滴灌条件下冬小麦施氮增产的光合生理响应

小麦籽粒产量与抽穗期之后的旗叶光合能力密切相关。为明确冬小麦施氮增产的光合生理响应,该文以充分滴灌不同N追肥量处理的冬小麦田为研究对象,抽穗期后进行3次旗叶光合-光响应曲线测定,量化并比较了旗叶光合能力(Amax)和表观光量子羧化效率(α)等参数及产量(Y)和水分利用效率(WUEa),并确定了旗叶比叶重(SLA)、N含量(N-mass和N-area)和13C同位素甄别率(Δ)对光合参数及产量的影响。分析表明:充分滴灌条件下,增施N肥能延长旗叶光合功能持续期,提高Amax和α,以高N处理(N3,207kg/hm2)处理最为显著(P=0.046),在生育中后期仍能保持较高的Amax,这也是N3处理Y较高的主要原因。而N肥对农田耗水影响不显著,高N处理的WUEa也较高。Amax的提高和维持与旗叶SLA、N-mass、N-area和Δ的变化有关,N肥处理也显著影响了Amax与SLA、N-mass、N-area和Δ之间的线性相关关系。该结果从光合生理角度阐明了冬小麦施氮增产的生理因素,可为该地区冬小麦滴灌施肥管理提供参考。     

基于液流计估测蒸腾分析覆膜滴灌玉米节水增产机理

深入了解覆膜滴灌下冠层辐射传输和能量分配情况,确定土壤蒸发和作物蒸腾之间的定量区分关系是合理灌溉和提高水分利用效率的重要研究内容。该研究在东北膜下滴灌地区开展连续2 a田间试验,测定了覆膜（M）和不覆膜（NM）玉米田的冠层辐射、田间土壤蒸发和作物蒸腾、作物生长和产量。结果表明：覆膜使冠层上方净辐射降低7.7%,从而减少了蒸发蒸腾可供能量,冠层下方净辐射降低34.0%,减少了土壤蒸发可供能量,冠层净辐射吸收量增加14.0% 用于作物蒸腾;覆膜能小幅度降低蒸发蒸腾总量3.9%～5.2%,而对其在土壤蒸发和作物蒸腾之间的分配影响显著,覆膜处理土壤蒸发占蒸发蒸腾总量的比例为12.5%～14.5%,而不覆膜处理该比例高达21.7%～25.0%;覆膜处理提高了成熟期玉米株高、地表20 cm高度处茎粗、生物量和最大叶面积,最终使产量提高5.9%～8.8%,水分利用效率提高12.0%～13.1%。综上所述,覆膜通过改变冠层辐射能量分配降低了玉米田蒸发蒸腾总量,提高了玉米产量和水分利用效率。     

旱地春玉米不同覆膜种植模式的增产效应

覆膜种植是旱地春玉米种植的重要方式,具有显著的增产作用。但前人对旱地春玉米在不同覆膜种植方式下的水分利用、根系发育及抗倒伏等增产机理方面研究较少。于2013—2015年在河北省沧州市农林科学院前营试验站开展田间试验,连续3年研究露地平作(CK)、平作覆膜膜下播种(FC-SUF)、平作覆膜膜侧播种(FC-FSS)、起垄覆膜膜下播种(RC-SUF)、起垄覆膜膜侧播种(RC-FSS)等5种种植模式下春玉米产量及产量构成要素、土壤水分、作物根系和抗倒伏情况。结果表明:RC-FSS、RC-SUF、FC-FSS和FC-SUF比CK 3年平均分别增产24.97%、17.75%、11.69%和8.67%,其中起垄覆膜侧播技术(RC-FSS)增产效果最优,其水分利用效率比CK平均提高26.27%。RC-FSS处理垄沟处0~20 cm土壤含水量比CK增幅达30.44%~47.66%,达极显著差异;RC-FSS处理的抗倒伏性最好,其倒伏率仅为0.9%,抗倒伏力最大为29.4 N,与CK差异达显著水平。在玉米整个生育期内,0~10 cm土壤温度各覆膜处理比CK平均增加0.3~2.3℃,以RC-SUF种植模式下增温最显著。成熟期RC-FSS模式下根系分布直径、根系干重明显优于RC-SUF、FC-SUF和CK,差异均达显著水平。研究表明,春玉米起垄覆膜侧播技术具有集雨保墒、促根壮苗、高抗倒伏、增产稳产的作用,在春季干旱少雨的滨海平原区有广阔的应用前景。     

覆膜和露地旱作春玉米生长与蒸散动态比较

利用土壤水分传感器、微型蒸渗仪与涡度相关系统,连续监测覆膜和露地春玉米田土壤水分、蒸发和农田蒸散,分析春玉米田蒸散与土壤蒸发变化规律,探讨了覆膜玉米高产节水增效的机理。结果表明:与露地相比,覆膜的表层土壤温度和体积含水率分别提高4.9%和19.5%。覆膜、露地处理玉米出苗率分别为99.0%和80.0%,其差异为显著水平,覆膜提早春玉米各生育阶段平均为7d,全生育期缩短11d。生育前期、中期,覆膜的叶面积指数、株高和地上、地下干物质均显著高于露地的,播种一个月后差异最大,分别高110.2%、13.5%、42.9%和12.7%。玉米拔节期前(6月前)和8月后至玉米成熟,覆膜的农田蒸散量分别比露地的低6.8%和0.4%,但6-8月覆膜的比露地的高5.1%。全生育期覆膜的农田蒸散量为376.2mm,降低了6.0%,且土壤蒸发降低了57.7%。最终单株平均果穗质量、生物量差异不显著。但是,由于覆膜显著提高了出苗率从而增加了单位面积生物产量和经济产量,增幅分别为23.7%和15.3%。同时,覆膜作物水分利用效率提高了22.6%,达到31.3kg/(hm2·mm)。可见,覆膜能显著降低土壤蒸发和农田总蒸散量;保水增温促出苗,提前玉米各生育期;生育中期日蒸散量和干物质积累速率较高;最终显著提高单位面积生物产量和经济产量以及作物水分利用效率。     

沙地滴灌春玉米最适氮磷钾配方施肥研究

探索沙地春玉米(Zea mays L.)最适滴灌施肥方案是提高其产量和生物量积累的有效途径.采用三因素D饱和最优设计试验,研究了不同氮磷钾配方施肥对玉米产量及拔节期、抽雄期和收获期玉米干物质量的影响,结果表明:(1)氮磷钾不同配施可提高产量32.60％～52.90％;产量方程和两因子互作效应分析表明,氮磷钾配施有效提高...     

浅埋滴灌水氮钾互作对春玉米水分利用效率的影响

为揭示浅埋滴灌水肥互作对春玉米水分利用效率（water use efficiency,WUE）的影响,采用二次回归正交设计,以灌水量（W）、施氮量（N）、施钾量（K）为自变量,WUE为因变量,于2017—2020年开展了不同水肥用量组合对浅埋滴灌春玉米WUE影响的田间试验。结果表明：单因子作用下,WUE随水肥用量的提高均呈先升高后降低的变化趋势,影响大小为W>N>K;2个因子互作时,WN、WK、NK对WUE的影响均呈1个凸面趋势变化,且存在最大值,影响大小为WN>NK>WK;W、N、K 3个因子共同作用时,WUE随W、N、K 3个因子编码水平的共同提高呈先升高后降低的趋势变化,中水中肥较低水低肥和高水高肥用量组合可获得较高WUE。通过模型寻优,得出在灌溉量为43.25~58.87 mm、施氮量为229.93~382.97 kg/hm²、施钾量为104.94~148.49 kg/hm²条件下,可获得较高WUE （≥25.00 kg/（hm²·mm））。研究结果可为试验区春玉米浅埋滴灌水肥优化管理、水分高效利用提供科学依据。     

春玉米不同生育期土壤湿润层深度调控的稳产节水效应

局部根区水分胁迫可以调节作物的产量、品质及水分利用效率。现有研究多通过调控水平方向作物根区土壤水分分布来构建适宜局部根区水分胁迫环境,而水平方向根区土壤水分分布的调控存在局限性。该文以石羊河流域春玉米为研究对象,通过覆膜和控制不同生育期计划湿润层深度来实现根区土壤水分的垂向调控,分析了调控措施对不同深度土层水分、作物生长指标及水分利用效率的影响。结果表明:根区土壤水分垂向调控措施可以有效调控作物根系分布及根区土壤水分的时空变化;调控中选用大的计划湿润层深度可以有效增加深层土壤内的根长密度及其分布比例,减小不同深度土层水分差异;在调控中,水分胁迫多出现于下部土层(50~100 cm),且含水量随时间在胁迫阈值上下波动,存在空间上的局部水分胁迫和时间上的干湿交替,所构建的水分胁迫环境较为理想;该调控措施亦可对灌水量及作物耗水量进行调控,能够调节作物对降雨及深层土壤水的利用,在各生育期使用较大或较小计划湿润均可以增加对非灌溉水的利用,其中,大的计划湿润层深度有利于对深层土壤水的利用;根区土壤水分的垂向调控也会影响干物质在各组织器官间的分配,实现增产增收。以灌溉水利用效率及水分利用效率来评价各调控方案节水效果,最优根区土壤水分垂向调控方案为:地膜覆盖,灌水下限设为65%田间持水量,苗期计划湿润层深度为30 cm,拔节期计划湿润层深度为40 cm,抽雄期至成熟期计划湿润层深度为50 cm。     

不同类型地膜覆盖对春玉米生产综合效应研究

在山西省春玉米主产区连续3年开展大田定位试验,设置不覆盖(CK)、覆盖渗水地膜(SS)、覆盖光降解地膜(GJ)、覆盖生物降解地膜(SJ)、覆盖普通地膜(PE)5个处理,研究不同类型地膜覆盖对春玉米的综合效应,为筛选出适宜干旱半干旱地区春玉米种植的地膜覆盖类型提供科学依据.研究结果表明:(1)PE、SS、GJ和SJ处理5...     

东北黑土区覆膜滴灌下田间微气候和作物生长特征

为探讨东北黑土区滴灌种植作物光热水资源利用率和节水增产内在机理,设置覆膜滴灌和未覆膜滴灌2个处理,研究了东北黑土区覆膜滴灌条件下田间微气候和作物生长特征。结果表明,薄膜覆盖可增加近地层的土壤温度和空气温度,降低空气湿度,覆盖处理在0—25cm土层的土壤温度明显高于未覆膜处理,日均地温最大可高5.33℃;覆膜处理的空气温度比未覆膜最大可高0.34℃,相对湿度比未覆膜最低可低2.35%。与未覆膜处理相比,覆膜处理的垄上(滴灌带正下方)和垄边缘土壤蒸发量分别减少52.89,54.16mm,减小幅度分别为46.26%,49.06%。覆膜具有明显的保墒作用,覆膜处理0—50cm土层的平均土壤含水率大于未覆膜处理,最大增幅达46.65%。覆膜处理对LAI、株高、干物质均有一定的有益影响;在施肥量为330kg/hm~2的条件下,覆膜对玉米的增产效果不明显;但增加了玉米粒的氮素含量,提高了粗蛋白含量,玉米粒的氮素含量比未覆膜高8.45%,其粗蛋白含量高8.45%。     

Drip irrigation and nitrogen fertilization alter phenological development and yield of spring maize (Zea mays L.) under semi-arid conditions

Abstract

Maize response to deficit water and nitrogen for assessing phenological development and yield was studied under semi-arid conditions. Experiment consisting three drip irrigation levels, replenish 60 (DI₆₀), 80 (DI₈₀) and 100 percent (DI₁₀₀) of cumulative pan evaporation, and four nitrogen doses 50 (RN₅₀), 75 (RN₇₅), 100 (RN₁₀₀) and 125 (RN₁₂₅) per cent of recommended nitrogen. A Furrow irrigated treatment was kept as control/check. Significant earliness in visibility of collar of 8^th leaf, tasseling, silking and significant delay in dough stage and physiological maturity was recorded under well water treatment DI₁₀₀ as compared to DI₆₀. Days to collar of 8^th leaf, tasseling and silking had significant negative correlation, and duration of yield formation phase and days to physiological maturity had significant positive correlation with grain yield. Higher DM production, longer yield formation phase and late physiological maturity led to significantly higher grain yield under DI₁₀₀. In case of nitrogen levels, phonological characteristics like collar of 8^th leaf, tasseling and silking were significantly delayed, and dough stage and physiological maturity were advanced under nitrogen deficit treatment RN₅₀ as compared to RN₁₀₀ and RN₁₂₅. Significantly higher dry matter production and longer yield formation phase observed led to significant higher SCY under RN₁₀₀ and RN₁₂₅ as compared to RN₅₀. Yield formation phase was significantly longer under drip irrigated crop as compared to control during 2^nd year of study. Crop phenological development significantly affected by drip irrigation regimes and nitrogen levels, and there was significant correlation between phenological stages development and grain yield.     

松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究

【目的】膜下滴灌玉米种植模式在松嫩平原西部大面积推广,研究该模式下不同叶龄追施不同氮肥量对玉米的干物质积累、 氮肥利用及产量形成的影响,可为建立该种植模式玉米施肥制度提供理论依据。【方法】 在底施N 60 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2的条件下,设置4个追施尿素态氮肥水平处理: 0(N0)、 40(N40)、 90(N90)和140(N140)kg/hm2,于叶龄指数为30%、 45%、 60%和75%时,随滴灌进行追施,以不追肥为对照(CK)。测定了不同处理玉米叶片光合效率、 干物质积累和运转以及产量,计算了氮肥的利用率。【结果】随着玉米生育进程,在一定施肥范围内(0~150 kg/hm2),玉米产量、 叶面积指数、 叶绿素含量、 干物质积累、 植株氮素积累、 氮肥利用率、 氮肥农学效率及氮收获指数均随施氮量的增加而增加,当氮肥超过一定数量时(200 kg/hm2),各指标增加不明显,甚至下降。在叶龄指数为45%时追施90 kg/hm2氮肥处理,叶面积指数及叶绿素含量分别为6.92和2.69 mg/g,籽粒产量为11957.89 kg/hm2,干物质积累量、 花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的贡献率分别为423.76 g/plant、 14451.50 kg/hm2和85.86%;氮肥利用率、 氮肥农学利用率分别为69.10%和38.38 kg/kg,显著高于其他处理(P0.05)。【结论】在松嫩平原西部膜下滴灌种植模式下,在玉米叶龄指数为45%时追施90 kg/hm2氮肥,可显著提高光合利用率,改善玉米生育后期的氮素吸收和干物质积累并增加产量,提高玉米对氮肥的吸收利用效率。     

华北地区滴灌灌水频率对春玉米生长和农田土壤水热分布的影响

针对华北地区春玉米田间灌溉和降雨相结合的灌溉模式,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的基础上,研究了滴灌灌水频率对土壤水、热分布及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明:在春玉米抽雄期以前阶段实施的滴灌各处理中,高频滴灌下土壤平均含水率和不同深度处的土壤基质势波动幅度较小,高频滴灌下土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;土壤温度受灌水过程、土壤含水率及作物生育阶段的影响较明显,滴灌能显著延迟气温对土壤温度的影响:灌水频率对春玉米根系分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤(0～40 cm)中的分布;此外,在这种典型的灌溉和降雨相结合灌溉模式下,不同灌水频率下玉米产量差异不显著.因此,建议华北地区春玉米滴灌模式采用低频滴灌.     

中国北方地区不同滴灌方式节水增产效应的Meta分析

为了探明中国北方地区地下滴灌（subsurface drip irrigation,SSDI）与地表滴灌（surface drip irrigation,SDI）节水增产效应的差异,该研究以SDI作为对照,采用Meta分析定量分析了不同条件下SSDI对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,与SDI相比,SSDI可使作物总体增产6.66%（P<0.05）,水分利用效率提高9.34%（P<0.05）,净效益增加6.94%（P<0.05）;SSDI在西北和华北地区均能提高作物产量和水分利用效率;当年均降雨量不大于400 mm时,SSDI能显著提高作物产量;当土壤容重大于1.5 g/cm³,灌水施肥频率大于6次,滴灌带埋深为15～25 cm,滴头流量介于1.5～2.5 L/h时,更有利于发挥SSDI优势,节水增产效果显著。研究可为中国北方地区SSDI的推广应用提供理论参考。     

不同灌溉制度下河套灌区玉米膜下滴灌水热盐运移规律

为探明干旱地区膜下滴灌玉米土壤水热盐效应及秋浇洗盐灌溉的效果,该文根据2014—2015年进行的田间试验,分析膜下滴灌不同灌溉制度下生育期土壤水分盐分剖面分布特性、土壤温度变化及对玉米产量品质的影响和非生育期洗盐灌溉(秋浇)效果。结果表明,不同滴灌制度下土壤剖面水分、盐分剖面分布极不均匀,盐分均由膜内向膜外地表裸露区定向迁移,趋于膜外地表积累。膜下滴灌土壤温度受气温、玉米叶面积指数、灌水及土壤含水率共同作用。灌水后各处理土壤温度均剧烈下降,2~3 d后恢复,玉米营养生长阶段控制灌水下限为-30 k Pa最有利于土壤温度积累。玉米生育期各处理膜内0~40 cm不积盐,控制灌水下限为-10 k Pa可有效淋滤0~100 cm土壤盐分,而其他处理对0~100 cm土层盐分的影响差异性短期内不明显,需对不同处理长期膜下滴灌的盐分进一步观测。非生育期洗盐灌溉效果显著,秋浇灌黄河水180 mm后,次年春播前0~100 cm土壤盐分平均下降10.86%~26.14%,剖面分布较均匀。河套灌区膜下滴灌土壤盐分调控建议为生育期滴灌灌溉制度和非生育期洗盐灌溉双重调控。玉米生育期灌水下限建议控制为-30 k Pa,非生育期洗盐灌溉由于河套灌区冻融影响及特殊的水文地质条件,膜下滴灌盐分累积到何种程度洗盐灌溉及具体合理的洗盐灌溉制度还需进一步深入研究。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

覆膜滴灌下氮肥与种植密度互作对东北春玉米产量、群体养分吸收与转运的调控效应

[目的]合适的氮肥用量和种植密度是提高东北玉米产量和效益的关键.研究覆膜滴灌条件下氮肥用量、种植密度及其互作对春玉米产量、养分吸收转运及利用效率的影响,以期为东北半干旱区春玉米高产高效栽培提供理论依据.[方法]2016-2017年,在吉林省西部半干旱区乾安县开展田间试验,以紧凑型玉米品种农华101为供试材料,在覆膜滴灌...     

长期膜下滴灌农田土壤盐分时空变化

为了探讨长期膜下滴灌对农田土壤盐分演变的影响,该文以一块采用膜下滴灌技术13a的农田为例,对其土壤盐分的时空变化进行比较,分析了该农田土壤盐分演变特征。膜下滴灌技术使用初期,田间土壤盐分含量明显下降,随后其下降幅度减小;随着膜下滴灌年限的延长,田间土壤盐分含量稳定在某一水平范围内。观测结果表明,经过13a的膜下滴灌,田间0～100cm土层盐分质量分数由原来的20～30g/kg降到了5g/kg以下;地头裸地20cm深度以下的土壤盐分质量分数稳定在5～10g/kg,大于田间的相应值;但是地头裸表层土壤盐分质量分数大于20g/kg,存在盐分表聚现象。研究表明,土壤湿润锋处的盐分积累现象不会造成整个土层的盐分含量增高。该文研究结果可为膜下滴灌技术的科学利用提供参考。