水氮耦合对红枣光合特性与水分利用效率的影响研究

在不同水氮处理条件下研究红枣光合特性及其水分利用效率的变化.结果表明:水氮耦合对枣树叶片叶绿素含量、叶面积指数以及光合特性和水分利用效率都产生了明显的影响.在灌水量适度的条件下,随着氮素施入量的增加,叶绿素含量先增后减,叶面积指数递增,净光合速率峰值和最小值都随氮素施入量的增加而升高,蒸腾速率和气孔导度值在日变化的各个时间点上都先减后增,胞间CO2 浓度递减,气孔限制值递增,水分利用效率先增后减;在氮素施入量适度的条件下,随着灌水量的增加,叶绿素含量和叶面积指数均呈减小的趋势,净光合速率峰值和最小值都随灌水量的增加而升高,蒸腾速率、气孔导度和气孔限制值在各个时间点上的值都呈递增;胞间CO2 浓度和水分利用效率递减.     

水氮耦合对玉米生长和产量的影响研究进展

近年来,气候变化与耕地面积不断缩减对粮食产量产生了巨大挑战。在农业生产中水、肥是必不可少的元素,两者在作物生长发育中紧密相连但又彼此制约,也是影响旱地农业生产和高产优质的必要因素。水氮耦合能调节影响作物吸收土壤水分和养分,并实现水肥一体化管理模式,在保证水肥资源高效利用的同时提高作物产量或不减产。玉米是一种典型的需水量大、需氮量多的作物,不同生育期对水、氮需求量不同,在玉米关键生育阶段水氮供应不足会影响其光合作用,进而影响干物质积累与分配,最终降低玉米产量,浪费农业资源。因此,本文主要综述了水氮耦合对玉米光合作用、干物质积累、水肥利用效率及产量的影响,明确玉米生育期内水氮耦合规律及其交互作用,以期为玉米合理灌溉及施肥提供指导。     

水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质积累量及水分利用效率的影响

采用完全随机区组设计,利用当地主栽品种潍麦8号通过大田小区试验,研究水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质积累量及水分利用效率的影响。结果表明,在返青-拔节期,灌水、施肥可提高冬小麦的干物质量及水分利用效率;拔节-扬花期,灌水对干物质积累影响不大,在高水处理下反而降低,从而水分利用效率降低;扬花-灌浆期,高水高氮(W2N2)处理的干物质量最大,而作物水分利利用效率(WUE)在低水水平下较高。综合来看,本试验条件下,中水高氮处理(W1N2)是提高冬小麦生育期干物质量和水分利用效率的最佳方案。     

青贮玉米生长、耗水、产量和水分利用效率对水氮供应的响应研究

为探究黑龙港流域典型半干旱半湿润区不同水氮处理对青贮玉米产量和水分利用的影响规律,试验设计灌水量和施氮量2个因素,设置4个灌水水平0.25I(W1)、0.50I(W2)、0.75I(W3)、1.00I(W4)(I为高水处理的灌水量),3个施氮水平(N1:120 kg/hm~2、N2:240 kg/hm~2、N3:360 kg/hm~2),以高水高氮(W4N3)处理为对照,共计12个处理。各小区采用随机布置,于2019年4—8月在河北省巨鹿县开展田间试验。结果表明:轻度亏水(0.75I)、中等施氮量(240 kg/hm~2)能保证青贮玉米正常生长发育。青贮玉米各生育阶段耗水量由大到小依次为拔节期、抽穗期、苗期、灌浆期,高水高氮的W4N3处理总耗水量最大为492.67 mm,显著高于其余处理。青贮玉米鲜重产量变化范围为59.65～107.49 t/hm~2,增加灌水显著提高青贮玉米产量,产量随施氮量增加呈先上升后下降趋势。灌水、施氮以及二者交互作用对WUE有极显著影响,其中施氮量为提高WUE的主要因素。W4N2处理WUE最大,与W4N2相比,W3N2处理WUEw仅减少2.57%,差异不显著。轻度亏水(0.75I)、中等施氮量(240 kg/hm~2)较W4N3处理在鲜重产量仅下降8.68%的情况下,可获得较高的WUE(22.21kg/m3),每亩可节约31.5 m3的灌水量,减小120 kg/hm~2的施氮量,采用该方案可达到节水减氮高效目的。     

水氮耦合对黑河中游绿洲制种玉米光合特性的影响

以黑河中游绿洲制种玉米为材料,研究了水氮耦合对制种玉米光合特性的影响.结果表明:制种玉米叶片净光合速率在拔节期末达到最高,平均值为27.66μmol/(m2·s),比苗期、灌浆期和成熟期平均高32.8%、22.5%和73.4%.其中,中水中氮处理玉米叶片净光合速率平均值为20.68μmol/(m2·s)表现出良好的水氮互作效应,在整个生育期显著提高了叶片的净光合速率,且与高水中高氮处理间差异不显著.叶片蒸腾速率、气孔导度的变化与光合速率的变化基本一致,但中水中氮处理的玉米叶片蒸腾速率显著低于其他处理,且瞬时水分效率较高,具有良好的节水作用;拔节期至灌浆期气孔导度的降幅明显低于光合速率和蒸腾速率.玉米叶片光合速率和蒸腾速率与气孔导度极显著正相关.研究发现,轻度亏水配合中等施氮量处理是黑河中游绿洲制种玉米高产、高水效的适宜水氮组合.     

膜下滴灌棉花水氮耦合对其干物质和水分利用效率的影响

在膜下滴灌条件下,设置不同水、氮用量,测定不同生育期各处理的植物干物质积累和土壤水分含量,结合试验区详细的气象资料,计算棉田各处理水分利用效率。结果表明,随着氮肥用量的增加,棉花干物质积累的快速增长期推迟,最大积累速率增加,棉花干物质的快速增长期在初花-盛铃期,持续45 d左右,棉花总干物质随氮肥用量的增加而增加,灌水量对干物质积累也表现出同样的趋势。干物质水分利用率(WUE)随着灌溉水量、施氮量的增加呈现先增加而后降低的趋势。试验中最优水氮组合为灌水4 800 m3/hm2、施氮肥300 kg/hm2。在这个组合下,棉花干物质积累、水分利用效率和产量均达到最大。     

水磷耦合效应对玉米苗期生长和水分利用效率的影响

利用Hogland全磷和缺磷处理进行了室内砂培桶栽试验，研究了玉米5叶期前的生长状况、生理特性、水分消耗、干物质积累与分配及水分利用效率。结果表明，水磷耦合效应取决于水分的供应方式，以干湿交替施磷效果最佳，其次为干旱施磷，再次为湿润施磷处理。干湿交替施磷能显著提高光合速率，增加作物气孔导度，促进根系生长，增加根冠比，调节整株水平下干物质资源的合理分配；提高玉米苗期水分利用效率。     

不同覆盖方式对玉米产量和水分利用效率的影响

在渗水地膜覆盖、普通地膜覆盖、普通地膜和渗水地膜交替覆盖、秸秆覆盖和裸地种植五种处理方式条件下,探讨了不同覆盖方式对辽西风沙半干旱地区玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,不同覆盖处理均可以不同程度的增加玉米产量和水分利用效率,其中渗水地膜覆盖能使玉米产量增加32.66%,土壤水分利用效率提高41.9%,说明渗水地膜覆盖是辽西风沙半干旱区提高玉米产量和水分利用效率的最佳方式。     

膜下沟灌水氮耦合对温室番茄根系分布和水分利用效率的影响

【目的】研究膜下沟灌水氮耦合对温室番茄根系分布和水分利用效率的影响,以获得较优的灌溉施氮模式。【方法】2011-09-2012-02在甘肃石羊河流域,以番茄品种"保罗塔"为供试材料,采用田间试验,设置1 485,2 080m3/hm2 2个灌水水平和225,410和630kg/hm2 3个施氮水平,进行完全随机区组设计,共6个处理,研究膜下沟灌水氮耦合对番茄根系分布和水分利用效率的影响。【结果】温室番茄根系主要集中在60cm以上的土层,随着土层深度的增加,根长密度呈指数下降;施氮过低或过高均可以导致番茄根系长度、产量和水分利用效率显著减小。在施氮量较低(225～410kg/hm2)时,随着灌水量的增加,番茄根系长度显著增加;当施氮量较高(630kg/hm2)时,番茄根系长度显著减小。当施氮量相同时,随着灌水量的增加,番茄产量显著增加,而水分利用效率显著降低。番茄产量与根系表面积呈显著正相关关系。【结论】在西北干旱地区,低水中氮(灌水量为1 485 m3/hm2、施氮量为410kg/hm2)处理为较理想的水氮耦合模式。     

水分-氮肥配合对油菜氮素利用效率的影响

采用盆栽试验方法,研究了不同水氮条件对油菜氮素利用效率的影响。结果表明:油菜氮素利用效率与氮肥用量、灌水控制水平关系极为密切,且水肥交互效应明显。油菜氮素利用效率随着氮肥用量的增加而显著降低;在施用氮肥的条件下,随灌水控制水平的提高而提高;在不施氮肥时适当提高灌水控制水平能提高油菜的氮素利用效率。水肥协调供应是油菜高产和提高氮素利用效率的重要措施。综合考虑,灌水水平控制在田间持水量的80%、施氮量为0.12g/kg(土)的组合是最优的。上述结果可为蔬菜的合理灌溉和施肥以及地下水环境保护提供理论依据。     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

水氮组合模式对双季稻氮肥利用效率的影响

为双季稻水肥高效利用调控技术提供支撑,采用水肥耦合方式,设置间歇灌溉和淹水灌溉2种灌溉方式,高氮、中氮、低氮和不施氮4种施肥方式,开展大田试验研究不同水氮组合对双季稻氮积累量和氮肥利用效率的影响。结果表明,淹水灌溉下,以施高氮处理的植株氮积累量最高,早稻分别比施中氮、低氮和不施氮高20.8%、22.7%和59.4%,晚稻分别高出13.9%、27.0%、58.6%;间歇灌溉下,早稻以施中氮处理的植株氮积累量最高,分别比施高氮、低氮和不施氮高5.2%、15.8%和59.5%,晚稻以施高氮处理最高,依次比施中氮、低氮和不施氮高1.9%、15.4%、56.3%。水稻植株氮积累量总体随着施氮量的增加而增加。同一灌溉条件下,氮素农学利用率、氮素干物质生产率、氮素稻谷生产率、氮素偏生产力和氮素生理利用率均随施氮量的增加而减少;相同施氮水平下,间歇灌溉的水稻植株氮积累量、氮素农学利用率、氮素生理利用率均要高于淹水灌溉。间歇灌溉有利于提高氮素利用率,促进双季稻节水节肥生产。     

施用缓释氮肥对夏玉米产量和氮肥利用率的影响

[目的]为夏玉米合理施用氮肥提供理论依据。[方法]以夏玉米为试验材料,通过田间小区试验,研究了缓释氮肥对夏玉米产量和氮肥利用率的影响。[结果]缓释氮肥掺比普通氮肥及缓释氮肥减量施用可以在0.05水平显著提高夏玉米产量和氮肥利用率。缓释氮肥掺混普通氮肥以SCU70%+PU30%处理玉米产量、籽粒吸氮、秸秆吸氮、吸氮总量和氮肥利用率最高,在0.05水平显著高于其他等氮处理,产量为7 284.0 kg/hm2,增幅达10.63%～33.02%,氮肥利用率为33.13%,增幅达7.81%～23.09%。缓释氮肥处理则以SCU70%处理玉米产量、秸秆吸氮、吸氮总量和氮肥利用率最高,在0.05水平显著高于其他缓释氮肥处理,产量为6 937.0 kg/hm2,增幅达6.54%～18.85%,氮肥利用率为37.65%,增幅达11.55%～18.00%。[结论]缓释氮肥配施普通氮肥SCU70%+PU30%及缓释氮肥减量30%施用均能在0.05水平显著提高夏玉米产量和氮肥利用率。     

增效氮肥对玉米生长及土壤无机态氮浓度的影响

在靖远县北滩乡井滩村布设大田试验,测定了3种肥料、6个施肥处理对玉米生长及土壤无机态氮浓度的影响。结果表明,在施氮量相同的情况下,与常规施肥和施入等氮硫酸铵相比,施用增效氮肥可使玉米生育期延长4 d,折合产量较常规施肥和施入等氮硫酸铵分别提高10.71%、13.18%,分别增收3 138.74、3 780.74元/hm2,收益率为10.71%、13.18%。室内测定的不同肥料对土壤无机态氮浓度的影响结果表明,施用增效氮肥可延长肥效20～30 d,提高肥料利用率10%以上。     

水氮互作对冬小麦产量和水分利用率的影响

在大田试验条件下,研究了水氮互作对冬小麦产量和水分利用率的影响.结果表明,干旱胁迫影响了氮肥的作用,在不同灌溉量的水分条件下,氮肥的作用得到充分发挥,水分和氮素配合不仅有利于提高产量,也有利于提高冬小麦水分利用率.     

不同氮源对土壤无机氮、玉米产量和氮利用效率的影响

为了提高氮肥利用率,选择合适的包膜尿素(一次性基施)代替尿素(基肥+追肥),以玉米品种巴玉11为试验材料,研究不同氮源(氮肥品种)、不同施氮时期对土壤无机氮含量、玉米产量和氮利用效率的影响。田间试验设置空白(CK)、尿素基施(CU1)、尿素基施+追肥(CU2)、硫包膜尿素基施(SCU)、树脂包膜尿素基施(PCU)、50%树脂包膜尿素+50%普通尿素基施(HPC)共6个处理,测定不同生育时期1 m土体内铵态氮含量、硝态氮含量、玉米产量及氮利用效率。结果表明,与传统施氮方式相比(CU2),尿素一次性基施(CU1)处理前期氮素释放快,后期脱肥;两种包膜尿素均可延缓氮素释放,硫包膜尿素表现为前期氮素释放快的典型特征,树脂包膜尿素在整个生育时期表现较平稳氮释放。各处理产量表现为PCUHPCCU2CU1SCUCK,相对于不施氮依次增产46.3%、38.8%、29.5%、25.8%、16.9%;氮肥利用率表现为PCUHPCSCUCU2CU1,利用效率依次为49%、43%、39%、36%、25%。树脂包膜尿素基施处理和50%树脂包膜尿素+50%尿素基施处理,可显著提高玉米产量和氮利用效率,可代替传统施氮方式应用于生产。研究结果为黑土区一次性施氮提供理论依据和应用参考。     

氮肥运筹对限水灌溉冬小麦产量及氮素利用的影响

华北地区是中国小麦的主产区,也是缺水最为严重的地区之一,农业用水用肥过量正威胁着这个地区地下水资源的数量和质量。为此,笔者于中国农业大学吴桥实验站研究了不同氮肥措施对冬小麦产量、氮素和水分利用、以及土壤硝态氮残留的影响。实验在春浇一水和春浇二水两种水分限制条件下,分别设7个氮肥处理,即在4个等级氮肥用量(分别为0、157.5kg/hm2、226.5kg/hm2、295.5kg/hm2,不包括有机肥中所含氮量)下,分设两种施肥方式(全部基施和基施 追施)。结果表明,施氮量和施氮方式相同时春浇二水冬小麦的产量高于春浇一水,二水穗粒数较一水高,千粒重则低于一水,一水耗水量较少,水分利用效率明显高于二水;同一水分下不同施肥量及施肥方式对产量的影响差异不显著,同一施肥方式下在157.5￣295.5kg/hm2范围内,施肥量越大,氮素生理效率和氮肥生产力越低,施氮157.5kg/hm2时,氮收获指数均处在最高或较高水平;土壤硝态氮残留量与施氮量呈显著正相关,成熟期一水条件下土壤中硝态氮主要集中在上层(0￣80cm),二水条件下则主要分布在中下层。综合研究表明,在春浇一水条件下,施氮水平在157.5kg/hm2,且全部基施,能够获得与多量施肥相当的产量,且可提高氮肥和水分利用效率,减少硝态氮的淋洗和残留,提高劳动生产率,在干旱缺水地区是比较合理的栽培方式。     

测墒灌溉条件下不同养分配置对小麦-玉米产量及水分利用效率的影响

为寻求节水节肥增产增效的水肥配置模式,在河南省通许县进行测墒灌溉[亏缺灌溉(田间持水量的50%~60%)、限量灌溉(田间持水量的65%~75%)、充分灌溉(田间持水量的75%~85%)]条件下不同养分配置[底施专用肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2]对小麦-玉米产量及水分利用的影响研究。结果表明,限量灌溉处理可促进作物生长发育,与亏缺灌溉处理相比,小麦株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量总体均增加,不孕穗数下降,玉米有效穗长和千粒质量增加;与充分灌溉处理相比,小麦小穗数、穗粒数、千粒质量和玉米双行粒数、千粒质量总体均增加。对于小麦来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产6.73%~11.61%,较充分灌溉处理增产0.71%~4.11%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高0.51~1.29 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.63~1.12 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2处理效果最好,其次为底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理。对于玉米来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产17.44%~21.45%,较充分灌溉处理增产1.20%~9.04%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高2.06~3.42 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高1.28~3.09 kg/(mm·hm~2),以控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。对于小麦-玉米来说,限量灌溉处理周年产量较亏缺灌溉处理增产11.99%~15.33%,较充分灌溉处理增产0.96%~4.99%;周年水分利用效率较亏缺灌溉处理提高1.51~1.81 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.88~1.67 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。根据作物产量和水分利用效率的分析结果,在该降水年型条件下,采用限量灌溉、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理,既能提高小麦-玉米产量和水分利用效率,同时实现了节水增效的目的。