不同水氮条件下生物炭对夏玉米水氮耦合效应的影响

【目的】提高水氮亏缺下夏玉米籽粒产量并促进水氮耦合效应,实现夏玉米节水增产。【方法】采用田间小区试验,设定4个生物炭施用水平(0、5、10、15t/hm^(2),分别记为C0、C1、C2、C3)、2种灌溉方式(正常灌溉I1、亏缺灌溉I2)和2个施氮水平(常规施氮N1、亏缺施氮N2),正常、亏缺灌溉灌水量分别为100%和50%作物需水量,常规、亏缺施氮量分别为200 kg/hm^(2)和100 kg/hm^(2),探究了不同水氮条件下生物炭对砂壤土持水保肥效果以及夏玉米水氮耦合效应的影响。【结果】添加5 t/hm^(2)和10 t/hm^(2)生物炭处理明显提高了土壤总孔隙度和持水能力,并减少了土壤铵态氮和硝态氮的淋洗,10 t/hm^(2)下效果最佳。同时,5 t/hm^(2)和10 t/hm^(2)生物炭可促进夏玉米根系生长,提高籽粒产量及水氮利用效率,在10 t/hm^(2)下产量,水分利用效率和氮素偏生产力显著增加(P<0.05),较未施炭组分别增加了6.74%~13.12%、9.84%~19.48%和6.74%~13.12%。然而,生物炭添加至15t/hm^(2)时增益效果有所下降。在10 t/hm^(2)生物炭下,I1N2处理的产量和水分利用效率显著提高(P<0.05),相比C0,I1N1处理产量增加了13.12%,水分利用效率提高了16.93%,I2N2处理产量和氮素偏生产力与C0下I1N2处理间差异不显著,且I2N2处理产量显著提高(P<0.05),较C0处理增产12.84%,相比C0,I1N1处理仅减产5.60%。【结论】10 t/hm^(2)生物炭能够在水氮亏缺下有效地提高水氮利用效率,进而达到保产增效目的,且10t/hm^(2)生物炭与水分充足减氮50%处理的增产效果最好,可作为夏玉米生产中节水节肥的有效途径。

基于AquaCrop模型的冬小麦咸淡轮灌制度模拟与评价

为探寻适宜冬小麦的咸水灌溉方法,针对拔节期、抽穗期和灌浆期开展了不同咸淡轮灌方式(淡淡淡(A0)、咸淡淡(A1)、淡咸淡(A2)、淡淡咸(A3),咸水矿化度为10 dS/m)及单次灌水量(40 mm(I1)、60 mm(I2)、80 mm(I3)、100 mm(I4))的田间试验,利用AquaCrop模型对咸淡轮灌下土壤水盐和冬小麦生长生产进行校验,并通过情景模拟优化了咸淡轮灌方案。结果表明:AquaCrop模型可以较好地模拟咸淡轮灌下土壤水盐状况及冬小麦生物量和籽粒产量,率定时土壤含水率、土壤含盐量、冠层覆盖度、累积蒸发蒸腾量、生物量和籽粒产量的均方根误差(RMSE)分别为1.06%~2.09%、0.03~0.27 dS/m、4.2%~11.0%、14.95~52.17 mm、0.57~0.86 t/hm^(2)和0.28 t/hm^(2),验证时最终生物量和籽粒产量的RMSE分别为0.51 t/hm^(2)和0.33 t/hm^(2),且各指标决定系数(R^(2))均大于0.70,一致性指数(d)均大于0.75。利用校准后的模型模拟64种咸淡轮灌情景下的籽粒产量,对咸淡轮灌方案进行优化:咸水含盐量为2~14 dS/m时,抽穗期或灌浆期灌1次咸水获得95%和90%最大产量所需单次灌水量范围分别为79.3~93.1 mm和66.1~79.9 mm、79.6~90.8 mm和67.0~78.1 mm,抽穗期和灌浆期均灌咸水则需单次灌水量为80.4~102.6 mm和67.3~89.5 mm。

咸淡水交替灌溉下灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长指标的影响

【目的】探求适宜的咸淡水交替灌溉方式和灌水定额。【方法】以夏玉米为研究对象,设置了4种咸淡水交替灌溉方式(B0:全生育期灌淡水,对照;B1:六叶—抽雄期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水;B2:抽雄—吐丝期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水;B3:吐丝—成熟期灌3 g/L微咸水,其余生育期灌淡水)和4种灌水定额(W1:0.6E;W2:0.8ET_(c);W3:1.0ET_(c);W4:1.2ET_(c))进行避雨盆栽试验,研究了咸淡水交替灌溉方式和灌水定额对土壤盐分及夏玉米生理生长的协同调控机制。【结果】当灌水定额增至1.2ET_(c)时,咸淡水交替灌溉对土壤盐分有淋洗作用,其中B1处理淋洗效果较好,1.2ET_(c)处理0~40 cm土层平均含盐量比1.0ET_(c)处理降低了9.9%。生育期末最后1次灌水后,B0处理出现脱盐现象,其他处理均出现积盐现象,相较于处理前的0~40 cm土层,B0处理平均含盐量降低25.9%~42.6%,B1、B2处理和B3处理平均含盐量分别升高34.9%~58.5%、73.7%~110.4%和88.7%~128.7%。灌溉微咸水能降低叶片相对含水率,提高钠钾比(ω_(Na)^(+)/ω_(K)^(+)),削弱光合能力,加剧氧化应激反应,且微咸水灌溉越早影响程度越大,增加灌水定额能降低盐分胁迫对B2和B3处理的影响程度,但加剧了B1处理盐分胁迫危害,B1处理光合受阻严重,净光合速率(P_(n))和气孔导度(G_(s))较B0处理分别降低了40.5%~69.3%和32.3%~68.0%。越早使用微咸水,根干质量密度和伤流量越小,对根系生长越不利,减产幅度越大,随着灌水定额的增加,B1处理根系生长受阻更严重,产量大幅降低,而B2处理和B3处理根系生长及产量均有所改善,尤其是B3处理,产量较同等灌溉水平下B0处理仅降低了1.5%~2.0%。【结论】生育前期不宜使用微咸水灌溉,生育后期使用微咸水灌溉时适当增加灌水定额,可在实现夏玉米高产的同时降低土壤盐碱化风险。