基于空间分析的宁夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究

基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平（W0.6：0.6KcET0、W0.8：0.8KcET0和W10：10KcET0,其中Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量）和4个施氮量水平（N150：150kg/hm2;N225：225kg/hm2;N300：300kg/hm2;N375：375kg/hm2）进行大田试验。结果表明：Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度,W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点;灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率（WUE）均有显著或极显著影响,灌水量对氮肥偏生产力（PFPN）有极显著影响,水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响;相同灌水条件下,地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量（W0.8处理除外）和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均,基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量,对水氮管理方案进行优化,多元回归分析结果表明,当灌水量与有效降雨量之和为506～576.mm、施氮量为230～335kg/hm2时,产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上,优化区间所得的PFPN约为最大值的80%,为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

水氮互作对宁夏沙土春玉米产量与氮素吸收利用的影响

为探明滴灌不同水氮调控对宁夏沙土地区春玉米生长、产量、氮素吸收和根区土壤硝态氮分布及残留量的影响,设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6,0.6KcET0; W0.8,0.8KcET0; W1.0,KcET0,Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平(N150,150 kg/hm~2; N225,225 kg/hm~2; N300,300 kg/hm~2; N375,375 kg/hm~2),进行了大田试验。结果表明:相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积速率和氮素累积速率(W0.8灌水水平除外)均随施氮量的增加先增加后减小。快增期内,W1.0N300处理的春玉米地上部干物质平均累积速率和W0.8N375处理的氮素平均累积速率最大,分别为513.71、2.75 kg/(hm~2·d)。春玉米地上部干物质累积量(W0.8N375除外)和产量随施氮量的增加先增加后减小,其中W0.8N300处理的产量最大,为16 387 kg/hm~2。相比其他灌水处理,W0.8灌水水平下的营养器官氮素转运量较大,最大为41.14 kg/hm~2。随着灌水量和施氮量的增加,60～100 cm土层硝态氮累积量所占的比例逐渐增加,其中,W0.6灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～60 cm土层中,W0.8灌水水平下,土壤残留的硝态氮主要聚集在0～90 cm土层中。考虑试验区年际降雨量分布不均,选取灌水量与有效降雨量之和为532 mm、施氮量300 kg/hm~2为宁夏沙土地区适宜的滴灌灌水施肥制度。     

滴灌灌溉量、施氮量和种植密度对春玉米产量的影响

[目的]提高西辽河平原春玉米水氮利用效率,优化种植密度,发挥水、氮、密协同作用,实现玉米高产高效.[方法]2017-2019年采用随机区组设计实施了田间定位试验,以3a的平均产量(Y)为因变量,以试验设定的灌水量(W)、施氮量(N)、种植密度(D)为自变量,建立三元二次回归模型,并分析Y与W、N、D之间的互作关系.[结...     

基于临界氮浓度的宁夏玉米氮吸收与亏缺模型研究

以宁夏回族自治区当地玉米主栽品种天赐19为试验材料,设置6个氮素水平(0、90、180、270、360、450 kg/hm~2),研究滴灌玉米地上部生物量和氮累积动态变化,构建玉米临界氮稀释曲线模型,在此基础上构建氮吸收模型和氮累积亏缺模型,实现对滴灌玉米氮素营养状况的快速诊断。结果表明,滴灌玉米地上部干物质量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,且随生育进程的推进呈上升趋势,氮累积量过高或过低均不利于产量形成,玉米植株存在氮奢侈消费现象;滴灌玉米临界氮浓度、最高和最低氮浓度与地上部干物质量之间均可用幂函数方程表示,其平均决定系数R~2分别为0. 976、0. 903和0. 941,均达到极显著水平;基于临界氮浓度构建的氮吸收模型和氮累积亏缺模型对滴灌玉米生育期内氮素营养诊断结果一致,综合施氮量与产量的拟合曲线,推荐宁夏引黄灌区滴灌玉米施氮量以270～311 kg/hm~2为宜。研究结果可为宁夏引黄灌区滴灌玉米实现精准施肥和优化氮素管理提供理论参考。     

水氮互作对玉米生长和产量影响的研究进展

水肥是作物生长发育中互相紧密联系、彼此制约的两个因子.随着全球气候变暖和经济社会发展,水资源供应日趋紧张.另一方面,不合理或过量的氮肥施用造成的地下水污染、温室气体排放加剧、土壤酸化等环境问题日益突出.在此背景下,如何通过水肥联合调控实现作物水肥利用效率的协同提升受到国内外学者的广泛关注.玉米是典型的耗水量大、需氮量多...     

不同生育期灌水和施氮对春玉米农田硝态氮迁移及产量的影响

通过对大田春玉米进行不同生育期灌水和施氮处理,研究了不同灌水和施氮对玉米农田硝态氮运移和产量的影响。结果表明:生物产量和籽粒产量及其灌溉水利用效率有随施氮量增加而增大的趋势。与全生育期灌水比较,任何生育期不灌水处理都造成生物产量和籽粒产量降低,而生育期不灌水处理增加了灌溉水利用效率,两个生育期不灌水处理的生物产量和籽粒产量的灌溉水利用效率最高。在春玉米生长阶段,拔节期,抽穗期和成熟期不灌水对生物产量影响显著,抽穗期不灌水、苗期与灌浆期不灌水、拔节期期和灌浆期不灌水处理显著影响籽粒产量。     

拔节期淹水与施氮量互作对春玉米生长和产量的影响

【目的】研究拔节期淹水与不同施氮量对春玉米生长和产量的影响。【方法】通过田间试验,选用春玉米宜单9号为试验材料,两因素裂区试验设计,主处理为土壤水分状况,包括正常供水和拔节期淹水6 d(保持水层3～5cm),副处理为5个氮肥水平,施氮量(以纯N计)分别为0、90、180、270和360 kg/hm~2。测定春玉米株高、叶面积和成熟期籽粒产量及其构成。【结果】施纯氮在0～270 kg/hm~2,拔节期淹水条件下施氮量增加时春玉米大喇叭口至乳熟期叶面积指数(LAI)、株高、穗长、穗行数、行粒数、千粒质量和籽粒产量均增加,施氮量进一步增加时上述指标增加不明显。而秃尖长随施氮量的增加而减小。与不施氮相比,拔节期淹水下施氮量90、180、270和360 kg/hm~2的春玉米产量分别增加20.21%、31.86%、52.55%和57.03%;增幅高于正常供水的相应值。【结论】施氮量为0～270kg/hm~2,拔节期淹水胁迫下施氮有利于促进春玉米生长并提高产量。     

滴灌施肥下水氮供应对夏玉米产量、硝态氮和水氮利用效率的影响

【目的】寻找滴灌夏玉米最佳施氮量。【方法】本试验在测坑-防雨棚设施条件下进行,试验设置2个灌水定额,分别为50 mm(WH为充分灌溉)25 mm(WL为限水灌溉);4个氮肥水平,即0、90、180、270 kg/hm~2,分别以N0、N1、N2和N3表示。采用完全区组设计,共计8个处理,3次重复。研究了滴灌施肥条件下,灌水定额和氮肥互作对土壤水分消耗、NO3--N运移积累以及夏玉米产量和水氮利用效率的影响。【结果】灌水、氮肥及其交互作用均显著影响夏玉米地上部干物质量、籽粒产量和水氮利用效率。限水灌溉条件下,玉米拔节期—灌浆初期发生中轻度水分亏缺,对后期产量形成产生显著影响,但限水灌溉显著提高了土壤贮水的消耗量和水分利用效率。在2种灌溉水平下,施氮量与产量均成抛物线关系,充分灌溉条件下施氮量264.3 kg/hm~2时为转折点,限水灌溉条件下施氮量176.9 kg/hm2为转折点。充分灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率呈增加趋势;但在限水灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率表现出降低的趋势。随着施氮量增加,各土层土壤硝态氮量显著增加,且60～100 cm土层硝态氮累积所占比例增加。与充分灌溉相比,限水灌溉作物吸氮量降低,各生育期土壤中硝态氮残留增加。【结论】玉米产量对氮素的响应与供水量相关,水分亏缺下,产生最大产量需要的氮素用量随之降低。因此,生产中应根据土壤含水率调整施氮量,以实现最高产量和水肥利用效率。     

喷灌施氮管理对春玉米产量及水氮利用的影响

为探究东北半湿润区喷灌水肥一体化条件下春玉米最佳施氮管理模式,于2017年在东北地区开展了不同喷灌施氮管理对春玉米生长、产量及水氮利用效率的田间试验研究.试验设置了3个总施氮量:N200(200 kg/hm²),N160(160 kg/hm²)和N120(120 kg/hm²),其中播种时统一埋施氮肥60 kg/hm²,苗期统一喷施氮肥10 kg/hm²,其余在拔节期和灌浆期按照3种施氮比例T1(1∶0),T2(2∶1)和T3(3∶1)通过水肥一体化喷施施入.结果表明:T1获得了最高的氮肥偏生产力、氮素收获指数和水分利用效率.增加施氮量能够促进产量的增加,但N200和N160的平均产量差异不具有统计学意义(P>0.05).所有处理中T1N200的产量最高,为12 489 kg/hm²;T1N160处理的氮收获指数最大,为74.98 kg/kg.施氮量增加,氮肥偏生产力随之降低,0~100 cm土壤内的硝态氮残留量随之增多.T1处理的平均硝态氮残留量最少,降低了氮素淋失的风险.综合考虑,推荐该地区采用总施氮量160~200 kg/hm²,其中播种期施基肥60 kg/hm²,苗期追施10 kg/hm²,其余在拔节期全部追施的施氮管理模式.     

不同施氮量下覆膜滴灌玉米相对根长密度模型研究

为探明施氮量对宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米根长密度(RLD)的影响,设置5个施氮水平和1个对照(CK,不施氮与不覆膜)进行试验,测定玉米RLD,建立不同施氮量下相对根长密度(NRLD)模型,并加以检验。结果表明:不同施氮处理的玉米RLD分布区域均随土层深度的增加而减小,且大部分集中在0～20 cm土层;随着施氮量的增加,RLD分布区域明显扩大; NRLD分布满足三阶多项式函数模型,模拟曲线的决定系数R2为0.951,模型检验结果R2为0.845,均方根误差(RMSE)为0.248,拟合效果好,但该多项式模型不能保证NRLD在相对取样深度Zr为1时达到0,故对玉米NRLD分布多项式模型进行优化。优化模型验证结果显示,各施氮处理RMSE不大于0.308,CK、N0、N1、N2、N3和N4处理的标准化均方根误差分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208和0.273,R2分别为0.903、0.953、0.920、0.944、0.962和0.898,具有较高的拟合度,解决了NRLD在Zr=1时达到0的问题。本研究可为宁夏引黄灌区膜下滴灌玉米NRLD分布拟合、根系养分吸收和施肥管理提供理论参考。     

宁夏黄土高原区滴灌青贮玉米灌溉参数试验研究

针对宁夏黄土高原区青贮玉米灌溉土地生产效率低、灌溉方式粗放、对产量影响不明确等技术问题,通过田间试验,分析不同土壤水分下限对滴灌青贮玉米株高、净光合速率、蒸腾速率、水分生产效率及产量的影响。结果表明:1青贮玉米株高增加量,处理F7最大,F8次之,F4最低;2日平均净光合速率,处理F7最高,为20.08μmol/(m~2·s),处理F1最低,为8.01μmol/(m~2·s);日平均蒸腾速率,处理F8最高,为3.57 mmol/(m\+2·s),处理F1最小,为1.71 mmol/(m~2·s);3处理F7产量最高,为89 724 kg/hm~2,处理F1最低,为57 136.5 kg/hm~2,同时,处理F7水分生产效率也达到最大值,为20.67 kg/m3;综合考虑作物产量和水分生产效率,滴灌青贮玉米土壤水分下限以处理F7为宜。     

土壤水基质势膜下滴灌春玉米生长和耗水特性研究

为缓解内蒙古河套灌区水资源短缺并实现农业节水,在河套灌区连续开展2 a(2016年和2017年)的田间试验,采用膜下滴灌种植春玉米,设置5个基于土壤水基质势的灌水下限水平,分别为-10(S1)、-20(S2)、-30(S3)、-40(S4)、-50 kPa(S5),研究不同灌溉处理下的土壤水分分布与春玉米生长及耗水特性。研究结果表明2个生长季内不同基质势水平下土壤含水率差异明显,基质势越高土壤剖面平均体积含水率越高。不同土壤水基质势下限控制的灌水水平显著影响玉米生长,随着生育期内土壤水基质势控制下限的降低,玉米株高与叶面积指数显著降低(p0.05),其中基质势下限为-50 kPa的处理玉米发生早衰现象。地上部分干物质积累量、百粒质量、穗粒数等产量构成指标都随土壤水基质势下限的升高而增加。土壤水基质势水平越高,玉米产量越高,其中S1、S2和S3处理玉米产量显著高于S4和S5,但是前三者之间不存在显著差异(p0.05)。随着土壤水基质势的降低水分利用效率先增大后减小,-30 kPa时水分利用效率最高。综合考虑作物产量和水分利用效率,建议将河套灌区玉米膜下滴灌土壤水基质势下限控制在-30 kPa。     

绿洲新垦沙地春玉米农田有限灌溉试验研究

在临泽绿洲耕作层保水能力较差的新垦沙地,开展了春玉米有限灌溉试验研究。结果表明,不同水分处理玉米0~20 cm土层土壤含水量在玉米成熟期以前,以播前水分最高,拔节期达到次高点,灌浆期降至最低点,约为播前水分的39%。20~40 cm和40~100 cm土层土壤水分含量变化趋势基本一致,但与0~20 cm土层有较大差异。在成熟期以前,土壤水分以播前最高,抽雄期达到次高点,灌浆期降至最低点,分别为播前土壤含水量的54%和73%左右;0~100 cm土层全生育期土壤含水量变化趋势与40 cm以下土层基本相似,灌浆期降至最低点,约为播前含水量的55%。玉米的行粒数、穗粒重和千粒重,以对照处理CK为最高。在整个生育期内,植株株高WT1与对照差异不显著,WT2、WT3均高于对照,且WT2、WT3在六叶期分别比对照增加28.4%、8.1%,在抽雄期分别比对照增加17.3%、14.3%,在灌浆初期分别比对照增加5.2%、7.0%。叶面积指数增长最快的阶段在拔节期至抽雄期,增长幅度在72.7%~178.3%之间,WT1在拔节期之前高于对照,之后均低于对照,六叶期比对照增加9.1%;WT2除了在吐丝期略低于对照外,其他时期均高于对照,六叶期比对照增加63.6%;WT3在整个生育期都高于对照,六叶期比对照增加18.2%。     

有机无机氮配施对玉米产量和硝态氮淋失的影响

为获取玉米高产和减少氮素淋失的合理有机无机配施模式,通过田间试验和脱氮-分解模型(DeNitrification-DeComposition,DNDC)模拟,研究了有机氮替代不同比例无机氮对玉米产量和硝态氮淋失的影响。玉米田间试验在内蒙古河套灌区进行,设置了6个处理,包括不施氮（CK）、单施无机氮（U1）以及用有机氮替代25%、50%、75%和100%无机氮（U3O1、U1O1、U1O3、O1）。利用2018—2020年的U1处理对模型进行了校准,用其他处理进行验证。结果表明,该模型能较好地模拟作物产量（标准均方根误差小于5%）和硝态氮淋失量（标准均方根误差小于15%）。此外,利用该模型模拟评估不同管理措施对玉米产量和硝态氮淋失量发现,在U1处理的基础上,增加无机氮施用量会导致作物产量下降,同时也会显著增加硝态氮淋失量;增加有机氮施用量、灌水量、无机氮分施次数会增加玉米产量和硝态氮淋失量。在等施氮量240kg/hm2条件下,随着有机氮施入比例增加,玉米产量呈先升后降的趋势,硝态氮淋失量呈逐渐降低的态势。综合来看,有机无机氮配施比例为3∶2时,作物产量达到最高值（12578kg/hm2）,硝态氮淋失量（15.7kg/hm2）也在可接受水平,可确定为该地区较优有机无机氮配施模式。     

滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮运移的研究进展

对滴灌施肥灌溉条件下水分和养分运移的研究进展进行了总结。许多研究表明 ,滴灌施肥灌溉条件下土壤水、氮的运移和分布主要受土壤特性、灌水器流量、肥液浓度及灌水量的影响 ,而灌水器周围饱和区半径的确定是影响土壤水分和氮素运移模拟精度的关键因素。关于滴灌施肥灌溉条件下氮素运移的研究较少 ,尤其在施肥灌溉系统运行参数对氮素运移、转化、分布影响的研究方面更为薄弱 ,在今后的研究中应予以加强。     

基于叶面积指数的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线研究

为构建基于叶面积指数(LAI)的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线,于2018、2019年在关中地区进行了不同水氮供应的田间试验,试验设置了3个水分水平:雨养(RF)、亏缺灌溉(DI)和充分灌溉(FI),4个氮肥水平:0、90、150、210 kg/hm2,研究基于LAI的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线对不同水分供应的响应,分...     

波涌灌溉土壤水氮分布的田间试验研究

采用小区试验研究了不同施肥方式下连续畦灌和波涌畦灌的土壤水氮空间分布状况及变化趋势,分析了灌水施肥后不同土层内土壤水氮分布的均匀性。结果表明,灌水后波涌灌较连续灌土壤水分分布均匀,尤其是表层土壤;灌溉施肥处理下土壤中硝态氮分布的均匀性明显大于撒施处理,波涌灌灌施结合效果更佳。