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。     

水氮耦合对膜下滴灌棉花生长及产量的影响

【目的】研究水氮耦合对新疆北疆石河子地区膜下滴灌棉花生长和产量的影响。【方法】通过桶栽试验,结合当地棉花品种农丰133号为试验材料,在滴灌条件下进行水氮两因素三水平完全处理。灌溉设置三个水平:4 350、5 250、6 150 m~3/hm~2(分别标记为W1、W2、W3);设置三个施氮水平:300、500、700 kg/hm~2(分别标记为F0.6、F1.0、F1.4),研究棉花生育期内不同水肥处理对株高、叶面积指数(LAI)、干物质积累以及产量的影响。【结果】棉花在膜下滴灌施氮条件下,株高和叶面积指数随灌水量的增加而增加。在相同灌水处理下,棉花各项生理指标随施肥量的增加呈现先增大后降低的趋势,在施肥水平F1.0处达到最大,同时施肥过高一定程度上抑制了棉花的生长。【结论】在新疆北疆石河子棉花种植区,灌水量5 250 m3/hm~2、施氮量500 kg/hm~2为最佳膜下滴灌施肥策略。     

干旱荒漠区西瓜水肥耦合对生长、产量和品质的影响

通过对不同有机肥替代化肥比例与灌溉水量耦合条件下西瓜生长、产量和品质的影响研究,对节水灌溉条件下适宜的有机肥替代化肥的比例进行初步探索,研究表明,在膨瓜期T1处理西瓜株高最大为228cm,与对照差异显著,单瓜产量T1处理也为最大,为2.56kg,较CK、T2、T3、T4、T5分别提高了22.48%、15.83%、36.17%、28.64%和48.83%,T1处理维生素含量同样为最大,达到75.9mg/kg,但处理T2在果实中心部位的含糖量和果实边缘部位的含糖量分别为11.9%和9.8%,达到了全部处理的最大值,说明生物有机肥的施用能较显著的提高西瓜糖分的含量,因此,在试验区域推荐处理T1作为西瓜灌溉和施肥的指导方案。     

不同供氮水平对西瓜产量和品质的影响

以京欣1号为材料,采用随机区组设计,以尿素为肥源,设计5个不同氮水平,探讨不同供氮水平对西瓜产量和品质的影响,结果表明:在氮适量的土壤上增施氮肥,能增加单株西瓜个数和单瓜质量,提高产量,对提高单个西瓜质量更为突出。在一定的范围内,西瓜产量随着氮肥用量的上升而增加,但当每公顷纯氮用量达到360 kg以后,西瓜产量开始呈下降趋势,继续增加用量,产量急剧下降;在纯氮用量0～240 kg/hm2时,对可溶性糖含量影响很小,而继续增加氮用量,即当纯氮用量为360～480 kg/hm2时,可溶性糖含量明显上升;施用氮肥不同程度提高了西瓜维生素C含量;在纯氮用量0～240 kg/hm2时,硝酸盐的含量逐渐增加,之后却有下降趋势。综合产量和品质,在本试验条件下,N4处理即纯氮用量360 kg/hm2为较合适的用量。     

水氮耦合对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响

为给宁南山区不同降雨年限的谷子生产提供合理的水氮管理依据,以‘陇谷11’为材料,采用水氮2因子3水平(谷子拔节后50%、70%、90%的土壤田间持水量和拔节后追施氮肥0g·kg~(-1)、0.1g·kg~(-1)、0.2g·kg~(-1)的施氮量)的完全随机组合盆栽试验,研究不同水氮条件对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响。结果表明:在同一水分水平下,中氮处理显著提高谷子的净光合速率、总叶面积、籽粒产量、生物量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率;在同一施氮量条件下,随着土壤含水量的增加,谷子籽粒产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率显著增加。中氮处理在不同土壤水分条件下均延缓谷子植株叶片的衰老,在生育后期维持较高的旗叶净光合速率,并且在充足水分条件下获得最高的籽粒产量、单株生物量、收获指数、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。在适宜环境条件下,可通过增加谷子整体生物量和提高向籽粒的运输分配,来达到增加籽粒产量。     

水氮耦合对旱藕生理特性及产量的影响

[目的]探讨旱藕生理特性及产量与水氮耦合的关系,为旱藕的高产栽培提供科学依据.[方法]采用大棚桶栽方式,以桂兴芋3号为材料,分别设3个土壤灌水量[分别为田间持水量的(25±5)%(W1)、(50±5)%(W2)和(75±5)%(W3)]和4个施氮量[分别为施纯氮0 kg/ha(N0)、300 kg/ha(N1)、600 kg/ha(N2)和900 kg/ha(N3)],旱藕块根形成期取样测定农艺性状、光合特性及生理指标,成熟期测定产量.[结果]旱藕的分蘖数和株高随灌水量及施氮量的增加而增加,茎径随施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势.随灌水量和施氮量的增加,旱藕叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)均表现出上升趋势,而胞间CO2浓度(Ci)则相反.低水低氮或高水高氮条件下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及可溶性糖含量相对较高,丙二醛(MDA)含量相对较低.相同水分条件下,旱藕单株产量随施氮量的增加而显著增加(P<0.05),在W1、W2和W3条件下,N1、N2和N3分别较N0增产21.15%~52.74%、20.44%~56.16%和15.35%~35.61%.相同施氮水平下,产量也随灌水量的增加而增加.相关性分析结果表明,旱藕块根产量与分蘖数、株高、Pn、Gs、Tr和可溶性糖含量均呈极显著正相关(P<0.01,下同),与Ci呈极显著负相关.[结论]水分和氮肥在促进旱藕生长发育、提高叶片光合作用、增强植株抗逆性及增加块根产量方面具有显著的耦合效应.田间持水量(75±5)%、施氮量900 kg/ha为旱藕适宜的水氮管理模式.     

CO2浓度加富下水氮耦合对西瓜生长养分吸收及产量的影响

通过研究CO₂加富下水氮耦合对西瓜生长发育、养分吸收及产量的影响,为中国西北地区温室西瓜生产水氮管理提供理论依据。试验设置两个CO₂水平（C1：400 μL/L、C2：800 μL/L）,依据目标产量法设计3个氮素水平（N1：644.04 kg/hm、N2：976.07 kg/hm、N3：1 288.09 kg/hm）,依据蒸腾蒸发量设计3个灌水水平（I1：80%Ep、I2：100%Ep、I3：120%Ep）,共计18个处理。试验结果表明：茎粗随着灌水量的增加呈现出先增大后减小的趋势。CO₂与氮肥交互显著影响株高, CO₂浓度加富对中、高氮处理下的株高有明显促进作用。净光合速率在CO₂浓度加富下提高11.8%;且受CO₂与灌水量交互显著影响。总氮的吸收量随氮肥施用量的增加而上升,CO₂加富显著提升低氮处理下的氮吸收量,达9.32%。果实的磷、钾吸收量随CO₂浓度增加而增大,分别提高12.0%和7.7%;随着氮肥的增加,果实氮和钾吸收量先增加后减小;随着灌水量的增大,果实氮吸收量逐渐增多,而磷含量逐渐减小。产量受灌水量影响显著,在中、高水处理下表现最优;随着氮肥的增加,产量呈现出先升高后降低的趋势;CO₂与水氮的交互作用均显著影响产量。西瓜生长、光合及养分吸收与产量之间的相关性分析表明,与产量相关性最大的是果实氮含量,相关系数为0.720,其次为净光合速率和总氮含量。综合产量及其构成因素分析可知,当CO₂浓度为400 μL/L时,T6（CO₂：400 μL/L,氮肥：972.07 kg/ hm,灌水量：1 148.76 m/hm）处理表现最优。当CO₂浓度为800 μL/L时,T11（CO₂：800 μL/L,氮肥：664.04 kg/hm,灌水量：957.30 m/hm）处理为最佳推荐水氮管理方案。因此,当未来CO₂浓度升高后,在西瓜生产中可以适当减少水氮的施用。     

水氮耦合对金盏花产量和叶黄素含量变化的影响

【目的】探索甘肃河西地区金盏花栽培最佳的水氮施用量,旨在提高金盏花产量与叶黄素含量。【方法】2009~2010年在垄作沟灌条件下,以节水栽培品种NK08-5为材料,进行不同灌水量和施氮量组合的田间试验。【结果】灌水3600 m3/ha与施N 270 kg/ha组合处理的产量最高,较灌水4200 m3/ha与施N和灌水4200 m3/ha与施N 90 kg/ha处理的产量差异达显著水平,灌水3600 m3/ha与施N 90 kg/ha和灌水3000 m3/ha与270 kg/ha处理的叶黄素含量最高均为11.7%。【结论】金盏花垄作沟灌有明显的水氮耦合效应,品种NK08-5最佳的水氮施用量组合为灌水3600 m3/ha与施N 90 kg/ha。     

水氮耦合对金盏花产量和叶黄素含量变化的影响

【目的】探索甘肃河西地区金盏花栽培最佳的水氮施用量,旨在提高金盏花产量与叶黄素含量。【方法】2009～2010年在垄作沟灌条件下,以节水栽培品种NK08-5为材料,进行不同灌水量和施氮量组合的田间试验。【结果】灌水3600m3/ha与施N270kg/ha组合处理的产量最高,较灌水4200m3/ha与施N和灌水4200m3/ha与施N90kg/ha处理的产量差异达显著水平,灌水3600m3/ha与施N90kg/ha和灌水3000m3/ha与270kg/ha处理的叶黄素含量最高均为11.7%。【结论】金盏花垄作沟灌有明显的水氮耦合效应,品种NK08-5最佳的水氮施用量组合为灌水3600m3/ha与施N90kg/ha。     

不同水氮供应对小南瓜根系生长、产量和水氮利用效率的影响

【目的】针对西北半干旱区温室蔬菜灌水施氮不合理等问题,通过不同灌水施氮水平处理,探讨作物根系生长与分布、产量和水氮高效利用与水氮供应的关系,揭示根系生长分布对灌水施氮模式的响应机制,为提高蔬菜作物产量和水氮利用效率提供科学依据。【方法】采用不同施氮灌水处理的田间试验,以“金童”小南瓜为供试作物,设置3个总灌水量水平：常规灌水（高水W3、1 500 m3•hm-2）、常规灌水减27%（中水W2、1 100 m3•hm-2）、常规灌水减54%（低水W1、700 m3•hm-2）和3个施氮量水平：常规施氮（高氮N3,350 kg•hm-2）、常规施氮减28.5%（中氮N2,250 kg•hm-2）、常规施氮减57%（低氮N1,150 kg•hm-2）,试验采用完全随机区组设计,共9个处理,研究膜下滴灌不同水氮供应对温室小南瓜根系生长分布、产量和水氮利用效率的影响。【结果】小南瓜90%根系主要集中在0-40 cm土层,且随土层深度的增加,根系密度呈指数下降;当灌水量相同时,低水（W1）和中水（W2）处理根系长度、产量、水分利用效率（WUE）均随施氮量的增加先增加后减少,而高水（W3）处理根系长度随施氮量的增加而增加,不同施氮量处理小南瓜产量差异不显著;与高氮（N3）处理相比,低氮（N1）和中氮（N2）处理小南瓜根系长度、产量随灌水量增加而增加,当灌水量超过1 100 m3•hm-2时,小南瓜根系长度和产量均有所下降;随着灌水量增多,水分利用效率亦显著下降,低水中氮（W1N2）处理水分利用效率最高,为35.59 kg•m-3;灌水量较高（W2和W3）时,氮素利用率（NUE）均随施氮量增加而显著降低,灌水量较低（W1）时,低氮和中氮处理氮素利用率显著高于高氮处理;灌水和施氮对小南瓜总根长作用表现为：氮素作用＞水分作用＞水氮交互作用;细根（直径小于2 mm根系）根长随灌水量和施氮量增加呈抛物线型变化;小南瓜产量与细根根长和根表面积之间均有显著的线性关系。【结论】灌水和施氮过高或过低均可以导致小南瓜产量、水氮利用效率以及根系各项特征参数显著降低,中水中氮（W2N2）处理小南瓜产量和根系各项特征参数均达到最大值;不同水氮处理主要通过对细根根长的影响进而影响小南瓜的产量。综合考虑产量、水氮利用效率以及根系生长分布,灌水量为1 100 m3•hm-2、施氮量为250 kg•hm-2为小南瓜较优的灌水施氮组合。     

水氮处理对复播油葵产量和水氮利用效率的影响

为探明不同水氮处理对复播油葵生长、产量及水氮利用效率的影响,采用裂区设计,设置不同灌水处理:低水处理(2 250 m³·hm^-2)、中水处理(3 750 m³·hm^-2)、高水处理(5 250 m³·hm^-2)和不同施氮处理:不施氮处理(0 kg·hm^-2)、低氮处理(120 kg·hm^-2)、中氮处理(240 kg·hm^-2)、高氮处理(360 kg·hm^-2)进行大田小麦复播油葵试验。结果表明:复播油葵氮素吸收量、氮肥利用效率随灌水量的增加而增加;施氮量在0~240 kg·hm^-2时,复播油葵的产量随着施氮量的增加而增加,施氮量超过240 kg·hm^-2时增加不显著;随灌水量的增加,复播油葵耗水量增加,水分利用效率先增加后降低,且均在施氮240 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2处理间无显著差异。本试验条件下,生育期内灌水5 250 m³·hm^-2(高水)、施氮360 kg·hm^-2(高氮)时,复播油葵的产量为3 598 kg·hm^-2,生育期内中水3 750 m³·hm^-2、中氮240 kg·hm^-2时,复播油葵的单盘粒重、千粒重和产量表现一致,产量为3 518 kg·hm^-2,综合考虑各因素,中水中氮的处理为产量和效益兼优的最佳组合。     

水氮耦合对大棚甜瓜产量和品质的影响

【目的】研究滴灌条件下灌水下限与施氮量耦合对塑料大棚厚皮甜瓜产量和品质的影响。【方法】以厚皮甜瓜“一品天下208”为材料,采用二因素二次通用旋转组合设计,通过塑料薄膜隔离小区栽培,分别建立产量、可溶性固形物含量与灌水下限、施氮量2因子的数学模型,并分析2因素的耦合效应。【结果】分别模拟出了灌水下限、施氮量耦合对甜瓜产量与可溶性固形物含量的数学模型,模型均达到显著水平。在本试验条件下,灌水下限对产量的影响大于施氮量,对可溶性固形物含量的影响小于施氮量;2因素对产量和可溶性固形物含量的影响均存在显著的负交互作用。当灌水下限为60%～65%,施氮量为 100～120 kg/hm²时,甜瓜产量高、品质好,产量和可溶性固形物含量分别可达37 200 kg/hm²和15.2%。【结论】充分利用灌水下限和氮肥的耦合效应可以保证甜瓜的高产、优质。     

氮肥施用量对西瓜产量和品质的影响

通过对西瓜进行不同氮肥量级田间试验,研究氮对西瓜产量和品质的影响,提出最大施肥量和最佳施肥量,分析氮对西瓜边糖、心糖、皮厚的影响。     

覆盖材料对西瓜氮代谢、产量和品质的影响

为筛选西瓜栽培适宜的覆盖材料,选取4种不同材料（白膜、菇渣、液态膜、黑色防草无纺布）进行覆盖栽培,综合比较其对西瓜氮代谢、产量和品质的影响。结果表明：（1）在所有处理中,黑色防草无纺布的覆盖效果最佳,果实产量、可溶性固形物和Vc含量均极显著高于其他处理,叶片总氮、可溶性蛋白含量显著或极显著高于其他处理,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均显著或极显著高于其他处理。（2）相关性分析表明,不同覆盖处理的西瓜产量与总氮含量呈显著正相关,与NR活性呈极显著正相关;总氮含量与NR活性呈显著正相关,与GS、GDH活性呈极显著正相关。试验结果认为,黑色防草无纺布可作为西瓜栽培适宜的覆盖材料。     

水氮耦合对棉花干物质积累及产量的影响

[目的]研究水氮耦合对棉花干物质积累及产量影响.[方法]大田试验采用裂区试验设计,设置灌溉量与施肥量2个调控因子,其中灌溉量为主区,施肥量为副区,均设置3个梯度,灌溉量依次为2250(低灌量)、3450(中灌量,传统经验灌溉量CK)、4650 m3/hm2,(高灌溉量)分别以W1、W2和W3表示;施肥量(折合纯氮)依次...     

氮水耦合对玉米产量和品质及氮肥利用率的影响

利用大型活动式防雨棚,设计了3个施氮水平和2个水分水平,研究了氮水耦合对玉米产量和品质及氮肥利用率的影响。结果表明:控释尿素处理开花前玉米的地上部干重、叶面积指数低于常规尿素处理,开花后开始赶超常规尿素处理,收获时其籽粒产量和生物产量均显著高于常规尿素。适宜的水分和施氮显著提高了玉米的籽粒产量、蛋白质产量及氮肥利用率。从产量上看,在田间持水量的50%±5%(W1)处理中常规尿素N 150 kg/hm2(NU)和控释尿素N 150 kg/hm2(CU)的籽粒产量分别比对照提高15.77%和29.97%;在田间持水量的75%±5%(W2)中二者分别提高35.60%和40.87%,处理间差异均达显著水平。因此,与常规尿素相比,不论在干旱或水分适宜条件下,控释尿素能更好地协调玉米的地上、地下部生长,利于获得高产,而适宜的水分可以显著提高这种效果。     

水氮打顶耦合对烤烟农艺性状和产量产值的影响

研究了不同田间持水量、施氮量和打顶时间的耦合对烤烟红花大金元农艺性状和产量、产值的影响。试验结果表明：在现蕾期,高的氮肥施用量（5、6 kg·667 m^-2）、50%~65%的田间持水量及初花7 d后打顶可显著增加烤烟农艺性状;田间持水量过高或过低不利于产值的提升;初花7 d后打顶有利于产值的提高,过迟打顶不利于产量和产值的提升;田间持水量为65%、施氮量为纯氮5 kg·667 m^-2和初花打顶（A2B3C1）可以实现最优的产量,田间持水量为65%、施氮量为纯氮6 kg·667 m^-2和初花打顶（A2B2C2）可实现最优的产值。在不同田间持水量、施肥量和打顶时期的耦合下,施氮量是影响烤烟农艺性状、产量和产值的主导因素,而土壤田间持水量和打顶时期是次要影响因素。土壤田间持水量、施氮量和打顶时间的耦合对产值的影响十分显著。     

氮钾配施对西瓜产量和可溶性糖的影响

试验结果表明,增施氮、钾肥能提高西瓜产量,增施钾肥还能极显著提高西瓜可溶性糖含量。     

调亏灌溉与减氮施肥对枸杞生长及产量的影响

研究水肥一体化滴灌条件下灌水量与施氮量耦合对柴达木盆地枸杞生长与产量的影响。以2 a生‘宁杞7号’枸杞为试材,采用二因素正交组合设计,通过黑色无纺布覆盖地垄(地布覆盖),垄沟栽培的模式,采用滴灌带进行不同水肥量的灌溉,通过人工测量,大田采集数据后,分析水氮2因素耦合对枸杞产量与生长的效应。结果表明,与CK相比较,在灌水量158 m~3/hm~2、施氮量207 kg/hm~2水氮组合下,枸杞的单株鲜质量为132.35 g,百粒质量为58.92 g,果实形态较优。此时株高最高,地径最大,分别为117.23 cm和2.17 cm。枸杞以产量与经济效益为最终目标,此水氮耦合条件下,枸杞干果产量达到3 045 kg/hm~2,较当地平均产量增产67.77%,经济效益达到最大,每公顷纯收入为41 985元。实施一定程度的调亏灌溉与减氮施肥可以使枸杞增产、增收,且促进了枸杞的生长。