水肥耦合效应对玉米产量及青贮品质的影响

【目的】研究水肥耦合效应对青贮玉米产量、发酵品质、营养价值及灌溉水利用效率的影响,探讨肥料和灌溉水更有效的综合利用途径。【方法】以青贮专用型玉米中北410为试验材料,设水、氮二因素：氮肥（尿素）施用量分别设0、75、225和300 kg•hm-2 4个水平,灌水量分别设0、1 839.96、2 069.96和2 299.95 m3•hm-2 4个水平,测定各水肥处理组的田间产量,原料乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）、氨态氮（NH3-N）、缓冲能（BC）含量,原料和青贮料干物质（DM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗灰分（CA）、粗脂肪（EE）、可溶性碳水化合物（WSC）的含量。【结果】灌水2 069.96 m3•hm-2、施氮肥225 kg•hm-2处理组的玉米产量最高,达到87 229.87 kg•hm-2,产量增幅为36.67%;施氮肥225 kg•hm-2处理组（W0N2、W1N2、W2N2和W3N2）乳酸含量显著高于其各自同灌溉水平处理组（P＜0.05）,较不灌水不施肥处理组（control check,CK）提高11.96%、15.03%、12.58%和15.64%;青贮消耗了原料的可溶性碳水化合物,降低了原料的洗涤纤维含量,提高了青贮饲料的消化率。灌水2 069.96 m3•hm-2、氮肥的施用量为225 kg•hm-2处理组中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量最低,分别为53.61%DM和28.39%DM。【结论】在一定范围内,灌水利用效率随灌水量增加而增加。在节水灌溉的同时,施以合理的氮肥量,是干旱、半干旱地区提高产量及灌溉水利用效率的有效途径;灌水2 069.96 m3•hm-2,施氮肥225 kg•hm-2处理组的玉米产量和玉米青贮时的乳酸含量高,营养品质好,为理想的水肥组合。     

日光温室甜瓜根系生长及单果重的水氮耦合效应

【目的】研究不同灌水量和施氮量对温室甜瓜根系生长及单果重的影响,探讨根系生长与单果重和水氮供应的关系,为温室甜瓜的水氮管理提供科学依据。【方法】根据日光温室内光温湿等环境参数,以‘一品天下208’甜瓜为试验材料,试验设灌水量（W）和施氮量（N）2个因素,采用Penman-Monteith修正公式确定灌水量,设置0.7ET_c、1.0ET_c和1.3ET_c3个水分水平;施氮量在常规施氮量N₂（130 kg N·hm^-2）的基础上设置了一个下限施氮量N₁（70 kg N·hm^-2）和一个上限施氮量N₃（180 kg N·hm^-2）3个氮素水平,共9个处理。应用完全随机区组试验设计,研究不同水氮处理组合对温室甜瓜根系生长分布及单果重的影响。【结果】甜瓜根系在0-30 cm土层内,随着土层深度的加深,根长增加幅度变缓;在相同水处理条件下,甜瓜总根长、单果重、水分利用效率均随施氮量的增加,呈现先增加后减小的趋势,在中水中氮（W₂N₂）条件下,根系总长和单果重达到最大值,分别为6 625.48 cm和818.94 g;在相同氮处理条件下,甜瓜根系总长和单果重随灌水量的增加,呈现先增加后减小的趋势,水分利用效率随灌水量的增加逐渐降低,氮肥偏生产力随施氮量的增加而减小。细根根长、根系干质量与产量显著相关,根系越发达,甜瓜产量增加越明显。表明合理的灌水量和施氮量可以促进根系对水分和养分的吸收,进而提高产量。甜瓜根系总长在垂直方向上的分布变化规律可以采用方程：y=A(1-B^x)进行模拟,模型决定系数R²达到0.9以上。采用主成分分析法对甜瓜根系生长状况进行综合评价,结果表明综合主成分能够反映出全部根系信息的92.727%,综合评价最高的处理为中水中氮（W₂N₂）。不合理的灌水和施氮导致甜瓜单果重、根系各项特征参数、水分利用效率和氮肥偏生产力明显降低。【结论】在本试验条件下,滴灌施肥的施氮量和灌水量控制在N₂（130 kg N·hm^-2）和W₂（1.0ET_c）时,有利于促进根系生长,进而提高甜瓜单果重以及水氮利用效率,是试验地区膜下滴灌条件下温室甜瓜生产中适宜的水氮组合。     

施氮方式对玉米根系生长、产量和氮素利用的影响

【目的】垄植沟灌技术在西北内陆地区应用广泛,但往往施氮方式单一,在大田常规沟灌条件下,研究不同施氮方式对春玉米根系生长及产量和氮素利用效率的影响,揭示不同施氮方式下根系的生长分布及产量和氮素利用规律,探求西北内陆干旱、半干旱地区沟灌条件下合理施氮方法。【方法】以金穗4号春玉米为供试材料,连续两年在大田条件下,采用垄植沟灌技术,设均匀沟氮（CN,即两侧沟同时均匀施氮）、交替施氮（AN,即两侧沟交替施氮）和固定施氮（FN,即始终给一侧沟施氮）3种处理。各处理施氮量均为200 kgN•hm-2,氮肥选用尿素,分3次开沟施入,基施50%,大喇叭口期和抽雄期各追肥25%;磷肥选用过磷酸钙,作为底肥开沟前均匀撒施,施磷量45 kgP2O5 •hm-2。灌溉定额3 750 m3•hm-2,分别在播后、拔节期、大喇叭口期、抽雄期和灌浆期灌水,灌水定额相同。分别在抽雄期、灌浆期和成熟期监测0-100 cm土层各层（每20 cm一层）植株下方、植株左侧和右侧的玉米根系长度,并根据采样土体折算根长密度。收获后测定产量及植株全氮量,折算氮素利用效率。【结果】玉米根系主要聚集在植株下0-40 cm土层,随着土层深度增加,根长密度呈递减趋势。监测期内,根长密度大小表现为：均匀沟施＞交替施氮＞固定施氮。0-40 cm土层根长密度以均匀施氮较大,60-100 cm土层中根长密度以固定施氮较大。固定施氮下,植株两侧根长密度值差异明显;均匀施氮和交替施氮下,植株两侧根长密度值相近。均匀施氮下,两年平均氮素吸收量、产量和氮素利用效率的值分别为217.8 kgN•hm-2、10 318 kg•hm-2和47.3 kg•kg-1N。较固定施氮和交替施氮,氮素吸收量平均提高了4.3%和2.5%;产量平均提高了8.5%和4.4%;氮素利用效率平均提高了4.1%和1.9%。【结论】均匀施氮在监测生育期内维持了较大根量,植株左右两侧根系分布最均匀;固定施氮下,根系在植株左右两侧分布差异明显;交替施氮表现介于均匀施氮和固定施氮之间。在维持玉米根系的生长和产量形成方面,均匀施氮表现最好,交替施氮次之,固定施氮最差。常规沟灌条件下,氮肥均匀撒施在两侧沟内为较好的施氮方式。     

基于空间分析法研究温室番茄优质高产的水氮模式

【目的】本文通过设置不同灌水施氮水平处理,研究温室盆栽条件下,不同水氮供应组合对番茄产量品质和水氮利用效率的影响,分别提出单一指标最大和兼顾产量品质最优时的灌水施氮组合。【方法】试验于2013年在西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室的灌溉试验站日光温室内进行,供试番茄品种为金鹏M6088,在盆栽条件下设置3个灌水上限:低水W1(70%θf)、中水W2(80%θf)和高水W3(90%θf),θf为田间持水率;3个施氮量:低氮N1(N 0.24 g·kg~(-1)土)、中氮N2(N 0.36 g·kg~(-1)土)和高氮N3(N 0.48 g·kg~(-1)土),试验采用完全随机区组设计,共9个处理,每个处理重复15次。运用多元回归分析和空间分析相结合的方法,寻求单一指标最大时的灌水施氮组合,以及综合评价产量品质的水肥调控效应,提出兼顾产量品质最优时的灌水施氮范围。【结果】番茄产量、灌溉水生产率、氮肥偏生产力和品质受灌水量和施氮量的影响显著。番茄单株产量随着灌水量和施氮量的增加而先增加后降低(低氮和低水除外),低氮下增加灌水量可弥补缺氮造成的减产,低水下增施氮肥可缓解干旱对产量的抑制作用。产量与水氮供应量之间呈较好的二元二次关系,当灌水量和施氮量分别为62.3 L/株和0.3864 g·kg~(-1)土时,番茄单株产量有最大值(1 599.4 g/株),但灌水量和施氮量超过其峰值时,产量反而会减少。减小灌水量和增大施氮量时,灌溉水生产率增加;增大灌水量和降低施氮量时,氮肥偏生产力增加。番茄各品质指标受灌水量和施氮量的影响极显著。可溶性固形物和有机酸随着施氮量的增加而增加,维生素C、番茄红素、可溶性糖和糖酸比则先增大后降低。随着灌水量的增加,可溶性固形物和维生素C(中氮除外)呈降低趋势,番茄红素、可溶性糖和糖酸比呈先增加后降低的趋势(低氮除外)。采用熵权法计算得出番茄单一品质指标对不同水氮处理的敏感度排序为:番茄红素可溶性糖糖酸比有机酸维生素C可溶性固形物。【结论】通过多元回归分析和空间分析得出,番茄产量和品质同时达到大于等于95%最大值的灌水上限为田间持水率的80%,施氮区间约为0.34—0.44 g·kg~(-1)土。     

不同水氮运筹对滴灌冬小麦根系生长、水分利用及产量的影响

为研究新疆滴灌冬小麦超高产栽培的水氮运筹模式,以新冬41为试材在田间采用水、氮2因素3水平裂区试验,设置9个水氮处理(W灌水量,N施氮量),W_1N_0(2 775 m~3/hm~2、0kg/hm~2)、W_2N_0(3 900 m~3/hm~2、0kg/hm~2)、W_3N_0(4 350 m~3/hm~2、0 kg/hm~2)、W_1N_1(2 775 m~3/hm~2、180 kg/hm~2)、W_2N_1(3 900 m~3/hm~2、180kg/hm~2)、W_3N_1(4 350m~3/hm~2、180kg/hm~2)、W_1N_2(2 775 m~3/hm~2、270kg/hm~2)、W_2N_2(3 900 m~3/hm~2、270kg/hm~2)和W3N2(4 350m~3/hm~2、270kg/hm~2)对0~100cm土层耗水量、小麦自拔节期到开花期0~60cm土层根干重、根长、活性和产量等的影响进行研究。结果表明,增加滴水量直接增加拔节至成熟期0~60cm土层含水量,间接减少60~100cm土层储水消耗量,增加施氮量对土壤含水量影响不显著;W3N2、W3N1处理开花期0~60cm土层根系干重分别较W3N0处理增加15.4%和7.5%;根系总长度分别增加53.9%和18.3%;W3N2、W2N2处理开花期0~60cm土层根系干重分别较W_1N_2处理增加9.4%和7.4%,根系总长度分别增加27.0%和21.5%,主要是0~20cm土层增加的结果,并增加开花期0~40cm土层根系活性;以W2N2、W3N2处理的根量和根活性较高,W2N2根系干重和根系总长度分别较W1N0增加19.2%和49.2%,0~20cm土层根系活性较W1N0增加97.2%;产量也以W2N2和W3N2处理较高,分别比W1N0增加19.1%和20.9%,却降低灌溉水利用效率和氮肥农学利用效率。综合产量和成本,W2N2(3 900m~3/hm~2、270kg/hm~2)为本试验条件下产量为9 000kg/hm~2左右的适宜水氮运筹模式。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

不同滴灌毛管布置模式棉花水氮耦合效应

 【目的】研究施肥量和灌水量对不同滴灌模式棉花产量、氮素利用效率（NUE）、水分利用效率（WUE）的水氮耦合效应的影响。【方法】试验设置1带4行、2带4行、2带6行3种滴灌模式,灌水量和施氮量采用二次通用旋转组合设计,进行大田小区棉花膜下滴灌试验。【结果】棉花产量的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花产量的影响,1带4行为灌水量＞施氮量,2带4行和2带6行为施氮量＞灌水量。在灌水量65.1～284.9 mm的范围内,3种滴灌模式棉花产量与灌水量呈显著正相关。棉花产量与施肥量,1带4行施氮量16.2～94.2 kg?hm-2呈显著的正相关,2带4行在施氮量为16.2～69.0 kg?hm-2呈负相关,施氮量为69.0～94.2 kg?hm-2呈正相关。2带6行施氮量为16.2～55.2 kg?hm-2呈正相关,施氮量为55.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。棉花NUE的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花NUE的影响,3种模式均为施氮量＞灌水量。氮素利用效率与施氮量的关系,1带4行施氮量16.2～82.2 kg?hm-2,施氮量与NUE呈显著负相关,当施氮量为82.2～94.2 kg?hm-2呈显著正相关。2带4行施氮量16.2～69.0 kg?hm-2呈显著负相关,当施氮量为69.0～94.2 kg?hm-2呈显著正相关。2带6行在施氮量16.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。在灌水量65.1～284.9 mm的范围内,3种滴灌模式氮素利用效率与灌水量呈正相关。棉花WUE的水氮耦合效应：灌水量和施氮量对棉花WUE的影响,1带4行和2带4行灌水量＞施氮量,2带6行为施氮量＞灌水量。施氮量与水分利用效率,1带4行呈正相关,2带4行施氮量为16.2～41.4 kg?hm-2呈负相关,施氮量为44.2～94.2 kg?hm-2呈正相关。2带6行在施氮量为16.2～55.2 kg?hm-2呈正相关,施氮量为55.2～94.2 kg?hm-2呈负相关。在灌水量65.1～284.9 mm范围内,3种滴灌模式棉花水分利用效率与灌水量均呈负相关。【结论】根据不同滴灌模式对水氮耦合效应,建立以棉花产量、NUE、WUE为目标的不同滴灌模式水氮管理策略,得出2带4行棉花滴灌模式为最能够促进水氮耦合效应发挥、有利于膜下滴灌棉花生长的田间水氮管理模式。     

水氮耦合对西瓜生长和产量的影响

【目的】为明确西瓜对水氮耦合的响应机制,确定最佳灌水和施肥方法。【方法】采用裂区试验设计,以灌水量为主区,设置2个灌水水平,600 m3/hm2（W1）和900 m3/hm2（W2）,以氮肥为副区,设置3个氮肥水平,分别为200 kg/hm2（N1）,300 kg/hm2（N2）,400 kg/hm2（N3）,研究了西瓜生长指标、氮代谢、光合参数以及产量的变化特征。【结果】表明,西瓜主蔓长、茎粗、NR、GS、GOGAT、光合速率、干物质积累量和产量在W1灌水量下,随着施氮量的增加呈逐渐增加的趋势,在W2灌水量下呈先升高后降低的趋势,说明在低灌水量量下增施氮肥能够促进西瓜生长,增加西瓜产量。在高灌水量下施氮量过大对西瓜生长产生抑制作用,不利于产量的形成。【结果】在灌水量为600 m3/hm2时,施氮量可在400 kg/hm2为宜,在灌水量为900 m3/hm2时,施氮量可在300 kg/hm2较好。     

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。     

局部供氮对干旱胁迫下玉米苗期生长发育和水氮利用的影响

【目的】春旱频繁和过度施氮不利于春玉米苗期生长发育,并对后期生长和产量造成负面影响。研究干旱胁迫下局部供氮对玉米苗期生长、根系形态和水氮利用的影响,以期为促进玉米苗期根系发育、实现水氮高效利用和高产稳产提供技术依据。【方法】2021和2022年设置玉米水、氮两因素分根盆栽试验,设计5种供氮方式：不施氮（两侧均不施氮,N0/N0）、均匀低氮（两侧均低氮,LN/LN）、局部低氮（A侧低氮而B侧不施氮,LN/N0）、均匀高氮（两侧均高氮,HN/HN）和局部高氮（A侧高氮而B侧不施氮,HN/N0）,供氮一侧LN和HN的施氮量分别为每kg干土中施氮0.12和0.24g;水分管理于三叶期开始并持续3周,设计3个土壤水分状况：重度干旱（35%田间持水量,W0）、适度干旱（55%田间持水量,W1）和正常水分（75%田间持水量,W2）。水分管理结束后测定植株生长性状、干重、根长、氮素吸收量、耗水量、水氮利用效率等指标。【结果】干旱胁迫显著抑制玉米苗期的植株生长、干物质累积和氮素吸收,但提高根冠比。相比W2,W0导致总根长平均降低48.0%,而W1对根长影响较小。干旱胁迫降低玉米的氮素回收利用率,W0和W...     

渭北旱塬不同施肥与覆盖栽培对冬小麦产量形成及土壤水分利用的影响

 【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg•hm-2•mm-1;“减氮+垄覆沟播”增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg•hm-2•mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥（3﹕1）方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦抽穗开花期植株含水量和成熟期的生物量及收获指数;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。而单纯减少氮肥用量,不利于水分利用效率的提高;夏季垄上覆膜沟内覆盖作物秸秆可提高休闲效率,利于土壤水分恢复,实现土壤水分周年平衡和旱地小麦可持续增产。【结论】优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式。     

水氮供应与番茄产量和生长性状的关联性分析

【目的】优化温室栽培水肥管理模式,协调作物生长与产量之间的均衡发展,对于高效节水和作物优质高产种植具有重要意义。通过不同灌水施氮试验处理,探讨西北日光温室膜下滴灌番茄水氮供应对产量的影响,揭示影响番茄产量的生长群组指标,并获得较优的灌水施氮模式。【方法】本试验研究膜下滴灌不同水氮供应对温室番茄产量的影响,并采用典型相关分析和灰色关联度分析方法对番茄产量和生长性状进行关联性分析。以温室田间试验为基础,设置3个施氮量水平：高氮（N3,常规施氮,350 kg·hm^-2）、中氮（N2,常规施氮减28.5%,250 kg·hm^-2）、低氮（N1,常规施氮减57%,150 kg·hm^-2）;灌水量设置3个水平：高水（I3,充分灌水,1.0Ep）、中水（I2,轻度亏水,0.75Ep）、低水（I1,重度亏水,0.5Ep）,其中,Ep为Ф20 cm标准蒸发皿累积蒸发量,采用完全随机区组设计,共9个处理,3次重复。试验于温室内进行膜下滴灌,灌水周期设为7-10 d,各处理灌水量通过水表控制;供试磷肥和钾肥各处理用量相同,定植前将全部腐熟有机肥、磷肥80%、钾肥50%与部分各氮肥处理（50、150、250 kg·hm^-2）作为基肥施入耕作层,其余磷、钾肥和剩余氮肥（100 kg·hm^-2）在番茄第一穗果实膨大期、第三穗果实膨大期2次等量均匀随灌溉水追施。【结果】灌水量相同时,番茄产量均随施氮量增加先升高后降低;施氮量相同时,中水和高水处理番茄产量要显著高于低水处理,而两者处理间差异不显著;作物产量随施氮量和灌水量的增加呈二次抛物线变化趋势;通过典型相关分析可知,株高和叶面积的增加可能引起单果重的增加和产量的降低,而根长和干物质的升高可能引起产量的提高和单果重的降低;由灰色关联度分析方法进一步可得,生长性状对产量的关联程度大小表现为：根长＞干物质＞株高＞叶面积＞茎粗。【结论】中水中氮处理（灌水量为222.8 mm,施氮量为250 kg·hm^-2）是番茄产量较优的水氮供应模式;根长和干物质是影响产量的重要生长指标。     

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

 【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应,为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区,设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先,应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验,然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大,而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2;两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3;氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径,农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2;氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的,并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此,为了保证该地区的农业可持续发展,必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。     

滴灌施肥对免耕冬小麦水分利用及产量的影响

【目的】为解决黄淮海平原麦区冬小麦滴灌用水量和合理的水肥配合等问题,以山东省桓台县免耕农田为试验点,系统研究了滴灌施肥对土壤水分垂直运移、冬小麦产量及其构成因素、水分利用效率等的影响。【方法】采用测墒补灌和生育期滴灌施肥相结合的方法,以常规漫灌施肥处理为对照。设置65 mm（W1）、98 mm（W2）、130 mm（W3）、195 mm（W4）和260 mm（W5）5个滴灌梯度水平处理。在130 mm滴灌水平下,分别于冬小麦的分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期5个生育时期设置相应的氮磷钾肥料配比,采用氮磷钾3个因素,每个因素4个水平的二次饱和D-最优设计方法进行田间试验。氮、磷、钾4个水平分别为：0水平（0、0、0）,1水平（94.5、42.4、59.2 kg•hm-2）,2水平（189、84.7、118.3 kg•hm-2）和3水平（270、121、169 kg•hm-2）。【结果】测墒补灌试验结果表明,W1、W3和W5处理滴灌后土壤水分主要向下运移至60、80和100 cm以下土层。滴灌量越大,土壤水分垂直运移深度越大。滴灌量260 mm时存在灌溉水深层渗漏的风险;W1处理在整个生育期土壤含水量明显低于其他滴灌处理,滴灌量130 mm以上的处理,整个生育期0-80 cm土层的含水量为田间持水量的75%-80%;滴灌施肥处理与常规漫灌施肥处理相比显著增加了冬小麦的有效穗数,不同滴灌处理中灌溉量与穗粒数呈正相关关系,与千粒重呈负相关关系;滴灌量130 mm时,小麦籽粒产量最高;滴灌显著提高了冬小麦的水分利用效率,并以W3处理最高,达2.28 kg•m-3;对滴灌施肥试验的拟合结果表明,试验区冬小麦最佳N、P2O5和K2O施用量分别为206.63、86.72和88.07 kg•hm-2。【结论】在黄淮海平原地区免耕冬小麦采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法可以显著提高水分利用效率和小麦籽粒产量,较常规对照分别提高了57.46%和21.13%。主要原因是滴灌后水分向下运移至作物根区内,减少了灌溉水深层渗漏的风险,促进了作物对随水施入肥料的吸收。合理的滴灌施肥配比下总体可节水51.85%,节约氮肥23.47%、磷肥28.33%和钾肥47.89%。     

补充灌溉和施氮对玉米籽粒淀粉粒粒度分布的影响

【目的】淀粉粒粒度分布是评价淀粉品质的一个重要因素,环境因素对淀粉粒粒度分布的影响较大,水分和氮肥是玉米高产优质栽培中的主要农艺措施。因此,明确补充灌溉和施氮对玉米籽粒淀粉粒粒度分布特征的影响及其与淀粉糊化特性、粒重和淀粉组分之间的关系,能为玉米淀粉品质调控提供理论依据,也有利于玉米淀粉的定向加工利用。【方法】以郑单958为供试材料,设置雨养（W1）与补充灌溉（W2）两个水分处理,其中补充灌溉处理以土壤含水量是否低于田间持水量的60%来确定是否灌水,以灌水后土壤含水量达到田间持水量的80%来确定灌水量,其计算公式为m=10ρbH（?i-?j）,式中m为补灌量（mm）,H为该时段补充灌溉深度（cm）,ρb为补充灌溉深度土壤容重（g•cm-3）,βi为目标含水量（田间持水量×目标相对含水量）,βj为自然含水量;按每生产100 kg籽粒耗氮3 kg,在67 500 株/hm2种植密度下产量达10 500 kg•hm-2的标准设计最高氮肥处理,即设0（N1）、160（N2）、320（N3）kg•hm-2 3个氮肥处理。采用激光衍射粒度分析仪测定成熟期玉米籽粒淀粉粒体积、数目和表面积分布特性,借助RVA仪测定淀粉糊化特性,采用双波长法测定淀粉组分含量,并对淀粉粒体积分布与糊化特性、粒重、产量及淀粉组分做相关性分析。【结果】玉米籽粒淀粉粒粒径分布范围为0.38-39.78 μm,其上限介于30.07-39.78 μm。淀粉粒的体积和表面积表现为三峰分布,参照小麦研究中以双峰曲线凹处为分界线的分类方法,以3.5 μm和7.4 μm为界线,将玉米淀粉粒分为小型（＜3.5 μm）、中型（3.5-7.4 μm）和大型（＞7.4 μm）三类。淀粉粒的数目表现为单峰分布,其中小型淀粉粒数目占总数的98%以上。增施氮肥及补充灌溉降低小型淀粉粒体积、表面积和数目的百分比,提高大型淀粉粒体积的百分比。施氮和补充灌溉增加玉米淀粉峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值及籽粒产量、粒重、总淀粉和支链淀粉含量,降低峰值时间、糊化温度及直链淀粉含量和直/支比。直链淀粉含量、直/支比、峰值时间和糊化温度与小型淀粉粒的体积百分比呈极显著正相关,与大型淀粉粒的体积百分比呈极显著负相关;产量、粒重、支链淀粉和总淀粉含量、峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值与小型淀粉粒的体积百分比呈极显著负相关,与大型淀粉粒的体积百分比呈（极）显著正相关。【结论】水分和氮肥处理显著影响淀粉粒的粒度分布和糊化特性,补充灌溉和施氮320 kg•hm-2时小型淀粉粒体积比最低,大型淀粉粒体积比最高,淀粉糊化特性最优。     

黄土旱塬几种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收及分配的差异

【目的】以高原沟壑区典型代表性土壤黑垆土为供试土壤,以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,根据目标产量,在高密栽培及优化施氮量和施氮时期基础上,研究4种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收、分配及转移规律,以期为黄土高原南部半干旱区春玉米高产高效栽培提供依据。【方法】田间试验以补充灌溉、雨养、地膜覆盖和秸秆覆盖等为农田水分管理模式,通过在玉米苗期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、蜡熟期和生理成熟期等关键生育时期采集地上部植株样品,研究春玉米各生育时期不同器官氮素累积、分配和转移规律与产量及水分养分效率的关系。【结果】随生育阶段推进,春玉米生长速度加快,氮素吸收累积逐渐增加,进入生殖阶段后,各器官氮素分配随生长中心转移而发生变化。不同农田水分管理模式明显影响春玉米氮素累积、分配及转移,在各个测定时期,补充灌溉处理氮素累积量均高于其它3个处理,地膜覆盖处理在玉米成熟期氮素累积量仅次于补充灌溉处理,成熟期雨养和覆秸秆处理氮素累积量相对较低。在补充灌溉条件下,各器官氮素向籽粒转移量最多,完熟期籽粒氮素累积量最大,为235.5kg·hm-2,其次是覆膜处理为225.3kg·hm-2,二者差异不显著;秸秆覆盖处理籽粒氮素累积量与雨养处理差异也不显著,但补充灌溉处理和地膜覆盖处理显著高于雨养和秸秆覆盖处理,与产量及氮素利用效率高低具有一致性。【结论】有利于提高产量及水分利用效率的农田水分管理模式可提高氮素吸收及籽粒氮素累积。从玉米氮素累积、分配及与产量和水分养分效率关系看,补充灌溉和地膜覆盖为本试验条件下的较优农田水分管理模式,从节约水资源及充分利用天然降雨角度考虑,应首选地膜覆盖管理模式。