水肥耦合对苹果幼树产量、品质和水肥利用的效应

为探明半干旱地区苹果幼树水肥精准管理模式,研究了水肥耦合对3 a生苹果幼树生长、产量、品质及水肥利用的效应,试验设置4个灌水水平,其灌水上下限分别为田间持水率的75%~85%(W1)、65%~75%(W2)、55%~65%(W3)、45%~55%(W4);3个施肥水平(N-P2O5-K2O),即高肥:30-30-10 g/株(F1)、中肥:20-20-10 g/株(F2)、低肥:10-10-10 g/株(F3)。结果表明:苹果幼树萌芽开花期至新梢生长期控水控肥可有效调控苹果幼树植株和叶面积的增长;苹果产量最高和最低的处理分别为F1W1和F3W4(F1W1比F3W4增加139.1%),产量与干物质质量间相关关系的决定系数R2为0.908 5,达到了极显著水平;增加灌水量提高了苹果着色指数却降低其果形指数,亏水处理和增加施肥量有利于提高苹果硬度;轻度亏缺(F2)灌溉处理下,增加施肥量有利于提高苹果维生素C含量;灌水量对苹果可溶性固形物和可溶性糖影响不显著,但增加施肥量有利于提高苹果可溶性固形物和可溶性糖的含量;施肥量对苹果可滴定酸和糖酸比影响不显著,但增加灌水量可降低苹果可滴定酸含量,提高苹果糖酸比;高水低肥处理能够产生较高的肥料偏生产力(PFP);水分利用效率(WUE)最大值基本上出现在F2W2处理,与F1W1相比,虽然产量减小7.5%,但耗水量却减小16.7%,WUE增加11.2%,高水高肥的F1W1处理并不能得到最大的WUE,最大的WUE出现在F2W2处理。由此可见,F2W2处理是苹果幼树生长、产量、品质以及水肥利用效率方面的最佳水肥组合,达到了节水、节肥的最佳水肥耦合模式。     

泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。     

水肥耦合对苹果幼树生长及光合特性的影响

在滴灌条件下,以2年生桶栽红富士苹果幼树为试验材料,设供水和施肥2个因素,供水设4个水平(充分供水W_1、轻度亏缺W_2、中度亏缺W_3和严重亏缺W_4,其灌水上下限分别为75%～90%、65%～80%、55%～70%和45%～60%田间持水量),施肥设3个水平(高肥F_1、中肥F_2和低肥F_3,其N、P_2O_5、K_2O质量分数分别为0.6、0.2、0.2 g/kg,0.4、0.2、0.2 g/kg和0.2、0.2、0.2 g/kg),研究水肥耦合对苹果幼树生长状况、光合生理特性以及水分利用效率的影响。结果表明,对比F_3W_4处理,F_1W_1处理植株生长量和叶面积分别提高85.2%和74.5%,F_1W_2处理植株生长量和叶面积分别提高98.7%和87.3%,这说明高肥和轻度水分亏缺水肥组合(F_1W_2处理),最有利于苹果幼树植株和叶面积的生长。水分利用效率的最大值均出现在F_1W_2处理,萌芽开花期、新稍生长期、坐果膨大期和成熟期分别为3.49、3.84、4.37、3.90 mmol/mol,与高水高肥的F_1W_1处理相比,虽然各生育时期净光合速率分别减少1.9%、7.2%、6.8%、2.1%,但水分利用效率分别提高5.8%、6.7%、4.5%、3.2%,这说明适度的水分亏缺可以提高苹果幼树的水分利用效率。不同水肥耦合处理下苹果幼树净光合速率和蒸腾速率差异最大值均发生在坐果膨大期,这说明苹果幼树坐果膨大期为需水需肥的最关键时期,此时期合理的水肥调控可促进苹果幼树的生长。     

滴灌夏玉米土壤水分与蒸散量SIMDualKc模型估算

为研究西北半干旱地区作物蒸腾和土壤蒸发规律,以及土壤蒸发量占蒸散量的比例(简称蒸发占比),开展2 a夏玉米滴灌控水试验,设置正常灌水(W1)、适度水分亏缺(W2)和中度水分亏缺(W3)3个灌水水平.采用W2实测土壤水分数据对SIMDualKc模型进行参数率定,并采用W1和W3实测土壤水分数据对模型进行验证;进一步基于SIMDualKc模型对不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量、植株蒸腾和蒸散量进行定量模拟分析.结果表明,SIMDualKc模型可以较好地模拟西北半干旱区滴灌夏玉米不同水分供应条件下的土壤水分动态变化过程,实测值与模型预测值有较好的一致性(R2＞0.88,RMSE＜5％);夏玉米生长期,模型能较好地估算不同水分供应的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸腾.土壤蒸发主要集中在生育前期,而生育中期较低,后期略微升高.植物蒸腾主要集中在快速生长期和生长中期,整个生育期呈先增大后减小的趋势.蒸散量随着土壤蒸发和植物蒸腾的变化而变化,前期主要受土壤蒸发的影响,快速生长期、生长中期和后期主要受植物蒸腾的影响.Wl～W3处理土壤蒸发量为78.1～100.2 mm,植株蒸腾为221.8～293.3 mm,蒸散量为299.3～383.0 mm,蒸发占比为24.1％～28.7％.研究可为西北半干旱地区制定合理的夏玉米滴灌制度和灌溉决策提供理论依据.     

滴灌施肥量对棉花生长、养分吸收及产量的影响

2012年以新陆早33号棉花为供试作物,利用田间小区试验研究了大田膜下滴灌施肥条件下,不同滴灌施肥量对棉花植株氮、磷、钾养分的吸收、干物质积累及籽棉产量的影响。设置了5个N-P2O5-K2O施肥水平150-60-30、200-80-40、250-100-50、300-120-60 kg·hm-2和350-140-70 kg·hm-2(分别记为F1、F2、F3、F4和F5),灌水量为100%ETc(作物蒸发蒸腾量)。结果表明:在新疆膜下滴灌条件下,棉花干物质积累与氮、磷、钾养分吸收和吸收速率均随着滴灌施肥量的增加呈增大的趋势,施肥量达到F4时,棉花的干物质累积和氮、磷、钾的吸收和吸收速率最大;随着施肥量的增加,棉花产量有增加的趋势,但当施肥量大于F3,棉花产量随施肥量的增加(F3,F4,F5)无显著性差异;F3施肥水平下的氮肥农学效率、磷肥农学效率、钾肥农学效率和肥料偏生产力显著大于F4与F5施肥水平。从节肥和生态可持续发展角度来看,F3施肥水平,即250-100-50 kg·hm-2(NP2O5-K2O)为最佳滴灌施肥量。     

斥水程度对脱水土壤水分特征曲线的影响

为研究斥水程度对土壤水分特征曲线的影响,该文基于滴水穿透时间法,人工配置7种斥水程度的黏壤土(L0~L6)和6种斥水程度的砂土(S0~S5),用高速离心机测定其土壤水分特征曲线,应用van Genuchten-Mualem(VG)模型进行拟合,得出VG模型水力参数。结果表明:在同一吸力条件下,斥水黏壤土的含水率比斥水砂土的高;随着斥水程度增加,在相同吸力情况下,土壤含水率随斥水程度增大而减小;斥水黏壤土的残余含水率随着斥水程度增加而减小,斥水砂土S0~S3的残余含水率没有差异,S4、S5的残余含水率显著减小;斥水黏壤土和砂土进气值的对数与斥水剂添加量呈负线性相关;随着斥水程度增加,田间持水率减小,凋萎系数没有明显差异,重力水增加,有效水和易有效水减小,易利用水比例随着斥水程度增加而减小;对于斥水黏壤土,微孔隙(0.3~5μm)和小孔隙(5~30μm)含量随着斥水程度的增加明显减小,土壤空隙(≥100μm)随着斥水程度的增加急剧增加;对于斥水砂土,中等孔隙(30~75μm)的含量随斥水程度的增加明显增加。该研究成果可为斥水土壤的入渗、蒸发和数值模拟提供理论支持。     

埃及尼罗河流域农作制特征调研

本研究在中非合作交流项目的支持下,深入地对尼罗河三角洲及上埃及尼罗河流域农业实地调查,调查发现当前尼罗河流域农作制仍然采用传统的粮牧轮作、间作、节水型农作等模式,通过粮牧轮作和有机肥大量施用同样能够有效保证作物的高产,同时也调查分析了尼罗河三角洲下沉、盐渍化等生态环境恶化的问题.以期为今后埃及农业及世界其他国家和地区农业的发展提供借鉴.     

减施氮肥和接种根瘤菌对大豆生理生长与氮素利用效率及产量的影响

在干旱、半干旱地区农业生产中,广泛采用接种根瘤菌、施用氮素等措施来促进大豆生长以提高产量,然而少有研究讨论接种根瘤菌与施用氮素的交互作用对大豆生长和产量的影响规律。本研究通过为期2年的田间试验,设置4个施氮水平(N0:0 kg/hm²;N1:60 kg/hm²;N2:120 kg/hm²;N3:180 kg/hm²)和2种接种水平,即接种根瘤菌(R)和清水拌种。在大豆各生育期测量根瘤数、根瘤干质量、叶面积指数、干物质积累及根系特性等大豆生长指标和叶绿素含量、光合参数、荧光参数等生理指标,同时还测定氮素吸收量等指标并计算氮素利用效率。结果表明,RN2处理下的大豆生长状况最佳,2年平均最大根瘤数为241.47、最大根瘤干质量为1.30 g、最大根长密度为15.00 cm/cm³、最大叶面积指数为5.44 cm²/cm²、最大干物质积累量为17 530.51 kg/hm²、最大叶绿素含量为53.55、最大净光合速率为3...     

基于临界氮浓度模型的日光温室甜椒氮营养诊断

临界氮浓度稀释曲线是诊断作物氮营养状况的有效手段。该研究基于2 a温室小区试验,以参考作物蒸发蒸腾量（reference crop evapotranspiration,ET0）为基准,设置4个灌溉水平（105%ET0、90%ET0、75%ET0、60%ET0）和4个氮素水平（300、225、150、75 kg/hm2）,构建和验证基于地上部生物量的甜椒在不同水分条件下的临界氮浓度稀释曲线经验模型。结果表明,植株氮素吸收量、地上部生物量、经济产量和水分利用效率（water use efficiency,WUE）随灌水量增加呈先增加后减小的趋势;灌溉水平75%ET0和90%ET0下,最优施氮量差异较小,且可获得较高经济产量和WUE,但经济产量和WUE不能同时达到最佳。75%ET0灌溉水平可获得高于90%ET0灌溉水平约11%的水分利用效率,且经济产量仅降低约3%,鉴于研究区水资源较短缺,灌水量75%ET0施氮量190 kg/hm2左右为最佳策略。该研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。     

关中平原不同降雨年型夏玉米临界氮稀释曲线模拟及验证

过量施氮和降雨变率大是陕西关中平原夏玉米种植中常见的2大问题,临界氮稀释曲线模型是诊断作物氮营养状况的有效手段。该研究选取关中平原主栽的6个夏玉米品种,设置了N0（0）、N1（86 kg/hm2）、N2（172 kg/hm2）和N3（258 kg/hm2）共4个施氮水平,在2013年（生育前期正常,后期大旱）和2014年（生育前期大旱,后期偏涝）这2种降雨年型下构建和验证了基于全生育期干物质的夏玉米临界氮稀释曲线。结果表明：2 a条件下临界氮浓度与地上生物量均符合幂指数关系,但模型参数存在部分差异,基于临界氮稀释曲线所建立的氮营养指数可用来诊断夏玉米氮盈亏状态,诊断结果表明氮营养指数均随着施氮量的增加而增加,且年型之间存在差异,最优施氮量介于86～172 kg/hm2之间。制定不同降雨年型下夏玉米临界氮稀释模型对于指导精确施氮及生育季氮诊断具有重要的意义。