量在135、160 kg/hm2处理与对照相比,增加幅度较其他处理显著(P0.05),而同一处理随着生育期的进行,含氮量呈下降趋势。但就不同器官碳氮比而言,135、160 kg/hm2处理明显小于其他处理(P0.05)。综合说明氮肥的高投入并不利于水稻植株的碳氮积累代谢与分配。通过对不同处理土壤呼吸速率分析可知,110 kg/hm2处理在2种水分处理条件下的土壤呼吸速率均大于其他施氮量处理。在综合考虑产量的前提下,C110处理为最佳的水肥耦合模式。该研究可为黑龙江冷凉区水稻节水增产、氮素减排提供技术依据。     

秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH4排放与产量的影响

为探明秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH_4排放的影响,探寻节水、减排、增产的水肥管理模式,在秸秆还田的基础上,以常规淹灌配施常量氮肥的处理为对照,设置了常规淹灌和控制灌溉两种灌溉方式,并设置4个氮肥梯度,采用静态箱-气相色谱法观测各处理的CH_4排放通量,分析了水氮耦合下稻田土壤氧化还原电位、各生育阶段土壤铵态氮含量、硝态氮含量和秸秆腐解率的变化,以及各因子对稻田CH_4排放的影响,同时综合产量计算了减排效益。结果表明:秸秆还田下常规淹灌CH_4排放通量、累积排放量显著高于控制灌溉(P0.05),且随着施氮量的增加,CH_4排放通量、累积排放量显著增加(P0.05);与对照相比,常规淹灌增施氮肥使CH_4累积排放量增加16.24%(P0.05),产量降低了2.01%;在常规淹灌下适当减施氮肥不但对产量无显著影响,还使得CH_4累积排放量降低18.59%(P0.05);若采取控制灌溉减量施氮,与对照相比,则使得CH_4累积排放量降低62.71%(P0.01),产量提高21.16%(P0.05)。通过相关性分析发现,施氮量、灌溉方式以及二者的交互作用对CH_4排放影响显著;水氮耦合下稻田土壤铵态氮含量、秸秆腐解率与CH_4排放呈显著正相关关系(P0.05),土壤氧化还原电位与CH_4排放呈显著负相关关系(P0.05)。综合减排效益分析,秸秆还田下采用控制灌溉、并适量减施氮肥可以使经济效益最大化,达到节水、减排、增产的目的。     

水氮耦合对山西旱地冬小麦籽粒产量和氮吸收影响研究

2009和2010年分别对山西省襄汾县旱地冬小麦150和96个样本水氮田间耦合效果进行了调查研究。结果表明,该地区农户冬小麦产量处于偏低水平,增产潜力较大。不同产量等级的氮肥投入量相差不大,2009、2010年平均为123.2、136.2 kg/hm2,属于偏低水平,但随着平均产量、氮吸收量、利用率的增加,平均灌溉次数增加。当灌溉次数从0增加到4次时,对应的平均产量、氮肥吸收量和利用率与灌溉次数呈正相关。故适当增施氮肥和以水促氮是提高冬小麦产量、氮吸收量和吸收率的重要途径。     

水氮耦合对菘蓝耗水和土壤水分的影响

水氮耦合是菘蓝节水减氮高效的关键技术,研究水氮耦合对菘蓝耗水量和土壤水分动态变化的影响,为高效水肥管理提供理论指导。于2018和2019年在河西走廊中部张掖市民乐县益民灌溉试验站开展了菘蓝水氮耦合的试验研究。结果表明,菘蓝生长发育期内0～160 cm土层土壤贮水量呈锯齿状降低趋势。增加灌水量时土层土壤贮水量递减;适当增施氮肥可以减小土壤贮水消耗量,过量施氮增加了土壤贮水消耗量,灌水和施氮间存在明显的交互效应。高水低氮（W3N1）处理总耗水量最高,值为442.2～442.8 mm,低水中氮（W1N2）处理总耗水量最低,中水中氮（W2N2）较高水高氮（W3N3）总耗水量降幅达13.7%～14.8%。节水减氮可以降低土壤贮水消耗量、降低菘蓝生育期的耗水量,有利于水和氮在作物-土壤水分系统中良性循环。      

作物水氮耦合对农田土壤环境的影响

作物所处的土壤环境对提高作物产量和品质至关重要。为深入研究土壤生产力可持续发展提供理论依据,迫切需要了解现阶段作物水氮耦合效应对土壤环境的影响,重点总结了作物水氮耦合效应对土壤容重、孔隙度、含水量、温度、养分、有机质、酶活性、微生物和气体排放等土壤环境的影响,并提出未来水氮耦合的重点研究方向,以期为土壤的高效生产和可持续利用提供理论依据。      

水氮耦合技术在经济作物栽培中的应用

灌水量与施肥量是影响作物生长的两大重要因素,传统的灌溉与施肥方式下,农田水肥利用效率低,不利于农业可持续发展,而适宜的灌水与施肥能够显著优化作物生长。水氮耦合技术通过合理调控作物在不同生育期的水肥需求,达到节水优质高产的目的。介绍了水氮耦合技术发展概况,阐述了水氮耦合技术的研究意义,同时也明确了该技术在经济作物栽培中的应用效果与发展前景,并对水氮耦合技术存在的问题进行了深入思考。     

水氮耦合对梨枣树光合特性的影响

通过常规灌水量(W1)和在梨枣树萌芽展叶期亏水量(W2)2个灌水水平与常规施氮量(N1)、2/3施氮量(N2)、1/2施氮量(N3)3个氮素水平的耦合试验,研究了不同水氮耦合对梨枣树光合特性的影响。结果表明,在常规水处理下,梨枣树的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率均随着施氮量的增加先增加后降低,而胞间CO2摩尔分数先减少后增加;在亏水处理下,除了胞间CO2摩尔分数处理N2高于处理N3外,其他光合特性指标均小于处理N3,但净光合速率基本相同。净光合速率最大值出现在常规水中氮处理(W1N2)。