氮肥水平对限制灌溉下冬小麦旗叶光合性能及产量的影响

为了解氮素营养供应与小麦节水效果的关系,以周麦22为材料,采取大田试验研究了不同氮肥水平对限制灌条件下冬小麦旗叶光合性能及产量的影响。结果发现,与正常灌水相比,限制灌溉降低了小麦旗叶叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,提高了小麦旗叶胞间CO2浓度;限制灌溉条件下,与不施氮肥相比,增施氮肥能明显改善小麦旗叶光合性能。从产量来看,充分灌水有利于小麦产量提高,而限制灌溉条件下,灌水时期提前或增施氮肥能不同程度提高小麦产量。以上结果说明,增施一定量的氮肥能明显改善限制灌溉条件下冬小麦花后旗叶光合性能,提高小麦产量和水分利用效率。     

生育后期干旱胁迫与施氮量对花生产量及氮素吸收利用的影响

为明确生育后期水分胁迫下施氮对花生产量、氮素吸收及氮肥利用效率的影响,以花育25号为材料,采用双因素试验设计,通过防雨棚土柱试验研究了不同水氮处理对花生氮素吸收、分配、产量及氮肥利用率的影响。在荚果充实期设置水分条件分别为充足灌水(W 0)、轻度干旱胁迫(W 1)和中度干旱胁迫(W 2),设置5个施氮(N)水平,即0kg·hm^-2(N0)、45kg·hm^-2(N1)、90kg·hm^-2(N2)、135kg·hm^-2(N3)和180kg·hm^-2(N4)。结果表明,W1N2处理下花生经济产量、全株生物量、籽仁和全株氮素积累量均达最大值。与其它氮肥处理相比,同一水分条件下适量施氮(N 2)处理增加花生产量,提高收获指数。花生各器官中来自于15N原子标记的肥料中的15N原子百分比随施氮量的增加而显著增加,但增加幅度不同。正常供水和轻度干旱胁迫条件下花生植株氮肥利用率随施氮量的增加先增加后降低,而中度干旱胁迫下氮肥利用率随施氮量的增加而降低。本试验条件下,W1N2处理(轻度干旱胁迫和施氮90 kg·hm^-2)处理下花生干物质与氮素积累量适宜,氮素向生殖器官分配比例和氮肥利用率较高。     

不同水分条件下氮肥对花生根系生长及产量的影响

在防雨棚旱池内以"花育25号"花生为试验材料进行土柱栽培试验,在中度干旱胁迫和充足灌水两个水分条件下,分别设置不施氮肥(N0)、中氮(N1,90kg/hm2)、高氮(N2,180kg/hm2)3个施氮水平,研究不同土壤水分和氮肥条件对花生根系生长及产量的影响。结果表明,与不施氮肥处理相比,两个水分处理下中氮处理均显著提高花生的荚果和籽仁产量,且能显著增加水分生产效率。随土层深度的加深,花生根系生物量在垂直分布上呈递减趋势。根系生物量的垂直分布可用对数函数模型、乘幂函数模型、指数函数模型、多项式函数模型来表示,其中乘幂函数的模拟精度最高。正常供水处理下出现高氮营养浅根化的趋势,而干旱胁迫下施用氮肥增加深层土壤内根系,且中氮显著增加干旱胁迫下根系伤流强度。相关性分析表明花生整体形态性状和40cm以下土层内根长和根系生物量与产量间达显著或极显著相关。干旱胁迫下适量施用氮肥增加深层土壤内根系,是提高干旱胁迫下花生产量的有效方法。     

不同时期根区局部灌溉对玉米干物质积累和水氮利用的影响

通过盆栽试验研究4种氮、钾水平下,不同生育阶段(苗期至抽雄期、苗期至拔节期和拔节期至抽雄期)实施根区局部灌溉对玉米干物质积累、水分利用效率和氮素利用的影响。结果表明,与常规灌溉相比,不同生育期根区局部灌溉处理耗水量均明显减少;苗期至拔节期分根区交替灌溉干物质积累降低甚微或略有增加;中氮、钾(N、K2O均为0.12 g/kg土)时水分利用效率提高22.8%,且氮表观利用率最高。在相同灌水方式下,中氮、钾水平干物质积累、水分利用效率和氮吸收利用较高,中氮、钾时苗期至拔节期分根区交替灌溉是一种节水高效模式。     

不同土壤类型下灌溉方式对水稻产量形成及水分利用效率的影响

以常规粳稻南粳9108为试验材料,在壤土、黏土、砂土3种类型土壤下,自有效分蘖临界叶龄期开始分别设置轻度节水灌溉(-15k Pa)、重度节水灌溉(-25k Pa)处理,并以常规水层灌溉为对照(CK),探究不同土壤类型下不同灌溉方式对水稻产量及水分利用效率的影响。结果表明,在壤土和黏土条件下,与CK相比,轻度节水灌溉、重度节水灌溉处理显著提高了水稻产量和水分利用效率,其中,轻度节水灌溉较CK分别增产13.89%和10.96%,重度节水灌溉分别增产7.02%和6.61%,水分利用效率轻度节水灌溉较CK分别提高32.0%和26.0%,重度节水灌溉较CK分别提高29.0%和26.0%;在砂土条件下,轻度节水灌溉和重度节水灌溉处理产量较CK明显下降,但水分利用效率提高,其中,轻度节水灌溉处理较CK减产5.67%、水分利用效率较CK提高18.0%,重度节水灌溉处理较CK减产11.22%、水分利用效率较CK提高21.0%。在壤土、黏土条件下,轻度节水灌溉能够提高地上部群体干物质积累量、光合势、群体生长速率和净同化率,从而提高产量,而砂土条件下节水灌溉降低了地上部群体干物质积累,最终导致减产。     

氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用

为了解氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用,比较分析了2种氮肥基追比(10∶0和6∶4)下调亏灌溉(水分亏缺阶段为返青至拔节期)对冬小麦产量和水分利用效率的影响差异。结果表明,返青至拔节期水分调亏显著降低冬小麦的叶面积,抽穗后在充分供水条件下对根系活力的影响表现出较长后效,且降低了花后旗叶MDA的积累速率,最终显著提高了产量及水分利用效率。与氮肥基追比10∶0处理相比,6∶4处理下开花期冬小麦的叶面积显著增加,抽穗后在土壤自然干旱条件下灌浆期光合速率明显提高,花后旗叶MDA含量降低,稳产性增强。可见,在冬小麦生育后期土壤水分较好的情况下,返青至拔节期水分调亏对产量有正效应;生育后期土壤较干旱情况下,追施氮肥可以提高冬小麦的抗旱能力。     

棉秆炭对灰漠土玉米生长及氮素利用的影响

通过盆栽试验,氮素设置3个水平,棉秆炭用量占土壤质量分数设置4个不同水平,研究棉秆炭对玉米生长及氮素利用的作用效果。结果表明,不施氮肥(N0)处理,添加棉秆炭抑制玉米器官的生长和生物量积累,生物量降低幅度为4.98%~17.36%;氮肥与棉秆炭配施提高玉米器官的生长和生物量积累,提高幅度为1.68%~11.30%,不同棉秆炭处理间差异不明显。添加棉秆炭促进玉米根系生长,提高根冠比,增加氮素对玉米根冠比的影响不明显;同时,添加棉秆炭抑制玉米根、茎、叶、棒以及植株吸氮量,增加施氮量抑制作用逐步降低。施入棉秆炭降低氮肥吸收效率,提高氮肥表观利用率,相比不添加棉秆炭(BC0)处理,添加2.0%棉秆炭(BC2.0)处理氮肥吸收效率降低2.50%和4.96%,氮肥表观利用率提高8.48%和7.49%,过量的棉秆炭添加可能降低氮肥表观利用率。     

干旱胁迫下褪黑素对小麦幼苗生长、光合和抗氧化特性的影响

为探究褪黑素对小麦幼苗抗旱性的调节作用,明确褪黑素提高小麦抗旱能力的作用途径,以小麦水地品种西农9871为材料,通过盆栽试验,分析了干旱胁迫下根施褪黑素（100 μmol·L^-1）对小麦幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明,干旱胁迫抑制了小麦的生长,降低了叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率及PSⅡ最大光化学效率,导致过氧化氢（H₂O₂）与丙二醛（MDA）积累增加及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量升高。在干旱胁迫下根施褪黑素可增加小麦幼苗的生物量和根冠比,维持较高的相对叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率及光化学效率,并进一步提高过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)活性及抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）的含量,减少了H₂O₂ 与MDA的积累。复水后,根施褪黑素处理的小麦幼苗生长表现出较快的恢复能力。以上结果说明,在干旱胁迫下,褪黑素通过增加根冠比,促进水分吸收,改善叶片的水分状况,并通过增强抗氧化能力,减轻氧化伤害。褪黑素处理的植株表现出较好的水分状况和较轻的氧化伤害,有利于其维持较高的光合能力,从而提高小麦幼苗的抗旱性及恢复生长的能力。     

北京郊区不同水氮管理模式对冬小麦产量及水分和养分利用效率的影响

为了探讨不同水、氮管理模式对冬小麦产量和水分、养分利用效率的影响,于2002～2004年在北京东北旺农田试验场(该地区小麦生育期常年降水约为118 mm,>0℃的有效积温约为1 970℃)进行了灌溉、施肥2个因素27个处理组合的田间试验.结果表明,在本试验条件下,灌水效应不显著,但水、氮交互效应及氮肥效应显著,氮肥效应值较高,增产潜力较大.适量增施氮肥,有利于提高产量和水、氮利用率.优化水、氮模式和传统水、氮模式相比,产量差异不显著;优化施氮模式下氮肥利用率最高(56.3%～70.3%),限量灌溉模式下水分利用率最高(2.81～3.73 kg/m3).优化施氮模式与传统施氮模式相比,有着明显的经济效益;但传统灌溉模式与优化灌溉模式相比,由于节省了较大的人力物力成本,经济效益增加显著.     

优化灌溉和施肥对冬小麦产量的影响

为了探讨传统水氮管理和优化水氮管理对冬小麦产量的影响，于1999～2000年在中国农业大学中德合作项目北京试验基地进行了包括灌溉、氮肥和秸秆3因素共18个处理组合的田间试验。传统水氮管理尽量模仿当地农民的生产实际，优化水氮管理以冬小麦生长发育的需要为原则，结合土壤水分和土壤养分的实测值来具体确定。结果表明，优化灌溉在节水11mm的情况下，小麦产量与传统灌溉无显著性差异；优化施氮与传统施氮相比，氮肥用量降低了75％，但产量并不降低；秸秆还田与秸秆不还田相比，冬小麦产量无明显变化。上述结果表明，在保持产量不降低的前提下，华北平原小麦生产中节水的空间相对较小，而节肥(指氮肥)的空间相对较大，优化施氮管理值得大力推广。     

Yield, water use efficiency and nitrogen uptake in potato: influence of drought stress

Summary A lysimeter experiment was performed to study the optimal allocation of limited water supply in potatoes. Irrigation regimes equal to 40, 60 and 80% of maximum evapotranspiration (ET) were evenly applied over the crop cycle. Other treatments involved withholding 80 mm of irrigation, based on ET, beginning at each of three designated growth stages (tuber initiation, early and late tuber growth). An irrigated control treatment, restoring the entire ET, was included for comparison. Continuous drought stress reduced photosynthesis as irrigation volumes were reduced. Plant biomass and tuber yield decreased almost proportionally to water consumption, so that WUE was roughly constant. N uptake was highest in the control and in 80% ET treatment. Withholding water during tuberisation severely hindered plant physiological processes and penalized tuber yield. Reductions in photosynthesis, total biomass and yield were the greatest when drought was imposed during tuber initiation. The earliest stress resulted in the lowest WUE and N uptake. A new crop water stress index (SI) was proposed, which combines atmospheric demand for water and canopy temperature.     

施肥和降水年型对土壤供水量和大豆水分利用效率的影响

基于中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站的长期定位试验,利用海伦站内气象数据和中子仪测定的土壤水分数据,分析了丰水年(2006)、平水年(2008)和枯水年(2001和2004)条件下的无肥(CK)、化肥(NP)和化肥+有机肥(NPM)处理对大豆耗水量、土壤供水量和大豆水分利用效率的影响。从4 a的平均值分析,大豆耗水强度最大时期为开花-鼓粒期。施肥增加了大豆的耗水量,与CK相比,NP和NPM的耗水量分别增加了0.92%和2.21%,其中施肥增加大豆耗水量的效应在枯水年表现得更为显著。大豆消耗的水分除了大气降水以外,还有土壤供水量,在降水最为缺乏的大豆鼓粒-成熟期,与CK相比,NP和NPM土壤供水量分别增加了11.72%和23.48%。在观测的4 a中,大豆水分利用效率均表现为CK相似文献   

Effects of supplemental irrigation based on soil moisture levels on photosynthesis,dry matter accumulation,and remobilization in winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars

Two winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars, namely Jimai22 (JM22) and Zhouyuan9369 (ZY9369), were used to study the effects of a new irrigation policy, supplemental irrigation (SI) based on soil moisture levels, photosynthesis, dry matter accumulation, and remobilization from 2009 to 2011 in Northern China. Two SI treatments were designed based on relative soil moisture contents in the 0–140 cm soil layer: (1) the target soil relative water contents were 75% of field capacity (FC) at jointing and 65% of FC at anthesis (W1), 75% and 70% (W2) in 2009–2010, and (2) the target soil relative water contents were 75% at jointing and 75% at anthesis (W1′), 75% and 80% (W2′) in 2010–2011. Rain-fed treatment (W0) was used as control. Results showed that SI significantly improved the biomass, grain yield and water use efficiency (WUE) of both wheat cultivars. The biomass and grain yield of W1 and W1’ treatments were higher than those of others. The net photosynthetic rate, the actual photochemical efficiency of flag leaf, the accumulation of dry matter, and its remobilization from the vegetative parts to the grains after anthesis in W1 and W1’ treatments were significantly higher than in the other treatments. By contrast, the WUE and irrigation efficiency of W2 and W2’ were significantly lower than those of W1 and W1’. Under the experimental conditions, ‘JM22’ showed higher photosynthetic rate in the last stage of grain filling, more spike number per ha, more kernels per spike, higher 1000-kernels weight and eventually higher WUE than ‘ZY9369’.     

水稻抗旱节水栽培技术

针对水田面临严重缺水局面,为了缓解水田旱情,从选用耐旱品种、培育壮秧、免耕轻耙、间断灌水等栽培技术入手,介绍了水稻抗旱节水栽培技术的关键环节。提出了耐旱高产品种、培育壮秧、旱整地、重施底肥、全层施氮、根据水稻不同生育期间断灌溉等具体节水措施。     

玉米C_4光合酶基因导入对拟南芥光合特性及抗旱性的影响

为了解玉米C_4型光合酶基因对C3植物拟南芥光合特性的影响及其对干旱胁迫的响应,分别以过表达ZmPEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)、ZmPPDK(丙酮酸磷酸二激酶)和ZmNADP-ME(依赖于NADP的苹果酸酶)单个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PC、PK、ME),以及过表达PEPC+PPDK和PPDK+NADP-ME两个酶基因的拟南芥株系(分别简写为PCK、PKM)为供试材料,在开花期停止浇水,并分别于干旱胁迫处理前1天、第5天、第10天和结束干旱胁迫复水处理5d时测定转基因拟南芥中目标基因的表达量、光合速率、水分利用效率和酶活性。结果表明,在正常生长条件下,PCK类型株系的PEPC酶活性、PPDK酶活性、净光合速率(Pn)以及水分利用效率(WUE)较野生型拟南芥分别高52%、20%、24%和55%,除PPDK酶活性外,PCK类型株系各指标测定值的增幅均高于其他转基因类型株系,综合表现最优。不同类型株系的上述测定指标总体表现为PCKPCPK、PKMME。干旱胁迫处理5d时,各类型株系中目标基因的表达量、光合酶活性、Pn和WUE均有所上升。干旱胁迫处理10d时,拟南芥受到严重损伤,上述指标的测定值均下降。复水5d时上述指标得到不同程度的恢复,不同类型转基因株系的各项测定指标在不同干旱胁迫处理中总体仍表现为PCK最优,PC次之。各转基因株系均优于受体非转基因拟南芥。     

土壤水分胁迫对槟榔幼苗光合特性的影响

以海南长蒂槟榔种为材料,采用盆栽试验,通过控制土壤含水量,研究不同水分胁迫对槟榔幼苗光合特性的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的加剧,槟榔幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gond)下降,胞间CO2浓度(Ci)升高,干旱降低槟榔的净光合作用,限制气体交换。槟榔幼苗的水分利用效率和土壤水分含量成负相关,即水分胁迫程度越深,叶片的水分利用效率越高。     

水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用及品质的影响

为了探明膜下滴灌条件下水氮供应对北疆春玉米产量、水氮利用效率以及子粒品质的影响,设计3个灌水量水平和4个施氮量水平共12个处理的双因素测坑试验。结果表明,在同一灌水量条件下,随施氮量的增加,春玉米子粒产量、水分利用效率(WUE)、地上部干物质量、氮素吸收量以及总淀粉和粗蛋白含量,均表现出先增后减的趋势,耗水量无显著变化,氮素利用效率(NUE)和粗脂肪含量分别表现出递增和递减的趋势。在同一施氮量条件下,随灌水量的增加,耗水量、子粒产量、NUE和总淀粉含量以及地上部干物质量与氮素吸收量,均表现出递增趋势,粗蛋白和粗脂肪含量相反,而WUE先增后减。通过CRITIC和TOPSIS综合评价排序,与试验地肥力相近的北疆膜下滴灌春玉米适宜的灌水量为5 100 m³/hm²、施氮量为460 kg/hm²。     

节水灌溉与有机肥配施对关中地区夏玉米氮肥利用的影响

为寻求更适合关中地区夏玉米的灌溉施肥管理措施，本研究通过田间试验，采用充分灌溉(W1)与减少灌溉量50%的非充分灌溉(W2)两种灌溉方式，设置3种不同的施肥处理，F1(化肥)、F2(24%有机肥+76%化肥)、F3(48%有机肥+52%化肥)，研究减少灌溉水量和配施有机肥对夏玉米产量及氮肥利用效率的影响。结果表明，节水灌溉和有机无机肥配施可提高植株对氮素的吸收、累积和转运水平。有机无机肥配施与不同灌溉量的交互作用对作物0～100 cm土层硝态氮含量影响显著。节水灌溉和有机肥配施处理均提高了夏玉米的子粒产量以及氮肥利用效率，W2F2处理的产量达到最高为6 287.3 kg/hm²。综上，节水灌溉(W2)和配施24%有机肥+76%土肥(F2)相结合的处理对应的氮素利用效果最好。     

氮量及减灌对冬小麦旗叶生理参数和细胞保护酶活性的影响

为给小麦水氮高效栽培提供依据,以水氮响应特征不同小麦品种保麦10（适合高水肥）和石麦22（节水型）为材料,通过田间试验,研究了不同施氮量及春季灌水次数对小麦旗叶光合色素含量、保护酶活性和产量的影响。结果表明,増施氮素和增加灌水次数能提高供试品种旗叶叶绿素a、b含量、可溶隆蛋白含量、超氧化物气化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性,改善产量构成因素及产量,减少细胞膜质过氧化产物丙二醛（MDA）累积量。高水氮组合（N225结合春季2次灌水）下保麦10和石麦22旗叶生理生化参数及产量性状的差异较小;在高氮、低氮灌1水下,与保麦10相比,石麦22旗叶生长中后期被测细胞保护酶活性、游离脯氨酸、可溶性糖含量显著增加,MDA含量显著降低,产量得到明显改善。石麦22较强的耐低氮及干旱能力与其水氮胁迫下植株上位叶维持较高光合色素含量、较多渗透物质含量和较强细胞保护酶活性有关。     

Effect of water saving management practices and nitrogen fertilizer rate on crop yield and water use efficiency in a winter wheat–summer maize cropping system

Deficit irrigation (DI) is a water-saving irrigation strategy in which irrigation water is applied at amounts less than full crop-water requirements. Some researchers have suggested that greater increases in water use efficiency (WUE) could be realized if DI was used in combination with water conservation or rainwater harvesting techniques. The objective of this six-year field study was to determine the effect of DI in combination with straw mulch (SM) or plastic film-mulched ridge and straw-mulched furrows (RF) on grain yield and WUE in a winter wheat-summer maize rotation. Interactive effects between the water-saving management practices and N fertilizer rate were also investigated. Results indicated that maize yields in the RF + DI and SM + DI treatments were as much as 1.6 times those in the DI and conventional furrow irrigation (CFI) treatments. Over the six-year study, total maize yield in the RF + DI treatment was 5580 kg/ha more than in the CFI treatment and 6500 kg/ha more than in the DI treatment. Wheat yields in the RF + DI and SM + DI treatments were similar to the CFI treatment but slightly more than in the DI treatment. At harvest, there was no significant difference in water storage in the 0-200 cm soil profile among the RF + DI, SM + DI, DI, and CFI treatments. Nitrogen fertilizer application significantly increased maize and wheat yield compared to the unfertilized treatment; however, there was no further yield response when the N application rate exceeded 120 kg N/ha. In summary, these results indicated that DI in combination with SM or RF practices increased crop yield and WUE in the winter wheat-summer maize crop rotation. Compared to CFI practices, the SM + DI and RF + DI practices reduced the amount of irrigation water applied over a six-year period by about 350 mm.