水肥耦合对香蕉园土壤线虫群落结构及多样性的影响

以海南香蕉种植区为例,研究了水肥一体化条件下,不同水肥用量（低肥：每株香蕉施尿素400 g、磷酸二氢钾256 g、氯化钾1024 g;高肥：每株香蕉施尿素500 g、磷酸二氢钾320 g、氯化钾1280 g;低水：3800 L/株,高水：4750 L/株）对土壤线虫群落结构及多样性的影响。4个取样时期低肥低水（A）、低肥高水（B）、高肥低水（C）和高肥高水（D）4个处理的线虫总数、食细菌线虫数量、食真菌线虫数量、植物寄生线虫数量和捕食/杂食线虫数量均存在显著差异（P＜0.01）。本试验田中共鉴定出土壤线虫22科34属,其中巴兹尔属（Basiria）和针属（Paratylenchus）为优势属。单增加施肥量显著增加了植物寄生线虫数量和捕食/杂食线虫数量,同时增加施肥量和灌水量显著增加了线虫总数、食细菌线虫数量和食真菌线虫数量。从整个生育期来看,线虫总数和4个线虫营养类群的数量在苗期均较低,抽蕾期和成熟期均较高。4个取样时期A、B、C和D4个处理的多样性指数（Shannon diversity,H′）、自由生活线虫成熟度指数（Maturity index,MI）、通道指数（Channel ratio,NCR）、Wasilewska指数（Wasilewska index,WI）和富集指数（Enrichment index,EI）均存在显著差异（P＜0.01）。单增加灌水量显著增加了结构指数（Structure index,SI）和EI指数,单增加施肥量显著增加了H′和NCR指数,同时增加施肥量和灌水量显著增加了植物寄生线虫成熟度指数（plant parasite index,PPI）。从整个生育期来看,苗期的H′、NCR、SI和EI指数较高,营养生长期的MI和WI指数较高,抽蕾期的优势度指数（dominance index,λ）较高,成熟期的PPI指数较高。该研究结果表明,土壤线虫群落结构的变化很好地反映土壤水肥的变化状况,土壤线虫可作为施肥和灌溉过程中土壤质量变化的生物学指标。     

灌溉水盐度对滴灌棉田土壤氨挥发的影响

【目的】氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一,咸水灌溉直接或间接影响土壤的理化性质,进而影响土壤氨挥发,但目前对于咸水灌溉下氨挥发的报道还较少。因此通过田间试验研究尿素滴灌施肥条件下,淡水和咸水灌溉对棉田土壤氨挥发的影响。【方法】试验设置淡水和咸水两种灌溉水,其电导率(EC)分别为0.35和8.04d S/m(分别用CK和SW表示),氮肥(N)用量为240 kg/hm2。氨挥发的收集采用密闭室法,用稀硫酸作为氨的吸收液,测定用靛酚蓝比色法。【结果】1)灌溉施肥后,咸水滴灌棉田土壤盐分、脲酶活性和铵态氮含量均显著高于淡水滴灌。SW处理土壤电导率(EC1∶5)较CK平均高出4.53倍。灌溉施肥后SW处理土壤脲酶活性迅速增加,第4天达到最大,随后降低,SW处理脲酶活性较CK处理平均增加了20.6%。SW处理土壤铵态氮含量明显高于CK处理,尤其是灌溉施肥后第2天,SW处理铵态氮含量比CK处理增加了66.1%。2)SW处理棉田土壤p H值低于CK处理,但在灌溉施肥周期内都呈先增加后降低趋势,p H的变化在7.6~8.0之间。3)SW处理抑制了硝化作用,SW处理土壤硝态氮含量较CK处理显著降低。SW处理土壤硝态氮含量平均较CK低7.68%。4)3个灌溉施肥周期的平均温度分别为24.6℃、26.05℃和24.9℃,因此在第2个和第3个灌溉施肥周期氨挥发高,第1个灌溉施肥周期的总降水量最大,分别比第2和3个灌溉施肥周期高3.7 mm和10.2 mm,但降水量远远小于灌溉量,因此对于氨挥发影响不大。5)总体上,土壤氨挥发损失量在灌溉施肥后1~2天最大,占氨挥发总量的45.7%~79.3%,随后呈降低趋势;灌溉施肥后第1天土壤氨挥发最大,在3个灌溉施肥周期,SW处理第1天的氨挥发较CK分别增加70.7%、69.43%和60.8%。SW处理棉田土壤氨挥发显著高于CK处理。在三个连续灌溉施肥周期内,SW处理棉田土壤氨挥发累积总量为10.98 kg/hm2,CK处理为7.57 kg/hm2,SW处理较CK处理增加了45.1%。【结论】咸水灌溉促进了脲酶活性,但抑制了土壤的硝化作用,导致铵态氮含量增加,加剧了氨的挥发。温度升高促进土壤氨挥发,少量降雨对氨挥发影响不大。因此,滴灌施肥条件下,咸水灌溉会增加氨挥发损失。     

基于评价模型的宁夏沙土春玉米最佳灌水施氮量研究

为分析不同水氮供应对宁夏沙土春玉米主要评价指标的影响,采用灌水和施氮2因素交互设计,灌水量设置3个水平(W0.6(0.6KcET0)、W0.8(0.8KcET0)和W1.0(KcET0),Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量),施氮量设量4个水平:N150(150 kg/hm2)、N225(225 kg/hm2)、N300(300 kg/hm2)和N375(375 kg/hm2),进行了大田试验。结果表明:灌水量和施氮量的交互作用对产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,对地上部干物质累积量和籽粒氮素累积量有显著影响;在相同灌水条件下,春玉米地上部干物质累积量、产量、WUE均随施氮量的增加先增加后减小。主成分分析法、隶属函数分析法、灰色关联度分析法与基于组合赋权的TOPSIS模型两两之间具有良好的相关性,各模型之间相关系数均值为0.465～0.787;基于整体差异组合评价模型得出W0.8N300评价值最高。考虑试验区年际降雨量分布不均,经回归分析拟合得出,当春玉米生育期内灌水量与有效降雨量之和为544 mm、施氮量为260 kg/hm2时,春玉米综合指标评价值最高(1.47),为适宜的春玉米滴灌灌水施肥量。本研究可为沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

基于空间分析的宁夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究

基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平（W0.6：0.6KcET0、W0.8：0.8KcET0和W10：10KcET0,其中Kc为作物系数,ET0为潜在作物蒸发蒸腾量）和4个施氮量水平（N150：150kg/hm2;N225：225kg/hm2;N300：300kg/hm2;N375：375kg/hm2）进行大田试验。结果表明：Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度,W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点;灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率（WUE）均有显著或极显著影响,灌水量对氮肥偏生产力（PFPN）有极显著影响,水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响;相同灌水条件下,地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量（W0.8处理除外）和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均,基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量,对水氮管理方案进行优化,多元回归分析结果表明,当灌水量与有效降雨量之和为506～576.mm、施氮量为230～335kg/hm2时,产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上,优化区间所得的PFPN约为最大值的80%,为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。     

基于云模型推理的施肥机营养液pH值调节过程控制

针对精准施肥机营养液的pH值调节过程控制本质非线性、时滞性、时变性、不确定性等特点,建立了描述该过程的数学模型。利用云模型能够处理定性概念和定量描述之间不确定转换的特点,提出了一种基于云模型推理的变论域模糊PI控制(CVFPI)算法。该算法采用正态云模型描述系统误差和误差变化率的语言值,通过X条件隶属云和Y条件隶属云分别实现规则前件和规则后件的推理,利用伸缩因子实时调整输入输出变量论域,由二维云推理机实现控制参数的在线修正。为验证该算法的有效性和优越性,分别对CVFPI、VFPI、PI等3种控制算法进行了仿真测试和田间试验。试验结果表明,提出的CVFPI控制算法能够适应精准施肥pH值调节过程的控制要求,相比于常规PI控制算法和VFPI控制算法,在不同工作点条件下超调量分别减小45.3%、21.2%,均方根误差分别减小54.9%、52.9%,在不同流量条件下超调量分别减小59.0%、48.4%,均方根误差分别减小54.1%、37.9%,具有较好的动态特性和稳态特性。     

基于水肥一体化的酿酒葡萄高效栽培与效益分析

水肥一体化技术在干旱、半干旱区应用广泛,为了探究水肥一体化技术在酿酒葡萄上的应用效果及经济效益,以"赤霞珠"为研究对象连续3 a对宁夏贺兰山东麓传统水肥管理(CK)、滴灌+常规施肥管理(DF)和水肥一体化栽培方式(FI)下酿酒葡萄产量、品质、成本及经济效益进行了分析。结果表明,水肥一体化前期投入较传统水肥管理偏高,酿酒葡萄水肥一体化增产效果较差,但品质及价格提升明显,葡萄原料收购价显著高于传统种植模式,灌溉水量和农药用量显著降低。与传统水肥管理相比,水肥一体化节约水费1 853元/hm~2,节约人工成本9 585元/hm~2,年均收益达到43 128元/hm~2,产投比高达2.98,而传统水肥管理下年均亏损7 192元/hm~2,产投比仅为0.77。传统水肥管理不仅成本高,而且产出低,水肥一体化则成本低,产出高,是解决干旱区酿酒葡萄品质低下、劳动投入量大、经济效益低的有效措施。在宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄园开展水肥一体化技术能显著改善品质,节本增效,适宜在干旱、半干旱区域广泛使用。     

自控变频调速式灌溉水注肥装置的研究

为现代农业节水灌溉与精准施肥所需的配套注肥装置的开发,研究采用输液泵将肥料原液和酸碱调节液强行注入灌溉管网,并与灌溉水按比例混合获得一定浓度和酸碱度(EC & pH)的灌溉液。灌溉液浓度和酸碱度通过EC传感器和pH传感器检测并反馈PLC控制系统,通过变频调速进行EC值与pH值动态调节,实现节水灌溉系统的精准施肥灌溉。采用自控变频调速技术的灌溉水注肥装置经过实际运行,完全满足设计要求,可实现灌溉液的正常输送和EC值与pH的动态调节。特别是射流自吸泵变频调速技术的实现,不仅有效实现了灌溉液浓度（EC值）的动态调节,同时降低了设备成本,完全可用于节水灌溉注肥装置的开发。     

滴施磷酸二氢钾后土壤中磷的移动和分布

在室内采用土柱模拟滴灌施P肥,研究了P在土壤中的移动和分布。试验结果表明:①滴施含P量200mg/L的KH2PO4后P在砂壤土、轻壤土、重壤土中分别纵向移动了22、16、14cm。横向和纵向移动的距离基本相同。②随着滴施P浓度的增加,P的移动距离增大,P的主要累积层加深。赤红壤中滴施P浓度200、400、800、1000mg/L时,P分别移动了12、16、20、22cm,而且有效P和全P含量增加显著的土层深度分别为0～8、0～12、0～18、0～20cm。在相同质地情况下,滴施高浓度P肥溶液可以明显增加P的移动距离。     

滴灌棉花水肥耦合效应的田间试验研究

对滴灌条件下夏棉水肥耦合效应进行了田间试验,结果表明,根据夏棉不同生育阶段的需水特征和土壤水分状况可分别采用滴灌和畦灌方式,比常规棉田畦灌节水２３．３％～２８．７％,对于中等肥力的棉田,在每ｈｍ＾２施纯氮３００ｋｇ的范围内,随施肥量增加皮棉产量呈增加的趋势,在每ｈｍ＾２施纯氮１５０～２２５ｋｇ区间内,其产量增加较快。     

蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性

为提高蓄水多坑灌施尿素条件下土壤氮素利用率和保护生态环境,通过室内蓄水多坑(土箱半径40 cm,高120 cm,蓄水坑半径16 cm,深度60 cm)物理模型试验,研究了蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性。结果表明,土壤水分主要分布在地表以下20~80 cm,0~10 cm土层土壤含水率较小,同一土壤深度处蓄水坑壁附近土壤含水率大于0通量面处土壤含水率;同一土壤深度蓄水坑壁附近土壤尿素态氮量大于0通量面处的尿素态氮量,尿素的水解在9 d内基本完成,第7天水解最快,尿素水解与时间存在良好的对数函数关系;土壤铵态氮主要集中在40~60 cm土层土壤中,且r=20 cm处的量高于0通量面处的;而土壤硝态氮的分布趋势与铵态氮相反,随时间的延长,0通量面和r=20 cm处的土壤铵态氮质量分数均在40~60 cm和60~80 cm增幅较大,而土壤硝态氮质量分数表现出在90~100 cm湿润锋处增幅最大。