干湿交替灌溉和施氮量对水稻内源激素及氮素利用的影响

为探讨干湿交替灌溉与施氮水平对水稻根系内源激素水平及氮肥利用的影响,以连粳7号为材料,采用防雨棚土培试验,研究3个灌溉方式:浅水层灌溉、轻度干湿交替灌溉、重度干湿交替灌溉与3个氮肥水平(0、240和360 kg/hm2)对水稻根系内源激素(玉米素及玉米素核苷(Z+ZR)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA))、叶片氮代谢酶活性(硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT))、植株氮素累积量及氮肥利用效率的影响及其耦合效应。研究结果表明:在相同施氮水平下,轻度干湿交替灌溉促进根系Z+ZR、IAA合成,提高叶片中NR、GS及GOGAT活性,氮肥吸收利用率显著提高(P0.05);重度干湿交替灌溉则抑制根系Z+ZR、IAA合成,降低叶片NR、GS及GOGAT活性,植株氮素累积量及氮肥利用效率显著降低(P0.05),而根系ABA含量则明显增加(P0.05);在相同灌溉方式下,根系Z+ZR、IAA含量、叶片氮代谢酶活性及氮肥累积量在保持水层及轻度干湿交替下随着施氮量的增加而增加,而在重度干湿交替灌溉下则随着施氮量的增加先增加后降低,中氮处理明显提高氮肥利用效率(P0.05)。相关分析表明:根系合成的Z+ZR、IAA及叶片中氮代谢酶活性与氮肥吸收利用率呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关关系,而脱落酸含量则与氮肥吸收利用率呈极显著的负相关关系(P0.01)。根系合成的Z+ZR、IAA及叶片中氮代谢酶供氮效应为正效应,抽穗后,轻度干湿交替灌溉供水效应及耦合效应为正效应,而重度干湿交替灌溉则为负效应。该研究对探索水氮耦合机理,为水稻高产高效栽培实践提供理论及科学依据。     

施氮和干湿灌溉对水稻抽穗期根系分泌有机酸的影响

以水稻品种‘连粳7号’为试验材料进行盆栽试验,设置不施氮(0N,0 kg?hm-2)、中氮(MN,240 kg?hm-2)和高氮(HN,360 kg?hm-2)3种施氮水平及浅水层灌溉(0 k Pa)、轻度干湿交替灌溉(-20 k Pa)和重度干湿交替灌溉(-40 k Pa)3种灌溉方式,研究不同水氮处理对水稻抽穗期根系分泌有机酸总量和组分变化、氨基酸含量及水稻氮肥农学利用率与偏生产力的影响及其耦合效应,探索水氮耦合机理,为水稻氮素高效利用及根际生态提供理论及科学依据。结果表明:轻度干湿交替灌溉增加了水稻根系酒石酸、柠檬酸、草酸、苹果酸、琥珀酸、总有机酸、氨基酸分泌量,分别较浅水层灌溉增加13.2%、8.7%、27.3%、40.0%、6.7%、6.3%及6.4%,水稻氮肥农学利用效率及偏生产力分别增加4.1%及1.7%,显著提高根系分泌有机酸及氨基酸含量;重度干湿交替灌溉减少水稻根系酒石酸、柠檬酸、草酸、苹果酸、琥珀酸的分泌量,显著降低根系分泌有机酸总量、氨基酸含量及水稻的氮肥利用效率。同一水分条件下,施氮显著促进根系酒石酸、乙酸、苹果酸、琥珀酸的分泌,降低了草酸和柠檬酸的分泌量。根系分泌的酒石酸和琥珀酸含量在MN与HN间差异较小。分析表明,根系分泌有机酸总量、氨基酸、苹果酸及琥珀酸的供氮效应为正效应,轻度干湿交替灌溉效应及与供氮的耦合效应为正效应,而重度干湿交替灌溉效应及其与供氮的耦合效应则为负效应。根系分泌的柠檬酸、草酸与氮肥利用率呈显著与极显著正相关,乙酸与氮肥利用间呈显著负相关。结果表明通过轻度干湿交替灌溉与中等施氮调控发挥水肥耦合效应,可以促进水稻根系酒石酸、苹果酸、琥珀酸及氨基酸分泌,提高氮肥利用效率,从而促进水稻高产。     

干湿交替灌溉与氮肥形态耦合对水稻光合特性及氮素利用的影响

  【目的】  探讨干湿交替灌溉与氮肥形态对水稻光合特性及氮肥利用的影响。  【方法】  以徐稻3号为材料,在防雨棚内按处理数量构建9 m × 1.5 m × 0.4 m水泥池,用于2因素3水平完全区组试验。因素1为灌溉方式:浅水层灌溉 (0 kPa,CK)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa)、重度干湿交替灌溉 (?40 kPa)。因素2为氮素形态:100%NH₄+-N (NH)、50%NH₄+-N+50%NO₃–-N (1/2NH+1/2NN)、100%NO₃–-N (NN)。在水稻分蘖盛期、幼穗分化始期、抽穗期和成熟期取植株样品,测定水稻根系氮代谢酶活性、叶片光合荧光特性及植株各部位氮素含量。  【结果】  在相同氮肥形态下,轻度干湿交替灌溉根系硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT)、谷氨酸脱氢酶 (GDH) 活性与浅水对照相比分别增加6.4%～80.4%、8.1%～85.9%、5.1%～61.8%与13.4%～94.0%;叶片光合速率及最大光化学效率得到提升;水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率明显提高,重度干湿交替灌溉则抑制根系NR、GS、GOGAT及GDH活性,降低叶片光合速率及最大光化学效率,最终导致水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率显著降低 (P < 0.05)。在浅水对照下,NH处理可改善根系氮代谢酶活性,提高叶片光合速率及最大光化学效率,有利于水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率的提升。干湿交替灌溉下,铵硝混合处理提高了根系氮代谢酶活性,增加了叶片光合速率及最大光化学效率,提高了水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率。相关分析表明,根系GS、GOGAT及GDH活性及叶片光合速率、最大光化学效率与氮素农学效率呈显著 (P < 0.05) 或极显著 (P < 0.01) 的正相关关系,而非光化学猝灭系数则与氮肥吸收利用率呈显著的负相关关系 (P < 0.05)。  【结论】  水稻生长期一直保持浅水层时,供应100%铵态氮可以充分发挥水肥的耦合效应,促进根系氮代谢酶活性,提高叶片的光合速率及最大光化学效率,有利于水稻的高产及氮高效利用。轻度干湿交替灌溉则以施用50%铵态氮和50%硝态氮混合氮肥最佳。     

夏玉米交替灌溉施肥的水氮耦合效应研究(简报)

以夏玉米为研究对象进行大田试验,采用二因素四水平完全方案,随机排列,3次重复,根据玉米产量建立回归模型并对其进行解析,确定隔沟交替灌溉施肥条件下的最佳水肥配比.研究结果表明:在供试条件下水、氮对产量有明显的促进作用,而且氮素作用大于灌水作用;两因素交互作用对玉米产量的影响为正效应.供试条件下的最高产量以及相应水、氮最佳配比为:最高产量4076 kg/hm2,生育期灌水量为972m3/hm2,施氮量为230 kg/hm2.与常规灌溉相比,节水施肥模式中的水肥耦合效应对于减少水资源浪费,提高肥料利用率具有重要的理论与实践意义.     

干湿交替灌溉下水氮耦合对沸石处理稻田产量和水氮利用的影响

为了明确斜发沸石在干湿交替稻田中的应用潜力,运用离心机法测定不同斜发沸石处理下稻田土壤水分特征曲线,分析了斜发沸石对土壤持水性能的影响;运用自动遮雨棚蒸渗仪进行了灌溉-施氮-沸石的综合水稻栽培试验,明确了斜发沸石和氮肥对干湿交替稻田阳离子交换量、产量、水氮利用率及稻米蛋白质含量的影响及机理。结果表明:稻田土壤基质势在-35~0 k Pa范围内,增施斜发沸石可明显提高土壤持水性能,改善土壤水分状况,在持续淹灌和干湿交替灌溉条件下均能提高水分生产率,且后者更为明显;增施斜发沸石可增强土壤阳离子交换量,从而提高保肥能力和氮肥利用率,尤其是10~15 t/hm2的斜发沸石同105 kg/hm2的氮肥混施可显著提高氮肥农艺利用率和稻米蛋白质含量;增施斜发沸石可增产4.7%~16.8%,且可优化水肥耦合,避免在高氮水平下干湿交替灌溉增产效果低于持续淹灌的现象。与常规施氮的淹灌稻田相比,干湿交替灌溉稻田施用10 t/hm2斜发沸石和105 kg/hm2的氮肥,可减少27.8%的耗水量和33.3%的施氮量,增产10.6%,进而显著提高氮肥利用效率(89.2%)和水分生产率(52.5%),且这些正效应至少可持续2年。     

不同施氮水平下土壤的生化性质对干湿交替的响应

以中国科学院封丘农业生态试验站水氮耦合长期试验地为研究平台,采集五个施氮水平(施氮0、150、190、230、270 kg hm-2)下表层0 ～ 20 cm土壤并测定其土壤肥力参数(土壤pH、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳).结果表明:施氮降低了土壤pH、速效磷、全钾,增加了全氮、碱解氮、有机碳,除有机碳随施氮水平的增加而增加外,其他肥力参数并未随施氮水平的增加而发生规律性变化.土壤经过0、3、6、10次干湿交替,培养60 d后测定其生物和化学性质(土壤铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、脲酶活性、脱氢酶活性、微生物生物量碳、土壤基本呼吸).双因素方差分析显示干湿交替次数对铵态氮、硝态氮、无机氮、溶解性有机碳、脱氢酶活性、微生物生物量碳和土壤基本呼吸均有极显著作用,而干湿交替次数和施氮水平对除脱氢酶活性以外的其他土壤性质均无交互作用.五个施氮水平下土壤硝态氮、无机氮、溶解性有机碳、脲酶活性、脱氢酶活性和微生物生物量碳均随干湿交替次数增加而增加,土壤基本呼吸随干湿交替次数增加而降低.高施氮水平(施氮超过190 kg hm-2)下土壤性质的变异系数更小并能更好地发生聚类.研究表明当土壤遭遇干湿交替时,高施氮水平下土壤更能维持其生化性质的稳定.     

干湿交替灌溉与施氮耦合对水稻根际环境的影响

为了探讨不同水氮耦合对水稻根际土壤环境及根系分泌有机酸总量的影响,以新稻20号为材料,进行盆栽试验,设置浅水层、轻度(-20 k Pa)和重度干湿交替灌溉(-40 k Pa)3种灌溉方式及不施氮肥,中氮(normal nitrogen,MN,240 kg/hm~2)和高氮(high nitrogen,HN,360 kg/hm~2)3种氮肥水平9个处理。结果表明:轻度干湿交替灌溉及中氮增加了土壤酶活性,提高土壤中微生物数量,根系分泌有机酸总量显著提高(P0.05);重度干湿交替灌溉及重施氮肥则降低土壤酶活性及微生物的数量,显著(P0.05)减少根系分泌有机酸的总量;相关分析表明:根际土壤酶活性及微生物数量与不同生育期根系分泌有机酸总量呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关关系。土壤酶活性、微生物数量及有机酸总量的供氮效应为正效应,轻度干湿交替灌溉供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。研究可为通过水氮耦合调控水稻良好的根际环境提供依据。     

不同生育期水分亏缺耦合施氮量对花生光合特性和品质的影响

为探究不同生育期水分亏缺和施氮量对花生光合特性、产量及品质的影响,于2020和2021年设置测坑裂区试验,研究充分灌溉(I_F,灌水下限为田间持水率的70%～75%)和调亏灌溉(I_RD,花针期和饱果期控水下限均为田间持水量的55%～60%)下,施氮量(0(N₀)、50(N₅₀)、100(N₁₀₀))kg/hm²)对花生光合速率、蒸腾速率、产量及品质的影响。研究结果表明,与充分灌溉相比,花针期调亏灌溉降低了花生叶片光合速率和蒸腾速率;结荚期复水后,由于补偿效应,调亏灌溉处理的光合速率和蒸腾速率均高于充分灌溉。调亏灌溉耦合100kg/hm²氮肥处理(I_RDN₁₀₀)显著提高了花针期和结荚期的光合速率和蒸腾速率(P<0.05),且花生产量最高,较传统水氮处理(I_FN₁₀₀)2 a平均提高了13.4%(P<0.05)。与传统水氮处理相比,I     

生物炭处理下干湿交替灌溉稻田活性氮气体排放特性

干湿交替灌溉具有节水稳产等优势,但也存在促进NH₃挥发和增加N₂O排放的风险。而生物炭具有改善土壤、蓄水保肥、降低温室气体排放等诸多正效应。为探究干湿交替灌溉条件下稻田活性氮气体排放(主要为NH₃和N₂O)对添加生物炭的响应机制,设置不同灌溉模式(淹灌和干湿交替灌溉)和生物炭用量(0和20 t/hm2)2个因素4个处理,通过2020和2021年大田原位试验,对稻田土壤环境、NH₃挥发、N₂O排放、植物氮素吸收和产量等进行了研究。结果表明,2 a间,干湿交替灌溉对水稻产量均未产生显著影响(P>0.05),但却显著增加了NH₃挥发(仅2020年)和N₂O排放(P<0.05),增幅分别达到8.9%和105.0%～115.0%;而添加生物炭显著降低了NH₃挥发(8.7%～20.5%)和N₂O排放(21.6%～24.2%)(P<0.05),减少9.0%～20.6...     

稻田干湿交替对水稻氮素利用率的影响与调控研究进展

稻田干湿交替（alternate wetting and drying,AWD）是提高水稻水、氮利用率的重要水分管理措施。水稻品种、生态环境、氮肥运筹和土壤落干强度是影响AWD下水稻氮素利用率（nitrogen use efficiency,NUE）的主要因素。AWD通过改变土壤水-气环境而影响土壤中生物化学过程,进而影响土壤氮素营养的有效性。轻度AWD促进水稻根系的生长和活力,促进水稻氮素的吸收、同化和转移而提高NUE。轻度AWD不仅提高水稻光合作用,还促进干物质向籽粒的分配,从而提高水稻产量和氮素利用率。AWD还引起植物激素的变化,植物激素也可能参与了对水稻氮素利用的调控。该文从根际氮素营养与环境、根系形态功能、氮素同化和再转移,以及碳同化和分配、植物激素调控等方面综述了 AWD对水稻氮素利用率的影响与调控,并提出了一些值得深入探讨的问题。     

Grain yield,growth response,and water use efficiency of direct wet-seeded rice as affected by nitrogen rates under alternate wetting and drying irrigation system

ABSTRACT

The present investigation aimed to determine the effectiveness of different nitrogen (N) rates on grain yield, growth, and water use efficiencies of direct wet-seeded rice and to create a relationship of N rates with growth parameters and dry matter production at different stages. The experiments compared six rates of nitrogen (0, 40,80,120,160, and 200 kg ha^–1N) replicated thrice in randomized complete block design in two conjunctive years of 2009–2010 and 2010–2011 at Bangladesh Rice Research Institute farm, Gazipur.The highest grain yield of 7.85 and 7.22 t ha^?1 was observed in N₂₀₀ treatment in 2009–2010 and 2010–2011, respectively. The relationship (R²) of total dry matter with leaf area index , leaf area duration, and crop growth rate indicated strong association during booting stage to achieved maximum dry matter during harvest. Water use efficiency varied 87–91% in different N levels.     

斜发沸石对干湿交替稻田土壤速效钾和产量的影响

为了进一步探究斜发沸石在干湿交替稻田中的应用潜力,设置不同灌溉模式(淹灌和干湿交替灌溉)和不同斜发沸石用量(0、5、10t/hm2)的大田裂区试验,对2017-2018年稻田土壤速效钾动态变化和产量进行了研究。结果表明:稻田增施斜发沸石显著提高了水稻产量,在10t/hm2水平下产量最高,增产率达8.7%～22.3%。斜发沸石对稻田表层土壤速效钾含量和植株地上部钾素积累的提高有显著正效应,干湿交替灌溉显著提高了各生育期植株地上部钾素积累量,提高幅度分别为11.81%～21.42%(2017年)、9.69%～23.79%(2018年)。通径分析表明,斜发沸石增产是因为其显著增加了分蘖肥期和穂肥期土壤速效钾含量,提高了抽穗开花期和黄熟期地上部钾素积累。研究可为揭示干湿交替灌溉下提高钾肥利用效率的应用潜力,并一定程度上缓解稻田缺钾的局面提供依据。     

水氮配置对地下渗灌枣树光合特性及产量的影响

探寻旱区适宜的水氮配置对地下渗灌枣树光合特性及产量的影响.以8年成龄枣树作为研究对象,设置不同灌溉定额(W1:2250 m3/hm2、W2:3000 m3/hm2、W3:3750 m3/hm2)+施氮量(N1:240 kg/hm2、N2:300 kg/hm2、N3:360 kg/hm2)的2因素3水平试验.分析不同配置...     

水氮供应对棉花花铃期净光合速率及产量的调控效应

为揭示水氮供应对黑河中游边缘绿洲沙地农田棉花光合特性和产量的调控效应,采用3种灌溉水平和5种氮素水平的田间试验,研究水氮供应对花铃期棉花净光合速率及产量的影响。结果表明,在施N 0～300 kg/hm2范围内,棉花花铃期日均净光合速率和蒸腾速率均随施氮量增加而增加,超过N 300 kg/hm2时略有下降。施N 150、225、300和375 kg/hm2较不施氮处理籽棉产量分别增加33.9%、45.8%、50.9%和49.2%;灌溉水生产力分别提高33.3%、45.8%、50%和50%。3个灌溉处理间籽棉产量差异不显著,灌溉水生产力依I1（10800 m3/hm2）、I2（9450 m3/hm2）、I3（8100 m3/hm2）顺序递增。棉花花铃期净光合速率与籽棉产量、秸秆生物量、单株铃数、铃重和籽指间均存在极显著正相关关系。在黑河中游边缘绿洲沙地农田,施N 300 kg/hm2能够促进棉花花铃期净光合速率,有利于籽棉产量和水生产力的提高;与当地采用的10800 m3/hm2灌溉量相比,降低灌溉量至8100 m3/hm2不降低籽棉产量,使灌溉水的生产力提高27.5%。     

Influences of irrigation,nitrogen and zeolite management on the physicochemical properties of rice

The addition of zeolite (Z) to soils is increasingly being recognised as a way to enhance agricultural production and decrease fertilisation requirements and, hence, environmental costs. Meanwhile, the alternate wetting and drying irrigation (AWD) has become widely applied to reduce the water requirements of rice cultivation. However, limited information is available on their impacts on rice’s physicochemical properties. This study investigated an integrated irrigation, nitrogen (N) and Z rice production system and assessed its effects on the milling, appearance, nutrition, taste and cooking qualities of the rice grain produced. Compared with conventional flooding irrigation (CF), AWD-grown rice had slightly decreased milling and appearance qualities. Addition of Z increased rice protein content and slightly decreased eating quality without affecting milling, appearance and cooking qualities. The highest yields achieved under AWD (9.8 t ha^?1) and CF (8.9 t ha^?1) were achieved using 105 kg N and 10 t Z ha^?1, and 105 kg N and 5 t Z ha^?1, respectively. Compared with the flooding untreated control (using 157.5 kg N ha^?1 and no Z), these two treatment regimens required 27.8% and 8.1% less water, 33.3% less N fertiliser and increased yields by 10.6% and 0.6%, respectively, without measurably affecting rice grain quality.