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300kg 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.     

水氮耦合对小桐子生长和灌溉水利用效率的影响

为了研究水氮耦合对于小桐子生长和灌溉水利用效率的影响,采用3个供水水平(W1,15.3mm;W2,25.5mm;W3,40.7mm)和3个施氮水平(N1,0g·kg-1;N2,0.3g·kg-1;N3,0.6g·kg-1)进行盆栽实验。结果表明:与W3相比,W1和W2处理的株高、茎粗、叶面积和总干物质量分别降低了61%和34%、57%和35%、46%和32%、49%和35%,根冠比在W2处理时达到最大值;对不同氮素处理,株高和叶面积最大值均出现在N2处理,而茎粗和根冠比则随着施氮量的增加而减小;与W3N3相比,W2N2处理节省灌溉用水38%,节约氮肥施用量50%,其株高、茎粗和总干物质量分别减少了12%、21%和12%,根冠比和叶面积分别显著增加了48%和16%,灌水后第2天、第3天和第4天的蒸腾量分别显著降低21%、15%和12%,从而使灌溉水利用效率提高了40%。     

植物水分传输过程中的调控机制研究进展

农田土壤水分的转化利用与调控是以土壤-植物-大气连续体(SPAC)为基础,以植物为核心,其中水分在植物体内的传输与调控研究一直是国际学术研究的前沿性热点课题。本文概述了植物水分传输的驱动力和传输途径,重点从植物的气孔调节、水容调节、渗透调节、水孔蛋白调节、贮水调节、气穴和栓塞调节等方面综述了植物水分传输过程中的调控机制研究进展。通过对植物存在优化调控水分平衡的潜在能力的研究,不仅可充实SPAC系统水分传输理论,而且有助于明确植物对环境的适应机制和高效用水的潜力及其节水调控的效应,对指导干旱半干旱地区农业生产提供理论依据。     

根系分区交替滴灌对苹果幼苗生理特性和水分利用效率的影响

以矮化红富士苹果幼苗为试验材料,采用交替滴灌(ADI)、固定滴灌(FDI)和常规滴灌(CDI)3种滴灌方式和3种灌水量对苹果幼苗的生理特性和水分利用效率进行了研究,以阐明根系分区交替灌溉下苹果幼苗生理特性和节水机理.结果表明:与CDI方式相比,当灌水定额由20 mm增大到30 mm时,ADI方式提高了苹果幼苗根干重、根系导水率、叶水势和净光合速率,降低了其蒸腾速率、棵间蒸发量和蒸散量,从而使得ADI方式下的叶片水分利用效率、总水分利用效率和灌溉水分利用效率较CDI方式大大提高;3种滴灌方式的根系导水率均存在显著的季节变化,并以8月份最大,12月份最小;与CDI方式相比, ADI和FDI方式在节水达33.3%时的平均根系导水率仅分别降低了5.81%和14.7%,但水分利用效率、灌溉水利用效率分别较CDI方式高出16.31%和14.48%、40.52%和27.65%.可见,局部根区灌溉方式能促进苹果幼苗生长和光合作用,并主要通过提高根系导水率的途径来提高水分利用效率.     

根区不同灌溉方式对苹果幼苗水流阻力的影响

研究了滴灌条件下根区不同灌溉方式（交替滴灌ADI、固定滴灌FDI和常规滴灌CDI）和灌水量对苹果幼苗及各组成部分水流阻力、气孔导度和叶面积的影响.结果表明：根区灌溉方式和灌水量对苹果幼苗水流阻力（R）的影响显著; 在相同的根区灌溉方式下,苹果幼苗根系阻力（R_r）随着灌水量的减少而增大,冠层阻力（R_s）随着灌水量的减少而减小.在相同灌水量下,与常规滴灌相比,交替滴灌和固定滴灌均提高了苹果幼苗叶片和叶柄阻力（R_l+p）,降低了幼苗全株阻力（R_t）、R_r、R_s以及侧枝和主杆阻力（R_lb+mr）.在20 mm和30 mm灌水定额下,交替滴灌的R_l+p分别比常规滴灌高1.06%和0.63%.在平均节水达33%的前提下,交替滴灌和固定滴灌的平均R_l+p分别比常规滴灌高19.65%和24.34%,但交替滴灌和固定滴灌的平均R_lb+mr分别降低了4.83%和14.97%.交替滴灌和固定滴灌等局部根区不同灌溉方式通过有效减小苹果气孔导度和叶面积,提高了R_l+p,从而减少了叶片的蒸腾失水,提高了苹果幼苗的水分利用效率,通过降低R_r和R_lb+mr提高了苹果幼苗调控水分的能力和抗干旱能力.     

干旱胁迫-复水与氮肥耦合对小粒咖啡生长和水氮生产力的影响

以小粒咖啡(卡蒂姆P7963)为材料,研究连续2.5年不同施氮水平下周期性干旱胁迫后复水对小粒咖啡生长、产量、叶片光合特性和水氮生产力的影响.设灌水(周期性干旱胁迫后复水)和施氮2因素,4个灌水模式分别为充分灌水(I_F-F:100%ET₀+100%ET₀,ET₀为参考作物腾发量)、轻度干旱胁迫-复水(I_L-F:80%ET₀+100%ET₀)、中度干旱胁迫-复水(I_M-F:60%ET₀+100%ET₀)和重度干旱胁迫-复水(I_S-F:40%ET₀+100%ET₀),3个施氮水平分别为高氮(N_H:每次750 kg N·hm^-2)、中氮(N_M:每次500 kg N·hm^-2)和低氮(N_L:每次250 kg N·hm^-2),分4次等量施用.结果表明: 小粒咖啡株高、茎粗、产量、水氮生产力受灌水和施氮影响显著,株高和茎粗与日序数呈S型曲线关系,干旱胁迫时小粒咖啡叶片光合作用显著下降,复水后大部分光合作用指标能不同程度恢复.与I_F-F相比,I_L-F干豆产量增加6.9%,而I_M-F和I_S-F干豆产量分别减少15.2%和38.5%;I_L-F和I_M-F水分利用效率分别增加18.8%和6.0%,而I_S-F水分利用效率减少12.1%;I_L-F氮肥偏生产力增加6.1%,而I_M-F和I_S-F氮肥偏生产力分别减少14.0%和36.0%.与N_H相比,N_M干豆产量和水分利用效率分别增加20.9%和19.3%,而N_L分别减少42.4%和41.9%;N_M和N_L氮肥偏生产力分别增加81.4%和72.9%.与I_F-FN_H相比,I_L-FN_M干豆产量、水分利用效率和氮肥偏生产力分别增加37.6%、52.9%和106.4%.回归分析表明,灌水量为318 mm、施氮量为583 kg·hm^-2时,干豆产量(2362 kg·hm^-2)最大;灌水量为295 mm、施氮量为584 kg·hm^-2时,水分利用效率(0.78 kg·m^-3)最大,即产量和水分利用效率同时达到最大值时最接近I_L-FN_M水氮组合.因此,I_L-FN_M为小粒咖啡最佳的水氮组合模式.     

不同遮荫条件下施肥量对西南干热区小粒咖啡产量和肥料利用的影响

干热区小粒咖啡肥光管理粗放,产量和肥料利用率受到限制。为探明干热区小粒咖啡节肥高产的肥光耦合模式,通过大田试验,设置4个遮荫度(100%NR、75%NR、60%NR、45%NR,NR为自然光照)和4个施肥量(不施肥及666.67、1000、1333.33 kg·hm^-2),研究不同肥光处理对小粒咖啡冠层结构、产量、肥料利用率、土壤养分含量及微生物生物量碳的影响。结果表明: 遮荫和施肥对小粒咖啡冠层结构、产量及肥料利用率、土壤养分含量及微生物生物量碳影响显著。小粒咖啡土壤养分含量及微生物生物量碳随遮荫度的增加而减少。土壤养分含量随施肥量增加而增加,微生物生物量碳则先增后减,施肥量1000 kg·hm^-2时达最大(200.30 mg·kg^-1)。遮荫和施肥对小粒咖啡叶面积指数、开度等冠层结构影响显著。叶面积指数与开度、林隙分数、总定点因子、冠下总辐射呈显著负相关。通过响应面分析及空间分析可得,当肥料偏生产力、产量、肥料农学利用率及肥料增产率达到最大时,对应的遮荫和施肥组合分别为80%NR和666.67 kg·hm^-2、79%NR和1286.81 kg·hm^-2、79%NR和967.74 kg·hm^-2、82%NR和1075.27 kg·hm^-2。产量、肥料农学利用率和肥料增产率同时达到大于等于最大值的80%时,遮荫和施肥区间为68%～77%NR和946.24～1178.79 kg·hm^-2。在本试验条件下,最优遮荫度及施肥量组合为75%NR和1000 kg·hm^-2。     

干热区小粒咖啡提质增产的灌水和遮荫耦合模式

通过大田试验研究了灌水量分别为充分灌水的100%(CI)、75%(DI75)和50%(DI50)3个灌水水平和光照强度分别为自然光的100%(T100)、70%(T70)、55%(T55)和40%(T40)4个遮荫水平对小粒咖啡生长、产量及品质的影响,并建立了不同灌水和遮荫水平下小粒咖啡产量和品质的综合效益评价模型.结果表明:与CI相比,DI75增加小粒咖啡干豆中脂肪和绿原酸含量6.0%和10.2%,DI50显著增加咖啡因含量,而降低水分利用效率.与T100相比,T70增加干豆产量和水分利用效率27.2%和26.8%,增加干豆中总糖和绿原酸含量6.3%和5.5%.而T55和T40显著减少干豆产量、水分利用效率,以及干豆中咖啡因和绿原酸含量.与CIT100相比,DI75T70提高干豆产量和水分利用效率28.0%和44.5%,增加咖啡干豆中总糖、蛋白质、脂肪和绿原酸含量分别为12.2%、14.7%、6.6%和10.0%,而减小咖啡因含量8.3%.综合分析表明,DI75T70(灌水量为充分灌水的75%和70%的自然光照)的产量和品质的综合效益最优,可以实现小粒咖啡的优质高产和节水高效.     

不同蓖麻荫蔽模式下亏缺灌溉对小粒咖啡生长及土壤微生物数量的影响

为探明小粒咖啡快速生长和土壤环境优化的最佳亏缺灌溉和荫蔽栽培耦合模式,于2016—2017年通过小区试验,研究4个灌溉水平:充分灌溉(FI,1.2Ep,Ep为水面蒸发量)、3个亏缺灌溉(DI1,1.0Ep、DI2,0.8Ep和DI3,0.6Ep)和3种荫蔽栽培模式(无荫蔽S0:单作咖啡,对照;轻度荫蔽S1:一行咖啡间作一行蓖麻;重度荫蔽S2:一行咖啡间作两行蓖麻)对小粒咖啡冠层结构、干物质量和土壤微生物数量的影响。结果表明:与FI相比,DI1改变土壤细菌、放线菌数量不明显,而显著增加小粒咖啡冠面积和干物质量,分别为9.53%和10.46%(P0.05),同时减少冠下总辐射5.51%,但不显著(P0.05); DI2和DI3减少根区细菌、真菌和放线菌数量8.94%～47.06%;与S0相比,S1显著增加真菌、细菌和放线菌数量,分别为13.99%、30.77%和9.72%(P0.05),同时增加叶面积指数(LAI)和干物质量,分别为10.31%和30.02%(P0.05);不同灌水和荫蔽模式下土壤细菌、真菌、放线菌的数量随含水率和温度的增加呈先增后减的趋势,与含水率和温度呈二次曲线关系; DI1S1获得最大的干物质量、较大的LAI和最小冠下总辐射;与FIS0相比,DI1S1显著增加干物质量62.90%(P0.05),而显著减少冠下总辐射21.77%(P0.05);因此,DI1S1为小粒咖啡幼树较优的水光管理组合。