负压水肥一体化灌溉对黄瓜产量和水、氮利用效率的影响

【目的】本试验采用自行设计的新型负压水肥一体化灌溉系统,进行了系统供水负压对土壤硝态氮分布和黄瓜水氮利用效率影响的研究,以期为实际应用和管理提供理论依据和技术参考。【方法】在遮雨网室内进行了供水和施氮双因素盆栽试验。以常规灌溉为对照(CK),设4个供水水平:0(W1)、–5(W2)、–10(W3)和–15 k Pa(W4),2个施氮水平(N1,N 0.3 g/kg土;N0,不施氮),共10个处理。分析检测了黄瓜生育期内0—25土壤水分变化动态、土壤硝态氮的空间分布特征,计算了黄瓜的水、氮利用效率。【结果】随着黄瓜耗水量的增加,系统供水量也增大,系统累计供水量与黄瓜累计耗水量之间存在极显著线性关系y=0.96x+3.4(R2=0.99,P0.01)。不同供水负压对同一时期土壤含水量变化有极显著影响(P0.01),当供水负压设定在0、–5、–10和–15 k Pa时,土壤平均质量含水量分别为28.7%、22.7%、20.0%和15.6%,而在同一系统供水负压下黄瓜整个生育期土壤含水量保持相对稳定,其变化属于弱变异(变异系数CV≤0.1)。负压灌溉水肥一体化能显著提高0—25 cm土壤氮素分布的均匀性,土壤硝态氮沿垂直方向的平均变差系数分别比常规灌溉降低了58.6%~71.2%。同一系统供水负压下,施氮处理(N1)黄瓜植株干物质量、产量和水分利用效率比不施氮处理(N0)分别提高了4.6%~256.1%、12.6%~196.6%和7.76%~86.27%。当供水负压为–5 k Pa时,黄瓜植株平均干重和产量均为最高,分别为153 g/pot和1406 g/pot,黄瓜平均水分利用效率和氮肥表观利用率分别比常规灌溉提高了136.8%和52.32%。【结论】适宜的供水负压下,负压灌溉系统通过土壤水分平衡供应机制,实现了作物对水分的连续自动获取,黄瓜整个生长期间,灌溉系统可以保持平稳均匀与适时适量供水,因而,负压灌溉水肥一体化显著提高了黄瓜的水、氮利用效率。本试验条件下,系统供水负压为–5 k Pa更有利于黄瓜的产量和氮素利用率的提高。     

不同灌溉措施对黄淮海地区冬小麦水氮利用及产量和品质的影响

通过设置不同灌溉处理来研究灌溉次数和时期对黄淮海地区冬小麦产量、籽粒品质和水氮利用的影响。结果表明:浇足底墒基础上拔节期灌一水不仅可获得较高的产量并提高水氮利用效率,减低硝态氮淋失风险,而且可获得较好的物理品质(硬度指数、容重)和蛋白质品质(粗蛋白、湿面筋和沉淀值)及最优的粉质仪质量指数、拉伸仪参数和降落数值。在此基础上增加冻水、开花水、灌浆水等处理的产量增加不显著,各项品质指标没有明显改善,水分利用效率降低,而且显著增加硝态氮淋失风险;因而黄淮海地区最优的节水灌溉模式是浇足底墒基础上拔节至挑旗期灌溉一水。     

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。     

黄瓜适宜的负压灌溉条件与养分配比研究

采用负压灌溉装置研究不同负压下砂壤质潮土水分运移以确定黄瓜适宜负压值,并进一步研究不同养分配比对黄瓜产量和品质的影响,为黄瓜确定最佳养分配比。本研究应用平面式土箱,在室内研究0、-5、-10和-15 k Pa水分运移情况,通过测定土壤含水量确定适宜的负压值。盆栽试验研究了不同养分配比对黄瓜产量、品质等影响,共设置不同养分配比(N∶P_2O_5∶K_2O)6个处理:T1(常规灌溉,1∶0.7∶1)、T2(负压灌溉,1∶0.7∶1)、T3(1∶0.7∶1.2)、T4[0.9∶0.7∶1+双氰胺(DCD)+氢醌(HQ)]、T5(0.8∶0.7∶1+DCD+HQ、T6(0.7∶0.7∶1+DCD+HQ),T2~T6设定负压值为-5~-10 k Pa。在黄瓜收获期采集黄瓜植株样品,测定黄瓜品质指标和养分吸收量。结果表明,在-5~-10 k Pa条件下,土壤含水量为15.83%~21.63%,可以较好地满足黄瓜生长发育的要求。在灌水量、养分配比和施肥量一致的条件下,T2比T1提高黄瓜产量3.24倍,达到了显著水平。负压(-5 k Pa)条件下不同养分配比中,T3(1∶0.7∶1.2)比传统配比T2(1∶0.7∶1)可以显著提高黄瓜产量,达到51.1%。T3能够提高黄瓜Vc和可溶性糖含量,并降低硝酸盐含量19.8%。减氮10%、20%和30%与DCD和HQ配合下,维持了与传统配比T2相当的黄瓜产量。与T2(1∶0.7∶1)配比相比,T4(0.9∶0.7∶1)可以显著提高黄瓜可溶性糖含量36.7%,降低硝酸盐含量34%,其他处理之间可溶性糖和硝酸盐无明显规律。总之,负压灌溉水肥一体化条件下,适当提高钾的配比T3(1∶0.7∶1.2)可以提高黄瓜的产量并改善其品质;减氮添加DCD和HQ的T4(0.9∶0.7∶1)维持了全氮量处理的黄瓜产量,并改善品质,这为化肥减施,减轻由此带来的环境污染提供了科学依据。     

交替灌溉下不同水氮供给对番茄产量和品质的影响

为探明交替灌溉条件下蔬菜的最佳水氮供给模式,采用盆栽试验,以常规充分灌水为对照,研究交替灌溉条件下不同水氮供给对番茄产量、水分利用效率和品质的影响.结果表明:和常规充分灌水相比,交替持续高水、交替开花坐果期低水、交替结果期低水和交替持续低水的产量分别下降5.08％,13.31％,21.28％和28.22％,而灌溉水分利用效率分别增加11.90％,7.36％,10.30％和6.74％.中氮处理的产量和灌溉水分利用效率最大.和常规充分灌水相比,交替持续高水、交替开花坐果期低水、交替结果期低水和交替持续低水处理可提高番茄可溶性固形物、可溶性糖、番茄红素、维生素C和硝酸盐含量,而减少有机酸含量.交替灌水条件下,高氮处理的番茄可溶性固形物、有机酸和硝酸盐含量最高,而中氮处理的番茄可溶性糖、番茄红素、维生素C含量最高.综合考虑产量、水分利用和品质的因素,交替灌溉条件下番茄的最佳水氮供给模式为开花结果期低水中氮处理.     

水氮配施对绿洲温室黄瓜氮素代谢及产量品质的影响

为明确绿洲温室黄瓜的水氮适宜用量,以黄瓜品种"卓越99F1"为材料,采用田间随机区组排列设计,研究了不同水氮处理对黄瓜氮素代谢及产量品质的影响.结果表明:土壤含水量为田间持水量65％～80％、施氮量为234 kg·hm-2的处理,黄瓜植株体内硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶活性最高;...     

不同水氮处理对温室黄瓜产量、品质及水分利用效率的影响

采用温室小区试验方法,研究了不同水氮条件对黄瓜产量、品质以及植株生长特性、叶片水分利用效率的影响。结果表明,同一施氮条件下,减量灌水处理的瞬时水分利用效率明显高于菜农习惯灌水处理,其中处理W2N1 200比W1N1 200提高了2.89%,处理W2N900比W1N900提高了6.14%。减量灌水条件下,减施氮50%处理(W2N600)与习惯施氮处理(W2N1 200)相比,黄瓜产量以及果实Vc、可溶性糖含量分别提高了5.43%、7.22%、12.90%,而果实硝酸盐含量降低了13.54%。通过试验得出,目前河北省温室蔬菜生产节水、节肥潜力很大,通过实时监控水分含量,采取比当地农民习惯用量减水30%、减氮25%~50%的措施,不仅能维持黄瓜较好的生长特性,提高叶片的水分利用效率,而且能保证黄瓜的产量,改善果实的品质。     

水氮耦合对日光温室黄瓜根系生长的影响

为揭示不同水氮耦合的促根机理,该文以日光温室冬春茬和秋冬茬黄瓜根系为主要研究对象,应用主成分分析法对根系生长情况进行综合评价,探索有效根直径范围内根系根长密度在土壤中的分布与不同土层间NO3--N含量之间的关系。结果表明:该文得到的综合主成分可以代表97.27%的根系信息,综合评价最高的处理为优化灌溉定额为300 m3/hm2时,冬春茬共灌溉8次,优化施氮量240 kg/hm2、秋冬茬共灌溉5次,施氮量50 kg/hm2,该水肥管理条件能够更好地促进黄瓜根系的生长,提高了日光温室黄瓜的产量,降低了氮肥及水资源的浪费,是日光温室黄瓜的优质高效施肥灌溉模式。     

分根灌溉下水氮耦合对草莓果实品质及产量的影响

本文采用盆栽分根固定干湿灌溉试验研究了水氮耦合对草莓果实品质及产量的影响。试验设置水分和氮肥2个因素,草莓根区设置湿润与干旱(A/B)两个区域,湿润一侧(A)全生育期内土壤相对含水量均为80%±5%,干旱一侧(B)土壤相对含水量设置为20%±5%(重度水分胁迫)、35%±5%(中度水分胁迫)、50%±5%(轻度水分胁迫)3个处理水平;施氮量设置0.5 g(N)×kg~(-1)(低氮)、0.75 g(N)×kg~(-1)(中氮)、1 g(N)×kg~(-1)(高氮)3个处理水平,对照处理(即常规生产模式,CK)A/B两区域均为80%±5%土壤相对含水量、中氮[0.75 g(N)×kg~(-1)]水平。研究结果表明:1)分根干湿灌溉显著减少了草莓全生育期灌溉水量,提高了草莓的水分利用效率(WUE),全生育期内干旱一侧(B)土壤相对含水量为20%±5%、35%±5%和50%±5%的水分处理总灌溉水量分别为14.77 L×株~(-1)、16.62 L×株~(-1)和18.47 L×株~(-1),较CK处理(24.62 L×株~(-1))分别减少40.0%、32.5%和25.0%;以中度水分胁迫中氮水平的草莓水分利用效率(WUE)最高,为13.55 g×L-1,较CK处理提高47.1%,而产量没有明显减少;耦合分根干湿灌溉和施氮处理,轻度水分胁迫中氮水平下草莓果实产量最高,较CK处理提高4.4%。2)从对草莓果实品质影响角度分析,中氮及中度水分胁迫处理的草莓果实中Vc含量、可溶性糖含量、有机酸含量和糖酸比分别比CK处理增加63.3%、12.5%、3.9%和8.3%。综合考虑不同水氮耦合处理对草莓果实品质、产量、水分利用效率及对农业环境安全的影响,以湿润一侧(A)保持土壤相对含水量为80%±5%、干旱一侧(B)保持土壤相对含水量为35%±5%,且0.75 g(N)×kg~(-1)施氮水平为设施草莓生产适宜的水肥管理模式。     

水氮配合对冬小麦产量和品质的影响

在盆栽条件下,研究了水氮配合对冬小麦产量和品质的影响。结果表明,干旱胁迫严重地影响了氮肥的作用,只有在水分配合条件下,氮肥的作用才得到了充分发挥。水分和氮素配合不仅有利于提高产量,也有利于提高冬小麦的品质。冬小麦水氮高效的关键期和敏感期在拔节期,这个时期施氮可以增加子粒中游离氨基酸及蛋白质含量,提高其质量。     

微咸水滴灌对黄瓜产量及灌溉水利用效率的影响

试验主要研究了华北半湿润地区微咸水滴灌条件下,滴头正下方0.2 m深度土壤基质势分别控制在－10～－50 kPa时,不同盐分浓度微咸水(2.2～4.9 dS/m)对黄瓜产量、灌水量及灌溉水利用效率(IWUE)的影响。研究发现当灌溉水电导率(EC)大于1.1 dS/m时,黄瓜的产量随着EC的增大而降低。当滴头下0.2 m深度土壤基质势控制在－25～－35 kPa时,黄瓜表现出来的耐盐性最强,EC每升高1 dS/m产量大约降低3%。总的趋势是土壤基质势控制越高(－10 kPa)处理的灌溉量越多,IWUE越低,而土壤基质势控制越低(－50 kPa)处理的灌溉量越少,IWUE越高。通过研究,在年降雨量大约为600 mm的半湿润地区,当没有足够的淡水用于作物灌溉时,可以在采用一系列灌溉与栽培管理措施条件下,利用2.2～4.9 dS/m的微咸水来灌溉黄瓜等对盐分中等敏感的作物。     

水肥耦合对温室盆栽黄瓜产量与水分利用效率的影响

采用一种负水头供水控水盆栽装置进行水分精确控制,通过设定装置的不同供水吸力控制不同的土壤含水量,研究不同水肥供应对温室黄瓜生长发育的影响及水肥间的耦合效应。试验分别设3种供水吸力:3 kPa(W1)、5kPa(W2)和7 kPa(W3);3种施肥水平:N 600、P 300、K 300 kg/hm2(F1),N 900、P 450、K 450 kg/hm2(F2)和N 1200、P600、K 600 kg/hm2(F3)。试验结果表明,W1、W2、W3处理控制的土壤含水量分别为26.25%、20.81%、15.35%。在F1、F2和F3的处理下,黄瓜的生长速率和产量随着土壤水分的增加而增加,表现为W1W2W3;在W1与W2处理下,施肥水平越高,黄瓜生长速率、叶片光合速率、干物质积累量以及产量与水分利用效率越高,表现为F3F2F1;且增加施肥对提高水分利用效率并不以增加植株耗水量为代价。而在W3处理下,植株干物质积累量、叶片光合速率和产量的高低顺序为F2F1F3,F3过高的施肥量抑制了植株的生长。试验结果还表明,水肥互作效应对黄瓜产量与水分利用效率有显著的影响。     

黄瓜结果期实施短期低氮处理对植株生长、产量及果实品质的影响

采用营养液栽培,研究在结果期实施短期(7 d)低氮(3 mmol/L和6 mmol/L)处理对黄瓜的生长发育、产量与果实品质的影响。结果表明:适度低氮(6 mmol/L)对黄瓜净光合速率无显著影响;低氮处理后T1(3 mmol/L)和T2(6 mmol/L)植株株高分别低于对照水平14.9%和4.2%,但在恢复正常供氮(即对照水平,12 mmol/L)7 d后,适度低氮处理的植株株高与对照无显著差异;植株叶面积在处理期无显著差异,恢复正常供氮7 d后,适度低氮处理的植株叶面积比对照高出12.6%,且其产量与对照无显著影响;低氮处理后果实品质提高,适度低氮处理植株果实中的Vc含量比对照高出13.6%,硝酸盐含量减少21.9%,差异显著。试验表明结果期短时期适度低氮处理(6 mmol/L)能够在保证植株生长和产量的基础上,提高果实品质。     

灌水量对有机基质栽培黄瓜生长及氮素利用的影响

为提高有机基质栽培水分精细化管理水平,采用醋糟基质为黄瓜栽培基质,以‘碧玉2号’黄瓜为材料,在控制灌水量(T)分别为基质最大质量含水率的40%≤T1<55%、55%≤T2<70%、70%≤T3<85%和85%≤T4<100%的条件下,研究了不同灌溉水平处理对黄瓜植株生长、干物质积累、光合作用能力、产量、水分及氮素生产率的影响。结果表明:随着灌水量的增加黄瓜产量增加但水分利用效率下降,T4灌溉处理产量最高但其水分利用效率最低,T1处理水分利用效率最高但其产量最小;T2,T3和T4处理间叶片氮质量分数差异不显著,根系氮素质量分数间差异也不显著,T1处理果实氮素质量分数显著高于其他处理,而茎、叶氮素质量分数又显著低于其他处理,不同灌溉水平处理对有机基质栽培黄瓜氮素产量生产效率影响不显著。该文研究结果可为有机基质栽培的水分精确化管理提供技术支持和依据。     

水氮耦合对膜下滴灌马铃薯产量、品质及水分利用的影响

该文通过田间试验,研究在西北旱区对膜下滴灌条件下水氮耦合效应及其对马铃薯产量、品质和水分利用效率的影响,从而确定马铃薯适宜的水氮用量,以求达到节水、节肥和高产优质的目的。试验设置2个土壤湿润比水平:40%(P1)和70%(P2),5个施氮水平:90(N1)、135(N2)、180(N3)、225(N4)、270kg/hm2(N5),共10个处理。试验结果表明:相同水分条件下,马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、耗水量、产量和水分利用效率都随施氮量的增加而呈抛物线趋势变化,块茎蛋白质含量随施氮量的增加呈增加趋势。相同氮肥条件下,湿润比P2处理的马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、块茎蛋白质含量均高于湿润比P1,湿润比P2处理的耗水量比湿润比处理P1高11%,湿润比P2处理的产量比湿润比处理P1高5%,但是湿润比P1处理的水分利用效率比湿润比P2处理高5.4%。其中,P2N3处理的马铃薯单株块茎质量、块茎维生素C含量表现最好,P1N5处理的马铃薯块茎蛋白质含量最高,P2N2处理的马铃薯块茎淀粉含量和产量表现最优,产量最高为54187kg/hm2,P1N2处理的水分利用效率最高为12.86kg/m3。P2N3处理的马铃薯高产优质,且水分利用效率较高,是西北旱区膜下滴灌条件下马铃薯生产中适宜的水氮组合。     

负压灌溉提高紫叶生菜的水分利用效率和根际微生物多样性

【目的】针对目前设施农业中常用的灌溉方式容易造成土表水分蒸发和水肥流失,且不能按照作物所需自动供水供肥的现状,本研究探讨了负压灌溉提高紫叶生菜的产量和品质,以及水分利用效率和土壤微生物群落多样性的机理。【方法】在温室内进行盆栽试验,以紫叶生菜(Lactuca sativa L.)为试验材料,设置3个灌溉处理:常规灌溉、滴灌和负压灌溉。收获后,测定了紫叶生菜的产量,分析了品质(维生素C、可溶性糖、花青素和硝酸盐含量),植株的养分(氮、磷和钾)浓度和吸收量,监测了土壤水分含量动态的变化,计算了水分消耗量和水分利用效率,分析了根际土壤微生物的多样性指数和细菌在门分类上的群落结构组成。【结果】负压灌溉下显著提高紫叶生菜的产量和品质,负压灌溉比常规和滴灌处理的产量分别显著提高了68.1%和29.0%,也提高了维生素C、可溶性糖和花青素的含量,减少了硝酸盐含量。与常规灌溉相比负压灌溉显著提高了紫叶生菜氮、磷、钾的浓度和含量,分别提高13.0%、14.4%、38.4%和90.2%、92.6%、135.5%。紫叶生菜在负压灌溉下耗水量最少,为9900 cm3,比常规和滴灌处理分别减少了23.8%和23.8%;负压下水分利用效率比常规和滴灌分别显著提高了122.2%和70.5%。同时负压灌溉处理下动态的土壤含水量处于10.3%~11.3%之间,变异范围低于常规和滴灌处理9.2%~11.6%。通过高通量测序紫叶生菜根际土壤微生物群落发现,负压灌溉处理下微生物多样性指数最高,表现为OTU、Chao1和Shannon指标的数值显著高于常规和滴灌处理,其数值分别为1808、2437和8.48,分别比常规灌溉处理显著提高了15.2%、15.7%和3.16%。同时也改变了细菌在门分类水平上组成的相对丰度,在负压灌溉处理下比常规和滴灌处理分别提高了放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)在细菌门分类上的相对丰度。【结论】本试验证明了负压灌溉系统通过土壤水肥平稳供应机制,实现了紫叶生菜高产优质且高效利用水分的目标。因此,负压灌溉系统相比常规和滴灌,显著提高了紫叶生菜的产量和品质、水分利用效率和根际微生物群落的多样性,为设施农业的可持续性发展提供科学依据。     

Effect of nitrogen on yield,quality, and irrigation water use efficiency of drip fertigated grafted watermelon (Citrullus lanatus) grown on a calcareous soil

A two-year field experiment was conducted during the growing seasons 2016 and 2017 to investigate the response of drip fertigated watermelon to different rates of nitrogen (0, 10, 20, 30, and 40?g/m³ N) applied in the form of ammonium sulfate (AS). The combined effect of nitrogen (N) and sulfur (S) was investigated. Irrigation water use efficiency (IWUE) under the different N levels was, also, evaluated. N levels in the irrigation water induced a significant effect on yield parameters (total and commercial yields, dry matter yield, plant yield, and fruit number). Increasing the level of N also induced significant increases in fruit length and fruit fresh weight. IWUE was also significantly improved at high levels of N. Fertigation using modern techniques can be considered an efficient method in the delivery of N to the crop at N levels of 30–40?g/m³, as ammonium sulfate.