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.     

不同水氮处理对玉米-大豆间作群体内作物光能截获、竞争和利用的影响

通过田间试验研究了不同水氮处理对玉米-大豆间作群体的光能截获、竞争与利用的影响。试验设置充分供水和水分亏缺两种水分处理以及施氮(亩施纯氮7.5 kg)和不施氮两种氮肥处理。结果表明,在生育中后期,同一氮肥处理条件下,充分供水处理间作作物的光能截获率显著高于水分亏缺处理;相同水分条件下,施氮处理间作大豆的光能截获率略高于不施氮处理,但未达到显著水平,而施氮处理间作玉米的光能截获率则显著高于不施氮处理。从播后第64天到成熟,同一氮肥处理条件下,充分供水提高了间作玉米的光能竞争比,但却降低了间作大豆的光能竞争比。从播后第73天到成熟,相同水分条件下,施氮处理间作玉米的光能竞争比显著高于不施氮处理,而大豆的光能竞争比在两个氮肥处理间则没有显著差异。充分供水条件下,施氮处理间作玉米的光能利用效率(LUE)为3.87 g/MJ,略高于不施氮处理(3.81 g/MJ);水分亏缺条件下,施氮处理间作玉米的LUE(3.86 g/MJ)比不施氮处理(3.72 g/MJ)高3.6%。充分供水条件下,施氮处理间作大豆的LUE(1.62 g/MJ)比不施氮处理(1.57 g/MJ)高3.2%;水分亏缺条件下,施氮处理间作大豆的LUE为1.55 g/MJ,与不施氮处理(1.54 g/MJ)基本相同,表明与氮肥处理相比,水分状况对大豆LUE的影响更为明显。     

温室滴灌条件下土壤水分亏缺对番茄产量及其形成过程的影响

采用小区试验,在温室滴灌条件下研究了不同生育阶段土壤水分状况对番茄果实大小、坐果数、畸形果及产量形成过程的影响,分析了温室滴灌条件下番茄总产量与灌水量的关系.结果表明：番茄苗期适度水分亏缺（田间持水量的50%～55%）可提高坐果率,畸形果形成减少,但果实总体偏小,果实成熟主要集中在采摘后期;开花坐果期过度水分亏缺（田间持水量的65%以下）虽可促进果实成熟,但降低了坐果数,易形成小果和畸形果;采摘期水分过高（田间持水量的80%以上）或过低（田间持水量的65%以下）均可降低番茄产量,水分亏缺（田间持水量的65%以下）则使坐果数降低、畸形果增加.各水分处理对果实成熟时间无明显影响;温室番茄总产量、灌溉水利用效率与全生育期灌水总量之间均呈二次抛物线关系;当番茄土壤水分（占田间持水量的百分比）下限控制在苗期60%～65%、开花坐果期70%～75%、成熟采摘期70%～75%时,番茄畸形果形成量减少,产量及坐果率较高,可作为滴灌条件下温室番茄适宜的土壤水分控制指标.     

温室茄子茎直径微变化与作物水分状况的关系

在温室条件下,采用盆栽土培和小区试验相结合的方法,以茄子(Solanummelongena,品种新乡糙青茄)为材料进行了植株茎直径微变化(膨胀或收缩)与作物体内水分状况的关系试验研究,旨在为利用茎直径微变化无损快速诊断作物水分状况提供理论依据。盆栽和小区试验均采用两因素(土壤水分梯度和作物不同生育阶段)随机区组设计,土壤水分控制下限分别取田间持水量的80%FC(Fieldwatercapacity),70%FC,60%FC和50%FC;生育阶段分别为苗期、花果期和采收期;共有4×3=12个处理组合,重复3次。结果表明:无论是在较高土壤含水量或在较低土壤含水量条件下,在晴好的天气里,茄子茎直径都是在白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀,而且这种微变化动态与植株体内的水分状况密切相关,不同土壤含水量条件下植株茎胀缩的幅度存在明显差异。高水分条件下,植株茎收缩幅度小,复原能力强;低水分条件下,植株茎收缩幅度大,恢复能力差。茎直径变化对环境因子水汽压差(VPD)的响应比较敏感,二者呈正相关关系,相关系数R2为0·8938。茎直径变化量(ΔSd)与叶水势(ψL)、叶片相对含水量(LRWC)呈极显著正相关关系,相关系数R2分别为0·867和0·965。这些结果显示,茎直径变化量能灵敏、实时、准确地反映植株体内的水分状况;与其它作物水分诊断方法(叶水势法,叶片相对含水量法,细胞液浓度法等)相比,茎直径微变化法可能具有简便、稳定、无损、连续监测和自动记录的优势。     

间作模式下冬小麦与春玉米根系的时空分布规律

采用大口径土钻对间作种植模式下冬小麦与春玉米根系进行取样,分析了两种作物根系的空间分布及动态变化规律．结果表明：间作冬小麦根系在空间上呈幂函数递减规律,间作春玉米根系呈指数递减规律．采用多元线性回归建立间作冬小麦和春玉米根系质量密度（R）的二维空间分布函数,经验证,两种作物根系质量密度的二维分布函数均可反映作物根系的实际生长状况．     

土壤水分对温室盆栽番茄叶片生理特性的影响及光合下降因子动态

以温室盆栽番茄(Lycopersicon esculentum Mill．)为试验材料,研究了土壤水分对叶水势(LWP)、细胞液浓度(CSC)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)和叶片光合特性的影响,以及引起光合下降的因子动态。结果表明,随着土壤水分胁迫程度的增加,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、LWP明显下降．Gs具有相同的趋势,而CSC显著升高。土壤水分胁迫和高水分处理的Pn与Tr日变化呈双峰曲线,但在适宜土壤水分下为单峰曲线。随着土壤含水量的增加,光合下降的非气孔限制出现的时间具有滞后现象。本文对非气孔限制出现的临界点动态作了进一步的探讨。     

玉米/大豆间作条件下的作物根系生长及水分吸收

通过田间试验研究了玉米/大豆条带间作群体的根系分布及土壤水分吸收规律.结果表明：水分充足条件下,土壤剖面内玉米和大豆根系的分布模式近似于三角形;玉米根系水平分布范围较大,侧向伸展长度约为58 cm,16～22 cm土层的玉米根系侧向伸展最远,玉米根系不仅分布于间作条带行间,而且生长到大豆条带的行间;大豆根系水平分布于相对有限的区域内,侧向伸展长度约为26 cm.作物根质量密度随着距作物行（玉米或大豆）距离的增加而减少,玉米行和边行大豆根质量密度的90%分布于0～30 cm土层.距玉米行10 cm处玉米的根质量密度高于大豆,距玉米行20 cm处大豆的根质量密度大于玉米,两种作物根质量密度的85%都分布于0～30 cm土层内.间作条带内水分变化主要集中在0～30 cm土层,水分变化量依次为：玉米区域>大豆区域>条带行间.表明在水分充足条件下,间作作物优先在自己的区域吸水,根系混合区吸水滞后发生.     

黄淮平原冬小麦不同品种根系生长差异

选择黄淮平原地区当前主推品种郑麦9023,以及早期引进品种阿勃和丰产3号为材料,利用微根管技术,研究冬小麦活根长和根直径径级的分布动态,以及以活根长为基础的净生长速率的变化规律.结果表明:根直径为0.05 ～0.25 mm的细根是冬小麦根系的主要组成部分,根直径≤0.5 mm的细根占活根长的98％以上;冬小麦的平均根直径随着生育进程不断变化,其变化范围为0.15～0.22 mm,不同品种之间没有显著差异;活根长与根尖数呈显著正相关,表明根尖数是活根长增加的主导因素;返青期到拔节期是冬小麦根系生长最旺盛的时期,阿勃和丰产3号具有较长时期的根系增长活力,郑麦9023自拔节期以后根直径≥0.1 mm的细根根尖数占总根尖数的比例有所上升,这有利于提高生育后期根系抗性和保证根系活性稳定,以满足籽粒灌浆的需要.     

应用热平衡法测定玉米/大豆间作群体内作物的蒸腾量

通过田间试验采用基于热平衡法的茎流计测定玉米/大豆条带间作群体内作物的蒸腾规律.结果表明：间作群体内,玉米和大豆植株的茎流速率在晴天呈单峰曲线,在阴天则呈多峰曲线.植株的茎流受多个环境因子的影响,其中太阳辐射是影响植株茎流最主要的气象因子.玉米和大豆的单株日茎流量与多个气象因子间存在较好的相关关系,达到极显著水平.茎流观测期内（2008年6月1—30日）,间作群体内玉米植株的日均蒸腾量（1.44 mm·d^-1）为大豆（0.79 mm·d^-1）的1.8倍,玉米和大豆植株的蒸腾量分别占间作群体总蒸腾量的64%和36%.考虑到作物的茎直径和叶面积的空间变异,安装一定数量的茎流探头对于准确测定植株茎流是十分必要的.     

玉米和大豆条带间作模式下的光环境特性

于2006—2007年对玉米/大豆窄条带间作系统的光环境特性进行观测，研究间作冠层内光合有效辐射（PAR）的空间分布，并分析光环境改变对作物产量的影响.结果表明：在生育早期，大豆条带边行（与玉米相邻行）底部光的透射率高于大豆内行，而玉米条带内行底部光的透射率高于边行；进入生殖生长后，冠层底部光的透射率变化不明显，平均透射率小于7%.在生育早期，内行大豆接收到的日平均光量子通量密度（PPFD）比边行高约10%；1∶3间作模式（I₁处理）下，大豆边行和内行光的透射率均比2∶3间作模式（I₂处理）高15%，表明I₂处理的玉米条带对大豆的遮荫程度大于I₁处理.在大豆开花之后，内行大豆接收到的日平均PPFD与两侧边行有显著差异，但边行之间差异不显著；内行和外行大豆光的透射率分别为38%和27%，但I₁和I₂处理之间差异不显著，表明两种间作模式下玉米条带对大豆的遮荫程度相近.大豆内行的生物量高于边行，而边行之间没有显著差异，表明在充分供水条件下，不同窄条带间作模式对作物生物量的影响主要是由于作物光环境的改变所致.