基于临界氮浓度模型的日光温室甜椒氮营养诊断

临界氮浓度稀释曲线是诊断作物氮营养状况的有效手段。该研究基于2 a温室小区试验,以参考作物蒸发蒸腾量（reference crop evapotranspiration,ET0）为基准,设置4个灌溉水平（105%ET0、90%ET0、75%ET0、60%ET0）和4个氮素水平（300、225、150、75 kg/hm2）,构建和验证基于地上部生物量的甜椒在不同水分条件下的临界氮浓度稀释曲线经验模型。结果表明,植株氮素吸收量、地上部生物量、经济产量和水分利用效率（water use efficiency,WUE）随灌水量增加呈先增加后减小的趋势;灌溉水平75%ET0和90%ET0下,最优施氮量差异较小,且可获得较高经济产量和WUE,但经济产量和WUE不能同时达到最佳。75%ET0灌溉水平可获得高于90%ET0灌溉水平约11%的水分利用效率,且经济产量仅降低约3%,鉴于研究区水资源较短缺,灌水量75%ET0施氮量190 kg/hm2左右为最佳策略。该研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。     

适宜灌水施氮方式利于玉米根系生长提高产量

为研究不同灌水方式和施氮方式对玉米根系生长分布的影响,2011年在大田条件下采用垄植沟灌技术,设交替灌水、固定灌水、均匀灌水和交替施氮、固定施氮、均匀施氮2因素3水平的随机完全组合试验方案。分抽雄期、灌浆期和成熟期对0~100 cm土层监测植株正下方、植株正南侧和植株正北侧的根系生长状况。结果表明,灌水方式对各位置根长及根系总量影响均达显著水平,施氮方式只对植株南侧根长和根系总干质量影响显著,二者的交互作用只对植株北侧根长和总根长影响显著。交替灌水均匀施氮在监测时期内维持了较大总根长,并使得灌浆期植株不同位置根长、总根量(总根干质量除外)均较大,并最终获得较大的产量(11 524 kg/hm2)。而固定灌水固定施氮总根长最小,产量最低。各处理下0~40 cm土层根长所占整个土层根长比例均较高,该比值以交替灌水均匀施氮最大。对比发现,根系生长分布对灌水方式更加敏感,通过不同灌水与施氮调控玉米根系生长分布应集中在0~40 cm土层,交替灌水均匀施氮最有利于根系的生长和产量的提高,为垄植沟灌下较好的灌水施氮方式。该研究为通过不同灌水施氮方式调控作物根系生长并获得高产提供了一定理论依据。     

控制性分根区灌溉对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为探索灌水方式对根区水氮迁移和利用的影响,对盆栽玉米采用3种灌水方式（常规、交替、固定）和4个氮素水平,研究了不同根区湿润方式对玉米根区水氮迁移动态和利用的影响。结果表明：施氮后盆内土壤硝态氮含量和施氮量呈正相关,交替灌溉根区两侧土壤硝态氮分布均匀,固定灌溉根区干燥侧土壤硝态氮累积量明显大于湿润侧。交替灌溉上层土壤硝态氮残留量和常规灌溉同一层次上的残留量相当,下层的残留量比常规灌溉的大。交替灌溉的根冠比最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。交替灌溉的水分利用效率是常规灌溉的0.99～1.11倍,而灌水量是常规灌溉的0.75倍,节水效果明显。同一氮肥水平下,交替灌溉的单位干物质全氮吸收量最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。     

水氮处理对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为研究灌水和施氮位置对玉米根区水氮迁移和利用的影响,通过春玉米水氮同区、异区隔沟灌溉试验,研究了不同水氮处理根区土壤水氮迁移和水氮利用规律。结果表明同区低水处理和异区高水处理收获时根区土壤硝态氮残留量较大,同区高水处理更容易导致硝态氮的淋失。异区高氮低水处理的籽粒产量最大为9953kg/hm2,并且水分利用效率也最高,为6.70kg/m3,比同区高氮高水处理的水分利用效率提高72.68%。高水处理的水分利用效率小于低水处理的水分利用效率;高氮处理玉米的氮素累积总量大于低氮处理的氮素累积总量,作物的氮素累积总量和施氮量呈正相关;其中异区高氮低水的氮素累积总量最大,同区低氮高水处理的最小。最佳的水氮耦合处理是异区高氮低水。     

不同沟灌方式下玉米根区矿物氮迁移动态研究

为探索交替隔沟灌溉下玉米根区矿物氮分布规律, 通过遮雨棚内微区试验, 研究了常规沟灌、交替隔沟灌和固定隔沟灌3 种沟灌方式对玉米根区硝态氮、铵态氮迁移的影响。结果表明: 交替隔沟灌溉根区硝态氮等值线和常规沟灌相似, 沟内硝态氮含量基本沿垄的中心对称分布。固定隔沟灌溉的湿润沟内硝态氮含量小于干燥沟, 施氮后非灌水沟硝态氮保持较高水平。收获时交替隔沟灌溉的根区硝态氮残留量比常规灌溉略高。与硝态氮分布相比, 铵态氮在根区土壤中的含量很小, 3 种沟灌方式在沟和垄中的铵态氮含量没有明显差异。     

局部供应水氮条件下玉米不同根区的耗水特点

利用分根装置,采用传统均匀灌水、根系分区交替灌水2种方式和作物根区均匀施氮、固定部分根区施氮和根系分区交替施氮3种方式,对零、低、中、高4个施氮水平下玉米根系不同区域的耗水特点进行了研究。结果表明：交替灌水与均匀灌水均表现为,在均匀施氮时玉米两个根区的耗水量随施氮水平的增大一致减小;固定施氮时,随施氮水平的增大,施氮区的耗水量呈明显的减小趋势,从而使两个根区耗水量间的差距增大;交替施氮时的耗水量变化与之相同。而且,两种局部施氮方式下,低氮水平时,玉米两根区间耗水量无显著差异;高氮水平时,未(后)施氮区的耗水量较之先施氮区显著增大,其中尤以固定施氮的增幅更大。与均匀灌水所不同的是,交替灌水缩小了局部施氮条件下不同根区耗水量间的差距。     

施氮与灌水对夏玉米产量和水氮利用的影响

通过田间裂区试验,研究了不同灌水量（900、 1200和1500 m3/hm2）和施氮量（0、 150、 210和270 kg/hm2）对夏玉米生长状况、 产量构成及水、 氮利用效率等的影响。结果表明: 当灌水量超过最低量 900 m3/hm2、 施氮量超过150 kg/hm2时,二者对玉米产量、 产量构成因素（穗粒数、 百粒重及穗粒重）和收获指数（HI）以及各生育期干物质积累量等均没有明显影响; 氮肥农学效率和氮肥偏生产力随氮肥用量的增加呈明显降低趋势; 灌水生产效率和水分利用效率随灌水量的增加也显著降低,二者均表现为900 m3/hm21200 m3/hm21500 m3/hm2。因此,在本试验条件下,以W900N150处理的水、 氮利用效率、 产量及其构成因素等较高,并且对环境造成潜在危害最小,为当地地域气候条件下夏玉米生产中节水减氮的较为适宜的水氮配比。     

沟灌方式和水氮对玉米产量与水分传导的影响

采用正交试验设计,用美国Dynamax公司生产的高压流速仪（High Pressure Flow Meter, 简称HPFM）的瞬时法原位测定大田玉米拔节期、抽雄期和蜡熟期的根系及冠层水分传导（简称根及冠层水导）,研究了不同沟灌方式、灌水量和施氮量对玉米水分传导、产量和植株氮的影响。结果表明,玉米根系或冠层水导最大值均在拔节期取得,均随生育期的推移逐渐变小。通过对玉米产量和水分传导综合比较得出最优组合处理是隔沟交替灌（简称交替沟灌）中水高肥：即沟灌方式为交替沟灌、灌溉量为282 mm、施氮量为240 Kg?hm-2的处理。可见,交替沟灌在根区两侧反复的对干燥侧根系进行灌水,促进根系和冠层水导增大,提高了根系对水肥的吸收利用和传输效率,使得植株氮含量较高,产量较大。     

夏玉米生长期黄淮海平原土壤水氮利用效率模拟分析

以黄淮海平原为研究区域,建立并验证了基于地理信息系统(GIS)的土壤水、热、氮和作物生长联合模型。在1999年黄淮海平原的农村社会经济条件和土壤、气候等条件背景下,运用基于GIS的联合模型对夏玉米生长期土壤水氮利用效率和氮素损失量的区域分布规律进行评价。结果表明,由于自然条件和农田管理措施的差异,水分利用效率(WUE)、氮素利用效率(NUE)及土壤氮素淋失情况的空间分布在各地貌区划区之间有明显差异。多元线性逐步回归分析表明：1 m土体的氮素淋失量与施氮量、饱和导水率(Ks)、积温、降水和灌水量均呈极显著的正相关;WUE与施氮量呈极显著的正相关,而与积温呈极显著的负相关;NUE与降水和灌水量呈极显著的正相关,而与施氮量和土壤有机质含量呈极显著的负相关。     

种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm~2(以N计,下同),分别记为N0、N60、N120、N180、N240和N300,研究不同种植方式和施氮量对冬油菜产量和水氮利用效率的影响。结果表明,与FP相比,RFMF能显著提高冬油菜收获时的地上部干物质量(aboveground dry matter,ADM)、氮素累积吸收量、籽粒产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮肥偏生产力(nitrogen partial factor productivity,NPFP),并显著降低其耗水量(evapotranspiration,ET)。相同ET下,RFMF方式下冬油菜的籽粒产量和WUE均高于FP。RFMF方式下,在0~240 kg/hm~2施氮范围内,冬油菜的ADM、氮素累积吸收量、籽粒产量和WUE均随施氮量的增加而显著增加,超过240 kg/hm~2,ADM和氮素累积吸收量不再显著变化,而ET显著增加,籽粒产量和WUE显著降低。2种种植方式下,冬油菜的氮肥农学利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、生理利用率(nitrogen physiological efficiency,NPE)和吸收利用率(nitrogen recovery efficiency,NRE)均随施氮量的增加,先增后降,且基本在N180处理最大;冬油菜的NPFP随施氮量的增加而降低。RFMF方式下,N240处理冬油菜的NAE、NPE、NRE和NPFP与N180处理无显著差异;且N240处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3a平均为3 002 kg/hm~2和9 538元/hm~2;FP方式下,N180处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3 a平均为2 291 kg/hm~2和7 498元/hm~2;2种种植方式的最高产量和净效益相比,RFMF可分别提高31.0%和27.2%。综上,在西北地区RFMF可应用于冬油菜的栽培,且适宜施氮量为240 kg/hm~2。     

不同控水时段根区局部灌溉对玉米生理和水分利用效率的影响

【目的】根区局部灌溉(PRI)是一种节水灌溉方法,包括分根区交替灌溉(AI)和固定部分根区灌溉或称部分根区干燥灌溉(PRD),其中PRD技术是在作物生育时期一半根区总不灌水,另一半根区充分灌水,AI技术则是在作物生育期内根据生育时期和土壤水分情况交替对根系两侧进行灌水。本文研究在不同施肥条件下,拔节前期至抽雄期不同时段采用PRI对玉米生理指标、 干物质积累和水分利用效率(WUE)的影响,以期为玉米合理灌溉和施肥提供依据。【方法】采用盆栽方法,设3种灌溉方式为常规灌溉(每次对盆内全部土壤均匀灌水)、 分根区交替灌溉(每次交替对盆内1/2区域土壤灌水)和固定部分根区灌溉(每次固定对盆内1/2区域土壤灌水);2种灌水量为正常灌水(70%~80%f,f为田间持水量)和轻度亏水(60%~70%f); 2种施肥处理为100%化肥氮、 80%化肥氮+20%有机氮。在拔节期至抽雄期进行12 d、 24 d和36 d根区局部控水灌溉处理。分别测定玉米的光合速率、 气孔导度、 叶绿素、 类胡萝卜素、 可溶性糖和脯氨酸含量,总干物质量、 耗水量和水分利用效率。【结果】不同灌溉方式、 灌水水平和有机无机氮比例处理对拔节中期、 拔节末期和抽雄期玉米光合速率、 气孔导度、 类胡萝卜素含量、 叶绿素含量和可溶性糖含量的影响不显著,灌水量对抽雄期脯氨酸含量的影响也不显著,表明控水持续时间长短,根区局部灌溉、 轻度亏水和有机无机氮配施不会显著影响玉米生理指标。与常规灌溉相比,拔节前期至抽雄期3个控水时段根区局部灌溉对玉米总干物质量和水分利用效率的影响虽不显著,但是显著降低了玉米耗水量,在正常灌水量和单施化肥氮条件下,拔节末期控水24 d和抽雄期控水36 d,根区局部灌溉可分别提高水分利用率24.4%和16.3%。此外,轻度亏水、 有机无机氮肥配施(80%化肥氮+20%有机氮)对玉米生理指标、 总干物质量和水分利用率的影响也不显著。【结论】在正常灌水量和单施化肥氮条件下,在拔节期至抽雄期进行根区局部灌溉可显著降低玉米耗水量,而对玉米生理指标和总干物质量无明显影响,因而显著提高玉米水分利用效率。     

交替隔沟灌溉对温室黄瓜生长及水分利用效率的影响

日光温室黄瓜生产中一直存在灌水量大,水分浪费严重等现象,针对这一问题,该试验以津育5号黄瓜（Cucumis sativus L）为试材,就交替隔沟灌溉和交替隔沟亏缺灌溉对日光温室黄瓜生长、灌溉水去向、水分利用效率和节水效果等的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉减少了土壤水分的深层渗漏、土壤表面水分蒸发,植株蒸腾速率也略有下降,而植株光合作用没有受到明显影响,使同化产物有利于向果实分配,产量与对照持平,果实商品性和营养品质也有所提高。交替隔沟灌溉可节水37%～48%,作物水分利用效率提高47%～82%。此法简便易行,控漏减蒸效果明显,节水显著,在目前日光温室生产条件下极具推广应用价值。     

沟灌方式和有机无机氮比例对甜糯玉米种植土壤酶活性和活性有机碳的影响

通过田间试验,研究了不同沟灌方式与有机无机氮(N)比例对甜糯玉米产量,不同时期土壤酶活性和活性有机碳含量的影响,以探讨有利于提高玉米产量和土壤质量的水肥供应模式。结果表明:60%无机N+40%有机N处理(F3)时,固定隔沟灌甜糯玉米鲜穗产量比常规沟灌提高12.0%;与单施无机氮处理相比,常规沟灌时70%无机N+30%有机N处理(F2)和固定隔沟灌时F3处理提高玉米鲜穗产量。相同水肥条件下,抽雄期土壤脲酶和转化酶活性显著高于成熟期。与单施无机氮处理相比,有机无机氮肥配施有利于增加土壤易氧化碳和可溶性碳含量,其中F3处理最高。与常规沟灌相比,交替隔沟灌和固定隔沟灌对抽雄期和成熟期土壤过氧化氢酶和转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量均有不同程度的影响,且固定隔沟灌与F3组合抽雄期和成熟期土壤转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量以及抽雄期土壤过氧化氢酶活性最高。因此,固定隔沟灌与F3组合有利于提高土壤过氧化氢酶和转化酶活性以及易氧化碳和可溶性碳含量,从而提高玉米鲜穗产量。     

不同沟灌方式对棉花氮素吸收和氮肥利用的影响

本文通过交替隔沟灌溉（AFI）、固定隔沟灌溉（FFI）、常规沟灌（CFI）的大田小区棉花实验,研究不同沟灌方式对棉花各器官氮素吸收和氮肥利用的影响。结果表明: AFI与CFI相比,棉花生物量、全氮含量、氮素吸收率（NAR）、氮肥吸收比例（Ndff）、氮肥利用率（NUE）随生育期变化,各器官全氮含量,NAR、Ndff 差异均不显著; 棉花各器官的NUE,苗期差异均不明显,蕾期以后茎的NUE平均降低 9.6%,叶平均降低18.1%,根和蕾铃差异不显著; FFI与CFI相比,苗期棉花生物量、全氮含量、NAR和Ndff各器官差异均不显著,蕾期以后生物量平均降低 22.5%～35.5%,全氮含量下降 23.9%～43.8%,NAR下降 35.0%～63.5%,Ndff下降 15.0%～39.7%,NUE下降 34.4%～46.7%。可见FFI方式显著降低棉花氮素吸收和利用效率,AFI 则变化不明显,因此沟灌棉花宜采用AFI方式,有利于大田棉花的水氮管理。     

灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm~2、3.23 kg/m~3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。     

Irrigated and rain-fed maize response to different nitrogen fertilizer application methods

With the demand for maize increasing, production has spread into more water limited regions. Couple this with increasing resource costs and environmental concerns and the need for efficient nutrient and water management practices has increased. The objective of this trial was to evaluate the effects of different nitrogen (N) fertilizer application methods and timings on maize grain yield, N use efficiency (NUE), and water use efficiency (WUE) under irrigated and rain-fed conditions. Four site-years of data were collected. Fertilizer treatments consisted of all N applied preplant, split surface applied, and split foliarly applied. Irrigation applied prior to and during reproductive growth increased grain yield, NUE, and WUE compared to rain-fed treatments for all site-years. Split surface applied N fertilizer applications typically increased NUE, but not always grain yield compared to preplant applications. The use of split foliar N fertilizer applications was only beneficial in the site-years when leaf burn was not as severe.     

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。