水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.     

水氮处理对冬小麦生长、产量和水氮利用效率的影响

采用完全随机裂区设计,研究不同灌水(0、900、1200、1500 m³·hm^-2)和施氮(0、90、150、210、270 kg·hm^-2)处理对田间冬小麦生长、产量和水氮利用效率的影响.结果表明：冬小麦籽粒产量、氮素吸收量、氮肥利用效率和氮肥生产效率均随灌水量的增加而增加;氮肥利用效率和生产效率均随施氮量的增加而降低;施氮量在0~150 kg·hm^-2时,冬小麦籽粒产量、氮吸收量和氮收获指数随施氮量增加而增加,超过150 kg·hm^-2时不再显著增加;随灌水量的增加,冬小麦耗水量和整体水分利用效率增加,降水和土壤供水量占耗水量的比例及灌溉水利用效率降低;随施氮量的增加,降水和灌水量占耗水量的比例降低,土壤供水占耗水量的比例增加,整体水分利用效率和灌溉水利用效率先增加后降低,且均在施氮150、210和270 kg·hm^-2处理间无显著差异.综合考虑各因素,本试验条件下,生育期灌水1500 m³·hm^-2、施氮150 kg·hm^-2的处理为产量和效益兼优的最佳水氮组合.     

石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合效应

为探讨西北旱区春玉米最佳的水氮耦合模式,在甘肃石羊河流域武威绿洲边缘进行田间正交试验,研究不同生育阶段水量分配及施氮量对春玉米群体产量和水氮利用的影响.结果表明：石羊河流域武威绿洲春玉米籽粒产量随施氮量的增加而增加;施氮量为300 kg·hm^-2、拔节期灌水136 mm时的籽粒产量最大.籽粒灌溉水利用效率随灌水量的增加而降低;全生育期灌水340 mm时增施氮肥可使籽粒产量和籽粒灌溉水利用效率同时提高;施氮量为300 kg·hm^-2、苗期和灌浆期分别灌水34 mm时籽粒灌溉水利用效率最大.各因素对玉米植株全氮累积总量的影响由大到小依次为：施氮量、拔节期灌水、苗期灌水、灌浆期灌水和抽穗期灌水.石羊河流域武威绿洲春玉米水氮耦合最佳模式为：施氮量300 kg·hm^-2,苗期、拔节期、抽穗期和灌浆期分别灌水34、136、68和102 mm.     

水氮供应对夏棉产量、水氮利用及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I₁、I₂、I₃),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明: 氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm^-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N₃I₁处理达到最大,为4016 kg·hm^-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N₃I₃和N₃I₁处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m^-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N₃I₁处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.     

内蒙古西部旱区机采棉膜下滴灌水氮耦合效应

为探明内蒙古西部旱区机采棉膜下滴灌水氮耦合对棉花生长发育、产量、品质,以及水分与氮素利用效率的影响,在内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗,设置3种灌溉定额(216、288、360 mm,分别记为W₁、W₂、W₃)和3种施氮水平(127.5、195、262.5 kg·hm^-2,分别记为N₁、N₂、N₃)的完全组合处理,进行了大田棉花膜下滴灌试验.结果表明: 水分是膜下滴灌棉花生长的决定因素,增加灌水量可以促进棉花株高增加,提高棉花各部分干物质积累量,但降低生殖器官与地上部干物质比例.W₃处理单株成铃数较W₁和W₂分别提高25.4%和17.5%,单铃质量分别降低5.8%和4.6%,籽棉产量分别增加18.1%和11.9%;单株成铃数提高是籽棉产量增加的主要因素.水氮调控对籽棉产量的互作效应显著,W₁与W₂灌水量下N₁处理籽棉产量最高;W₃灌水量下N₂处理较N₁、N₃籽棉产量分别增加8.5%和31.9%.水氮调控对纤维品质整体无显著影响.W₁N₁处理水分利用效率最高,为1.37 kg·m^-3,与W₃N₂处理差异不显著;W₃N₁处理氮肥偏生产力最高,为51.35 kg·kg^-1.在本试验条件下,灌水增产效应显著,施氮则在水分充足条件下对籽棉产量形成有促进作用.其中,灌水360 mm、施氮195 kg·hm^-2处理显著促进地上部干物质积累,籽棉产量最高,水分利用效率和氮肥偏生产力分别达1.30 kg·m^-3和36.41 kg·kg^-1,节水增产效果显著,是内蒙西部旱区较理想的机采棉水氮调控模式.     

水氮互作对小麦土壤水分利用和茎中果聚糖含量的影响

通过田间试验,以强筋小麦济麦20为材料,设置3个施氮水平：0 kg·hm^-2（N₀）、180 kg·hm^-2（N₁）、240 kg·hm^-2（N₂）;4个灌水处理：不灌水（W₀）、底墒水+拔节水+开花水（W₁）、底墒水+冬水+拔节水+开花水(W₂)、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W₃),每次灌水量为60 mm,研究水氮互作对土壤水分含量、旗叶光合速率、倒二茎中果聚糖含量及氮肥和水分利用效率的影响.结果表明：施氮水平为180 kg·hm^-2处理的旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量较高,籽粒产量、氮肥表观利用效率、氮肥农学利用率和水分利用效率最高;施氮水平为240 kg·hm^-2处理的茎中果聚糖含量较高;不施氮（N₀）或施氮过多（N₂）均不利于小麦籽粒产量、氮肥和水分利用效率的提高.W₁水分处理促进了倒二茎中果聚糖的积累和向籽粒的转运,有利于产量的提高.180 kg·hm^-2施氮水平配合灌溉底墒水+拔节水+开花水的水氮交互处理（N₁W₁）具有较高的籽粒产量及较高的氮肥和水分利用效率,在此基础上增加施氮量或灌水量,小麦旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量升高,籽粒产量无显著变化或降低,氮肥和水分利用效率降低.     

不同滴灌方式下棉花生物量和产量的水氮调控效应

通过3个水平的灌水量和施氮量（低、中、高）的田间试验,研究了田间不同滴灌方式下棉花生物量和产量的水氮调控效应.结果表明：在1带4行、2带4行、2带6行滴灌模式下灌水量由低（分别为90、140、140 mm）到中（分别为150、200、200 mm）时,地上部干物质量分别提高9.2%、37.9%和23.5%,籽棉产量分别提高19.1%、14.1%和16.0%;灌水量由中到高（分别为210、260、260 mm）时,地上部干物质量分别提高15.8%、19.1%和16.7%,籽棉产量分别提高7.7%、11.2%和9.5%.施氮量由低（67.6 kg·hm^-2）到中（95.2 kg·hm^-2）时,地上部干物质量2带4行模式提高14.3%,籽棉产量1带4行模式提高22.2%,其他模式无显著变化;施氮量由中到高（122.8 kg·hm^-2）时,籽棉产量3种模式分别提高7.4%、13.9%和9.9%,地上部干物质量无显著变化.与1带4行和2带6行模式相比,2带4行模式地上部干物质量和籽棉产量的水氮调控效应更明显,相同水氮处理下2带4行地上部干物质量和籽棉产量均高于2带6行和1带4行.表明2带4行是最有利于滴灌棉花田间水氮管理的模式.     

旱砂田补灌水氮互作对西瓜产量、品质及水氮利用的影响

为了探明旱砂田西瓜在有限补灌条件下的最佳水氮耦合形式,采用完全随机裂区设计,研究不同补灌量(W: 0、35、70、105 m³·hm^-2)和施氮量(N: 0、120、200 kg·hm^-2)处理对旱砂田西瓜生长、产量、品质以及水氮利用率的影响.结果表明: 西瓜叶片的光合速率、水分利用效率、产量和氮肥利用率均随着补灌量的增加而增加;西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量的增加而降低;施氮量在0～120 kg·hm^-2时,西瓜叶片的光合速率和品质指标随施氮量的增加而增加,超过120 kg·hm^-2时不再显著增加,甚至有下降趋势;水氮耦合对西瓜产量和水氮利用效率的互作效应显著,其中灌水的增产效应大于氮肥,以W₇₀N₂₀₀和W₁₀₅N_120处理的西瓜产量最高,较对照分别增产42.4%和40.4%,水分利用效率随水氮组合水平的提高而增加,W₇₀和W₁₀₅水平下的所有施氮处理均在26 kg·m^-3以上, W₁₀₅N₁₂₀处理的西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率最高.综合考虑各因素,在本试验条件下,砂田西瓜生育期补灌量105 m³·hm^-2、施氮量120 kg·hm^-2处理为产量和效益兼优的最佳水氮组合.     

膜下分区交替滴灌和施氮对棉花干物质累积与氮肥利用的影响

设置高水(260 mm)、中水(200 mm)、低水(140 mm)3水平的灌水量和高氮(270 kg·hm^-2)、中氮(180 kg·hm^-2)、低氮(90 kg·hm^-2)3水平的施氮量,进行完全组合设计,研究膜下分区交替滴灌和施氮对棉花干物质累积与氮肥利用的影响.结果表明：膜下分区交替滴灌棉花干物质量在中氮高水和高氮高水处理最高;与高氮高水处理相比,中氮高水处理干物质累积的施氮利用效率提高了34.0%～ 44.6%（平均提高34.7%）,灌水利用效率降低了6.4%～10.7%（平均降低10.2%）.对于棉花氮素累积,中氮高水处理的的施氮利用效率最高,高氮中水处理的灌水利用效率最高;与高氮中水处理相比,中氮高水处理的施氮利用效率提高了29.0%～41.7%,灌水利用效率下降了5.5%～14.0%.在棉花产量较高的水氮耦合处理中,中氮高水处理的棉花氮回收率、氮肥农学利用效率和表观利用效率均高于高氮中水和高氮高水处理,而氮肥吸收比例和氮肥生理利用效率无显著差异.表明中氮高水处理最有利于膜下分区交替滴灌水氮耦合效应的发挥.     

水氮互作对冬小麦田氨挥发损失和产量的影响

2015-2017年利用水肥渗漏研究池,以‘石麦15’(SM15)为材料,采用随机区组设计,设置2个氮肥类型(尿素和有机肥牛粪)、2个施氮水平(180和90 kg·hm^-2)、2个灌溉水平(500和250 mm)进行试验,探讨水、氮及其互作对冬小麦田土壤氨挥发损失量和籽粒产量的影响.结果表明: 施肥以后土壤氨挥发持续7 d左右.2015-2016年施肥后各处理土壤氨挥发损失总量为13.36～46.04 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为8.9%～41.1%,2016-2017年各处理土壤氨挥发损失总量为14.78～52.99 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为9.2%～45.8%;两年试验内氨挥发损失量最多的处理为W₂U₁(施尿素N 180 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),氨挥发损失率最高的处理为W₂U₂(施尿素N 90 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),合理的水氮管理可以显著降低土壤氨挥发损失率,施用尿素造成的土壤氨挥发损失为有机肥的2～3倍.两年试验均以W₁M₁(施牛粪N 180 kg·hm^-2,灌溉量500 mm)的小麦产量最高,灌溉量、肥料类型和施氮量互作对冬小麦产量影响极显著.综合氨挥发损失量和冬小麦籽粒产量,本试验条件下,水氮互作效应显著,冬小麦生育期内总灌溉量500 mm、施有机肥180 kg·hm^-2时冬小麦季土壤氨挥发损失率较低,产量最高,施用有机肥的增产效果优于尿素,可作为黄淮海地区冬小麦实际生产中增产增效的水肥优化管理方式.     

基于恒水位蒸发皿蒸发量的膜下滴灌棉花灌溉指标

为探索新疆膜下滴灌棉花简易方便的高效灌溉指标,于2008-2009年在乌鲁木齐开展了2个生长季的人工控水试验.在棉花蕾期和花铃期均设2个灌水周期和2个灌水水平,分析了不同水分处理对棉花产量、耗水量和水分利用效率的影响.结果表明: 各处理的棉花耗水过程与蒸发皿蒸发量具有较高的相关性,高产棉田\[2008年处理T₄(蕾期和花铃期灌水周期分别为10和7 d,相应灌水定额分别为30.0和37.5 mm)和2009年处理T₁(蕾期和花铃期灌水周期均为7 d,相应灌水定额分别为22.5和37.5 mm)\]苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的蒸发皿-作物系数(K_p)分别为0.29～0.30、0.52～0.53、0.74～0.88和0.19～0.20;2008年处理T₄的产量(5060 kg·hm^-2)和水分利用效率(1.00 kg·m^-3)最高,2009年处理T₁的产量(4467 kg·hm^-2)和水分利用效率(0.99 kg·m^-3)最高;蕾期蒸发皿7和10 d的平均累积蒸发量分别为40～50和60～70 mm,花铃期蒸发皿7 d的累积蒸发量为40～50 mm.在新疆棉区灌45 mm出苗水、苗期和吐絮期不灌水,蕾期和花铃期当蒸发皿蒸发量达到45～65和45 mm时开始灌溉,灌水定额通过阶段累积蒸发量与蒸发皿-作物系数K_p(蕾期、初花期、盛花期和末花期分别取0.5、0.75、0.85和0.75)相乘确定时,在获得高产的同时可节约灌溉水资源,提高水分利用效率,可以作为当地膜下滴灌棉田简易方便的高效灌溉指标.     

氮肥运筹对砂田西瓜产量、品质及氮素积累与转运的影响

通过田间试验研究了不同氮肥运筹方式对砂田西瓜产量、品质及氮素和干物质积累与转运的影响.结果表明： 基肥氮过低或过高均不利于砂田西瓜苗期生长,伸蔓期或膨果期不施氮肥则限制了西瓜“源”或“库”的形成,在相同的施氮量水平下,T₄(30%基肥+30%伸蔓肥+40%膨瓜肥)和T₆\[100%基肥+长效复合肥添加剂(NAM)\]处理较传统施肥模式T1(30%基肥+70%伸蔓肥)西瓜坐果后茎叶干物质和氮素积累量显著降低,而果实干物质和氮素积累量显著增加.其中,T₄处理的氮素运转率和氮素贡献率分别达到33.6%和12.0%,T₄和T₆处理的氮素收获指数、氮肥偏生产力和氮肥利用率较传统施肥模式T₁分别显著提高14.1%和12.7%、11.6%和12.5%、5.3%和8.7%.T₄和T₆处理较T₁西瓜分别增产11.6%和12.5%,可溶性糖含量分别显著提高16.5%和11.7%,有效酸度分别提高4.5%和2.8%,糖酸比分别提高19.4%和13.4%,Vc含量分别提高35.6%和19.0%.因此,T₄和T₆处理为砂田西瓜高产优质的较优氮肥运筹模式,若减轻砂田施肥难度,延长砂田使用年限,可采用100%基肥+NAM(T₆)的施肥方式.     

施氮方式对转基因棉花Bt蛋白含量及产量的影响

为研究氮肥运筹对棉花叶片、棉蕾和棉铃不同器官中Bt蛋白含量的影响,2009—2010年,以抗虫杂交棉中棉所72为试验材料,在大田条件下进行了不同基肥：花铃肥：盖顶肥施氮比例（分别为0:0.4:0.6、0.2:0.4:0.4、0.4:0.4:0.2、0.6:0.4:0）的试验。结果表明,施氮方式对棉花不同器官中Bt蛋白含量有明显影响。总体表现为随着氮肥前移,棉花幼嫩器官中Bt蛋白含量呈明显增加的趋势,而老熟器官中Bt蛋白含量呈明显降低的趋势。施氮方式对棉花幼嫩器官中Bt蛋白含量的影响比老熟器官明显,尤其是对幼嫩叶片Bt蛋白含量的影响大于幼小的棉蕾和棉铃器官。抗虫棉采用基肥：花铃肥：盖顶肥为0.4:0.4:0.2的施氮方式,总体能提高前中期棉花器官Bt蛋白的含量,有利于提高其抗虫性能;减少后期棉花器官Bt蛋白的含量,减轻对环境的压力;而且比其余3种施氮方式的籽棉产量和皮棉产量分别增加4.15%—11.24％、3.73%—12.01%。     

不同集雨种植方式对干旱区紫花苜蓿种植的影响

在甘肃省定西半干旱黄土丘陵区采用完全随机设计,研究不同覆盖材料(普通地膜CMR、生物可降解地膜BMR和土垄SR)和不同沟垄比(60 cm∶30 cm、60 cm∶45 cm和60 cm∶60 cm)对径流效率、土壤贮水量、土壤含水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响.结果表明：SR、BMR和CMR的平均径流效率分别为32.0%、90.7%和96.4%.在紫花苜蓿生育前期(4-6月),各处理之间土壤贮水量差异不显著;在紫花苜蓿生育后期(7-10月),BMR和CMR的土壤贮水量显著高于SR,SR的土壤贮水量显著高于平作,如在紫花苜蓿孕蕾期,平作、SR、BMR和CMR 0~140 cm土层土壤贮水量分别为223.27、248.56、277.81和284.16 mm.平作、SR、BMR和CMR全生育期实际干草产量分别为4112.1、3397.5、4317.8和4523.8 kg·hm^-2,水分利用效率分别为11.08、10.48、14.56、14.95 kg·mm^-1·hm^-2.在同一覆盖材料下,不同沟垄比对土壤贮水量和水分利用效率的影响不显著.当沟垄比为60 cm∶44 cm时,CMR和BMR处理的实际产量均达到最大.     

交替根区滴灌下不同施氮量对葡萄干物质积累、分配和产量的影响

本试验采用盆栽的方法,在避雨栽培条件下,研究不同的灌溉方式和供氮水平对葡萄干物质积累与分配、产量和水氮生产效率的影响,以探讨北方鲜食葡萄生产最佳的水氮耦合管理模式。灌溉方式包括常规灌溉100%灌溉量(CDI)、单侧固定根区灌溉50%灌溉量(FDI)和双侧根区交替灌溉50%灌溉量(ADI);土壤施氮浓度设置0.4(N₁)、0.8(N₂)、1.2 g·kg^-1(N₃) 3个水平。结果表明: 与CDI模式相比,ADI和FDI总修剪量降低了34.8%和11.2%;随着施氮量的增加,生长冗余增加;CDIN₃处理葡萄树体冗余生长最高。ADI干物质积累量最高,分别比CDI、FDI提高5.1%和12.8%;N₂和N₃处理的树体总干物质量显著高于N₁处理。与其他灌溉模式相比,ADI模式下叶果比显著降低,收获指数显著提高;施氮量对各项指标影响不显著。所有组合中,ADIN₂处理冗余生长量与当年生物量比值最低。葡萄产量表现为ADI分别比CDI和FDI平均提高6.0%和10.4%,同一灌溉模式下,产量随着施氮量的增加而增加,以ADIN₂、ADIN₃耦合处理葡萄产量最高。与其他灌溉模式相比,ADI模式显著提高了葡萄水分利用效率,以ADI与N₂、N₃水平的耦合处理水分利用效率较高;不同施氮水平下,氮素利用效率表现为ADI＞CDI＞FDI,并随施氮水平的增加而降低。综合分析认为,ADIN₂处理能够减少葡萄冗余生长,有利于干物质向果实积累,产量较高,水氮生产效率较高,是较适宜北方葡萄生产的水氮组合模式。