水肥调控下土壤碳氮含量、酶活性和三七产量的响应特征研究

为揭示水肥对三七田土壤碳氮含量、酶活性和产量调控效应,明确三七不同生育时期最适水肥调控模式,于2018—2021年在云南省红河州泸西县三七种植基地开展田间试验,设3个灌水水平(5 mm, W1;10 mm, W2;15 mm, W3)和4个不同生育时期(根增期、苗期、花期、果期)施肥配比水平(25%∶25%∶25%∶25%,F1;20%∶25%∶30%∶25%,F2;15%∶30%∶30%∶25%,F3;10%∶40%∶20%∶30%,F4),以全生育期不灌溉施肥处理为对照(CK),研究不同水肥调控模式对土壤碳氮含量、酶活性、三七产量、总皂苷含量及各指标间相互关系的影响,同时采用CRITIC-VIKOR法对最适水肥调控模式综合评价。结果表明:灌水量和生育时期施肥配比对三七根增期、苗期、花期和果期土壤全氮、有机碳含量和脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及产量、总皂苷含量有显著影响(P<0.05),与CK相比,花期W2F3处理土壤全氮含量较其他处理显著提高7.69%~92.50%,W1F1处理土壤有机碳含量较其他处理显著提高5.11%~7.11%;根增期各灌水施肥处理土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性分别平均较CK增加7.20%、19.82%和47.44%,过氧化氢酶活性降低19.16%。与CK相比,收获后水肥调控处理三七水分利用效率平均提高53.83%,肥料偏生产力平均提高66.30%,W2F4处理产量最高(2 797.25 kg·hm^(-2)),W2F3处理总皂苷含量最高(176.34 mg·g^(-1))。综合评分法结果表明,三七根增期W3F1处理Q值为0.03,苗期W2F3处理Q值为0.02,花期W2F3处理的Q值为0.01,果期W3F2处理的Q值为0.02;根增期和果期最佳灌溉施肥方案为W3F1和W3F2,苗期和花期最佳灌溉施肥方案为W2F3。

水肥调控对马铃薯块茎品质及水肥利用效率的影响

以陕北地区普遍种植的马铃薯品种‘希森6号’为供试材料,设置3个灌水量为W1(100%ET c)、W2(80%ET c)、W3(60%ET c),3个施肥水平N-P_(2)O_(5)-K_(2)O分别为F1(240-120-300 kg·hm^(-2))、F2(180-90-225 kg·hm^(-2))、F3(120-60-150 kg·hm^(-2)),以60%ET c和不施肥处理为对照,共10个处理。结果表明,水肥调控对马铃薯块茎产量、品质及水肥利用效率有显著的影响。马铃薯产量和水分利用效率随着施肥量的增加而增加,F1处理更有利于马铃薯生长,但F1处理肥料偏生产力明显低于F2和F3处理,F1处理的平均肥料偏生产力比F2和F3处理低23.51%和26.72%;淀粉含量随着灌水量的增加而先减后增;维生素C含量随着施肥量的增加而增加,随着灌水量的增多而减少;可溶性糖含量随着灌水量或施肥量的增加均呈抛物线趋势。运用隶属函数法评价马铃薯品质及水肥利用效率表明,处理W1F2排名第一,因此推荐灌水量为100%ET c,施肥量为180-90-225(N-P_(2)O_(5)-K_(2)O)kg·hm^(-2)是陕北地区马铃薯优质高产的最佳灌水施肥组合。

不同水文年型下水肥调控对水稻生长的影响规律

为揭示不同水文年型下水肥调控对水稻生长及需水规律的影响,于2020—2022年在江西省灌溉试验中心站开展田间小区水肥调控试验。结果表明:①不同水文年型下间歇灌溉下的稻田灌水量、排水量、渗漏量、蒸散发量总体小于淹水灌溉,平均分别减少20.82%、3.93%、16.68%、6.77%;分蘖后期和拔节孕穗期蒸散发较大,占全生育期蒸散发的40.2%。②不同水文年型下水稻株高、分蘖数、叶面积指数(LAI)、干物质累积动态变化规律一致,施肥处理均大于不施肥处理,且施肥水平对产量有显著影响。③干旱年间歇灌溉下的水稻产量小于淹水灌溉,且水稻株高、分蘖数、LAI、干物质累积、水稻产量和蒸散发均受到了抑制。④干旱年平均灌水量大于丰水年和平水年,平均排水量、渗漏量、株高都小于丰水年和平水年,平均蒸散发量表现为2020年>2022年>2021年,平均分蘖数、叶面积指数、干物质累积、产量表现为2021年>2022年>2020年。

水肥调控对西北地区马铃薯产量和水肥利用效率影响的Meta分析

【目的】评估水肥调控对马铃薯产量、水分利用效率(WUE)和肥料偏生产率(PFP)的影响。【方法】采用数据整合(Meta)分析,以马铃薯产量和水肥利用效率为决策因子,筛选获得目标文献29篇,建立水-肥-产量(440组)、水-肥-WUE(318组)、水-肥-PFP(428组)共计1186组观测值的数据库。分析水肥调控对西北地区马铃薯产量和水肥利用效率的影响,优选西北地区马铃薯最优水肥调控区间。【结果】对宁夏马铃薯生产而言,适量增加灌水量和施肥量至最佳水肥调控区间可增产14.12 t/hm^(2),增加2.96 kg/m^(3)的WUE和32.83 kg/kg的PFP;对甘肃马铃薯生产而言,降低施肥量至最佳施肥区间可增加27.58 kg/kg的PFP;对内蒙古马铃薯生产而言,降低灌水量并增加施肥量至最佳水肥调控区间,可增产17.92 t/hm^(2),同时增加3.33 kg/m^(3)的WUE和30.91 kg/kg的PFP。【结论】西北四省(自治区)马铃薯最优水肥调控区间分别为:宁夏(灌水量900~2100m^(3)/hm^(2),施肥量345~531.6kg/hm^(2))、甘肃(灌水量2895~3550m^(3)/hm^(2),施肥量420~630 kg/hm^(2))、陕西(灌水量1650~2940m^(3)/hm^(2),施肥量415~630 kg/hm^(2))、内蒙古(灌水量1350~2070 m^(3)/hm^(2),施肥量435~675 kg/hm^(2))。本研究结果可为制定西北地区马铃薯高产高效的水肥管理策略提供参考。

滴灌条件下水肥调控模式对九三大豆产量影响分析

针对九三大豆水资源与肥料利用率低下的实际情况,以九三大豆为研究对象,设置不同的灌水量、氮肥、磷肥和钾肥施入水平,在滴灌条件下进行田间试验,采用二次最优饱和试验设计,建立大豆产量与水、氮、磷、钾四因素之间的回归方程,分析滴灌条件下不同水肥调控模式下的大豆产量。研究结果表明:水、氮、磷、钾四因素均能有效地影响大豆产量,影响顺序为氮>水>钾>磷,且产量随着氮、水、钾、磷施入量的增加表现为先增加后减小。通过两因素之间的交互作用可以分析得出:大豆产量的变化均表现出先增大的趋势,超过一定阈值后产量随之降低;氮对产量的影响效果大于钾、磷、水的影响效果,水对产量的影响效果大于磷、钾的影响效果,钾对产量的影响效果大于磷的影响效果。二因素交互作用对产量影响的顺序为氮钾>氮水>钾水>氮磷>磷水>钾磷,氮与钾耦合、氮与磷耦合、氮与水耦合、钾与水耦合、磷与水耦合对产量的增加具有促进作用,钾、磷耦合对大豆产量具有抑制作用。研究结果可为实现东北黑土大豆水肥资源高效利用提供理论依据与技术支撑。

水肥调控对林木生长及生理的影响研究概述

为提高林木水分和养分利用效率,提升林木的生长速度和抗逆能力,以不同林木为研究对象,对水肥调控措施对林木生长和生理特性的影响研究成果进行了概述,分析当前灌溉和施肥管理存在的问题,提出了林业水肥调控的不足及建议,以期为我国林木的水肥管理提供科学的理论支持,实现节水与提高肥料利用率的双重目标,降低施肥对环境的负面影响。

水肥调控对茶树抗旱性生理影响的研究进展

水肥调控有助于改善茶树干旱后的状况恢复,探索水肥调控对茶树的抗旱调节机制,厘清干旱条件下水肥效应与茶树生长恢复的关系,对指导茶园抗旱意义重大。阐述了水肥调控对茶树形态结构特征、渗透调节物质、活性氧清除物质、光合作用和基因表达等影响的研究进展,提出了未来应在可持续发展的视域下,开展不同水肥配施对茶树抗旱代谢物影响研究,以及抗旱新品种节水、节肥研究。

水肥调控对茶树生长和茶叶产量品质影响的研究进展

茶Camellia sinensis是多年生经济作物。水肥在茶树代谢、生理生化过程中扮演重要角色,对其生长发育、茶叶产量和品质的形成起着关键作用。我们首先从茶树光合作用、根系生长特征、新梢、茶叶产量和品质等方面综述水肥调控研究的国内外进展,总结不同灌水和施肥措施对茶树生长影响,以及水肥调控对茶叶产量及品质的影响,最后分析水肥调控的优势与不足,并提出未来研究方向,为茶叶增产提质提供理论指导。

水肥调控对紫花苜蓿产量品质及水氮利用效率的影响

为了探究西北半干旱地区紫花苜蓿生产最适宜的灌水量和施肥量,灌水设3个梯度,氮、磷肥各设3个水平,分析水肥调控对苜蓿生长特性、干草产量和品质的影响。研究表明:随灌水和施肥量的增加,紫花苜蓿的株高、茎粗、分枝数等都呈先升高、后降低的趋势,适量的灌水和施肥有助于紫花苜蓿的生长发育和干草产量的积累。通过主成分分析综合评价,得出西北半干旱地区紫花苜蓿种植的最佳灌水梯度为轻度亏水(W80)、施氮量140kg/hm^(2)和施磷量140kg/hm^(2)。

水肥调控对设施果桑生长的影响及综合评价

以果桑‘大10’为试材,以常规灌溉施肥为对照,采用常规灌溉量的80%和70%2个滴灌水平、常规施肥量的80%和60%2个施肥水平进行滴灌水肥一体化试验,研究了不同水肥处理下设施果桑生长、产量及肥料偏生产力的影响,并采用熵权TOPSIS法进行综合评价,以期为果桑设施栽培科学灌水施肥提供参考依据。结果表明:不同水肥处理对果桑枝条萌发、叶片生长无影响。水肥处理T1和T2能够促进枝条生长,提高坐果数、单果质量和单株产量,降低落果率,且具有较高肥料偏生产力。熵权TOPSIS法分析表明,T1处理相对贴近度排序第1,为0.8054,其次为T2处理,相对贴近度为0.5523。综合得出,滴灌量在80%(3200 m^(3)·hm^(-2)),施肥量60%~80%时,桑果产量指标和肥料利用率高,宜在生产中推广应用。

黑龙江省西部青杨类大径材树种水肥调控技术研究

以青山杨(Populus pseudo-cathayana×P.deltoides)和黑青杨(P.euramericana‘N3016’×P.ussuriensis)为研究对象,开展了青杨类大径材杨树水肥调控试验。结果表明:在土地较瘠薄的龙江县错海林场,对14年生青山杨林分进行施肥效果较好;在讷河市境内新江实验林场8年生黑青杨林分进行施肥、灌水对其树高有显著影响,对胸径及材积生长量均无显著影响。对青杨类杨树的水肥调控,应多关注土壤较瘠薄的地块,并以施用磷肥为佳。

水肥调控对设施土壤硝态氮含量和含水率的影响

本文以番茄为研究对象,采用灌水下限土壤水吸力和施氮量2因素3水平设计,开展了水肥调控对设施土壤硝态氮含量和含水率的影响研究。结果表明,土壤硝态氮含量、含水率的动态变化与灌水下限土壤水吸力、施氮量密切相关。土壤硝态氮含量随着施氮量的增大而增大,两者成正相关关系;土壤含水率随着施氮量的增大而不断变大,两者成正相关关系。施氮量对硝态氮含量的影响大于灌水下限土壤水吸力对硝态氮含量的影响,而灌水下限土壤水吸力对土壤含水率的影响大于施氮量对土壤含水率的影响。

植物修复重金属污染土壤的研究现状及其水肥调控技术展望

构建生态文明建设和经济社会的可持续发展,重金属污染土壤的治理刻不容缓。文章在系统分析中国土壤重金属污染状况和植物修复重金属污染土壤的现状及存在的主要问题基础上,提出了水肥调控技术是现阶段解决植物修复重金属污染土壤过程中生物量较小和生长缓慢等问题的重要措施。综合考虑重金属污染土壤中主要污染物的实时动态变化过程和植物生长的特点及根区土壤微环境(水、肥、气、热和微生物)效应机制,分析了重金属污染土壤与植物生长和根区土壤微环境之间的互作效应关系。以水肥调控技术为手段,以提高植物的生物量为目标,制定有利于植物修复重金属污染土壤的最佳水肥调控利用模式。展望了基于水肥调控技术的植物修复重金属污染土壤的重要研究内容,分析了重金属污染土壤植物修复过程中的水肥调控技术研究的难点和创新点以及进一步研究的方向。

水肥调控对加工番茄品质、产量影响研究

由试验所得的数据经方差分析可看出尿素和钾肥对提高番茄红素方面有很大的作用,并且这种影响呈显著水平,而采前停止浇水时期的长短对番茄红素无任何影响;对总酸来说尿素用量和采前停止浇水时间的长短对总酸有一定的作用,但这种影响作用的差异不是很显著;对可溶性固形物来说钾肥和采前停水间隔期对可溶性固形物的影响较大,同时这种影响表现出显著性差异;对单株产量来说各因素的影响无显著性差异并且各因素单果重的影响也不存在无显著性差异。对于以上的结论可能不能通过1年的试验来下个定论,这还需继续证实。

水肥调控对日光温室番茄产量、品质及土壤养分含量的影响

采用田间试验方法研究了在日光温室栽培条件下,不同水肥调控对番茄产量与品质及土壤养分含量的影响。结果表明,与当地农民的常规施肥处理相比,采用调整N,P,K比例并减少其用量的配方施肥处理可保持番茄产量,而且可增加番茄果实可溶性糖含量,降低硝态氮和有机酸含量,改善果实品质;同时也显著降低了硝态氮、有效磷和速效钾在土壤中的过量累积,降低了土壤盐分累积。与常规灌溉处理相比,在施肥量相同的条件下,节水灌溉处理对番茄产量与品质及土壤养分累积等指标均未产生不良影响。说明在当前日光温室栽培条件下,采取节水节肥措施具有很大潜力。

Fertigation——水肥调控的有效措施

综述了滴灌施肥 ( fertigation)技术的特点 ,应用效果及在国外的发展现状 ;

膜下滴灌水肥调控对玉米生长和水肥利用的影响

针对汾河灌区农业生产中施肥量大,水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌条件下不同水肥供应对春玉米生长、干物质累积、分配、转运和产量及水肥利用的影响,为合理的水肥调控措施提供参考。在山西省水利水电科学研究院节水高效示范基地进行大田滴灌试验,设置3个灌水水平,即W_1:60%ETc、W_2:80%ETc、W_3:100%ETc(ETc为作物蒸发蒸腾量); 3个施肥水平(N-P_2O_5-K_2O),即F_1:100-50-50 kg·hm^(-2)、F2:170-75-75 kg·hm^(-2)、F_3:240-100-100 kg·hm^(-2)。结果表明:除产量构成要素外,施肥单因素对其它各指标影响有统计学意义,株高、叶面积指数、干物质累积和产量均随灌水和施肥量的增加而增加,水肥交互作用对产量和灌溉水利用效率影响不显著;高水(W3)处理比低水(W1)处理籽粒分配比例高4%,高肥(F_3)处理比低肥(F1)处理籽粒分配比例高4.64%; W_3F_3处理产量最大为12 474.34 kg·hm^(-2),比W_1F_1处理增产38.36%,W_2F_2处理比W_3F_3处理减产5.2%,但节水528 m^3·hm^(-2),节肥120 kg·hm^(-2)。灌溉水利用效率随灌水量增加而降低,随施肥量增加而升高,肥料偏生产力随灌水量增加而增加,随施肥量增加而降低; W_2F_2处理产量灌溉水利用效率为5.61 kg·m^(-3),比W_3F_3处理高18.9%,产量偏肥料生产力为37.05 kg·kg^(-1),比W_3F_3处理高30.7%。综合高产、高效和节水、节肥等因素,灌水量为80%ETc,施肥量NP_2O_5-K_2O 170-75-75 kg·hm^(-2)为最优灌溉施肥模式。

不同水肥调控措施对马铃薯种植土壤养分运移的影响

在田间试验条件下,研究了常规灌溉施肥和滴灌施肥两种水肥调控措施对马铃薯产量及土壤中碱解氮、有效磷、速效钾养分运移的影响。结果表明:灌溉施肥方式和土壤质地都会对土壤剖面养分运移产生影响;滴灌施肥技术的合理应用,有利于改善作物根系生长环境和养分供应,使土壤表层在较长时期内保持较高的养分含量水平;与常规灌溉施肥处理相比,合理应用滴灌施肥技术能显著增加马铃薯的块茎产量,提高商品薯率,其中块茎产量增幅达29.72%～36.42%。研究结果为不同水肥调控措施在马铃薯生产中的合理应用提供重要理论指导。

水肥调控对无芒雀麦品质的影响

为了提高无芒雀麦(Bromus inermis)对水分和养分的利用效率,采用正交试验设计,研究了灌水量、氮肥、磷肥和钾肥施用量对科尔沁沙地无芒雀麦品质的影响。结果表明,1)氮肥对干物质含量和粗纤维含量有极显著影响(P<0.01),对粗脂肪含量和粗灰分含量有显著影响(P<0.05);水分对干物质含量和粗纤维含量也有极显著影响(P<0.01),但是对粗脂肪和粗灰分含量影响不显著(P>0.05);磷肥和钾肥的作用相似,对干物质和粗纤维含量有显著影响(P<0.05),但是对粗脂肪和粗灰分含量影响不显著(P>0.05)。4个因子对无芒雀麦品质的独立效应表现为氮肥>灌水量>磷肥>钾肥。2)采用多指标综合评分法对各项品质指标的综合效应进行分析得出,提高无芒雀麦品质最优水肥使用量组合为:氮肥450kg·hm-2+灌水量1 000 m3·hm-2+磷肥200kg·hm-2+钾肥75kg·hm-2。

水肥调控技术及其功能性肥料研究进展

综述水肥调控的有关技术,以及以高吸水性树脂(super absorbent polymer,SAP)为保水、缓/控释材料制备保水型缓/控释肥料的研究进展,为今后此类肥料的开发、应用提供依据。水分和养分是限制我国旱地农业可持续发展的主要因子,以肥调水,以水促肥,充分发挥水肥的协同效应是提高水肥利用率的关键。目前,水肥调控(耦合)技术的实施主要通过农艺措施和施肥灌溉技术来完成。近年来,随着SAP性能的不断改善和使用的普及,人们对SAP在吸水保水的同时,对土壤肥料养分的保持和缓释作用开始给予了重视,以SAP为保水、缓释材料的保水型缓/控释肥料的研究成为水肥调控研究的热点。SAP与一般聚合物不同之处是它具有高度亲水性,聚合物的骨架是一个适度交联的网状结构,进入树脂分子内的养分离子或分子可以以各种结合形式被暂时固定而延缓了养分的释放。土壤中可溶性盐对SAP吸水性能有重要影响,但尿素分子影响甚小。保水型缓/控释肥料可通过养分负载、复混或包膜等工艺制备。保水型缓/控释肥料是水肥调控(耦合)技术、化学制剂保水节水技术和肥料缓/控释技术的综合运用和物化的载体,兼具吸水、保水和养分缓/控释功能,实现水肥在同一时空条件下的一体化调控,同时提高水分和肥料的利用效率,在农业、林业、环境修复、生态工程等领域具有广阔的应用前景。未来工作是进一步寻求合适的SAP制造原料和工艺,降低成本;应用分子设计,改善SAP的结构,提高生物降解性,控制盐分的不利影响,提高肥料的吸水、保水和对养分的缓释性能;加强养分释放机理和不同于普通缓/控释肥料评价方法的研究。