水氮处理对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为研究灌水和施氮位置对玉米根区水氮迁移和利用的影响,通过春玉米水氮同区、异区隔沟灌溉试验,研究了不同水氮处理根区土壤水氮迁移和水氮利用规律。结果表明同区低水处理和异区高水处理收获时根区土壤硝态氮残留量较大,同区高水处理更容易导致硝态氮的淋失。异区高氮低水处理的籽粒产量最大为9953kg/hm2,并且水分利用效率也最高,为6.70kg/m3,比同区高氮高水处理的水分利用效率提高72.68%。高水处理的水分利用效率小于低水处理的水分利用效率;高氮处理玉米的氮素累积总量大于低氮处理的氮素累积总量,作物的氮素累积总量和施氮量呈正相关;其中异区高氮低水的氮素累积总量最大,同区低氮高水处理的最小。最佳的水氮耦合处理是异区高氮低水。     

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。     

调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响

为探索调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响,采用盆栽玉米试验,研究了水分调亏时期和不同施氮量对玉米根区土壤硝态氮迁移动态和水氮利用的影响。结果表明：施氮量决定根区土壤硝态氮含量,各生育阶段的灌水量和养分吸收影响硝态氮的变化动态。调亏灌溉的玉米根区中、下层土壤硝态氮含量介于常规灌溉的高水和低水处理之间。抽穗期结束时根区中、下层土壤硝态氮含量与施氮量呈正相关关系。施氮量、调亏时期对干物质和全氮累积量影响显著。拔节期水分亏缺对干物质累积量影响最大,苗期水分亏缺影响次之,抽穗期水分亏缺影响最小。苗期亏水、高氮处理的水分利用效率最高。高氮处理的植株全氮累积量最大,是无氮处理的2.54～3.23倍。低氮调亏灌溉的氮肥表观利用效率都大于30%,比高氮调亏灌溉的高约6.6%。最佳的水氮组合为抽穗期亏水低氮处理。     

分根区交替灌溉和氮形态影响土壤硝态氮的迁移利用

采用模拟土柱利用15N标记于土层10~20 cm、40~50 cm的方法,并设置不同形态氮肥供应(铵态氮、硝态氮)、灌溉方式(常规灌溉CI、分根区交替灌溉APRI),研究APRI下土壤中不同层次硝态氮的去向以及不同形态氮肥的影响。结果发现,APRI节水34.31%而不显著影响产量(P0.05)。随着15N标记层次下降,番茄植株对15N吸收利用率以及番茄收获后15N在1 m土层内的残留量显著下降,损失率显著增加。CI对10~20 cm土层的15N淋洗作用强于40~50 cm土层,APRI对10~20 cm的15N淋洗作用相对CI减弱,而促进了40~50 cm土层中61.3%的15N向上层土壤迁移。APRI下15N的损失率显著降低,利用率没有大幅度下降。相对于铵态氮肥料,硝态氮供应由于促进了植株生长及对15N的吸收,造成番茄收获后1m土层内15N累积量减少,而损失率与相应铵态氮供应的处理没有显著差异。因此分根区交替灌溉能够减少土壤中硝态氮的淋洗,并能够促进下层土壤硝态氮向上迁移,减少损失,增加植物吸收利用的机会;不同形态氮肥通过影响植物生长而影响土壤中硝态氮的去向。     

不同沟灌方式下玉米根区矿物氮迁移动态研究

为探索交替隔沟灌溉下玉米根区矿物氮分布规律, 通过遮雨棚内微区试验, 研究了常规沟灌、交替隔沟灌和固定隔沟灌3 种沟灌方式对玉米根区硝态氮、铵态氮迁移的影响。结果表明: 交替隔沟灌溉根区硝态氮等值线和常规沟灌相似, 沟内硝态氮含量基本沿垄的中心对称分布。固定隔沟灌溉的湿润沟内硝态氮含量小于干燥沟, 施氮后非灌水沟硝态氮保持较高水平。收获时交替隔沟灌溉的根区硝态氮残留量比常规灌溉略高。与硝态氮分布相比, 铵态氮在根区土壤中的含量很小, 3 种沟灌方式在沟和垄中的铵态氮含量没有明显差异。     

不同灌溉量对砂壤温室黄瓜土壤溶液氮浓度及氮淋洗的影响

为探讨不同灌水量下砂壤温室黄瓜土壤中氮浓度的变化特征,借助温室内称重式蒸渗仪试验平台,以直径20 cm蒸发皿的蒸发量(E_p)为灌水依据,设置了I1(K_(cp1):0.8)、I2(K_(cp2):1.0)和I3(K_(cp3):1.2)3种灌水水平,研究了黄瓜生育期内不同土层土壤溶液中氮浓度的动态变化及氮淋洗情况。结果表明,减少灌溉量增加了20和40 cm土层中的硝态氮浓度,降低了60 cm土层的硝态氮浓度。与处理I3相比,处理I2在20和40 cm土层中的硝态氮生育期平均浓度增加了75.59%和134.36%,60 cm土层的硝态氮生育期平均浓度降低了18.88%。不同灌溉量处理在各土层中铵态氮最大浓度仅为0.4 mg·L~(-1),其中20 cm土层铵态氮浓度具有和硝态氮相似的变化规律,而40和60 cm土层中各处理无明显差异。黄瓜季淋洗出90 cm土体的氮总量为56.08~203.13kg·hm~(-2),占总施氮量的9.02%~32.69%。相比处理I3,I2处理不仅具有最高的黄瓜产量,而且氮淋洗总量降低了49.16%(P0.05),灌溉水利用效率和氮肥偏生产力分别提高了39.24%(P0.05)和18.88%(P0.05)。综合考虑土壤中氮浓度、淋洗量及黄瓜产量等指标,I2处理(K_(cp2):1.0)为供试条件下较优灌溉量。     

长期施肥条件下华北平原农田硝态氮淋失风险的研究

利用河北辛集潮土(21年)和北京昌平褐潮土(9年)两个长期定位施肥试验研究了华北平原冬小麦夏玉米轮作体系下农田氮素平衡和硝态氮淋失风险。结果表明,单施氮肥的增产效果有限,昌平试验点甚至出现减产现象;而适量有机肥与氮磷或氮磷钾配施可显著提高作物产量,降低氮素盈余。单施氮肥时,辛集和昌平土壤硝态氮峰值分别达20.7和30.0.mg/kg,出现在160200.cm和90120.cm土层;硝态氮累积量高且大部分集中在根区外土壤,硝态氮淋失风险大。氮磷或氮磷钾肥配施时,硝态氮峰值出现深度上移3040cm,根区和根区外土壤硝态氮累积量均大幅降低,淋失风险明显减弱;在氮磷或氮磷钾肥基础上适量施用有机肥时,硝态氮峰值出现深度进一步上移至根区土壤,深层土壤硝态氮累积量显著下降,淋失风险低。过量施用有机肥或过量施用氮肥时,深层土壤硝态氮累积量大幅增加,甚至超过单施氮肥处理,淋失风险大大增强。研究结果表明,氮磷钾肥与有机肥配合施用是提高作物产量、控制农田硝态氮淋失的重要途径。     

河北太行山山前平原葡萄园土壤硝态氮累积特征及影响因素

为进一步摸清农户生产实践条件下果园土壤硝态氮分布特征及影响因素,以河北太行山山前平原的保定地区葡萄园为研究对象,调查28个果园生产管理现状,测定分析葡萄园和临近农田共31个样点0—200 cm土壤硝态氮含量、累积量及主要影响因素。结果表明:葡萄生产中氮肥施用量偏高,每季平均为297 kg/hm²,过量的养分投入导致氮素在土壤中累积,0—200 cm土层硝态氮淋洗现象明显,平均累积量高达1 555 kg/hm²。不同树龄、施氮量、灌溉量水平下,土壤硝态氮含量有所不同,但均表现出随土层深度增加而增加的趋势,并且明显高于农田土壤。相关性分析表明,硝态氮累积量与树龄和施氮量均呈极显著正相关,与灌溉量呈显著负相关。通径分析表明,对土壤硝态氮累积量影响最大的因素为施氮量,其次为树龄和施肥次数,最后为灌溉量,施肥次数主要通过影响施氮量来间接影响硝态氮累积量。研究区域葡萄园氮素盈余严重,土壤硝态氮大量累积,并向深层土壤淋洗,影响该地区硝态氮累积的主要因素为施氮量、树龄和灌溉量。     

分根交替灌溉下氮形态对番茄苗期光合日进程的影响

本试验以番茄为材料,研究分根区交替灌溉下氮形态对番茄苗期叶片光合日变化规律的影响。试验设置灌溉方式(正常灌溉、交替根区灌溉)以及氮素形态(铵态氮、硝态氮),且交替根区灌溉设置两种灌溉下限(60%或40%田间持水量,θf)。水分处理30d后测定番茄苗叶片光合日进程与叶绿素含量、生物量等的变化。结果表明:(1)与硝态氮处理相比,铵态氮处理有利于苗期番茄生长发育;(2)与正常灌溉相比,交替灌溉处理下植株叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量及生物量随灌溉下限不同而有差异,只要交替灌溉水分下限控制适当(60%θf),在节约水分的同时对番茄光合作用与生长的影响不大,但过分的水分胁迫对番茄的生长发育产生不利的影响并最终导致生物量降低。     

负压灌溉下土壤水氮分布对黄瓜氮素吸收和干物质的影响

负压灌溉是一种新型地下渗灌技术,能有效提高作物产量、水分和氮肥利用效率。然而,负压灌溉高效增产的机制尚不明确。因此,试验采用基于“作物主动汲水(Crop initiate drawing water)”原理的负压灌溉系统,探讨了不同供水处理对土壤水氮时空分布特征及其对黄瓜氮素吸收和干物质量的影响。采用盆栽试验,以常规浇灌处理为对照(CK),观测4个供水负压(W1,0 kPa;W2,-5 kPa;W3,-10 kPa;W4,-15 kPa)下黄瓜生育期内土壤水分和氮素的分布特征、黄瓜氮素养分吸收利用、干物质量分布、黄瓜产量和氮素利用效率。结果表明,负压灌溉下黄瓜生育期内土壤水分分布较稳定,盆内土壤水分分布均匀系数比常规浇灌提高了28.00%～59.68%。各供水处理土壤硝态氮收获期比初果期增加40.60%～161.15%。土壤硝态氮在CK 处理下随着土层深度的增加而增加,但在负压灌溉处理下0～7和14～21 cm土层的土壤硝态氮含量显著高于7～14 cm土层(P<0.05)。与CK处理相比,负压灌溉能显著降低14～21 cm土层土壤硝态氮含量,表明负压灌溉有助于降低土壤硝态氮的淋溶风险。负压灌溉能显著提高土壤垂直剖面硝态氮分布均匀性,且该分布均匀性在负压灌溉系统不同供水处理间差异不显著。土壤水氮分布均匀系数与黄瓜累积氮吸收量、产量和氮肥利用效率呈正相关关系,相比CK处理,W2和W3处理显著增加了黄瓜氮吸收量、干物质量和产量,提高了氮肥利用效率。综上所述,与传统灌溉相比,尽管负压灌溉各处理均能显著提高土壤水氮分布均匀性,但是过高或过低的供水负压均可能产生水分胁迫,不利于作物生长发育和产量的形成。     

灌溉量与减氮配施有机肥模式对温室黄瓜及土壤的影响

为探究设施农业中不同灌溉量与施肥模式对土壤理化特性、作物产量、品质、水分利用效率（water use efficiency,WUE）及氮肥偏生产力（nitrogen partial productivity,NPP）的影响。该研究通过对温室黄瓜设置充分（W1）与亏缺（W2）灌溉下不同比例减氮（N1：275 kg/hm²、N2：220 kg/hm²、N3：165 kg/hm²）配施腐熟羊粪有机肥（O1：12 t/hm²、O2：8 t/hm²）处理试验,分析充分与亏缺灌溉下不同减氮配施有机肥处理对土壤理化特性、黄瓜品质、产量、WUE及NPP的影响。结果表明,在相同灌溉条件下,减施氮肥和配施有机肥均能有效改善土壤结构,O1N3处理较其他处理土壤容重平均降低5.8%,孔隙度平均增加7.7%,三相组成优化,大粒径水稳性团聚体含量平均提高25.4%,0～30 cm土层土壤硝态氮含量平均降低21.8%。同时,配施有机肥能提高温室黄瓜WUE和NPP,在相同灌溉和氮肥条件下,O1较O2水平黄瓜WUE和NPP分别平均提高14.5%和15.7%。综合对比分析不同指标得出W1O2N2处理表现最佳,黄瓜可溶性葡萄糖、可溶性固形物、维生素C（VC）含量及产量较W1O1N1处理无显著差异（P>0.05）,同时能有效改善土壤环境,减少肥料用量,保证生产经济效益。研究结果对于设施农业科学水肥管理及绿色高效生产具有重要的参考意义。     

滴灌频率和施氮量对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2016年和2017年在北方寒旱地区日光温室西葫芦栽培中,灌溉定额为269.87mm,设置2个滴灌频率(低频W1:7天1次,高频W2:2天1次)和2个氮素水平(适氮N1:375kg/hm~2,高氮N2:565kg/hm~2),研究不同处理对温室西葫芦土壤水分、硝态氮分布及西葫芦产量的影响。结果表明:(1)高频(W2)滴灌提高了0—40cm土层的土壤水分,减少了水分的深层下渗。(2)高氮(N2)施肥各土层硝态氮含量较高,适氮处理配合高频次滴灌根区0—40cm硝态氮含量维持在相对适宜水平,40—80cm土层硝态氮含量相对较低,提高滴灌频率可降低氮素向深层淋失的风险。(3)在适氮(N1)水平下,西葫芦产量对于滴灌频率敏感,而对于高氮(N2)水平,提高滴灌频率,产量增加不显著。(4)在定额滴灌量下,滴灌频率对西葫芦水分利用效率的影响大于施氮肥对西葫芦水分利用效率的影响。(5)W2N1处理更有利于西葫芦的生长和产量的提高,推荐北方寒旱地区日光温室西葫芦施氮量为375kg/hm~2,灌溉频率为2天1次。     

控释氮肥全量基施对宁夏引黄灌区水稻氮素利用效率和淋失的影响

利用田间小区试验研究了控释氮肥全量基施对宁夏水稻产量、氮素利用效率和淋洗损失的影响,为控释氮肥全量基施技术在宁夏引黄灌区应用提供技术依据。以"宁粳50号"水稻品种为研究对象,以不施氮肥(CK)为对照,参考农民常规施肥(FP)施氮量,设置了4个控释氮肥减量施用处理:控释氮肥135 kg/hm~2(C-135)、控释氮肥180 kg/hm~2(C-180)、控释氮肥225 kghm~2(C-225)和控释氮肥270 kg/hm~2(C-270)。对水稻产量、氮素吸收和利用效率、水稻生育期不同深度淋溶水浓度和淋失量进行测定和分析。结果表明:C-180处理和C-225处理在氮肥用量分别降低了25%和40%的条件下,水稻籽粒产量没有降低,原因在于提高了水稻的有效穗数和穗粒数。与FP比较,控释氮肥施氮量控制在270 kg/hm~2以下时,控释氮肥全量施用各处理氮肥利用率显著提高,C-135、C-180、C-225处理氮肥利用率分别比FP处理提高了10.22,11.10,12.75个百分点。控释氮肥各处理水稻生育期内田面水和不同土体深度淋溶水中的TN浓度均低于FP处理,且延迟了田面水中TN浓度峰值出现的时间,减少了因稻田排水和径流导致的氮素损失。FP处理全生育期氮素淋洗损失总量为24.57 kg/hm~2,控释氮肥各处理素淋洗损失总量在11.54～17.35 kg/hm~2,其中C-180,C-225处理总氮淋失量分别比常规施肥降低了46.17%和49.40%。综合考虑水稻产量和氮素损失因素,宁夏水稻控释氮肥全量基施适宜施氮量在180～225 kg/hm~2。     

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.     

不同灌溉方式对设施番茄土壤剖面硝态氮分布及灌溉水分效率的影响

为了弄清不同灌溉方式对日光温室番茄水分利用效率及硝态氮在土壤剖面中迁移的影响,选择山东寿光日光温室,以当地主栽品种"齐达利"为试材,研究了沟灌、小水勤灌和滴灌3种灌溉条件下设施番茄的产量,水分利用效率及硝态氮在0—90cm土壤剖面中的分配规律。结果表明,与传统沟灌相比,小水勤灌、滴灌均能够显著提高设施番茄经济产量,增产率分别为15.5%,11.3%,同时节水率分别为16.7%,36.0%,而相应产量水分效率则分别提高了38.7%,74.0%;同时,两种灌溉方式还显著改变了硝态氮在土壤剖面的分布,将更多的硝态氮保留在作物所能再利用的土层中,减少了硝态氮的淋失,对保护地下水环境具有重要意义。     

利用15N揭示滴灌区盐旱胁迫对土壤氮素分布与棉花生长的影响

为了探究盐旱胁迫对土壤中氮素分布和棉花生长的影响,通过测坑试验研究滴灌区不同盐分、干旱条件下土壤全氮、硝氮、氨氮的分布和棉花生长情况。试验设置3种盐分梯度的土壤（电导率,EC）：3,6,9 dS/m,分别用T1、T2、T3表示;3个灌水量：2 700,3 600,4 500 m³/hm²,分别用W1、W2、W3表示（4 500 m³/hm²为当地推荐灌水量）。结果表明：当土壤盐分梯度> 3 dS/m时土壤全氮累积量显著高于低盐土壤（P<0.05）,且土壤盐分对棉花花期生长影响较大。土壤的氨氮挥发量和土壤盐分梯度成正比。土壤硝态氮的淋失与灌水量呈正比,与正常灌水量的硝态氮淋失相比,水分胁迫对棉花产量的影响更为严重（P<0.01）。随土层深度的增加,土壤碱解氮以每20 cm土层8%的速度减少。各处理土壤¹⁵N残留率为11%~40%,随土壤盐度增加而增加,随灌水量增加而减少,与土壤全氮含量呈正比,与棉花产量呈反比。综上所述,T1W3处理更有利于棉花对氮肥的利用和产量的提高,推荐滴灌区棉花土壤盐度<3 dS/m,灌水量4 500 m³/hm²,可在花期适当提高施肥量以稳定产量。     

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响（简报）

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量,但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉（APRI）对马铃薯水氮利用效率的影响,通过田间小区试验,对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明：收获后,APRI处理（E、I、K）与充分灌水处理产量（F、J、L）差异不大,但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理（p=0.05）;充分灌水处理不同土层（0～ 30 cm和30～60 cm）土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高;APRI处理（I、K）作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理（J、L）（p=0.05）。因此,APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率,而且还能显著提高土壤矿质氮的活性,有利于作物对土壤氮素的吸收利用。     

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。     

垄膜沟灌对旱区农田土壤盐分及硝态氮运移特征的影响

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及硝态氮运移特征的影响及调控效果,通过4次田间沟灌试验,对比研究了高水、中水、低水及高肥、低肥6个组合处理条件下土壤盐分以及土壤硝态氮的变化特征。结果表明:垄膜沟灌条件下灌水量对土壤全盐量的影响高于施肥量,中水处理土壤全盐量始终维持在一个适宜且稳定的水平。灌水量和施肥量对土壤硝态氮含量均有不同程度的影响,中、低水处理后期硝态氮的淋溶显著低于高水处理。垄膜沟灌种植模式下中水低肥处理增加了土壤水分的有效性,抑制了土壤反盐,减少了垄上硝态氮的淋溶,在节水节肥的基础上为作物的生长发育提供了一个适宜的土壤环境,利于生物量的累积及最终产量的形成,在一定程度上解决了河套灌区引黄灌溉配额减少与漫灌洗盐方式严重浪费水资源之间的矛盾,为当地垄膜沟灌技术的推广提供了一定的理论依据与技术支撑。