水氮耦合对滴灌复播油葵生长及产量的影响

为了解水氮耦合对新疆北部石河子地区滴灌复播油葵生长和产量的影响,以大田试验为基础,结合室内试验,以当地油葵主栽早熟品种"新葵杂五号"为供试材料,在滴灌条件下进行水氮两因素三水平完全处理小区试验。结果表明:在灌水3 000 m3·hm~(~(-2))、纯施氮232 kg·hm~(~(-2))水氮组合下,滴灌复播油葵的叶面积最大,株高在营养生长阶段最高,盘径、茎粗及干物质量均最大;结实率水平、单盘粒重、千粒重和产量均最高,分别为96.97%、112.96g、73.89 g和3 597 kg·hm~(~(-2))。以滴灌复播油葵产量为追求目标,综合考虑水氮耦合对其生长的影响,试验所在地区复播油葵建议的适宜灌溉定额及氮肥追施量分别为3 000 m3·hm~(~(-2))、232 kg·hm~(~(-2))。     

沙漠绿洲地区膜下滴灌棉花水分利用的水氮耦合效应

研究施肥量和灌水量对不同滴灌模式棉花产量、水分利用效率(WUE)的水氮耦合效应影响.试验设置1带4行、2带4行、2带6行三种滴灌模式,灌水量和施氮量采用二次通用旋转组合设计,进行大田小区棉花膜下滴灌实验.结果表明,棉花产量的水氮耦合效应:灌水量和施氮量对棉花产量的影响,三种模式均表现为灌水量>施氮量,在灌水量65.1～284.9 mm的范围内,三种模式棉花产量与灌水量呈显著正相关.棉花产量与施肥量的关系,1带4行在施氮量27.6～94.2 kg/hm2呈显著的正相关.2带4行在施氮量27.6～69.0 kg/hm2呈负相关,施氮量69～94.2 kg/hm2呈正相关.2带6行施氮量27.6～55.2 kg/hm2呈正相关,施氮量55.2～94.2 kg/hm2呈负相关;棉花WUE的水氮耦合效应:灌水量和施肥量对棉花WUE的影响,三种滴灌模式表现为施氮量>灌水量.棉花WUE与施氮量的关系,1带4行呈显著的正相关,2带4行施氮量27.2～44.4 kg/hm2呈显著负相关,施氮量44.2～94.2 kg/hm2呈正相关.2带6行在施氮量27.6～55.2 kg/hm2呈正相关,施氮量55.2～94.2 kg/hm2呈负相关.在灌水量65.1～284.9 mm的范围内,三种滴灌模式棉花水分利用效率与灌水量均呈显著的负相关.根据不同滴灌模式的水氮耦合效应,提出以棉花产量、WUE为目标的不同滴灌模式水氮高效利用策略.     

水氮耦合对滴灌复播大豆干物质积累氮素吸收及产量的影响

为探明不同水氮组合对复播大豆干物质积累、氮素吸收及产量的影响,于2013年7—10月在新疆伊宁县进行了不同滴灌量与施氮量的裂区田间试验。滴灌量为主因子,分设3 000 m3·hm-2(W1)、3 600 m3·hm-2(W2)、4 200 m3·hm-2(W3)、4 800 m3·hm-2(W4)四个灌水梯度;施氮量为副因子,设0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N1)、300 kg·hm-2(N2)三个水平。结果表明:同一施氮量条件下,随着滴灌量的增加各施氮处理干物质积累平均速率、干物质积累持续时间及氮素吸收量基本表现为"先增后降"的趋势,且均在W3处理(4 200 m3·hm-2)达到最大;在低水量(W1)条件下增加氮肥的投入,有利于增加复播大豆干物质积累,提高复播大豆氮素吸收量,进而提高复播大豆产量,但降低了氮素籽粒生产效率;水分充足时适量增施氮肥能促进大豆干物质的积累,增加植株氮素的吸收量,增加氮素籽粒生产效率,而过量追施氮肥,阻碍根系吸收氮素进入植株体内,降低氮素的利用效率,且W3N1组合条件下,干物质积累量、植株氮素吸收量、产量均达到最大,产量达到3 741.23 kg·hm-2,分别比低水低肥处理(W1N0)、高水高肥处理(W4N2)增加了54.30%、17.02%。     

河套灌区盐渍化土壤玉米水氮耦合效应

为了探求适用于盐渍化地区的节水、施肥优化模式,采用大田试验,以玉米为研究对象,选取了轻度和中度两种盐分土壤,设置了10种不同水、氮处理,建立不同盐分土壤玉米产量与灌水量及施氮量之间的回归模型并对其进行了分析,研究不同盐分土壤水、氮用量对玉米产量的影响。结果表明:在轻度和中度盐分土壤条件下,灌水和施氮对玉米均有增产效应,水、氮交互作用为正效应,水分的作用大于施氮的作用。通过边际效应分析可知,轻度和中度盐分土壤施氮肥的增产速率没有明显差异,轻度盐分土壤灌水的增产效率明显高于中度盐分土壤。轻度和中度盐分土壤玉米最高产量分别为13 581 kg·hm^-2和11 115 kg·hm^-2,对应的水、氮配比均为灌水编码为0.77(全生育期灌水量2 250 m³·hm^-2),施氮编码为0.69(总施氮量225 kg·hm^-2)。通过模型寻优,得到轻度和中度盐分土壤种植玉米的最佳水、氮配比方案均为全生育期灌水量为1 900.95～2 389.08m³·hm^-2     

滴灌水氮运筹对南疆春小麦根系生长及产量的影响

以南疆地区春小麦新春6号为供试材料,采用土柱栽培法,通过滴灌开展水、氮两因素控制性试验,滴施纯氮量设N₀(不施氮肥)、N₁(69 kg·hm^-2)、N₂(172.5 kg·hm^-2)和N₃(276 kg·hm^-2)4个水平,滴灌水量设W₁(2 250 m³·hm^-2)、W₂(3 000 m³·hm^-2)、W₃(3 750 m³·hm^-2)和W₄(4 500 m³·hm^-2)4个水平,共16个水氮组合处理。结果表明:扬花期是滴灌春小麦根系生长的高峰期,有64.52%～76.90%的根系干质量和76.39%～82.47%的根长分布在0～40 cm土层中。适当增施水氮能有效促进根系...     

沙培黄瓜生长对水氮耦合效应的响应

以‘优胜美’水果黄瓜为试材,设置灌水水平和施氮量两个因素,采用二次饱和D-最优设计进行了田间试验,研究水氮耦合对沙培黄瓜生长、干物质积累和分配、产量的影响。结果表明：所有处理的各项生长指标均随着黄瓜生育期的推进逐渐增加,较低灌水水平（65%）未抑制黄瓜生长,增施氮肥能显著提升各项生长指标对应值,T3处理即灌水水平为65%、施氮量为1 250 kg·hm^-2的水氮运筹方案获得了最好的植株生长特性。水氮耦合对植株干物质积累与分配的影响主要表现在叶片、茎和果实的积累上,植株干物质积累量随着施氮量的增加而显著增加,灌水水平与其呈开口向下的抛物线趋势,但灌水水平对干物质积累量的影响并不显著;通过生长指标的相关性分析确定了叶片叶绿素SPAD值可以作为预测植株干物质积累的关键指标。处理T4在全生育期内各项生长指标对应值均处在较高水平,其单株干物质积累量和干物质最大累积速率分别为248.08 g和4.02 g·株^-1·d^-1,均为各处理间最高值,同时其产量仅次于最高的T5,为101.93 t·hm^-2,该处理符合农业生产中低投入高产出的目标,因此本研究推荐最适的水氮耦合方案为T4,即灌水水平为80.20%,施氮量为623 kg·hm^-2。     

北疆滴灌玉米施氮量估算及减氮增铵效应

根据产量与施氮量函数模型计算滴灌玉米施氮量,并通过减氮增铵改善滴灌玉米氮素营养,探索滴灌水氮一体化下优化施氮策略。2013—2014年两年田间试验表明:玉米产量、干物质量及氮素吸收量均随施氮量的增加显著升高,当施氮量大于435 kg·hm-2时,则呈下降趋势,表现为N435N540N330N225N0;减氮增铵处理的上述指标表现为N375+CPN37575%N375+CPN0,当施氮量在330~435 kg·hm-2时,不同处理的玉米氮素吸收量与氮素收获指数差异均不显著,说明在此范围内减氮增铵对玉米干物质积累、玉米氮素营养及产量无负面影响;根据产量与施氮量间函数关系可得天山北坡滴灌玉米经济最佳产量17 049 kg·hm-2下的施氮量为402.5kg·hm-2;施氮和增铵处理可显著增加玉米穗粒数、单穗重;氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量增加而下降,氮肥利用率表现为N225(46.6%)N330(45.8%)N435(43.6%)N540(34.6%);滴灌玉米氮肥偏生产力和氮肥利用率均以75%N375+CP处理最高,分别比施氮量在330~435 kg·hm-2之间其他处理的平均值增加了31.4%、27.9%和5.8%、6.4%,说明减氮增铵可显著提高滴灌玉米氮素养分利用效率;天山北坡滴灌玉米优化施氮量为402.5kg·hm-2,通过施用硝化抑制剂与尿素水氮一体化分次施入可实现减氮93.8 kg·hm-2,并显著提高氮肥利用率。     

增密种植下浅埋滴灌水氮减量对玉米根、冠物质分配与水氮利用效率的影响

为探究增密种植下浅埋滴灌水氮减量对玉米根冠特性及水氮利用效率的影响,以传统畦灌常规施氮量(300 kg·hm^-2)和常规灌溉量(4 000 m³·hm^-2)为对照（CK）,采用大田裂区试验,以传统畦灌常规灌量40%（W1）、50%（W2）和60%（W3）为主处理,以常规施氮量50%（N1）、70%（N2）和100%（N3）为副处理,研究90 000株·hm^-2密度下浅埋滴灌水氮减量玉米根系分布、干物质积累转运、产量及水氮利用效率的变化特征。结果表明,不同土层根干质量均随灌溉量、施氮量的增加而增加,W2N3和W3N3处理20～40 cm、40～60 cm土层根干质量与CK的差异均不显著。吐丝前W2N3、W3N3干物质积累量与CK的差异均不显著,吐丝后W3N3显著高于CK,2018、2019年分别较CK高出9.74%和7.62%;W2N3、W3N2茎鞘、叶片转运量与CK的差异均不显著,W3N3处理2018、2019年茎鞘、叶片对籽粒贡献率则分别较CK提高了0.37%、0.43%和0.27%、0.56%。...     

滴灌施肥条件下土壤水氮运移数值模拟

为了研究滴灌施肥条件下土壤水、氮的运移分布规律,本文通过室内土柱滴灌水氮入渗试验,研究了滴灌结束时及再分布过程中土壤水、氮的运移变化规律;同时用HYDRUS软件建立了土柱滴灌水氮入渗的几何模型,用来模拟滴灌土壤水氮运移过程。对试验及模拟中12个观测点测得的土壤含水率、土壤铵态氮、硝态氮质量浓度进行对比分析,结果表明：土壤含水率模拟值与实测值的相对误差变化在10%以内;土壤铵态氮、硝态氮质量浓度的模拟值与实测值变化范围在20%以内。滴灌结束时土体剖面内土壤含水率随距滴头距离的增大而减小,再分布72 h土层25~30 cm土壤含水率增大到0.2 cm³·cm^-3,120 h后土体剖面内土壤含水率较滴灌结束时下降了18%。土壤铵态氮质量浓度主要分布于距滴头20 cm的范围;24 h土壤铵态氮质量浓度最大,且随着时间的推移逐渐减小,到120 h时减少了40%;各观测点24 h至120 h土壤硝态氮质量浓度随着时间的推移逐渐增大,且硝态氮质量浓度在滴头20 cm的范围内由0.442 mg·cm^-3增加到1.2 mg·cm^-3。各观测点24 h土壤硝态氮质量浓度在空间分布上差异不大,其中观测点1,3,6,8,5的土壤硝态氮质量浓度分别为0.437,0.467,0.451,0.482 mg·cm^-3和0.447 mg·cm^-3,差值均小于0.05 mg·cm^-3;48 h后土体剖面内土壤硝态氮质量浓度空间分布随离滴头距离的增加而减小,垂直方向上从距滴头5 cm的观测点1到距滴头25 cm的观测点8减少了53%。依据研究结果,可用数值模型模拟滴灌施肥条件下土壤水氮运移的变化规律。     

浅埋滴灌水氮运筹对春玉米产量及水分利用效率的影响

采用二因素二次饱和D-最优设计,于2016-2017年在辽西半干旱区移动遮雨棚内进行了水氮精量控制试验,设灌溉量和施氮量2个因素,灌溉量分别设145.4、271.7、348.2、436.2 mm 4个水平,施氮量分别设0、84.6、136.1、195.0 kg·hm^-2 4个水平,共6个处理。试验分析了水氮交互作用对春玉米产量和水分利用效率的影响,建立了产量回归模型。研究结果表明：浅埋滴灌条件下,灌溉量在145.4~350.5 mm时,春玉米产量随灌溉量的增加而增高至11 005.60 kg·hm^-2;灌溉量在350.5~436.2 mm时,产量随灌溉量的增加而降低至10 730.09 kg·hm^-2;施氮量在0~146.9 kg·hm^-2时,产量随施氮量的增加而增高至10 983.19 kg·hm^-2,施氮量在146.9~195.0 kg·hm^-2时,产量随施氮量的增加而降低至10 862.39 kg·hm^-2。灌溉量因素的影响大于施氮量,水氮之间有明显的正向交互效应,当灌溉量为373.1 mm,施氮量为165.6 kg·hm^-2时产量最高。作物耗水量在拔节-抽雄期和灌浆-收获期较大,分别为115.64、127.50 mm;水分利用效率随灌溉量的增加呈逐渐降低趋势,降低幅度达到52.21%,随着施氮量的增加则呈先升高后降低趋势,增幅为14.73%~20.08%;其中处理6（灌溉量348.2 mm,施氮量195.0 kg·hm^-2)最利于水分利用效率的提高。综合产量和水分利用效率两方面的因素,初步建立了春玉米浅埋滴灌水氮施用优化模式,参数组合为灌溉量348.2 mm、施氮量165.6 kg·hm^-2。     

微咸水膜下滴灌条件下南疆棉花水肥耦合规律研究

为寻求劣质水(微咸水)滴灌施肥下的水肥耦合最优模型,通过正交实验设计,从水、肥、盐三个方面分析了不同生育期棉花耗水、土壤水分、土壤盐分、硝态氮等土壤因子的变化.结果表明:棉花耗水量与灌溉定额及土壤盐分有一定的相关关系.蕾期和花铃前期各处理土壤水分变异系数较大;花铃后期土壤硝态氮的积累量则逐渐增加;矿化度2～3 g·L-1的微咸水与淡水混灌对棉田土壤盐分的积累影响较小;正交分析得出了最优水平为灌水量为600mm,咸淡配比为2∶1,尿素施入量为80 kg· 667m-2.方差分析表明灌溉定额和施肥量两个因素对产量有显著影响,并利用SPSS软件建立了两者与产量的二次回归模型.     

灌溉频率对滴灌小麦土壤水分分布及水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了不同灌水频率对滴灌小麦农田土壤水分分布及小麦水分利用效率的影响。结果表明:从整个生育期来看,在灌水量375 mm条件下,高频灌溉(每4天1次)处理0～40 cm土层含水率和土壤贮水量较高,而深层（40～100 cm）土壤较低;低频灌溉(每10天1次)处理有利于水分的下渗和侧渗,深层土壤含水率和土壤贮水量较高,但水分补给不及时,表层土壤含水率和贮水量偏低;总体上中频灌溉(每7天1次)处理有利于水分在土壤剖面中的均匀分配,有利于作物生长。中频灌溉产量和水分利用效率都最高,分别比高频灌溉和低频灌溉产量增加7.6%和13.5%,水分利用效率增加2.6%和9.9%。在当地自然气候条件下,滴灌小麦采用375 mm灌溉量和每7 d 1次的灌溉频率是较适宜的灌溉模式。     

氮肥运筹对干旱区滴灌甜菜氮素利用及产量的影响

以甜菜品种Beta356为试验材料,研究了氮素运筹[甜菜叶丛快速增长期、块根膨大期、糖分积累期的氮素追施比例分别为6∶3∶1、5∶3∶2、4∶4∶2(用N1、N2、N3表示),以不施氮素的处理为对照(用CK表示)]对滴灌甜菜氮素利用及产量的影响。结果表明:随着生育进程的推进,甜菜干物质积累量呈现先升高后降低的趋势,并在块根膨大期达到最大值;不同处理干物质积累量的差异在甜菜苗期、叶丛快速增长期和块根膨大期均未达到显著水平,至糖分积累期和收获期显著高于CK,且各施肥处理间差异不显著;甜菜氮素阶段积累量与该阶段施氮量相比存在一定的滞后性;不同处理氮素总积累量和氮素运转量均表现为N1N2N3CK,氮素运转率则表现为N1N2CKN3;氮农学利用率和氮表观利用率分别表现为N2N3N1和N3N2N1,其中N2处理的氮农学利用率分别比N1和N3处理提高了14%和4%,且不同处理间差异显著;收获期各处理甜菜产糖量表现为N3N2N1CK,块根中造蜜性非糖物质(K、Na和α-氨态氮)表现为CKN2N3N1。综合考虑氮素利用、产糖量以及块根品质,N2处理可作为北疆露播滴灌甜菜较为合理的氮素运筹模式。     

不同氮肥追施量下滴灌水量对苹果产量和品质的影响

为探究不同氮肥追施量下苹果树对滴灌水量的响应机制,选用17 a生富士(长富2号)进行田间试验,果园设2个追氮水平(高氮N_11.03 kg·棵~(-1)、低氮N_20.57 kg·棵-1);采用滴灌灌水方式进行灌溉,设3个灌水量水平(高水W_1:75%θf、中水W_2:70%θf、低水W_3:65%θf,均为灌水上限),设置CK(只施肥/N_1、N_2,不灌水/W0)为对照,果园统一追肥时间为6月上旬。结果表明:在苹果生育期内进行灌水可明显提高果树产量,本试验中在75%θf下苹果取得最高产量75 643.20 kg·hm~(-2)。各品质指标对水氮的响应存在差异,具体如下:在N_1水平下,可溶性糖、可溶性固形物和硬度随灌水量的提高分别先降低13.80%、4.84%和6.33%后提高5.27%、3.92%和6.32%,其中W_1和W_3下的可溶性固形物和硬度均与W_2产生显著性差异;Vc和糖酸比随灌水量的提高而下降,与W_3相比,W_1下的Vc和糖酸比分别降低44.70%和40.83%;可滴定酸随灌水量的提高而上升,与W_3相比,W_1下的可滴定酸提高64.29%。在N_2水平下,可滴定酸和硬度随灌水量的提高而上升,与W_3相比,W_1下的可滴定酸和硬度分别提高50.00%和6.25%;可溶性固形物随灌水量的提高先增加3.44%后降低1.29%;Vc随灌水量的提高显著下降,与W_3相比,W_1下的Vc降低57.72%。在N_1和N_2下可溶性糖、Vc和糖酸比随灌水的变化趋势一致,可滴定酸、可溶性固形物和硬度则有所不同,除Vc外W_1下的各品质指标基本处于中/高水平。在低灌水量下可溶性固形物、硬度和糖酸比以N_1较大,可滴定酸和Vc以N_2较大;在高灌水量下可溶性糖、可溶性固形物、硬度和糖酸比以N_2较大,可滴定酸和Vc以N_1较大。夏季追施高氮无益于果实综合品质的提高,而且会导致产量的下降,本试验中不同灌水量下的产量均表现为:N_1N_2,追氮0.57 kg·棵~(-1)时比较适宜果树产量和综合品质的发展。苹果树冠不同位置的果实部分品质指标存在差异,可溶性糖、可溶性固形物、硬度和Vc基本以外幅较大,树冠外幅平均分别比内幅高15.03%、7.59%、37.18%和9.88%,可滴定酸和糖酸比则基本相当。     

滴灌条件下土壤水分再分布过程研究

对均质风干砂壤土在滴灌条件下水分再分布过程进行研究发现:距离供水滴头较近的点,水分再分布过程开始后该点土壤含水量突然下降1~2个百分点,随后该点土壤含水量随时间延长而减少,前期较快,后期变缓;原湿润锋边缘处各点的土壤含水量在再分布过程前期表现为继续增加,后期则随时间的延长而缓慢减少。土壤水分的再分布运动使得湿润体内的土壤含水量均有不同程度的下降,土壤水分由高含水区向低含水区运移。在试验条件下水平湿润锋增长幅度6%,垂直方向增长幅度为9%,垂直方向大于水平方向;灌溉结束24 h后土壤水分运动达到暂时的平衡,此后土壤含水量变化很小,土壤湿润锋几乎不再扩展。     

膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化

通过对轻度和中度盐渍化棉田整个生育期土壤水分、盐分含量的动态监测,分析了膜下滴灌棉田土壤水、盐动态变化及其相互作用的关系。结果表明：整个生育期中度盐渍化棉田土壤水分含量要高于轻度盐渍化棉田,土壤水分含量变化规律和土壤盐分含量变化规律相似,均表现出生育前期下降、中期稳定、后期略微增加的趋势;膜下滴灌能够在滴水过程中明显降低土壤中表层0～40 cm盐分含量,下层40～80 cm土壤为盐分聚集区域;以0～20 cm土壤盐 分含量模拟0～40、0～60、0～80、40～80 cm土壤盐分含量,幂函数和线性函数模拟结果较好,模拟0～40、0～60 cm的盐分含量结果达极显著相关,0～80 cm的模拟结果达到显著相关,模拟40～80 cm的土壤盐分变化结果不显著。