适宜灌水施氮方式提高制种玉米产量及水氮利用效率

为通过不同灌水施氮方式调控干旱区作物收获指数提高资源利用效率,以制种玉米"金西北22号"为供试材料,进行了为期2 a的田间试验。试验采用灌水方式（交替灌水、固定灌水、均匀灌水）与施氮方式（交替施氮、固定施氮、均匀施氮）完全随机组合设计,测定生育期内作物耗水量（evapotranspiration,ET）和成熟期植株的生物量、籽粒产量及其构成（穗长、穗粗、行粒数和千粒质量等）和作物吸氮量,折算收获指数（harvest index,HI）、水分利用效率（water use efficiency,WUE）和氮利用效率（nitrogen use efficiency,NUE）。结果表明,灌水施氮方式只对行粒数有显著影响。ET只受灌水方式影响,交替灌水较其他灌水方式显著减小ET。WUE表现为：灌水方式相同时,交替施氮和均匀施氮大于固定施氮;施氮方式相同时,交替灌水>均匀灌水>固定灌水。玉米的吸氮量、HI和NUE与WUE表现出相似的规律。2013年交替灌水均匀施氮下制种玉米的HI、WUE和NUE最大,较均匀灌水均匀施氮分别增加5.46%、11.41%和19.73%。交替灌水交替施氮（水氮同区）的表现与交替灌水均匀施氮相似。2014年的结果与2013年一致。综上,交替隔沟灌溉均匀施氮和交替隔沟灌溉交替施氮（水氮同区）有利于提高制种玉米的产量和水氮利用效率。     

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。     

控制性分根交替灌水的节水效应

以盆栽玉米为实验材料，通过控制性分根交替灌水试验，证明当土壤含水率为田间持水率的５５％～６５％时，控制１／２根区交替灌水其用水量减少３４．４％～３６．８％，而生物产量仅下降６％～１２％，水分利用效率、根冠比、气孔阻力明显增加、叶片蒸腾速率明显下降，蒸腾效率提高而光合速率未明显变化；控制１／２根系区域交替灌水比固定１／２区域灌水的用水效率明显提高，根系总量和根冠比增加，根系分布均匀，地上部生物产量增加。初步证明控制性分根交替灌水是一种高效而可行的节水新技术。     

时空亏缺调控灌溉和施氮处理对番茄水氮利用的影响

为探索节水灌溉条件下蔬菜的水肥高效利用模式, 采用番茄盆栽试验, 以常规充分灌水为对照, 研究了时空亏缺调控灌溉和氮肥处理对番茄营养器官干物质累积、灌溉水分利用效率、氮素累积及土壤水氮分布的影响。在交替灌溉条件下, 设置控水时期、灌水水平和施氮水平3因素, 控水时期分别为开花座果期和结果期, 2个灌水水平分别为高水和低水, 3个施氮水平分别为高氮、低氮和无氮, 并以常规灌溉作为对照。结果表明: 与常规充分灌水处理相比, 交替灌溉持续高水处理、交替灌溉开花座果期低水处理、交替灌溉结果期低水处理及交替灌溉持续低水处理分别降低干物质累积总量4.52%、11.93%、17.76%和23.94%, 分别降低氮素累积总量1.74%、12.86%、15.50%和22.47%, 分别降低氮素干物质生产效率2.24%、3.93%、2.55%和0.89%, 而分别增加灌溉水分利用效率12.39%、8.99%、15.02%和12.96%。在交替灌溉条件下, 中氮处理的干物质累积、灌溉水分利用效率和氮素累积总量最大。与低氮处理相比, 中氮和高氮处理的氮素干物质生产效率分别降低6.87%~12.70%和17.81%~24.38%, 土壤硝态氮分别提高31.64%~159.58%和57.37%~297.37%。综合考虑干物质累积、水分利用及氮素累积等因素, 番茄适宜的水氮供给模式为交替灌溉持续高水中氮处理: 灌水定额为80%W₀(W₀为常规充分灌溉的灌水定额, 保持土壤含水量为田间持水量的70%~85%), 施氮量为0.30 g(N)·kg^-1(干土)。     

局部湿润方式下玉米对不同根区氮素的吸收与分配

采用分根装置,对均匀灌水、固定灌水和交替灌水3种方式下,于1/2根区设施(15NH4)2SO4的处理;另1/2根区施入等量的 (14NH4)2SO4,研究玉米不同根区氮素的吸收与分配特征。结果表明,处理15、20、40 d时,玉米累积15N肥料氮量表现为,固定灌水下15N施在灌水区分别是非灌水区的2.37、2.95和3.41倍;交替灌水下15N施在先灌水区是后灌水区的1.57、1.08和1.06倍。作物自不同根区土壤或肥料吸收氮素占总吸氮量的百分数表明,交替灌水时,不同根区有同等贡献;固定灌水时,作物吸收的氮素绝大部分来自灌水区。根系的氮素吸收速率和根长均表现为,交替灌水两根区趋于相同;固定灌水的非灌水区明显小于灌水区,表明吸收速率和根长对作物吸收氮素都有重要作用。处理40d时,玉米各部分累积15N肥料氮占根区总吸收量百分数为地上部:均匀灌水交替灌水固定灌水;14N区根系:15N施在固定灌水的非灌水区其他4个处理;15N区根系:15N施在固定灌水的灌水区固定灌水的非灌水区和交替灌水任一根区均匀灌水。说明局部供水使根系的氮素分配明显增多,地上部减少;两种局部灌水所不同的是,固定灌水时,氮素向灌水区根系的分配大于非灌水区,交替灌水时,两根区相近。     

滴灌条件下不同根区交替湿润对葡萄生长和水分利用的影响

在干旱缺水的甘肃河西荒漠绿洲区研究了滴灌条件下不同根区湿润方式对葡萄生长和水分利用的影响,结果表明,对传统的滴灌方式适当改进可以实现根系分区交替灌溉;当灌水量减半时,尽管葡萄的生长状况受到了抑制,但交替滴灌处理葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显,而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,在控制局部根区交替供水条件下,葡萄累积茎液流量比常规双侧滴灌处理下降了25%。表明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而提高水分利用效率的目的。     

交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响

以玉米为试验材料,通过大田灌水技术和灌溉制度试验对交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉与常规灌溉相比,水分的侧向入渗比较明显,由于其湿润锋到达深度小于常规灌溉,因此,交替隔沟灌溉可以减少土壤水分的深层渗漏;交替隔沟灌溉不降低光合速率而蒸腾速率有所下降,并有利于提高蒸腾效率;在同等灌水量水平下,交替隔沟灌溉因为其低蒸腾和较高产量总水分利用率和灌溉水利用效率均高于常规灌溉;在同等灌水量水平下,采用交替隔沟灌溉不降低玉米产量;收获等产量的玉米,交替隔沟灌溉比常规灌溉省水33.3%。     

分根区交替灌溉对膜下滴灌加工番茄根系特征及产量的影响

为探究分根区交替灌溉对新疆干旱区膜下滴灌加工番茄根系特征及产量的影响,利用盆栽试验研究3种灌溉方式,即分根区交替灌溉(APRI)、固定灌溉(FPRI)和常规灌溉(CDI)分别与滴灌覆膜结合,在3个灌水水平(常规灌溉5 850 m3·hm-2、中度亏水4 500 m3·hm-2和重度亏水3 150 m3·hm-2,交替灌溉和固定灌溉的灌溉定额为常规灌溉的三分之二)下加工番茄生育期末根系特征和产量变化。结果表明,加工番茄根系集中分布于表层(0~20 cm),分根区交替灌溉对加工番茄根系的影响主要表现在位于表层(0~20 cm)且直径≤2 mm的细小根系上。加工番茄根质量、根长、根表面积、根体积及平均直径受灌水方式和灌水水平交互作用的影响显著,且与产量成显著线性正相关,增大灌水量,有利于根系生长壮大。分根区交替灌溉显著提高了根系的各项特征参数值,在常规灌水水平下达到最大值,且产量最高,与常规灌溉相比,增产18.84%。分根区交替灌溉同时也提高了根系对N、P、K养分的吸收水平,且在中度亏水下根系活力最高,分别显著高于常规灌溉和固定灌溉处理6.12%、11.60%。综上,分根区交替灌溉能够有效刺激复水区根系生长的补偿效应,促进根系吸收养分、生长壮大并提高产量。本研究结果为当地加工番茄高产高效的种植模式提供了理论依据。     

半干旱区玉米水肥空间耦合效应Ⅰ.氮素的吸收和残留及其环境效应

通过田间试验研究了半干旱地区不同灌水量和水肥空间耦合方式下玉米对N素的吸收及玉米收获后N素在1.0m土体中的残留。结果表明,与常规施肥灌水方式(均匀施肥均匀灌水、全生育期灌水量为2500 m3/hm2)相比,在全生育期灌水量为1125 m3/hm2和600 m3/hm2的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种不同水肥空间耦合方式在玉米植株吸收N略有下降的情况下,增加了肥料N在60cm以上土壤中的残留量,从而减小了N向下层土壤淋溶的可能;相同灌水量下,60cm以上层次土壤N素残留量大小顺序为:水肥异区交替灌水处理>水肥同区交替灌水处理>均匀施肥交替灌水处理。     

根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响

试验研究根系分区灌溉对设施油桃生长发育、产量及品质的影响结果表明,根系分区交替灌溉和根系分区固定灌溉处理可抑制油桃新梢生长,果实成熟期均较常规灌溉提前,平均单果重略低于常规灌溉,但产量基本未受影响,果实硬度降低,而可溶性固形物含量高于常规灌溉,根系分区交替灌溉和固定灌溉比常规灌溉节水50%,且水分利用效率提高。根系分区交替灌溉与根系分区固定灌溉相比,前者处理果实除硬度低于后者外,其平均单果重、产量、可溶性固形物含量和水分利用效率均高于后者。     

Nitrogen forms affect root growth,photosynthesis, and yield of tomato under alternate partial root‐zone irrigation

To increase efficiency of water and nitrogen (N) fertilizer use, this study was conducted with a split‐root pot experiment to investigate the effects of different forms of N fertilizer on root growth, photosynthesis, instantaneous water use efficiency (IWUE), and yield of tomato (Lycopersicon esculentum L.) under alternate partial root‐zone irrigation (APRI). Three irrigation modes comprised conventional irrigation (CI) and two kinds of APRI, i.e., APRI with water content in the drying soil compartment controlled at ≥ 60% or 40% of the water‐holding capacity (APRI‐60, APRI‐40). Two N forms included ammonium‐N and nitrate‐N supplied as calcium nitrate or ammonium sulfate, respectively. The results show that APRI‐60 enhanced root growth and increased leaf IWUE with a slight yield reduction compared with CI regardless of the N form supplied. In contrast, APRI‐40 significantly decreased root growth and inhibited photosynthesis, thereby resulting in a significant yield loss. In addition, at the flowering stage tomato plants grew better with ammonium‐N than nitrate‐N supply; however, at the fruit expansion stage and maturity stage, the tomato plants had a higher biomass accumulation and yield with nitrate‐N than ammonium‐N supply. Therefore, the application of APRI should consider the soil water condition coupled with an appropriate N form. In the present study, APRI controlled at ≥ 60% of the water‐holding capacity (WHC) for the drying soil side with nitrate‐N supply was the best water‐fertilizer supply for tomato cultivation.     

分根区交替灌溉对盆栽甜玉米水分及氮素利用的影响

分根区交替灌溉(APRI)是高效节水新技术,该文通过盆栽试验,研究了不同水肥条件下,3种不同灌溉方式对甜玉米干物质积累、水分和氮素利用的影响。结果表明：在施肥和充分供水条件下,与常规灌溉(CI)相比,分根区交替灌溉节水29.1%,总干物质量和冠干物质量仅分别减少6.3%和5.6%,而水分利用效率和氮肥表观利用率分别提高24.3%和16.4%,这表明分根区交替灌溉的节水节肥效应要与合理施肥和适宜的灌水量相结合才能发挥更好的作用。而部分根干燥灌溉(PRD)由于总干物质量下降太多,水分利用效率和氮肥表观利用率都没有得到提高。     

不同水分和氮肥水平对冬小麦吸收肥料氮的影响

田间微区条件下用15N研究了不同水分和氮肥水平对冬小麦氮素吸收及化肥氮的去向。结果表明 ,4次灌水省肥处理的全氮吸收量高于节水省肥处理 ,节水常规施肥量处理的全氮吸收量高于省肥处理 ,但小麦籽粒氮素收获指数降低。 4次灌水处理的肥料氮损失率提高 ,氮肥当季利用率和土壤残留率均低于 2次灌水的相应氮肥处理。同一水分条件下 ,常规施肥量处理的氮肥当季利用率和土壤残留率低于省肥处理 ,损失率提高。等量氮肥不同施肥方法间的比较 ,全部基施处理的损失率下降 ,肥料氮回收率高于分次施肥处理     

不同毛管配置对水氮分布和机采棉根系生长的影响

通过田间试验,研究不同滴灌配置对机采棉根系生长、水氮运移和氮肥利用率的影响。设置3种滴灌毛管配置方式:(1)内嵌式滴灌毛管+夹管(EB);(2)内嵌式毛管+侧管(ES);(3)迷宫式毛管+侧管(LS);施氮(N)量均为300 kg/hm~2;同时,以ES处理不施氮肥为对照(CK)。结果表明:滴灌施肥24 h后,土壤水分及硝态氮均主要分布在0—40 cm土层。LS和EB处理水分和硝态氮在作物行下方的根区含量高,ES处理硝态氮分布向宽行偏移。90%以上棉花根系分布在0—30 cm土层,但EB处理根系分布更浅,其超过80%根系分布在15 cm以内土层;ES处理与LS、EB处理相比,根干物质量分别显著降低31.7%和25.5%;ES处理根长密度、根表面积、根体积显著高于LS和EB处理。LS处理显著增加产量和氮肥利用率,较ES处理分别增加9.4%和18.0%;EB处理产量和氮肥利用率也较ES处理分别增加6.5%和8.5%。机采棉使用迷宫式滴灌毛管并在侧管铺设毛管,水分和硝态氮分布与根系分布相匹配,能显著促进棉花根系生长,增加氮吸收量并提高产量和水氮利用效率。     

不同减氮栽培模式对杂交籼稻氮素吸收利用及产量的影响

[目的]探索不同减氮栽培模式对水稻氮素吸收利用及产量的调控效应,为水稻减氮高产栽培提供理论依据.[方法]选用杂交籼稻品种'成优981'和'宜香优2115'为试验材料,以常规高产栽培为对照(湿润灌溉、种植密度20.0×104/hm2、施氮量187.5 kg/hm2,T0),设3种减氮栽培处理:单一减氮(湿润灌溉、种植密度...     

分根区交替灌溉对玉米水分利用和土壤微生物量碳的影响

分根区交替灌溉由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤中微生物活性,作物水分和养分利用。为探明这种影响,该文通过盆栽试验,研究了在2种灌水水平(正常灌水W1,70%～80%田间持水率;轻度缺水W2,60%～70%田间持水率)和2种有机无机氮比例(100%无机氮,70%无机氮+30%有机氮)条件下,常规灌溉和不同生育期分根区交替灌溉(分别在苗期～灌浆初期、苗期～拔节期以及拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉(AI),即AI1、AI2和AI3)对玉米干物质积累、水分利用以及拔节期、抽雄期和灌浆初期土壤微生物量碳(MBC),可溶性碳(DOC)含量以及基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量等的影响。结果表明,与常规灌溉相比,轻度缺水时,拔节期～抽雄期分根区交替灌溉总干物质质量增加23.2%～27.4%,水分利用效率提高23.3%～26.7%;相同施肥和灌水水平条件下,抽雄期时拔节期～抽雄期分根区交替灌溉土壤MBC增加,但是土壤诱导呼吸CO2释放量降低。与单施无机氮相比,有机、无机氮配施增加玉米干物质质量,在某些水分条件下(W1CI、W1AI1和W1AI2)还提高灌浆初期基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量。因此,轻度缺水时拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉可以提高玉米总干物质质量、水分利用效率和微生物量碳。     

轻度干湿交替灌溉协调水稻根冠生长、提高产量及氮肥利用效率

  【目的】  干湿交替灌溉是水分高效利用的有效措施，但是适宜的干湿程度受多种因素的影响。因此，研究不同干湿交替灌溉下水稻根系及地上生长发育的差异，以探讨干湿交替灌溉对水稻产量及氮肥利用效率的影响及其机理。  【方法】  以‘徐稻3号’为材料进行盆栽试验，设置传统灌溉 (保持2～3 cm浅水层，CI)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa，AWMD) 和重度干湿交替灌溉 (?40 kPa，AWSD) 3种灌溉方式，研究干湿交替灌溉对水稻 (Oryza sativa L.) 根长、根重、根冠比、根系伤流量、根系细胞分裂素含量、地上部重量、叶片光合速率、非结构性碳水化合物 (NSC) 运转及籽粒中ATP酶活性的影响。  【结果】  轻度干湿交替灌溉显著增加了根长、根重、根冠比、根系伤流量、根中细胞分裂素含量，如抽穗期比传统灌溉分别提高13.3%、6.7%、10.8%、8.1%、7.4%；茎鞘中NSC向籽粒运转率提高23.3%，同时提高籽粒中ATP酶活性16.3%～18.4%、提升主要生育期叶片硝酸还原酶活性10.9%～44.0%，增加成熟期植株的吸氮量。最终水稻产量及氮肥利用效率显著增加，重度干湿交替灌溉则显著减少根长、根重，抑制根系活性及合成细胞分裂素的能力，如抽穗期分别比传统灌溉降低30.1%、20.8%、40.5%、34.4%，降低地上部的生长，显著降低主要生育期叶片的光合速率，抽穗期降低26.4%，虽促进NSC的运转，但是较低的花后干物质积累与籽粒库活性，导致水稻产量降低32.8% (2018年)与31.6% (2019年)；同时重度干湿交替灌溉下，植株吸氮量显著减少，叶片硝酸还原酶的活性降低19.2%，氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力分别降低18.0%、34.7%及31.8%。  【结论】  轻度干湿交替灌溉能够改善根系形态，提高根系代谢功能，协调地上部生长，提高水稻产量及氮肥利用效率。重度干湿交替灌溉不利于水稻根系生长，抑制代谢，不宜采用。     

水稻蓄水－控灌技术初探

该文提出了水稻"蓄水-控灌"的灌排新模式,即在保持较低灌水下限的同时,提高雨后蓄水深度,以充分利用水稻的抗旱、耐淹特性,提高降雨利用效率.以杂交水稻"K优818"为试验材料,采用小区试验,研究了蓄水-控灌模式对水稻耗水量、灌溉定额、排水定额、降雨利用效率以及对水稻农艺指标和产量的影响,并与淹水灌溉和控制灌溉试验结果进行了比较分析.结果表明,蓄水-控灌耗水量较淹水灌溉减少15.0%,而较控制灌溉增加20.4%;与淹水灌溉和控制灌溉技术相比,蓄水-控灌水稻本田期内灌溉定额分别减少了20.8%、46.9%,排水定额减少了83.9%、87.2%;降雨利用效率增加36.84%、48.02%.蓄水-控灌模式下水稻的株高、有效穗数均高于淹水灌溉,叶面积指数低于淹水灌溉,经济产量高于淹水灌溉和控制灌溉.上述结果表明水稻蓄水-控灌是一种节水高效的灌溉模式.