根区局部灌溉和有机无机氮比例对种植玉米土壤酶活性的影响

本文通过盆栽试验,研究了根区局部灌溉(PRI)和有机无机氮(N)比例对玉米拔节期、大喇叭口期和灌浆期土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和转化酶活性的影响。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI)、分根区交替灌溉(APRI)、固定部分根区灌溉(FPRI)和3种有机无机氮比例,即100%无机氮(F1)、70%无机氮+30%有机氮(F2)、40%无机氮+60%有机氮(F3)。结果表明,3个玉米生长时期土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶最大值均出现在土壤含水量较高的PRI湿润区域,但转化酶较大值出现在土壤含水量较低的PRI干燥区域。有机氮比例较高的F3处理,玉米拔节期在APRI干、湿区域的土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶活性均高于CI区;从拔节期到灌浆期,根区局部灌溉的土壤酸性磷酸酶活性低于常规灌溉。土壤过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性均随着有机氮肥比例的增加而增加,酸性磷酸酶活性则在F2较大。研究表明,APRI处理在其湿润区能提高土壤过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性,且有机氮肥在提高土壤酶活性上起着重要的作用。     

分根区交替灌溉和氮形态影响土壤硝态氮的迁移利用

采用模拟土柱利用15N标记于土层10~20 cm、40~50 cm的方法,并设置不同形态氮肥供应(铵态氮、硝态氮)、灌溉方式(常规灌溉CI、分根区交替灌溉APRI),研究APRI下土壤中不同层次硝态氮的去向以及不同形态氮肥的影响。结果发现,APRI节水34.31%而不显著影响产量(P0.05)。随着15N标记层次下降,番茄植株对15N吸收利用率以及番茄收获后15N在1 m土层内的残留量显著下降,损失率显著增加。CI对10~20 cm土层的15N淋洗作用强于40~50 cm土层,APRI对10~20 cm的15N淋洗作用相对CI减弱,而促进了40~50 cm土层中61.3%的15N向上层土壤迁移。APRI下15N的损失率显著降低,利用率没有大幅度下降。相对于铵态氮肥料,硝态氮供应由于促进了植株生长及对15N的吸收,造成番茄收获后1m土层内15N累积量减少,而损失率与相应铵态氮供应的处理没有显著差异。因此分根区交替灌溉能够减少土壤中硝态氮的淋洗,并能够促进下层土壤硝态氮向上迁移,减少损失,增加植物吸收利用的机会;不同形态氮肥通过影响植物生长而影响土壤中硝态氮的去向。     

分根区交替灌溉对膜下滴灌加工番茄根系特征及产量的影响

为探究分根区交替灌溉对新疆干旱区膜下滴灌加工番茄根系特征及产量的影响,利用盆栽试验研究3种灌溉方式,即分根区交替灌溉(APRI)、固定灌溉(FPRI)和常规灌溉(CDI)分别与滴灌覆膜结合,在3个灌水水平(常规灌溉5 850 m3·hm-2、中度亏水4 500 m3·hm-2和重度亏水3 150 m3·hm-2,交替灌溉和固定灌溉的灌溉定额为常规灌溉的三分之二)下加工番茄生育期末根系特征和产量变化。结果表明,加工番茄根系集中分布于表层(0~20 cm),分根区交替灌溉对加工番茄根系的影响主要表现在位于表层(0~20 cm)且直径≤2 mm的细小根系上。加工番茄根质量、根长、根表面积、根体积及平均直径受灌水方式和灌水水平交互作用的影响显著,且与产量成显著线性正相关,增大灌水量,有利于根系生长壮大。分根区交替灌溉显著提高了根系的各项特征参数值,在常规灌水水平下达到最大值,且产量最高,与常规灌溉相比,增产18.84%。分根区交替灌溉同时也提高了根系对N、P、K养分的吸收水平,且在中度亏水下根系活力最高,分别显著高于常规灌溉和固定灌溉处理6.12%、11.60%。综上,分根区交替灌溉能够有效刺激复水区根系生长的补偿效应,促进根系吸收养分、生长壮大并提高产量。本研究结果为当地加工番茄高产高效的种植模式提供了理论依据。     

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响（简报）

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量,但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉（APRI）对马铃薯水氮利用效率的影响,通过田间小区试验,对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明：收获后,APRI处理（E、I、K）与充分灌水处理产量（F、J、L）差异不大,但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理（p=0.05）;充分灌水处理不同土层（0～ 30 cm和30～60 cm）土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高;APRI处理（I、K）作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理（J、L）（p=0.05）。因此,APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率,而且还能显著提高土壤矿质氮的活性,有利于作物对土壤氮素的吸收利用。     

桃树茎直径微变化与土壤水势及气象因子的关系

通过对充分供水和逐步干旱处理的盆栽“仕女红”桃树茎直径微变化动态的观测,分析了茎直径日最大收缩量(MDS)、日增长量(DI)和日最大值恢复时间(RT)对水分状况和气象因子的响应,并对适宜灌溉控制指标进行了探讨.结果表明:随土壤水势降低,桃树茎直径MDS和RT呈增大趋势,DI呈下降趋势并由正值变为负值;气象因子对桃树茎直径变化影响显著,太阳辐射(Rn)和空气相对湿度(RH)对MDS影响最强烈,连续降雨对DI和RT影响显著.DI受土壤水势影响产生变化的趋势明显并受气象因子影响较小,是最理想的灌溉控制指标,可将DI=0作为灌溉控制临界值;MDS受气象因子影响强烈,变异性较大,且需要充分灌溉条件下的MDS作为参考,RT与土壤水势的相关性不高,因此均不适合单独作为灌溉控制指标.     

污水灌溉后土壤重金属汞和砷积累变化规律及对番茄的影响

污水灌溉对土壤、作物的影响日益受到人们的关注。通过日光温室内的污水滴灌试验,分析了污水灌溉后重金属Hg、As在土壤中的集聚分布规律和污水灌溉对番茄生长、产量与品质的影响,同时探讨了在番茄果实中的残留状况。结果表明,污水灌溉后重金属Hg、As在不同土层集聚差异较大,Hg、As在根区10~30 cm土层出现了富集现象,且二者具有很好的相关性,说明土壤受灌溉外源污染影响较大;污水灌溉对番茄的果实产量和品质有一定的影响,与清水处理相比番茄的产量减少7.68%,果实中的可溶性固形物提高了46.2%、VC含量增加76.76%,酸度和可溶性总糖含量基本持平,蛋白质降低了55.84%;番茄果实检测表明,与清水处理相比,Hg的残留量增加了28%,As增加了112%,但含量均未超标。     

微润管埋深与间距对日光温室番茄土壤水盐运移的影响

为探求微润灌溉对于日光温室次生盐渍化土壤的影响,设置3种毛管埋深(10、20和30 cm)和3种毛管间距不同的布置(1管2行、2管2行、3管2行,2行指番茄行),以膜下滴灌(CK)为对照,分析日光温室土壤水盐分布的变化.结果表明,日光温室耕层土壤(0~20 cm)平均含盐量达2.745 g/kg,接近阻碍作物生长的临界点(2.75 g/kg),发生了轻度次生盐渍化.与CK比较,微润灌溉具有较高的脱盐效果,0~60 cm土层平均相对脱盐率较CK提高了32.49%,0~30 cm主根区较CK提高了76.30%(P<0.05).可用幂函数较好地描述微润灌溉日光温室番茄主根区土壤盐分随定植后天数的动态变化过程.微润管埋深是影响土壤水盐分布的重要因素,在微润管埋深处土壤形成一个高水低盐区,毛管浅埋有利于主根区土壤(0~30 cm)盐分的淋洗,深埋有利于次根区土壤(>30~60 cm)盐分的淋洗,埋深30 cm,1管2行组合番茄生育末期土壤含盐量有升高趋势,可能会加剧土壤次生盐渍化.结合日光温室盐分累积及番茄根系分布特征,埋深10 cm,3管2行为轻度次生盐渍化土壤适宜的应用模式(该组合综合脱盐效果最好,0~60 cm土层平均相对脱盐率为22.27%,主根区相对脱盐率为29.86%,比CK提高1倍以上).该研究为微润灌溉在日光温室的应用提供参考.     

根区局部灌溉和有机无机氮比例对玉米水分利用和土壤氮磷含量的影响

根区局部灌溉(PRI)是新的高效节水技术,由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤水分养分利用。通过盆栽试验,研究了PRI和有机无机氮(N)比例对玉米干物质积累和水分利用以及拔节期、大喇叭口期和灌浆期土壤N、磷(P)含量的影响。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI),分根区交替灌溉(APRI),固定部分根区灌溉(FPRI)和3种有机无机N比例,即100%无机N(F1),70%无机N+30%有机N(F2),40%无机N+60%有机N(F3)。与CI相比,PRI玉米耗水量减少7.7%～17.1%,水分利用效率(WUE)提高2.4%～14.1%;玉米生长后期PRI湿润区土壤速效N和P含量较低,而PRI干燥区则较高。3种灌溉处理时,与F1相比,F2和F3时玉米总干物质质量和耗水量有所增加,从而玉米WUE分别提高5.5%～10.8%和0.5%～7.9%。这表明PRI和适当有机N比例可以有效提高玉米水分利用效率,且FPRI较APRI易造成干湿区域土壤速效N和P含量的差异明显。     

微润管埋深与密度对日光温室番茄产量及品质的影响

为了探寻微润灌溉在日光温室的适宜应用技术参数,以膜下滴灌为对照(CK),设置3种微润管埋深(10 cm、20 cm、30 cm)和3种密度[2行番茄埋设1条(1管2行)、2条(2管2行)、3条(3管2行)微润管],研究了微润管不同埋深及密度对日光温室番茄生长、产量及品质的影响。试验结果表明,与CK相比,微润灌溉更有利于日光温室番茄的生长。番茄的果实横径、单果质量、单果体积、总产量及灌溉水分利用效率增加显著,分别较CK平均增加8.58%、11.99%、18.79%、60.93%和103.40%,平均节水37.73%。微润灌溉显著提高了番茄果实维生素C、可溶性糖及糖酸比的含量,较之CK平均增幅分别为27.07%、4.48%和21.38%。相同微润管密度下,番茄的综合品质表现为:埋深30 cm埋深10 cm埋深20 cm;相同埋深下,表现为:1管2行2管2行3管2行。番茄的株高、茎粗、果实形态及总产量,随微润管埋深的增加而减小,随微润管密度的增加而增加,茎粗与灌溉水分利用效率随微润管密度的增加而减小。综合考虑番茄的总产量、灌溉水分利用效率、品质以及微润管的经济成本等因素,埋深10 cm,1管2行(番茄总产量为87.38 t·hm-2,灌溉水分利用效率为108.91 kg·m-3,品质综合排序第3)为日光温室番茄种植较为适宜的微润灌溉技术参数。     

加气灌溉温室番茄地土壤N2O排放特征

加气灌溉引起的土壤中氧气含量改变势必会影响N_2O的产生和排放。为了揭示加气灌溉对秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放的影响,2014年采用静态箱-气相色谱法对加气灌溉土壤N_2O排放进行原位观测,研究秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放对加气灌溉的动态响应。试验采用灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为加气亏缺灌溉(A1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(A2)和不加气充分灌溉(CK2)。结果表明:不同加气灌溉模式下土壤N_2O排放均主要集中在番茄果实膨大期,其他时期排放水平较低。加气和充分供水处理均增加了番茄整个生育期的土壤N_2O排放量,以A2处理最大(120.34 mg/m2),分别是A1和CK1处理的1.89和4.21倍(P0.01),而与CK2处理差异性不显著(P=0.078)。此外,不同灌水水平不加气处理,除N_2O排放主峰值点外,N_2O排放通量与土壤充水孔隙率(water-filled pore space,WFPS)存在指数正相关关系(P0.05),WFPS在46.0%~52.1%时观测到N_2O剧烈释放。可见,加气灌溉增加了温室番茄地土壤N_2O排放,且在亏缺灌溉条件下,加气灌溉对温室番茄地土壤N_2O排放的影响显著。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应及设施菜地温室气体减排提供参考。     

滴灌条件下不同根区交替湿润对葡萄生长和水分利用的影响

在干旱缺水的甘肃河西荒漠绿洲区研究了滴灌条件下不同根区湿润方式对葡萄生长和水分利用的影响,结果表明,对传统的滴灌方式适当改进可以实现根系分区交替灌溉;当灌水量减半时,尽管葡萄的生长状况受到了抑制,但交替滴灌处理葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显,而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,在控制局部根区交替供水条件下,葡萄累积茎液流量比常规双侧滴灌处理下降了25%。表明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而提高水分利用效率的目的。     

局部根区交替灌溉与氮素耦合对葡萄生长及15N-尿素利用的影响

为探讨局部根区交替灌溉与不同氮水平的耦合效应,采用盆栽试验,以两年生巨峰葡萄幼树为试材,利用¹⁵N标记示踪技术,设不同灌溉方式(传统双侧滴灌、固定根区滴灌、交替根区滴灌,分别记为CDI、FDI、ADI)和施氮水平(施氮量为0.4、0.8、1.2 g·kg^-1土,分别记为N1、N2、N3),研究局部根区交替灌溉与不同氮水平耦合对葡萄生长指标、氮素的吸收与分配及¹⁵N肥料利用率的影响。结果表明,与CDI相比,FDI和ADI葡萄新梢修剪量平均显著降低21.3%和13.5%,同一灌溉方式下,葡萄新梢修剪量随施氮量的增加而增加。果实干物质量和当年生物量均表现为ADI>CDI>FDI,FDI和ADI的果实干物质量随着施氮量增加而增加,CDI的果实干物质量在N2最高。ADI果实的Ndff值明显高于CDI和FDI,主蔓和根砧等贮藏器官的Ndff值于不同灌溉方式间差异较小。随着施氮量的增加,葡萄各器官Ndff值降低。ADI的¹⁵N肥料利用率最高,分别比CDI和FDI平均显著提高1.3和6.0个百分点,且¹⁵N肥料利用率随着施氮量的增加而降低。总之,根区交替灌溉(ADI)与中等施氮量(N2)耦合既能协调葡萄的生长,获得较高的果实干物质积累,又能获得较高的氮肥利用率。本研究为葡萄高产与水氮高效协调栽培提供了理论依据。     

局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响

以管栽玉米进行分根实验，在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下，分期测定两个1/2根区及整个根区的土-根系统总水分传导(简称水导)、单位根面积和单位根长水导，研究局部灌水方式对玉米不同根区土-根系统水分传导的影响。结果表明：各阶段处理5 d和10 d时，总水导、单位根面积和单位根长水导一致表现为固定灌水和交替灌水的灌水区较之均匀灌水1/2根区均显著增大，说明局部灌水可以显著增强灌水区土-根系统水分传输的补偿效应。固定灌水时，灌水区水导始终显著大于非灌水区；交替灌水时，两个根区呈交替变化趋势。与固定灌水相比，交替灌水非灌水区的水分传导明显增大。因此，交替灌水能更好利用各部分根系资源以满足作物需水要求。     

分根区交替灌溉对盆栽甜玉米水分及氮素利用的影响

分根区交替灌溉(APRI)是高效节水新技术，该文通过盆栽试验，研究了不同水肥条件下，3种不同灌溉方式对甜玉米干物质积累、水分和氮素利用的影响。结果表明：在施肥和充分供水条件下，与常规灌溉(CI)相比，分根区交替灌溉节水29.1%，总干物质量和冠干物质量仅分别减少6.3%和5.6%，而水分利用效率和氮肥表观利用率分别提高24.3%和16.4%，这表明分根区交替灌溉的节水节肥效应要与合理施肥和适宜的灌水量相结合才能发挥更好的作用。而部分根干燥灌溉(PRD)由于总干物质量下降太多，水分利用效率和氮肥表观利用率都没有得到提高。     

不同氮水平下根区局部灌溉对烤烟产量、水分利用与氮钾含量的影响

通过盆栽试验研究在不同施氮（N）水平下,根区局部灌溉（部分根干燥和分根区交替灌溉）对烤烟产量、水分利用和烟叶氮钾含量的影响。结果表明,在不同施N水平下,与常规灌溉相比,部分根干燥灌溉（PRD）和分根区交替灌溉（APRI）的烤烟耗水量下降,产量有所减少,而水分利用效率提高7.5%和11.2%;施用N 0.20 g/kg土时,PRD和APRI中部叶N含量分别提高23.1%和25.2%,K含量分别提高33.6%和59.8%。在施用适量N肥条件下,根区局部灌溉生产的烟叶达到了优质烟叶N和K含量的要求。分根区交替灌溉和部分根干燥均是有效的节水优质适产的灌溉方式,但分根区交替灌溉的优势比部分根干燥的更为突出。     

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.     

Nitrogen forms affect root growth,photosynthesis, and yield of tomato under alternate partial root‐zone irrigation

To increase efficiency of water and nitrogen (N) fertilizer use, this study was conducted with a split‐root pot experiment to investigate the effects of different forms of N fertilizer on root growth, photosynthesis, instantaneous water use efficiency (IWUE), and yield of tomato (Lycopersicon esculentum L.) under alternate partial root‐zone irrigation (APRI). Three irrigation modes comprised conventional irrigation (CI) and two kinds of APRI, i.e., APRI with water content in the drying soil compartment controlled at ≥ 60% or 40% of the water‐holding capacity (APRI‐60, APRI‐40). Two N forms included ammonium‐N and nitrate‐N supplied as calcium nitrate or ammonium sulfate, respectively. The results show that APRI‐60 enhanced root growth and increased leaf IWUE with a slight yield reduction compared with CI regardless of the N form supplied. In contrast, APRI‐40 significantly decreased root growth and inhibited photosynthesis, thereby resulting in a significant yield loss. In addition, at the flowering stage tomato plants grew better with ammonium‐N than nitrate‐N supply; however, at the fruit expansion stage and maturity stage, the tomato plants had a higher biomass accumulation and yield with nitrate‐N than ammonium‐N supply. Therefore, the application of APRI should consider the soil water condition coupled with an appropriate N form. In the present study, APRI controlled at ≥ 60% of the water‐holding capacity (WHC) for the drying soil side with nitrate‐N supply was the best water‐fertilizer supply for tomato cultivation.     

根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响

试验研究根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响结果表明,根系分区交替灌溉和根系分区固定灌溉处理可抑制油桃新梢生长,果实成熟期均较常规灌溉提前,平均单果重略低于常规灌溉,但产量基本未受影响,果实硬度降低,而可溶性固形物含量高于常规灌溉,根系分区交替灌溉和固定灌溉比常规灌溉节水50%,且水分利用效率提高。根系分区交替灌溉与根系分区固定灌溉相比,前者处理果实除硬度低于后者外,其平均单果重、产量、可溶性固形物含量和水分利用效率均高于后者。     

滴灌模式和NaCl处理对苹果幼树水流阻力与水分利用的影响

为了探讨滴灌模式和NaCl处理对苹果幼树水流阻力与水分利用的影响,该文采用了3种滴灌模式(交替滴灌ADI、固定滴灌FDI和常规滴灌CDI)和4个NaCl浓度梯度(0(CK)、0.2%(S1)、0.3%(S2)、0.4%(S3))。结果表明:叶水流阻力(Rl+p)与叶水分利用效率(WUEl)、总水流阻力(Rt)与灌溉水利用效率(WUEi)间均呈对数相关关系。在相同的盐分处理下,与CDI处理相比,ADI处理节水达50%,平均根系干物质质量和根水流阻力(Rr)仅分别下降了8.7%和0.53%,而WUEl、WUEi、Rl+p、冠层水流阻力和Rt分别提高了7.6%、16.96%、74.85%、35.33%和15.22%;在高盐分S2和S3处理下,ADI处理的Rl+p和WUEi分别提高了50.5%和78.07%、14.99%和23.65%,但ADI处理的Rr反而降低了1.34%和9.96%。可见,采用ADI处理进行灌溉具有促进根系生长和提高Rl+p及降低Rr的作用,是引起水分利用效率提高的重要原因,不仅提高了调控植物体内水分平衡的能力,而且也增强了抗盐分胁迫能力。