基于灌水下限和灌水额调控的设施番茄灌溉施肥制度研究

[目的]本研究旨在优化北方设施番茄灌溉施肥模式,为区域设施番茄产业高效优质发展提供科学依据。[方法]本试验设3个灌水额水平(低水W1单次灌水额80 m^(3)·hm^(-2),中水W2单次灌水额160 m^(3)·hm^(-2),高水W3单次灌水额240 m^(3)·hm^(-2)),以田间持水量θ为基准,从番茄苗期到膨大期采用60%θ为灌溉下限,番茄着色成熟期采用50%θ为灌溉下限,设3个施肥水平(低肥F1总肥量N120⁃P_(2)O_(5)60⁃K_(2)O 75 kg·hm^(-2),中肥F2总肥量N180⁃P_(2)O_(5)90⁃K_(2)O 112.5 kg·hm^(-2),高肥F3总肥量N240⁃P_(2)O_(5)120⁃K_(2)O 150 kg·hm^(-2)),加常规灌溉施肥F处理(全生育期均以60%θ为灌水下限,单次灌水额160 m^(3)·hm^(-2),总肥量N180⁃P_(2)O_(5)90⁃K_(2)O 112.5 kg·hm^(-2)),共10个处理,比较不同灌溉施肥对番茄产量、灌溉水利用率、番茄品质风味的影响。[结果]在灌水下限和灌水额共同作用下,W1和W2灌溉水平的处理显著降低灌溉总量,W1、W2灌溉水平的处理显著提高灌溉水利用率,F1施肥水平的处理显著提高肥料偏生产力。各处理均显著提升番茄维生素C、可溶性糖和番茄红素含量。[结论]采用TOPSIS法进行综合分析,排序由前到后依次为W_(1)F_(1)>W_(1)F_(2)>W_(1)F_(3)>W_(2)F_(3)>W_(2)F_(2)>W_(2)F_(1)>W_(3)F_(1)>W_(3)F_(3)>W_(3)F_(2)>F,可见,该地区种植早春茬番茄,前期灌水下限为60%θ,着色成熟期灌水下限为50%θ,保持W1灌溉水平,可以获得较高的综合效益,W_(1)F_(1)为本试验的优选灌溉施肥模式。

秸秆还田条件下分层施肥对玉米产量及氮素利用的影响

辽宁地区玉米种植长期实行浅耕旋耕作业,过量施用化肥,有机物料投入少,导致土壤结构退化、肥料利用率低等问题。为了改善土壤质量和提高肥料利用率,开展了秸秆还田条件下施肥方式对玉米氮素利用的影响。采用田间试验,设不施氮肥对照、常规施肥、秸秆还田+常规施肥和秸秆还田+分层施肥4种处理,研究了秸秆还田配合不同施肥方式对玉米产量、氮素利用率及土壤性质的影响。结果表明,与常规施肥相比,秸秆还田处理明显提高玉米产量,其中秸秆还田配合分层施肥效果较好,2020年玉米产量提高了17.68%,并且该处理比秸秆还田配合常规施肥产量增加了4.65%。秸秆还田处理明显增加玉米氮素吸收量,尤其秸秆还田配合分层施肥处理随着秸秆还田时间的增加效果更明显。秸秆还田处理明显提高土壤有机质、全氮和有效钾含量,但分层施肥与常规施肥间无显著差异,对土壤全磷、全钾、碱解氮和有效磷含量影响不大。可见,秸秆还田+分层施肥有利于玉米对氮素的吸收利用,提高产量。

玉米秸秆腐熟还田对设施番茄产量品质及土壤理化性质的影响

以“奇迹”番茄为试材,采用秸秆腐熟还田的方法,研究不同秸秆还田剂量和方式对番茄产量、品质和土壤理化性质的影响,以期为玉米秸秆在设施栽培中还田改良土壤提供参考依据。结果表明:多数情况下,同水平腐熟还田与未腐熟还田对土壤理化性质和产量指标影响差异不显著;腐熟秸秆还田显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾,提高幅度分别为11.66%~14.67%、15.40%~16.17%、2.30%~10.81%和15.38%~20.10%;秸秆还田降低土壤电导率,二水平腐熟还田与未腐熟还田降幅分别为13.54%和8.58%,腐熟秸秆还田显著提高土壤阳离子交换量,二水平和四水平腐熟还田升幅分别为20.39%和16.73%,未腐熟秸秆还田显著降低土壤硝态氮含量,比同水平腐熟还田降低16.68%;秸秆还田降低土壤容重,提高土壤总孔隙度,提高土壤非毛管孔隙度,降低土壤毛管孔隙度,土壤容重降幅为11.46%~14.65%,土壤总孔隙度升幅为4.05%~13.68%,土壤非毛管孔隙度升幅为28.11%~68.10%,土壤毛管孔隙度降幅为13.47%~25.94%;秸秆还田使土壤团聚体表现为大团聚体增多,小团聚体减少的趋势;秸秆还田显著提高番茄产量和地上干物质量,提升幅度分别为6.07%~10.86%和7.93%~15.87%。

辽宁省(1980-2019年)主要作物秸秆资源量估算与秸秆综合利用减排增效分析

本研究以辽宁省主要作物玉米、大豆、水稻、马铃薯、花生为研究对象,基于辽宁省统计年鉴数据,分别估算不同作物秸秆产量、秸秆综合利用不同形式温室气体减排效果进行评估。结果表明:1980-2019年辽宁省不同作物秸秆资源量呈现前期震荡平稳、后期升高的趋势,玉米、水稻、花生呈现整体上升趋势,大豆呈整体下降趋势,2019年秸秆资源量达到4101万t,其中秸秆资源量最大的作物的是玉米,其次是水稻、花生;2019年辽宁省秸秆综合利用量约为2330万t,降低碳排放量780.07万t,综合利用率达到86%。其中:肥料化利用量530万t,占比22.7%;饲料化利用量812万t,占比34.8%;燃料化利用量89万t,占比38.2%;基料化利用量28万t,占比1.2%;原料化利用量70万t,占比3.1%。因此,合理利用秸秆养分资源是实现辽宁省肥料减施增效、固碳减排的重要途径。

辽宁省水稻田固碳减排潜力分析

水稻生产是碳排放的主要来源,辽宁省是中国重要的优质水稻主产区,探明稻田减排固碳潜力对实现碳达峰碳中和具有重要意义。遵循《IPCC国家温室气体清单指南2019修订版》的基本框架和要求,按照《省级温室气体清单编制指南》规定,估算分析了辽宁省稻田减排固碳潜力。结果表明,辽宁省稻田CH4排放量(CO_(2)-eqv)为2.13-3.39 Tg·a^(−1),N_(2)O直接和间接排放量(CO_(2)-eqv)分别为0.37-0.40 Tg·a^(−1)和0.08-0.09 Tg·a^(−1)。常规施肥碳排放总量(CO_(2)-eqv)为2.61 Tg·a^(−1),优化施肥可减少碳排放(CO_(2)-eqv)0.03 Tg·a^(−1),有机培肥和秸秆还田碳排放(CO_(2)-eqv)分别增加0.42 Tg·a^(−1)和1.36 Tg·a^(−1),具有明显的增排效应,稻田单位面积碳排放强度和单位产量碳排放强度均以秸秆还田最高,较常规施肥分别增加了49.96%-52.68%和50.30%-52.46%。稻田单位面积碳排放强度(CO_(2))以辽河三角洲稻区最高,达到5.17-8.08 t·hm^(−2)·a^(−1)。单位产量碳排放强度(CO_(2))则以东南部山地丘陵稻区最高,达到0.66-1.01 t·t−1·a^(−1)。不同水稻主产区以辽河三角洲稻区碳(CO_(2)-eqv)减排空间最大,达5.50×10^(4)-1.42×10^(5) t·a^(−1),不同化学肥料以氮肥减施带来的碳(CO_(2)-eqv)减排潜力最大,达0.18×10^(4)-1.20×10^(5) t·a^(−1),不同养分管理措施以有机无机配施碳(CO_(2)-eqv)减排空间最大,达3.78×10^(4)-1.42×10^(5) t·a^(−1)。有机无机配施和秸秆还田土壤固碳量(CO_(2)-eqv)分别为0.10-0.28 Tg·a^(−1)和0.22-0.65 Tg·a^(−1),其碳增排对土壤固碳抵消率分别为56.68%-82.52%和89.34%-99.03%,均能通过土壤固碳抵消其增加的碳排放。有机无机配施是辽宁省水稻生产碳减排最优养分管理措施。

设施番茄轮作生菜绿色高效栽培技术

设施番茄轮作生菜绿色高效栽培技术模式由铁岭市优质蔬菜产业带南端爱民蔬菜合作社设计实施,该技术模式从品种选择、整地培肥与消毒、育苗管理、定植、栽培管理、追肥与灌水、病虫害管理、采收管理等技术环节严格控制,产品受到社会各界认同和欢迎,既取得了生态环境良性培育的效果,又获得了提高产品竞争力和单价总收入的社会、经济效益。

石灰氮对设施酸化土壤的调控作用及番茄产量的影响

以设施酸化土壤为研究对象,以“朗庭”番茄为试材,采用盆栽试验法,研究不同用量石灰氮(0、0.5、1.0 g·kg^(-1)土和1.5 g·kg^(-1)土)对设施酸化土壤酸度、土壤微生物群落特征及番茄产量的影响,以期明确石灰氮对设施酸化土壤的调控效果。结果表明:施用石灰氮可以显著提高土壤pH,降低土壤交换性酸总量、土壤交换性H+含量和土壤交换性铝含量。定植60 d时,石灰氮处理土壤的pH增加了0.39~1.24个单位,土壤交换性酸总量降低了20.39%~40.69%,其中交换性铝含量降低了17.05%~44.06%,明显增加土壤微生物特征数7.84%~10.75%。在门水平上增加不同时期土壤中芽单胞菌门和绿弯菌门相对丰度,降低变形菌门相对丰度。在属水平上明显增加芽单胞菌属和鞘脂单胞菌属相对丰度。番茄产量随着石灰氮用量的增加出现先增加后降低的趋势,当用量为1.0 g·kg^(-1)土时番茄产量最高,增产17.97%。在该试验条件下,石灰氮用量为1.0 g·kg^(-1)土时效果较好。

不同磷肥利用方式对马铃薯产量及磷肥效率的影响

研究了不同磷肥利用方式对马铃薯产量及磷肥效率的影响。结果表明:与农民习惯的施肥方式相比,在农民习惯的施肥方式基础上加入磷活化剂处理、磷肥用量减少25%的处理、磷肥用量减少25%的基础上加入磷活化剂处理这3种磷肥利用方式均可以提高马铃薯的产量和吸磷量,其中在磷肥用量减少25%的基础上加入磷活化剂处理的增产效果最为明显;同时磷肥用量减少25%处理、磷肥用量减少25%基础上加入磷活化剂处理这2种磷肥利用方式能显著提高马铃薯对磷肥的回收率、磷肥的利用率和磷肥的农学效率。

减量施氮对保护地辣椒生长发育的影响

以辣椒为试材,通过田间试验,研究了不同设施条件下常规施肥(N225.000kg·hm^(-2)),减氮15%(N 191.25kg·hm^(-2)),减氮30%(N 157.50kg·hm^(-2)),减氮45%(N 123.75kg·hm^(-2))及不施氮肥对辣椒生长发育的影响。结果表明:与常规施肥相比,减量施氮各处理株高、茎粗均有所下降;减氮15%辣椒叶片SPAD值达到最高;减氮15%辣椒产量高于常规施处理,减氮30%辣椒产量略低于常规施处理,但差异并不显著;减氮15%或30%不会降低辣椒植株(茎+叶+果)对氮素的吸收,反而减氮15%辣椒氮素吸收量略高于常规施氮处理。因此可以施氮量191.25kg·hm^(-2)作为辣椒保护地生产施肥的参考标准,合理施肥实现辣椒增量和节本增效。

保护地氮减量施用对辣椒产量及品质的影响

该试验研究了保护地氮减量施用对辣椒产量及品质的影响。结果表明:在该试验条件下,减少氮肥常规用量30%的范围内,不会造成显著减产,同时会提高辣椒果实中VC和可溶性总糖含量,降低果实硝酸盐含量,改善辣椒果实品质。

不同施氮方式对玉米各生育期植株全氮的动态影响

将田间试验与室内分析相结合,研究不同施氮方式对玉米各生育期植株全氮含量的动态影响。结果表明:随着玉米生育期的延长,玉米根、茎、叶片、籽实全氮含量总体呈下降趋势;与空白处理相比,其他4种施氮方式下玉米根、茎、叶片、籽实全氮含量均有所增加,农民习惯施肥处理和优化施肥处理对玉米生长前期氮的吸收具有良好的促进作用,秸秆还田处理和控释尿素处理对玉米植株后期氮的吸收具有良好的促进作用。

设施条件下减量施氮对土壤硝态氮含量时空变化的影响

以辣椒品种＂美园＂为试材,通过田间试验和室内化验分析相结合的方法,研究了设施条件下不同处理（常规施肥、减氮15%、减氮30%、减氮45%、不施氮肥）对土壤硝态氮含量的影响。结果表明：随着土层深度的增加,土壤硝态氮含量逐渐降低,土壤0-40cm土层硝态氮含量波动较大,40-100cm土层硝态氮含量波动较小;随着氮肥施用量的减少,土壤硝态氮含量逐渐降低,减量施肥较常规施肥在不同土层深度土壤硝态氮含量波动小。随着采样日期的增加,土壤硝态氮含量在最终达到最小值,但是土壤硝态氮含量与采样日期不呈线性关系,0-40cm土层硝态氮含量波动较大,40-100cm土层硝态氮含量波动较小。

氮磷钾肥运筹对设施茼蒿产量及硝酸盐含量的影响

以茼蒿为试材,通过盆栽试验,研究了不同氮、磷、钾肥配比对茼蒿产量与硝酸盐含量的影响。结果表明:施用氮肥的增产效应最好,增产达167%;磷肥增产91.7%;钾肥增产88.5%。氮肥对茼蒿硝酸盐含量的削减效应最强,削减率达23.4%;磷肥削减7.1%;钾肥削减0.4%。采用二次多项式回归方法对试验产量和硝酸盐含量分别进行肥料效应回归模型模拟,得出回归模型为氮、磷、钾三元二次多项式,由此综合茼蒿产量、经济效益和生态效益得到推荐施肥量。

大垄双行模式下设施番茄生长发育及土壤硝态氮研究

与单垄单行种植模式相比,大垄双行模式下番茄产量得到显著提高,达到105826 kg/hm^(2),可增产6.2%;果实N、P_(2)O_(5)、K_(2)O吸收量均显著提高,分别增加12.3%、6.2%、9.0%;增加了番茄生长前期的净光合速率和胞间二氧化碳浓度,而对作物生长后期的光合参数影响较小,整体改善了作物生长的透光性;有利于降低土壤0~60 cm土层NO_(3)^(-)-N的残留,平均降低43.8%,在0~20 cm土层削减效果最好。由此可见,大垄双行模式是一种适宜轻简化作业、资源节约、环境友好的新型种植模式,适用于辽宁地区设施番茄优化栽培种植。

减量施氮对保护地辣椒产量及品质的影响

研究设施栽培条件下减量施氮对辣椒产量及品质的影响。结果表明,与常规施用量相比,减少用量30%,总氮施用量为157.5 kg·hm-2,可提高辣椒中Vc和可溶性总糖含量,降低硝酸盐含量,改善辣椒品质,同时不会造成显著减产。

秸秆还田条件下减量施磷对玉米产量、磷素利用率及土壤磷含量的影响

为了探明秸秆还田条件下磷肥的合适用量,在2013—2016年通过田间定位试验,研究了秸秆还田条件下减量施磷对玉米产量、磷素利用率及土壤磷含量的影响。结果表明,与常规施肥处理相比,除秸秆还田初期(2013年)外,其余年份秸秆还田配施化肥处理均提高了玉米产量,且秸秆还田配施磷肥减量20%处理与秸秆还田磷全量处理之间的差异不显著,其中2016年秸秆还田配施磷肥减量20%处理的玉米籽粒产量增加8.08%;总体上,2013—2016年秸秆还田配施化肥处理提高了玉米植株氮、磷、钾吸收量及磷素利用率,其中秸秆还田配施磷肥减量20%处理在秸秆还田初期降低了对磷的吸收量,但随着秸秆还田时间的增加,其不再影响植株对磷素的吸收,磷素利用率为28.32%,提高了5.73个百分点;秸秆还田配施化肥处理土壤有机质含量平均提高了13.49%,有效磷含量平均提高了6.76%,但对土壤全磷含量影响不大。对于上述所有指标,秸秆还田配施磷肥减量20%处理与秸秆还田磷全量处理之间的差异均不显著。因此,玉米生产上采用秸秆还田的方式,能够降低磷肥用量,提高磷素利用率和产量,即使磷肥减量20%也不影响上述指标的提高。

秸秆还田与高温闷棚对设施连作土壤微生境及番茄生长发育的影响

为解决连作障碍,以高温闷棚为主要方式,研究玉米秸秆还田结合高温闷棚[CK:高温闷棚(干闷,不淹水);T1:高温闷棚(湿闷,淹透水);T2:高温闷棚+玉米秸秆(湿闷,淹透水)]对设施番茄生长发育及土壤微生物群落、土壤理化性质的影响。结果表明,3个处理中,T2株高、叶绿素含量、光合速率、细胞间隙CO_2浓度明显高于另外2个处理,产量比CK增加38.99%;高通量测序结果表明,3个处理的16S rRNA有效序列数比例在94%以上;聚类分析表明,T1、T2为一个类群,CK为一个类群,是否淹水是影响土壤微生物群落划分的主要因素;微生物群落结构与土壤理化数据具有一定相关性;T1、T2的电导率均显著低于CK,T2有机质明显高于其他2个处理;3个环境因子中SOM影响的微生物群落为芽单胞菌目(Gemmatimonadales),环境因子pH值、EC值呈正相关关系,主要影响的微生物群落为鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)、黄色单胞菌目(Xanthomonadales)。

微生物菌肥对设施番茄养分吸收与土壤氮磷累积的影响

以"朗庭"番茄为试材,采用田间试验方法,研究了增施微生物菌肥对番茄生长及土壤氮磷累积的影响,以期为设施番茄合理应用微生物菌肥提供参考依据。结果表明:增施微生物菌肥能够提高番茄产量,增加氮磷养分吸收量,增加土壤硝态氮的累积,降低土壤有效磷向下移动。与常规施肥相比,含有枯草芽孢杆菌的微生物菌肥使番茄产量增加6.70%,氮素吸收量增加36.27%,磷素吸收量增加66.92%;收获期0~60 cm土层土壤硝态氮总累积量增加7.53%,有效磷总累积量降低26.70%,其中40~60 cm土层硝态氮累积量增加20.09%,有效磷累积量降低35.13%;同时增加根系在各土层的分布。

有机培肥对土壤肥力及玉米氮素利用和产量的影响

为了提高辽北地区土壤肥力水平,提高氮肥利用效率,通过田间试验方法,设置不施氮肥对照(T1)、牛粪+不施氮肥(T2)、秸秆还田+不施氮肥(T3)、常规氮肥(T4)、牛粪+常规氮肥(T5)、牛粪+减氮15%(T6)、秸秆还田+常规氮肥(T7)、秸秆还田+减氮15%(T8)共8个处理,研究不同处理对土壤有机质、全氮、氮肥利用效率及玉米产量的影响。结果表明,添加秸秆和牛粪可以提高土壤有机质和全氮含量。与T4相比,T5、T6、T7和T8处理的土壤有机质含量显著提高46.43%、39.88%、12.68%和11.07%,全氮含量显著提高21.35%、17.57%、15.68%和12.79%。T5和T7处理的玉米籽粒产量分别较T4处理显著提高6.07%和3.15%,T6和T8处理与T4处理的籽粒产量间不存在显著差异。T5、T6和T8处理的氮肥表观利用率分别较T4处理显著增加7.09%、12.94%和6.94%;T6和T8处理的氮肥偏生产力较T4处理分别显著提高19.03%和17.24%。综上,施用玉米秸秆和牛粪可以增加土壤肥力,提高氮肥利用率,进而提高产量,而且减氮处理未能降低土壤肥力及籽粒产量。综合来看,T5、T6处理的效果最佳。研究结果可为辽北地区合理土壤培肥及氮肥合理施用提供理论依据。

不同种植方式对设施番茄根系及土壤中氮磷分布的影响

采用温室小区试验,分别设置1.0 m平作、0.5 m垄作、1.0 m垄作和1.5 m垄作4种种植方式,研究了不同种植方式对番茄"朗庭"根系生长、产量、养分吸收量以及氮磷养分含量空间分布的影响,以期为探究冬春茬设施番茄适宜的种植方式,解决设施土壤氮磷淋失导致环境污染等问题。结果表明:与常规1.0 m垄作相比,1.5 m垄作种植方式下番茄产量增加10.46%,氮吸收增加7.78%,磷吸收增加20.35%;同时促进根系生长发育,提高番茄整根特征各项参数,根长增加了94.53%,0<L≤1.0 mm根长增加了101.69%,根表面积增加了80.13%,根体积增加了12.58%,根干质量增加了30.14%;根系主要分布在水平0~10 cm,垂直10~20 cm范围的土层内;1.5 m垄作提高收获期0~15 cm土层土壤硝态氮与有效磷含量,利于养分的保持,减少向下层淋溶风险。