灌溉与施氮对紫花苜蓿干草产量及水分利用效率的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域设计大田试验,研究了不同灌溉量[常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)]和施氮量(0、40、80和120kgN.hm-2)对紫花苜蓿(Medicagosativa)株高、干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:灌溉与施氮对紫花苜蓿植株高度产生一定的影响,但其效果不明显;各茬紫花苜蓿干草产量随灌溉量增加而增加,不同灌溉之间的干草产量相差显著,节水40%灌溉、节水20%灌溉和常规灌溉的全生育期(3茬)平均干草产量分别为7232、7603和7796kg.hm-2;节水40%灌溉的水分利用效率(15.56kg.hm-2.mm-1)显著高于节水20%灌溉(13.86kg.hm-2.mm-1),节水20%灌溉的水分利用效率显著高于常规灌溉(12.60kg.hm-2.mm-1),水分利用效率随灌溉量增加而显著降低;当施氮量达到40kgN.hm-2时,紫花苜蓿干草产量(8223kg.hm-2)和水分利用效率(15.18kg.hm-2.mm-1)达到最大值,总干草产量比0、80和120kgN.hm-2施氮处理分别提高15%、16%和7%,水分利用效率分别提高14%、14%和8%。在河西绿洲灌区石羊河流域第一年种植紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水40%灌溉和施氮40kgN.hm-2处理是较高干草产量和高水分利用效率取得一致的处理,应大面积推广。     

冬小麦生长季不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量与水分利用的影响

在华北平原黑龙港流域对冬小麦实行3种灌溉模式,研究了不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量、耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明:浇底墒水+拔节水处理(W2,75 mm+90 mm)和浇底墒水+拔节水+灌浆水处理(W3,75 mm+90 mm+60 mm)周年总产量均显著高于只浇底墒水处理(W1,75 mm),增幅分别为8.7%和12.5%.冬小麦全生育期对土壤水的消耗随灌溉量的增加而减少,夏玉米季总耗水量随冬小麦季灌溉量的增加而增加.W2处理冬小麦水分利用效率(WUE)比W3处理高11.1%,而其夏玉米水分利用效率(WUE)与W3处理差异不显著.W2和W1处理的周年水分利用效率(WUET)分别为21.28和21.60 kg.mm-1.hm-2,比W3处理分别高7.8%和9.4%.综合周年产量、耗水量和水分利用效率,W2是较好的节水丰产灌溉模式.     

基于GIS的福建省双季稻气候-土壤生产潜力

基于GIS建立了福建省双季稻生产空间数据库和属性数据库,利用改进的农业生态区域法,计算了福建省各县市双季稻的光温、气候、气候-土壤生产潜力,通过分级统计和制图,分析了福建省双季稻生产潜力数值分布和空间分布特征及潜力开发优势区.结果表明:人为调节农田水分到最适状态时,可使全省双季晚稻气候生产潜力平均增加1 800 kg·hm-2;人为调节肥料到最优状态时,可使全省双季稻气候-土壤生产潜力平均增加4 000 kg·hm-2,潜力很大;各区双季稻气候-土壤生产潜力开发优势值南部大于北部,其中以闽西南为最大.根据各级生产潜力的变化特点,明确农业投入方向,提出福建省粮食安全的对策建议:严格限制非农业用地,稳定双季稻种植面积;采用适合的双季稻品种搭配,充分利用各地农业气候资源;建设旱涝保收田;增施有机肥、种植绿肥,提高土壤肥力;针对福建省双季稻潜力优势开发区,分批重点投入.     

渭北旱塬小麦产量和土壤水分对保护性耕作的响应模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980—2009年渭北旱塬连作麦田夏闲期深松、免耕和翻耕等保护性耕作对冬小麦产量和土壤水分的影响.结果表明:在30年模拟研究期间,不同耕作方式下渭北旱塬冬小麦产量和年度耗水量呈波动性下降趋势,深松处理产量和水分利用效率最高,30年平均值分别为3.33 t·hm-2和8.50kg·hm-2·mm-1,其次为翻耕,免耕效果最差;深松处理麦田年度耗水量稍高于免耕和翻耕,冬小麦田0~3 m土层土壤有效含水量呈现强烈的季节性波动降低趋势,免耕处理蓄水保墒效果最好,0~3 m土层土壤有效含水量平均为89.5 mm,深松次之,翻耕最差.麦田0~1 m土层土壤湿度随季节降水呈波动性变化,1~3 m土层土壤湿度较为稳定,不同耕作处理间差异不大.长期连作小麦田深松处理的产量和水分综合效应最好,为渭北旱塬麦田最适宜的保护性耕作模式.     

夏闲期地表覆盖对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响与施氮调控

为提高旱作麦区土壤水分贮备能力,并探明此基础上提高产量的适宜施氮水平,本文采用大田试验在山西农业大学闻喜试验基地研究了夏闲期覆盖与不覆盖条件下75、150、225 kg·hm-23个施氮量对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响。结果表明:夏闲期深翻覆盖后,播种前0~300 cm土层土壤蓄水量提高约70~80 mm,尤其是80cm以下土层;成熟期0~300 cm各土层土壤蓄水量均低于播种前,尤其是0~160 cm各土层低20~30 mm;各生育期群体茎数、穗数提高,且低、高氮条件下处理间差异显著,小麦总耗水量提高5.68~31.30 mm,产量提高1.43%~7.16%,水分利用效率提高1.27%~4.23%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量和花后氮素积累量提高,且各生育时期植株氮素积累量处理间差异显著,氮肥农学效率提高0.47~1.24 kg·kg-1,氮肥当季回收率显著提高3.01%~4.96%;覆盖配施氮肥后,成熟期0~160 cm土层土壤蓄水量、总耗水量以施氮量150 kg·hm-2最低;各生育期群体茎数、产量构成因素、产量和水分利用效率以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理产量分别提高574.75和341.14 kg·hm-2,水分利用效率提高12.89%和7.77%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量及其对籽粒的贡献率、氮肥农学效率和氮肥当季回收率均以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理氮肥农学效率分别提高1.91 kg·kg-1、3.12 kg·kg-1,氮肥当季回收率提高1.74%和5.32%;此外,产量与穗数的相关性最大(r=0.906),穗粒数居中,千粒重最小;总之,旱地小麦休闲期深翻覆盖有利于蓄水保水,提高底墒,且配施氮量为150 kg·hm-2更有利于水氮互作,促进氮素吸收、运转,达到增产、高效的目的。     

施用有机无机复混肥对夏玉米生长和水分利用的影响

对农业废弃物无害化处理后,添加一定的无机肥后制作成有机无机复混肥,使其肥料化资源利用.为了进一步研究有机无机复混肥的肥效,2001～2003年在夏玉米上进行了连续3年田间试验,试验结果表明,有机无机复混肥可以促进玉米生长,增加玉米生物产量1958.0～2770.5kg·hm-2,改善玉米产量结构,提高玉米籽粒产量866.0～1144.5kg·hm-2.并能降低玉米耗水系数,提高玉米水分利用效率2.680～3.399kg/ mm·hm2 .在旱地施用有机无机复混肥,可以提高旱地水资源的利用效率.     

灌水量和滴灌施肥方式对温室黄瓜产量和品质的影响

以黄瓜为试验材料,研究灌水量和滴灌施肥方式对日光温室黄瓜生长、产量和品质的影响.设两个水分水平(100％ET0,W1;75％ET0,W2)和4种滴灌施肥方式处理,不同滴灌施肥方式处理按推荐施肥量(N∶P2 O5∶K2 O分别为360∶180∶540 kg·hm-2)的100％、66.6％、33.3％、0％(Z100、Z66、Z33、Z0)分8次滴灌施肥,剩余肥料一次性基施;另设不施肥处理为对照(CK).结果表明:滴灌施肥比例和水分与黄瓜的株高、叶面积、干物质量、产量和品质均呈正相关关系.W1 Z100处理的产量最高(67760 kg·hm-2);W2处理的平均水分利用效率比W1处理高9.4％,其中W2Z100处理的水分利用效率最高(47.71 kg·m-3),其产量比最高产量低3.4％却节水25％.与Z0相比,Z100的黄瓜产量和干物质量分别增加15.3％和16.8％;同时,黄瓜果实中维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量增加;水分利用效率增加19.1％.W2Z100处理为温室黄瓜高产、优质、节水的最佳处理.     

补充灌溉及氮磷配施对冬小麦产量形成和水氮利用的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及不同氮磷配施条件下麦田土壤水分利用、氮素吸收及作物产量等进行了研究。结果表明:试验年份补充灌溉及氮磷配施分别提高冬小麦籽粒产量0～24.6%和134.1%～240.2%,方差分析表明,施氮是籽粒产量提高的主要因素,补充灌溉及施磷作用不显著;补充灌溉及不同施氮水平均显著增加冬小麦耗水量,补充灌溉能在一定程度减少冬小麦对土壤储水的利用,而氮磷配施显著增加土壤储水的消耗;补充灌溉处理水分利用效率(WUE)较雨养处理降低0.2～2.3kg.mm-1.hm-2,但差异不显著,氮磷配施WUE较对照提高4.0～7.2kg.mm-1.hm-2,达显著水平;冬小麦氮素积累量受施氮水平影响显著,低氮和高氮处理氮素积累量较对照分别增加26.9～33.4kg.hm-2和60.9～66kg.hm-2;补充灌溉能够促进地上部氮素吸收。本试验表明,补充灌溉与高氮高磷组合处理可获得高产及较高的水分利用效率;在底墒充足的平水年,影响研究区域作物产量、水分利用效率及氮素吸收等的主要因素是施氮水平。     

膜下滴灌水氮耦合对春玉米产量和水分利用效率的影响

采用二次回归正交设计,在移动旱棚水、肥精量控制条件下研究了土壤湿度和施氮量对春玉米产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明:水氮耦合作用对玉米产量有显著的影响(P0.05)。产量随着土壤湿度和施氮量的升高呈先增大后减小的趋势。分析产量模型可知,当土壤湿度为田间持水量的65%~70%、施氮量为462 kg·hm-2时,玉米产量可达15142.5 kg·hm-2。玉米不同处理阶段耗水量均表现为生育前期少,中期缓慢增加,到灌浆期迅速增加的趋势。全生育期耗水量和耗水强度均随土壤湿度的升高而增大,土壤湿度是影响耗水量、耗水强度及水分利用效率的主要因素,而施氮量的影响作用较弱。     

氮磷配施条件下作物产量及水肥利用效率

农田退水过程中氮、磷等污染物对黄河造成较严重的污染,需要合理调控农业生产过程中氮、磷配施水平,进一步削减氮、磷用量,从源头上解决农业面源污染问题。本研究分析了不同氮、磷配施条件下小麦玉米套作的产量及水肥利用效率。结果表明:随着施氮(磷)量的增加,小麦玉米套作的产量、百粒重(千粒重)、耗水量及水分利用效率表现为先增加后减少的规律,氮、磷合理配施能够显著增加土壤贮水量的消耗,提高作物对土壤水分的利用;氮(磷)肥的偏生产力及农学效率表现为随着施氮(磷)量的增加而降低,施氮(磷)量恒定时,在一定范围内增施磷(氮)肥能够有效提高作物的氮肥偏生产力及农学效率,施磷(氮)过量,则表现为降低趋势;小麦玉米套作达到最高产量的最佳施肥量为,小麦施氮191.7~216 kg·hm-2,施磷165.38~186.64 kg·hm-2,玉米施氮243~299.14 kg·hm-2,施磷168.38~189 kg·hm-2;氮、磷合理配施能够在保证产量的前提下,适量削减氮、磷施量,提高作物对水肥的利用,减轻农业面源污染。     

水氮配合对绿洲沙地农田玉米产量、土壤硝态氮和氮平衡的影响

在黑河中游边缘绿洲沙地农田研究了不同的水氮配合对玉米产量、土壤硝态氮在剖面中的累积和氮平衡的影响.结果表明,施氮处理较不施氮处理产量增加48.22%～108.6%,施氮量超过225 kg hm-2,玉米产量不再显著增加.受土壤结构影响土壤硝态氮在土壤中呈"W"型分布,即土壤硝态氮含量在0～20 cm、140～160 cm和260～300 cm土层均出现峰值,并随施氮量增加,峰值增高.在常规高灌溉量处理硝态氮含量峰值最高值出现在260～300 cm土层,节水25%灌溉处理硝态氮含量峰值最高值出现在土壤表层0～20 cm土层.在常规高灌溉量处理0～300 cm土层中200～300土层硝态氮累积量所占比例最高,介于27.56%～51.86%之间;节水25%灌溉处理在0～300 cm土层中100～200土层硝态氮累积量所占比例最高,介于32.94%～38.07%之间;表明低灌溉处理下土壤硝态氮在土壤浅层累积较多,而高灌溉处理使更多的硝态氮淋溶至土壤深层.与2006年相比,2007年不施氮处理0～200 cm土层土壤硝态氮含量和积累量均明显减少;而施氮处理变化很小,在低灌溉处理甚至表现出硝态氮含量和积累量增加,表明施氮是土壤硝态氮累积的主要来源,而灌溉则使硝态氮向土壤深层淋溶.0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量平均介于27.66～116.68 kg hm-2、氮素表观损失量平均介于77.35～260.96 kg hm-2,和施氮量均呈线性相关,即随施氮量增加,土壤硝态氮累积量和氮素表观损失量均增加,相关系数R2介于0.79～0.99之间,相关均显著.随施氮量增加,玉米总吸氮量和氮收获指数增加,氮的农学利用率降低,而灌溉的影响较小.施氮量超过225 kg hm-2时,地上部植株氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率开始有降低趋势.所以,在沙地农田,节水10%～25%的灌溉水平和225 kg hm-2的施氮水平可以在避免水肥过量投入的基础上减少土壤有机氮淋溶对地下水造成的污染威胁.     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.     

辽西半干旱区小麦、玉米水肥耦合效应研究

采用312-D最优饱和设计和二次通用旋转组合设计,通过8年连续试验,对辽西半干旱区影响农业生产的水、肥因素的耦合作用进行了田间试验.讨论分析了N、P、水及其耦合作用对作物产量的影响.施N、施P、灌水和覆盖秸秆的合理匹配能够明显提高作物产量,否则,不仅增加成本,而且由于加重作物的水分或养分胁迫,造成减产.根据试验结果进行了生产要素的产量效益分析,提出了该地区小麦、玉米生产的水肥最佳经济配比:小麦为生育期供水120.2mm,N58.5kg·hm^-2,P₂O₅123.0kg·hm^-2;玉米为生育期灌水173.3mm,N256.5kg·hm^-2,P₂O₅85.5kg·hm^-2,覆秸秆8509.5kg·hm^-2.     

农田水氮关系及其协同管理

作物施氮反应及其氮肥利用率不仅取决于氮肥管理,还与水资源管理有关,并且受到地区气候因素的影响。针对中国灌溉农区氮肥环境污染问题日益突出,协调农田水氮管理,如通过改善水资源管理,发挥水氮协同效应,以提高水分利用效率来改善氮肥利用率,实现水氮利用率双赢,是当前农业水氮管理中亟待探讨和回答的问题。通过对农田水氮协同相关研究文献资料的综述,以华北平原集约种植体系水氮管理为例,根据历年统计数据,分析了该区年水热条件下粮食产量与水、氮及水氮利用效率之间的关系。研究表明,水和氮与作物产量在一定范围表现为水氮的协同效应。水分利用效率一般随灌溉水量减少及氮肥用量增加而提高;氮肥利用效率随氮用量增加而下降。适量节水和减氮分别有助水分利用效率和氮肥利用效率的改善。在气候变暖、变干条件下,适量施氮成为改善水氮利用效率的关键对策。     

不同土壤水分条件下北方稻田耗水规律研究

采用田测法研究不同土壤水分条件下稻田需水规律．试验采用淹灌、湿润灌和间歇灌3种灌水处理．结果表明,在整个生育期内由田测法测得的淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的蒸散量分别为889．1、635．9和775．9mm．蒸散速率分别为6．9、4．9和6．0mm·d^-1．与淹灌处理相比．湿润灌和间歇灌处理分别节水28．5％和12．7％．在充分供水的情况下,由Penman法计算的潜在蒸散值分别比田测法小29．30％．淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的生物产量分别为16438．22、15887．94和15757．88kg·hm^-2．经济产量分别为8014．01、7828．91和7853．93kg·hm^-2．统计分析结果表明．3种处理间的产量差别不显著．淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的水分利用效率(WUE)分别为9．01、12．31和10．12kg·hm^-2·mm^-1．淹灌的WUE分别比湿润灌和间歇灌减少26．8％和11．0％．对比分析结果表明．湿润灌的节水效果最好．     

氮磷营养对夏玉米水分敏感性及生理参数的影响

依据盆栽试验数据,采用Jenson模式,研究了黄土区夏玉米的水分模型。结果表明,玉米在拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期对缺水最敏感,拔节前和灌浆—成熟期敏感性小;较高肥力水平使需水关键期水分敏感性指数增加相对较多,而在非水分关键期增加较少。较高的N、P水平增大了玉米叶片的光合速率,中度干旱条件下,N、P肥对Pn的增加幅度大于充分供水时的增加幅度;施用N、P增加了玉米叶片的蒸腾速率,但土壤水分条件影响了N、P对蒸腾速率的作用;施用N、P肥可以提高玉米的单叶WUE,随水分条件的改善而增加。高N处理的玉米根重均低于相应的低N处理,施P对玉米根系生长有明显的促进作用,中度干旱条件下的增幅大于充分供水时的增幅;不同施P处理玉米地上生物量的增幅明显大于不同施N处理的增幅;随水分条件的改善,玉米的根冠比增加,不同水分条件下施N均降低了根冠比,而施P增加了根冠比。     

2011—2050年黄淮海冬小麦、夏玉米气候生产潜力评价

基于区域气候模式PRECIS输出的未来B2气候情景（2011—2050年）逐日资料以及基准气候时段（1961—1990年）的逐日资料,应用农业生态区域(AEZ)模型,对2011—2050年我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力时空变化特征进行预测.结果表明： 基准气候时段下,我国黄淮海地区冬小麦、夏玉米气候生产潜力的空间分布呈现一定的区域分异规律,总体均呈东南高、西北低的趋势,且同纬度地区的沿海高于内陆.1961—1990年,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的变化幅度分别在3893～11000和5908～12000 kg·hm^-2.未来B2气候情景下,冬小麦、夏玉米气候生产潜力的年际变化很大,这与该时期作物生长发育光、温、水的匹配程度有关.冬小麦、夏玉米分别在2011—2030年和2021—2040年间气候生产潜力的增加趋势非常明显,开发潜力很大.在保持现有生产状况下,未来B2气候情景下,2011—2050年冬小麦气候生产潜力在空间上总体呈现明显的区域分异,表现为东南地区与西北地区的反向变化、沿海地区与内陆地区之间的同向变化;而夏玉米气候生产潜力的区域分异规律不明显.     

黄土高原南部春玉米地膜栽培的水肥效应与氮肥去向

在黄土高原南部采用田间小区和微区试验,研究了春玉米地膜栽培下氮肥-水分-产量关系与氮肥去向。结果表明,相同施肥条件下地膜栽培(N120C)比平作栽培(N120UC)增产显著(46．7％),施用氮肥显著地发挥了地膜的增产潜力,处理N120(尿素氮120kg·hm^-2)、N180(尿素氮180kg·hm^-2)和N120M(尿素氮120kg·hm^-2+有机肥氮60kg·hm^-2),籽粒产量比对照CK(不施氮)分别增产41．8％、43．9％和34．7％,地膜栽培或施用氮肥都极大地改善了玉米水分生产效率(WUE)和降水利用率(RUE),试验中N120C比N120UC水分生产效率提高57．9％。降水利用效率提高54．5％;处理N120、N180和N120M比CK处理WUE分别提高38．4％、47．4％和32．4％,RUE分别提高42．3％、43．9％和34．7％,由于供试有机肥是半腐解的牛粪,比尿素氮素供给迟缓,所以对玉米产量和WUE提高幅度小,试验水分测定反映出,玉米利用的水分73．0％～83．7％来自降雨,表明决定春玉米产量的关键水分是生育期降水,玉米地膜栽培对氮肥去向有微弱影响,相对于平作玉米,氮肥总的回收率差异不大,但氮肥利用率下降7．3个百分点,土壤残留率上升6．4个百分点,土壤当季残留氮主要集中在0～20cm,不会发生向深层大量的淋溶和累积。     

Water Use Efficiency of Field-grown Maize during Moisture Stress

Theoretical analysis of the CO₂ assimilation and water loss by single leaves suggests that the water use efficiency of C₄ species decreases as stomatal resistance increases. To confirm this hypothesis for a complete maize crop, results from computer simulations and a field experiment were compiled for varying stomatal resistances. A soil-plant-atmosphere model allowed simulations of the many simultaneous interactions between a crop canopy and its environment. The simulations for varying stomatal resistances clearly indicated that as stomatal resistance increased, water use efficiency of the maize crop decreased. The field experiment data also confirmed that water use efficiency was significantly decreased under water stress conditions when stomatal resistance increased. We concluded that management practices for maize, which induce moisture stress conditions resulting in increased stomatal resistance, reduce both crop photosynthetic productivity and water use efficiency.     

小麦—玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化：Ⅰ.磷肥产？…

The effects of long-term applying fertilizer P and manure on the pools of soil total P and inorganic P and the crop yield in rotation of winter wheat-summer maize-->spring maize were studied. The results showed that the pool of soil total P and inorganic P were increased by applying fertilizer P and manure, and the phosphorus mostly accumulated in soil was inorganic P. The critical amounts of fertilizer P (P2O5) for balancing soil P were 94.7 kg.hm-2 to winter wheat-summer maize and 51.5 kg.hm-2 to spring maize. Based on regression equations, the application rates of fertilizer P (P2O5) for economic optimum and highest yields were 135.8 and 149.8 kg.hm-2 to winter wheat-summer maize, and 88.6 and 95.9 kg.hm-2 to spring maize, respectively.