灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水氮利用的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱半干旱地区农业生产的重要限制因素,因此提高水、 肥利用效率和作物产量,减少根区盐分积累和地下水污染风险是这些地区水分养分优化管理的重要目标。通过田间试验研究了滴灌条件下灌溉水盐度和施氮量对棉花产量和水、 氮利用率的影响。试验设置灌溉水盐度和施氮量两个因素,灌溉水盐度（电导率,EC）设3个水平,为0.35（淡水）、 4.61（微咸水）和 8.04（咸水）dS/m,分别用SF、 SM和SH表示;施氮（N）量设4个水平,为0、 240、 360和480 kg/hm2,分别以N0、 N1、 N2和N3表示。研究结果表明,棉花干物质重、 氮素吸收量和氮肥利用率受灌溉水盐度、 施氮量及二者交互作用的影响显著。咸水灌溉处理（SH）棉花干物质重、 氮素吸收量、 产量和氮肥表观利用率均显著降低,而微咸水灌溉（SM）对棉花氮素吸收量和氮肥表观利用率影响不大,但干物质重和产量有所降低。施氮肥可显著促进棉花生长,增加干物质重、 氮素吸收量和产量,但随着灌溉水盐度的增加,其促进效应明显受到抑制。微咸水和咸水灌溉会导致水分渗漏增加、 蒸散量降低,增施氮肥则可显著降低水分渗漏、 增加蒸散量。微咸水灌溉水分利用率最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低;增施氮肥则可显著提高水分利用率。因此滴灌条件下,高盐度的咸水不宜用于灌溉。而短期的微咸水灌溉不会对棉花产量和水、 氮利用率产生严重的负面影响;同时,合理的配施氮肥也有助于促进棉花生长,提高棉花产量和水分利用率。     

水氮耦合效应对贵州烟田土壤水分的影响

采用两因素裂区设计试验,研究了水氮耦合对烟田土壤水分动态变化、水分利用率及水分产值率的影响.结果表明,氮肥用量在60～90kg·hm-2时,土壤各土层的含水量、贮水量、水分利用率、水分产值率随着氮肥用量的增加而增加,氮肥用量为90kg·hm-2时,水分利用率和水分产值率均达到最高,分别为4.26元/(mm·hm2)和28.12元/(mm·hm2);氮肥用量在90～120kg·hm-2时,随着氮肥用量的增加,烟田土壤含水量、土壤贮水量和水分产值率逐渐降低.综合分析表明,补水条件下,90kg·hm-2的氮肥水平是贵州优质烤烟生产的最优水氮组合.     

免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应

【目的】基于山西运城8年（2008—2015）长期定位试验,研究免耕覆盖下土壤团聚体稳定性、团聚体活性有机碳分布特征、冬小麦水分利用效率和产量变化特征,分析土壤水分、土壤团聚体稳定性及其有机碳组分对小麦籽粒产量的协同关系,为选择适宜黄土高原旱作农业区最佳耕作模式提供理论依据。【方法】选取传统耕作秸秆翻耕还田（CT-SP）和免耕秸秆覆盖还田（NT-SM）两种耕作措施,在冬小麦收获期,利用干筛法测定土壤团聚体各粒级质量分数;测定各粒级土壤团聚体有机碳（SOC）及活性有机碳（可溶性有机碳,DOC;易氧化有机碳,EOC;微生物量碳,MBC）含量;测定土壤水分（土壤体积含水量,θ_v;播种前贮水量,SB;收获后贮水量,SA;生育期耗水量,ET;降水利用效率,PUE;水分利用效率,WUE）和作物产量等关键指标。【结果】（1）与CT-SP处理相比,NT-SM处理显著提高0.25—2 mm团聚体含量、>0.25 mm 团聚体含量（R_0.25）和几何平均直径（GMD）,分别提升13.9%、8.8%和9.6%。（2）与CT-SP处理相比,NT-SM处理中全土SOC、>2 mm和0.25—2 mm粒级团聚体SOC与MBC含量分别提升17.7%与23.6%、18.4%与18.2%和22.4%与39.2%。0.25—2 mm粒级团聚体对SOC和MBC的贡献率,分别提升18.4%和28.4%。（3）与CT-SP处理相比,NT-SM处理提高了SA、PUE、WUE和小麦产量,分别提升17.7%、8.92%、14.98%和8.92%,并且SOC、WUE、R_0.25、MWD和GMD等指标与小麦产量相关系数均达到0.9以上。（4）通过结构方程模型分析发现,土壤团聚体DOC和EOC通过协同效应影响MBC的变化,MBC含量对SOC的总效应为0.88,是影响SOC变化的主导因子。（5）土壤贮水量、土壤团聚体稳定性及其有机碳分布协同影响小麦产量,并且土壤团聚体稳定性对小麦产量表现为极显著正效应。【结论】在黄土高原旱作农业区,免耕秸秆覆盖还田可改善土壤团聚体结构,增加土壤水分含量,提高小麦水分利用效率,显著增加耕层土壤有机碳和活性有机碳组分含量,从而实现土壤固碳保墒和作物增产的协同效应。     

时空交替间隔灌溉对夏玉米田水分和产量形成的影响

为了给夏玉米有效灌溉提供科学依据,研究了夏玉米不同生育时期和不同根区实施交替补灌对农田蒸散、夏玉米产量形成以及水分利用效率的影响,共设9个处理：拔节期和抽穗期充分供水（ T1N1）、拔节期充分供水＋抽穗期中度水分亏缺（T1N2）、拔节期充分供水＋抽穗期重度水分亏缺（T1N3）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期充分供水（T2N1）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期中度水分亏缺（T2N2）、拔节期中度水分亏缺＋抽穗期重度水分亏缺（T2N3）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期充分供水（T3N1）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期中度水分亏缺（T3N2）、拔节期重度水分亏缺＋抽穗期重度水分亏缺（ T3 N3）。结果表明：各处理在全生育期内的棵间土壤蒸发量变化趋势均呈脉冲状,且各生育阶段棵间土壤蒸发量占阶段蒸散量比例在播种-灌浆-成熟阶段均表现出先降后升的趋势。整个生育期间棵间土壤蒸发量（E）/总蒸散量（ET）为34．89％～52．19％,并随着水分亏缺程度加剧而降低。产量表现为T1N2＞T2N1＞T1 N3＞T2 N2＞T2 N3＞T1 N1＞T3 N1＞T3 N2＞T3 N3,其中T1 N2处理产量极显著高于其他处理。 T1 N2处理的作物水分利用效率最高（27．08 kg/（hm2· mm））,分别比 T3N1、T3N2、T3N3和 T1N1处理高12．78％,16．90％,19．79％,26.92％,拔节期和抽穗期均为高水分的T1 N1处理最低,其他处理随着总补灌量的减少逐渐下降。在黄淮海夏玉米区,采用时空交替灌溉方式：拔节期充分补灌（田间持水量的80％）和抽穗期补灌量适度减少（田间持水量的65％）,有利于夏玉米产量和土壤水分高效利用的同步提升。     

不同节水措施对马铃薯生长及水分利用的影响

结合地膜、保水剂和滴灌系统,研究其在不同土壤基质势下对马铃薯生长及水分利用的影响。结果发现:土壤20 cm处不同土壤基质势下,露地未施保水剂处理有较好的生长势和较高产量,地膜覆盖并施用保水剂处理能提高大中薯率、商品薯率和灌溉水利用率;土壤基质势在-20 kPa及-25 kPa下,马铃薯生长势、产量及块茎商品性差异不大,但较低的土壤基质势会削弱保水剂的保水性能。试验结果表明:晚播春马铃薯不适宜在整个生育期内覆盖地膜,采用保水剂与滴灌系统相结合可以达到节水增产的目的。     

水分胁迫对四倍体刺槐苗生长和光合作用的影响

刺槐是我国三北地区的主要防护造林树种,尤其是西北干旱、半干旱地区有广泛的种植;但由于当地气候条件的制约,刺槐难于获得生长所需的足够水分[1],生长受到严重抑制,在黄土高原出现了大面积的"小老树"和低劣残次林[2-4],其生态、经济效益都很低.     

栓皮栎水分利用效率的动态变化

用Li-cor6400便携式光合作用测定系统测定并分析了栓皮栎水分利用效率（WUE）的动态变化和主要影响因子。研究表明,生长盛期,晴天WUE的日变化为一单边下降的曲线,而多云和阴天WUE则为单峰曲线。一年中,影响WUE的因素除了环境条件外,还受植物内部因素的影响。生长初期WUE最高,生长盛期WUE最小,生长末期WUE居中。生长盛期WUE最小,Pn和Tr却均最高,这一时期是树木旺盛生长阶段,但由于蒸腾速率大,需水量也最大,应加强水分管理,有条件的地区可以适时灌溉,以促进林木快速生长。通径分析结果表明,各生长季,影响水分利用效率的因子均为温度、饱和蒸汽压差、光照和湿度,只是影响的程度有所不同。     

Model estimates of net primary productivity,evapotranspiration, and water use efficiency in the terrestrial ecosystems of the southern United States during 1895–2007

The effects of global change on ecosystem productivity and water resources in the southern United States (SUS), a traditionally ‘water-rich’ region and the ‘timber basket’ of the country, are not well quantified. We carried out several simulation experiments to quantify ecosystem net primary productivity (NPP), evapotranspiration (ET) and water use efficiency (WUE) (i.e., NPP/ET) in the SUS by employing an integrated process-based ecosystem model (Dynamic Land Ecosystem Model, DLEM). The results indicated that the average ET in the SUS was 710 mm during 1895–2007. As a whole, the annual ET increased and decreased slightly during the first and second half of the study period, respectively. The mean regional total NPP was 1.18 Pg C/yr (525.2 g C/m²/yr) during 1895–2007. NPP increased consistently from 1895 to 2007 with a rate of 2.5 Tg C/yr or 1.10 g C/m²/yr, representing a 27% increase. The average WUE was about 0.71 g C/kg H₂O and increased about 25% from 1895 to 2007. The rather stable ET might explain the resulting increase in WUE. The average WUE of different biomes followed an order of: forest (0.93 g C/kg H₂O) > wetland (0.75 g C/kg H₂O) > grassland (0.58 g C/kg H₂O) > cropland (0.54 g C/kg H₂O) > shrubland (0.45 g C/kg H₂O). WUE of cropland increased the fastest (by 30%), followed by shrubland (17%) and grassland (9%), while WUE of forest and wetland changed little from the period of 1895–1950 to the period of 1951–2007. NPP, ET and WUE showed substantial inter-annual and spatial variability, which was induced by the non-uniform distribution patterns and change rates of environmental factors across the SUS. We concluded that an accurate projection of the regional impact of climate change on carbon and water resources must consider the spatial variability of ecosystem water use efficiency across biomes as well as the interactions among all stresses, especially land-use and land-cover change and climate.     

灌溉方式对大豆产量及品质的影响

于2009和2010年采取常规灌溉、固定隔沟灌溉和交替隔沟灌溉3种灌溉方式,设置15、22.5和30 mm3个灌水量,考察灌溉方式及灌溉量对大豆产量、植株性状、品质及土壤水分利用率(WUE)的影响.结果表明:2009年干旱条件下,灌水可极显著提高土壤水分利用效率和大豆产量,而且产量随灌水量的增加而显著增加,交替隔沟灌溉...     

渭北旱塬小麦高效施肥的产量及水分效应

为给旱地小麦资源高效利用提供依据,通过不同养分配置及相应集成栽培技术处理,研究了旱作条件下小麦高效施肥的产量和水分利用效应。结果表明,在高量施肥水平基础上氮肥减少75 kg.hm-2的情况下,小麦产量增加569.85 kg.hm-2,增产幅度达8.1%;高量减氮施肥处理比农民习惯施肥处理（CK）增产11.3%,其增产幅度比高量施肥处理高8.4个百分点;高量减氮处理养分效益为4.25元.kg-1,比CK提高250.3%;肥料对产量的贡献率为12.3%,比CK高9.9个百分点;水分利用效率达到19.8 kg.mm-1.hm-2,比CK提高16.5%。旱地在目前氮磷肥投入水平基础上增施钾肥,单位有效养分经济产量、生物产量和收益分别增加10.0%、30.6%和8.2%,说明增施钾肥是促进旱地小麦肥料有效利用和增产的有效途径之一。