养殖废水灌溉对大蒜生长、产量及水氮利用效率的影响

【目的】利用田间小区试验,研究养殖废水灌溉对大蒜生长、产量、水氮利用效率及土壤总氮的影响,以期促进养殖废水的回收利用,减少大蒜水资源和氮肥用量,为养殖废水灌溉节水减排提供科学依据。【方法】在国家农业环境大理观测实验站开展了大蒜养殖废水灌溉试验研究。试验根据不同灌溉水源和施氮水平设5个处理(CK:清水灌溉+不施氮肥,C1:清水灌溉+全量氮肥390 kg/hm^(2),C2:清水灌溉+减量氮肥312 kg/hm^(2),R1:养殖废水灌溉+不施氮肥,R2:养殖废水灌溉+施用氮肥150kg/hm^(2)),分析比较不同处理下大蒜各生育期生长指标、产量、水氮利用效率和土壤总氮的变化规律。【结果】R2处理下大蒜生长发育状况最佳,R1处理在较低施氮水平下达到C1处理水平的生长指标;R2的大蒜产量最佳,C1、C2、R1、R2处理鳞茎产量分别比CK提高111.30%、81.23%、98.19%、142.01%;相比C1处理,养殖废水灌溉(R1和R2处理)下氮肥吸收利用率分别提高154.71%和92.25%,氮肥偏生产力分别提高110.75%和47.63%,灌溉水分生产率的相对变化分别为-29.19%和2.34%,0~40cm土层的土壤总氮增量分别降低9.25%和3.89%,但0~20cm土层的土壤总氮增量提高170.90%和255.93%。【结论】养殖废水灌溉和施用适量氮肥有助于大蒜生长发育和产量形成,在不灌清水和减量氮肥的同时保证大蒜生长和产量,提高了表层土壤含氮量。

水氮耦合对地下滴灌冬小麦和夏玉米水氮利用效率影响研究

【目的】探索冬小麦、夏玉米地下滴灌条件下最佳灌水施氮制度。【方法】采用田间试验方法,分别设置4个灌水水平,冬小麦:W1:2580 m^(3)/hm^(2)、W2:2240 m^(3)/hm^(2)、W3:2020 m^(3)/hm^(2)、W4:1560 m^(3)/hm^(2),夏玉米:W1:1306 m^(3)/hm^(2)、W2:1088 m^(3)/hm^(2)、W3:814 m^(3)/hm^(2)、W4:650 m^(3)/hm^(2),2个施氮水平,冬小麦、夏玉米均为:F1:180 kg/hm^(2)、F2:100 kg/hm^(2),研究水氮耦合对冬小麦、夏玉米水氮利用效率及产量影响。【结果】W2F1处理冬小麦产量最大,继续增加灌水量冬小麦产量并未增加,而夏玉米产量随灌水量增加而增加;土壤氮素残留量均表现为F1处理>F2处理,且冬小麦氮素残留量随灌水量增加先减少后增加,W1处理夏玉米氮素残留量最大,冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力均与产量变化趋势一致;冬小麦、夏玉米耗水量均随灌水量增加而增加,水分利用效率均随灌水量增加呈先增大后减小趋势。【结论】拟合优化表明,冬小麦的适宜灌水量为214 mm,适宜施氮量100 kg/hm^(2);夏玉米适宜灌水量为103 mm,适宜施氮量100 kg/hm^(2)。

秸秆还田配施氮肥对土壤性质及玉米水氮利用效率的影响

为探讨宁夏扬黄灌区秸秆还田配施不同氮肥用量对土壤理化性质、玉米产量及水氮利用效率的影响,在玉米秸秆全量还田条件下,通过3年大田试验设置3种纯氮施用水平[150 kg hm^(-2)(N1)、300 kg hm^(-2)(N2)、450 kg hm^(-2)(N3)],以不施氮肥为对照(CK),研究了秸秆还田配施氮肥对灰钙土土壤容重、水分、养分和玉米产量及水氮利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥可改善耕层(0~40cm)土壤容重和孔隙状况,以N2和N3处理效果较优,平均土壤容重分别较CK显著降低5.1%和7.3%,土壤总孔隙度分别显著提高7.0%和10.0%。施氮可提高耕层土壤有机碳和全氮含量,土壤碳氮比随施氮量的增加而降低,以N2和N3处理效果较好。N2处理对提高耕层土壤速效养分含量最佳,其土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK显著提高18.8%、19.0%、17.2%。秸秆还田条件下施氮肥能改善玉米产量性状和显著提高籽粒产量、生物产量和收获指数,以N2处理效果最佳,平均较CK显著增产38.0%。对3年玉米籽粒产量与施纯氮量关系进行拟合发现,施氮量为285.2 kg hm^(-2)时,可使实现玉米籽粒产量最高。与CK相比,N2处理对提高玉米水分利用效率最优(38.1%);N1和N2处理的氮肥农学效率(12.2~12.4 kg kg^(-1))和氮肥利用率较高(34.5%~39.2%)。因此,从氮肥用量减施、玉米丰产和水氮高效利用角度考虑,施纯氮量250~300 kg hm^(-2)可改善宁夏扬黄灌区灰钙土理化性质,增强土壤蓄水能力,对提高玉米产量和水氮利用效率效果较好,建议在秸秆还田过程中配合应用。

水分亏缺下有机无机肥配施比例对棉花水氮利用效率的影响

【目的】探究不同水分条件下有机无机肥配施对棉花水氮利用效率和产量的影响,为河西走廊棉区合理利用有机肥提供理论依据。【方法】于2020-2021年进行田间定位试验,采用裂区试验设计,主区为充分灌溉(W1)和亏缺灌溉(W2);副区为不施肥(CK)、单施化肥(CF)、25%有机肥+75%化肥(OF1)、50%有机肥+50%化肥(OF2)和75%有机肥+25%化肥(OF3),分析不同水分条件下施肥对棉花生育期土壤含水量、阶段耗水量、干物质和氮素积累及转运分配、水氮利用效率、籽棉产量和经济效益的影响。【结果】棉花籽棉产量和水氮利用特征受不同水肥处理及交互作用的显著影响。亏缺灌溉下棉田土壤含水量、总耗水量、植株干物质积累量、氮素积累量和籽棉产量显著下降,而水分利用效率显著提高。适宜的有机无机肥配施处理能够提高0-40 cm土层土壤含水量,降低棉花苗期和蕾期耗水,增加花铃期耗水量,提高棉花干物质和氮素积累量,并促进其向生殖器官中分配。充分灌溉条件下,25%有机肥配施处理(OF1)籽棉产量最高,两年平均较单施化肥(CF)提高10.5%;50%有机肥配施处理(OF2)与单施化肥(CF)无显著差异,但75%有机肥配施处理(OF3)显著降低。25%有机肥配施处理在各施肥处理中水氮利用效率最高,其中水分利用效率、氮素利用率和氮肥农学利用率分别较单施化肥提高8.9%、14.3%和28.9%。亏缺灌溉条件下,有机无机肥配施处理籽棉产量均高于单施化肥,其中50%有机肥配施处理表现最高,两年籽棉平均产量较单施化肥提高12.9%,同时50%有机肥配施处理水氮利用效率也表现为最高,其中水分利用效率、氮素利用率和氮肥农学利用率分别较单施化肥提高6.3%、35.5%和31.6%。【结论】适宜比例的有机无机肥配施能够协调土壤-作物水分养分供需关系,提高棉花籽棉产量和水氮利用效率。综合考虑产量、水氮利用效率和植棉效益,25%有机肥配施处理为河西走廊棉区适宜的有机肥配施模式。

施氮对燕麦间作箭筈豌豆饲草产量和品质及水氮利用效率的影响

【目的】探究施氮对饲用燕麦间作箭筈豌豆饲草产量和品质及水氮利用的影响,为阴山南麓地区燕麦间作箭筈豌豆饲草水肥高效利用栽培管理技术提供科学依据。【方法】以蒙饲燕1号饲用燕麦和普通箭筈豌豆为材料,于2020-2021年在阴山南麓地区开展间作田间试验,设置3种种植方式(燕麦间作箭筈豌豆、燕麦单作和箭筈豌豆单作,分别记为OV、MO、MV),研究3种施氮水平(0,75,150 kg/hm^(2),分别记为N0、N75、N150)对饲草产量和品质及水氮利用效率的影响。【结果】(1)种植方式和施氮水平对饲草的鲜草和干草产量影响均极显著(P<0.01)。不同种植方式下,随施氮量增加燕麦和箭筈豌豆的鲜草和干草产量增加,其中以单作燕麦N150处理的鲜草和干草产量最高,2020和2021年鲜草产量较N0分别提高了45.97%和50.00%,干草产量较N0分别提高了41.72%和43.74%。(2)不同种植方式下,随施氮量增加燕麦和箭筈豌豆的粗蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量及相对饲用价值呈增加趋势,而中性和酸性洗涤纤维含量呈降低趋势,总体看以N150处理效果最好,但与N75处理无显著性差异(P>0.05)。(3)种植方式和施氮水平对水分利用效率影响极显著(P<0.01)。不同种植方式下,随施氮量增加燕麦和箭筈豌豆的生育期耗水量和水分利用效率均增加,其中以单作燕麦N150处理水分利用效率最高,2020和2021年水分利用效率较N0分别提高了33.54%和28.27%。(4)种植方式和施氮水平对饲草植株氮含量和氮吸收量影响均极显著(P<0.01)。不同种植方式下,随施氮量增加燕麦和箭筈豌豆的植株氮含量和氮吸收量均增加,但在N150处理氮肥农学效率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力均降低,其中以间作燕麦N75处理下氮肥利用效率最高,2020和2021年氮肥吸收利用率较N150处理分别提高了28.21%和21.43%,2020和2021年氮肥偏生产力较N150处理分别提高了71.73%和54.30%。【结论】燕麦间作箭筈豌豆模式能提高该地区饲草产量并改善禾本科饲草品质,且在N75处理水氮利用效率优于N150处理,更适于阴山南麓地区推广种植。

不同水氮组合对冬小麦产量及水氮利用效率的调控效应

【目的】探明喷灌条件下水氮调控对冬小麦产量、土壤养分及水氮吸收利用的影响,以期为关中地区小麦生产提供科学合理的水肥一体化施肥方案。【方法】采用喷灌施肥技术,在陕西扶风进行了小麦田间区域试验。试验采用裂区设计,主区为4个灌溉水平:30、60、90、120 mm,记为W1、W2、W3、W4;副区为4个施氮(N)水平:150.0、187.5、225.0、262.5 kg/hm^(2),记为N1、N2、N3、N4,共16个水肥组合。小麦收获期,采集0—20 cm土层土样测定土壤理化性质及微生物生物量碳、氮、磷含量,采集小麦植株样品测定干物质、氮素积累量,并调查产量及构成因素。【结果】小麦产量随灌溉、施氮水平的提高呈先上升后下降趋势,W3N2处理下产量最高,为9053 kg/hm^(2),较W1N1处理增产1973 kg/hm^(2);拟合曲面最高产量达8848 kg/hm^(2),此时灌溉量为98 mm,施氮量为212 kg/hm^(2)。提高灌溉量有利于小麦干物质与氮素积累,W3灌溉下平均干物质积累量和平均氮素积累量均最高,分别达20306 kg/hm^(2)和221 kg/hm^(2),干物质、氮素积累量均在W3N2处理达最高值,分别为21252、237 kg/hm^(2)。过量施氮不利于小麦氮素利用,N4处理下的氮肥偏生产力、氮素利用效率分别较N1处理降低34.5%~40.4%、2.5%~6.9%。各处理小麦水分利用效率处于15.1~21.6 kg/(hm^(2)·mm),施氮量控制在217~228 kg/hm^(2)时小麦的水分利用效率较高。W3灌溉条件下土壤理化性质最优,W4灌溉造成土壤硝态氮、微生物生物量碳、氮含量同步下降。路径分析表明,干物质及氮素积累量、水氮投入、土壤养分、产量构成因素对产量的总效应值分别为0.716、0.642、0.522、0.400,以干物质及氮素积累量的效应值最高;干物质及氮素积累量、产量构成要素以直接路径调控小麦产量,直接效应值分别为0.555、0.400;水氮投入、土壤养分主要以间接路径调控小麦产量,间接效应值分别为0.554、0.544。【结论】干物质及氮素积累量对小麦产量的直接影响最强,灌溉施氮水平对小麦产量的间接影响最强,二者是实现小麦增产的重要因素。过量灌溉、施氮反而降低产量、水氮利用效率和土壤理化指标。在关中地区采用喷灌方法条件下,冬小麦灌溉80~100 mm、施氮210~230 kg/hm^(2)时可以协同小麦高产与水氮高效。

地下氧灌对土壤氮素分布及番茄水氮利用效率的影响

为了探寻地下氧灌条件下提升温室番茄水氮利用率并降低土壤矿质态氮残留的水、肥、气综合方案,研究了不同水平加氧量、施氮量和灌水量因素对土壤矿质态氮分布、番茄各器官全氮质量比、番茄氮素吸收量、氮素利用效率、灌溉水利用效率IWUE、氮肥偏生产力PFPN和产量的影响.结果表明,中氧处理(20 mg/L)30~60 cm土层NO_(3)^(-)-N质量比相较于低氧(10 mg/L)、不加氧处理分别提升了46.68%和32.47%.灌水量的增加显著提高了0~20 cm土层NO_(3)^(-)-N的质量比.中氮处理(225 kg/hm^(2))0~30 cm土层NO_(3)^(-)-N质量比,以及0~20 cm和40~60 cm土层NH_(4)^(+)-N质量比高于低氮(150 kg/hm^(2))和高氮(300 kg/hm^(2))处理;高氮处理相较于中氮、低氮处理,番茄果实全氮质量比分别提升了27.33%和33.33%,中氮处理下根系全氮质量比最高,为29.67 g/kg.加氧量对IWUE和PFPN的影响具有统计学意义(P<0.05),中氧处理番茄产量相较于低氧、不加氧处理分别提高了11.20%和18.41%.综合考虑,建议黏质壤土条件下设置加氧量为20 mg/L、施氮量为150 kg/hm^(2)、作物蒸发皿系数取1.00为实际种植番茄时的方案.

免耕一膜两年用及水氮减量对西北灌区小麦水氮利用效率的影响

【目的】针对长期连作作物生产力低、水氮减量作物稳产技术研究薄弱等突出问题,研究前茬地膜覆盖玉米收获后免耕留存地膜,在水氮减量投入下提高种植后茬小麦的水氮利用效率对于建立西北灌区小麦生产的节本增效技术具有实践指导意义。【方法】通过田间试验,设置了免耕一膜两年覆盖利用(NT)和传统耕作(CT)2个耕作方式,传统灌水(I_(2),2400 m^(3)/hm^(2))与减量20%灌水(I_(1),1920 m^(3)/hm^(2))2个灌水水平,传统施氮(N_(3),225 kg/hm^(2))、减量20%施氮(N_(2),180 kg/hm^(2))和减量40%施氮(N_(1),135 kg/hm^(2))3个施氮水平。【结果】免耕一膜两年覆盖利用较传统耕作提高小麦籽粒产量与水分利用效率分别为10.4%与12.4%,增加小麦籽粒与植株氮素累积量分别为17.7%与15.6%。减量20%灌水与减量20%施氮同步集成于免耕一膜两年覆盖利用措施进一步增强小麦增产与氮素积累能力而提高水氮利用效率,较传统耕作和传统水氮供应处理小麦增产15.2%、水分利用效率提高20.5%,小麦籽粒与植株氮素累积量分别增加27.6%与16.0%,氮素收获指数提高10.0%,氮素利用效率提高8.4%。【结论】前茬玉米免耕一膜两年覆盖利用配套减量20%灌水(1920 m^(3)/hm^(2))与减量20%施氮(180 kg/hm^(2))是提高西北绿洲灌区小麦水氮利用效率的节水节氮有效措施。

不同水分条件下缓释氮肥对饲用甜高粱生长和水氮利用效率的影响

为探究饲用甜高粱节水丰产的灌溉与施氮栽培模式,采用温室自动称重式蒸渗仪研究了3个灌溉量[灌溉保持土壤水分为田间持水量的30%~50%(I1)、50%~70%(I2)、70%~90%(I3)]和3个施氮模式[常规尿素施氮(以纯N计,下同)200 kg·hm^(-2)(U200)、包膜尿素施氮160 kg·hm^(-2)(CU160)、包膜尿素施氮120 kg·hm^(-2)(CU120)]对饲用甜高粱生长、干物质产量、耗水规律及水氮利用效率的影响。结果表明,增加灌溉量显著促进了饲用甜高粱株高、茎粗的生长和单株总叶面积的增加,与I1相比,I2、I3下株高平均值分别提高了9.5%、15.4%,茎粗分别提高了2.4%、27.6%,单株总叶面积分别提高了32.0%、76.0%。同一施氮模式下,饲用甜高粱茎、叶、地上部整株的鲜质量、干质量及茎叶比均随灌水量的增加而显著增大。与I1相比,I2、I3下整株鲜质量平均值分别显著提高了61.7%、187.4%,整株干质量分别显著提高了55.7%、129.8%。施氮模式显著影响茎、叶、地上部整株的鲜质量和干质量。与U_(200)相比,CU_(160)下整株鲜重、干重平均值分别提高了13.9%、22.8%。随着灌溉量的增加,饲用甜高粱单株耗水量及水氮利用效率显著增加。与I1相比,I2、I3下累积耗水量平均值分别显著提高了52.1%、108.4%,干物质水分利用效率分别提高了2.6%、11.3%,氮肥偏生产力分别提高了51.9%、128.3%。施氮模式显著影响水氮利用效率,与U200相比,CU_(160)下干物质水分利用效率提高了22.4%,CU_(160)、CU_(120)下氮肥偏生产力分别提高了53.5%、80.0%。因此,适度灌溉并采用缓释肥减施氮素显著促进了甜高粱植株干物质量的积累和水氮利用效率的提升。

基于产量和水氮利用效率的玉米/大豆间作系统炭氮配施方案优选

【目的】实现间作系统低耗高效增产,获得适宜的炭氮配施方案。【方法】以间作玉米、大豆为试材进行田间小区试验,设置3个施炭水平:C0(0 t/hm^(2))、C1(15 t/hm^(2))、C2(30 t/hm^(2))和3个施氮水平:N1(135 kg/hm^(2))、N2(180 kg/hm^(2))、N3(225 kg/hm^(2)),并设置对照(CK,不施炭和氮),研究不同炭氮水平对玉米/大豆间作系统产量和水氮利用效率的影响,选用博弈论赋权的TOPSIS法进行综合评定,确定基于产量和水氮利用效率的最优配施方案。【结果】炭、氮及其交互作用对玉米和大豆的产量及水氮利用效率均有影响。其中C1N2处理的玉米产量和水分利用效率最高,C1N1处理的大豆产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率最高。通过解析炭氮调控模型得出,施炭和施氮协同影响综合评定值,随着施炭量和施氮量的增加,综合评定值先增加后降低,适宜生物炭减施氮肥对玉米/大豆间作系统产量及水氮利用效率具有正向耦合作用。【结论】推荐水肥相对充足的东北地区采用施炭量17.1~24.0 t/hm^(2)、施氮量154.8~173.7 kg/hm^(2)的配施方案。研究可为玉米/大豆间作系统“减氮增效”提供科学依据。

紫云英和秸秆还田下减施氮肥对双季稻产量及水氮利用效率的影响

为明确紫云英和秸秆联合还田方式下减施氮肥对双季稻产量及水氮利用效率的影响,设置不还田+不施肥(S0N0)、不还田+全量氮肥(S0N3)、紫云英和秸秆还田+不施肥(S1N0)、紫云英和秸秆还田+减量氮肥(S1N1)和紫云英和秸秆还田+减量氮肥(S1N2),测定各处理不同生育期双季稻的植株氮素含量及积累量,并对水氮利用效率、双季稻产量及其产量构成因素进行了分析。结果表明,在不施氮肥情况下,与S0N0处理相比,紫云英和秸秆还田处理S1N0双季稻植株氮素含量及积累量、水肥利用效率和产量均有所提升。S1N2处理在抽穗期、黄熟期双季稻氮素含量和氮素吸收均最高。在早稻时期,以常规施氮S0N3处理产量最高,减氮处理S1N1和S1N2早稻产量分别降低了7.43%和1.68%,而晚稻产量虽分别提高了0.68%和2.35%,但无显著差异。与常规施氮(S0N3)对比,在紫云英和秸秆还田方式下减施氮肥(S1N1、S1N2)处理均能减少双季稻灌水量、排水量和田间耗水量,在晚稻时期水分利用效率分别显著提升了5.24%和25.86%,氮素利用效率分别显著提升了6.23%和13.74%。因此,从水肥利用效率和产量综合考虑分析,紫云英和秸秆还田方式下早、晚稻分别减少15%和10%的氮肥用量是较为合适的措施。

秸秆还田与花后灌溉提高春玉米产量及水氮利用效率

【目的】研究秸秆还田与花后灌溉量对春玉米产量及水氮利用效率的影响,探究实现黄土高原东部河谷平原区春玉米水氮可持续高效利用的有效管理措施。【方法】基于连续7年长期定位试验(2014—2020年),在2021—2022年开展田间试验,采用裂区设计,主区为秸秆还田(R)和无秸秆还田(U),副区为5个花后灌溉量0(I0)、50(I50)、100(I100)、150(I150)、200(I200)mm,分析春玉米花后干物质累积量与耗水量的关系,并研究不同处理对春玉米产量、经济效益以及水氮利用效率的影响。【结果】秸秆还田与花后灌溉量及二因素互作显著提高春玉米产量、经济效益及水氮利用效率。与无秸秆还田相比,秸秆还田后玉米增产15.1%—43.5%,经济效益提高15.9%—49.1%,水分利用效率提高16.8%—36.9%,氮素回收利用效率、农学效率与偏生产力分别显著提高15.8%—62.0%、26.5%—126.0%和15.1%—43.6%。花后干物质累积量与耗水量之间呈现二次函数关系,与无秸秆还田相比,秸秆还田处理表现出较强的花后水分生产力,同时,产量响应系数显示秸秆还田处理在受到干旱胁迫时具有更强的水分缓冲能力。秸秆还田条件下各花后灌溉量处理玉米籽粒产量、干物质累积量、氮素吸收量及水氮利用效率均以I150处理最高。此外,秸秆还田与花后灌溉均显著促进了春玉米花后根系生长,但过量灌溉(I200处理)则抑制根系生长。【结论】黄土高原东部河谷平原春玉米生产系统中,秸秆还田配合花后灌溉150 mm可实现春玉米最佳籽粒产量与水氮利用效率,因此可作为该地区春玉米水氮高效可持续利用的管理措施。

基于产量、品质和水氮利用效率的油橄榄水氮耦合方案优选

为了实现油橄榄增产稳产、提质增效和可持续发展,探究龙泉山区油橄榄栽培中高效的水氮耦合方案,本研究的大田定位试验以9年生格洛桑作为研究材料,设置灌水、施氮2个因素,4个灌水量(I1:50.00%I4;I2:66.66%I4;I3:83.33%I4;I4:90.00%θfc;θfc为田间最大持水量)和4个施氮水平(N1:0 kg/hm^(2)N;N2:150 kg/hm^(2)N;N3:300 kg/hm^(2)N;N4:450 kg/hm^(2)N),共16个处理。分析灌水、施氮及其耦合处理对油橄榄产量、橄榄油品质及水氮利用效率的影响,利用优劣解距离(TOPSIS)法对橄榄油品质进行综合分析与评价,以油橄榄鲜果产量、橄榄油品质及水氮利用效率为评价指标,通过综合评分法对各个处理进行综合评价,探寻油橄榄水分、氮肥管理的最优处理。结果表明,N1I2处理油橄榄鲜果产量最低(4333 kg/hm^(2)),N4I3处理油橄榄鲜果产量最高(11027 kg/hm^(2));水氮耦合处理对橄榄油品质的影响极显著,对灌溉水利用效率(iWUE)、油橄榄鲜果产量及氮肥偏生产力(NPFP)的影响不显著;由综合评分法求得本研究条件下的最优处理为N2I3处理,油橄榄鲜果产量为6293 kg/hm^(2),iWUE为52.44 kg/m^(3),NPFP为62.93 kg/kg;采用TOPSIS法进行油脂品质综合分析,发现N2I2处理得分最高,为0.787。本研究结果可为指导山区油橄榄高效、绿色生产提供理论依据。

氮肥减施对夏玉米产量及水氮利用效率的影响

【目的】合理减氮的配方施肥技术可以进一步促进化肥减量增效,探究冀南地区既能增产又能提高水氮利用效率的最佳氮肥施用量具有重要意义。【方法】研究小组采用大田试验,设计四个不同施氮量处理,分别标记为N0配方无氮(N0PK)、N1配方低氮(N1PK)、N2配方高氮(N2PK)、N3习惯施肥(N3PK)。研究其对夏玉米产量(百粒重、单穗籽粒质量、穗粒数)和水氮利用效率(生育期总耗水量、水分利用效率、氮肥利用率、氮肥农学效率)的影响。【结果】1)施加氮肥能显著提升冀南地区夏玉米的产量,但对夏玉米百粒重的影响不显著,对夏玉米穗粒数的影响显著。与N0处理相比,施氮处理夏玉米增产29.78%~38.19%。2)施氮量对夏玉米生育期耗水量没有显著影响,对水分利用效率有显著影响。与N0处理相比,施氮处理水分利用效率提升29.95%~38.73%。3)氮肥利用率和氮肥农学效率随施氮量的增加都呈先增后减的趋势,N2﹥N1﹥N3。N2处理的氮肥利用率和氮肥农学效率最高,分别为41.30%、12.89%;N3处理最低,分别为33.50%、10.59%。【结论】在保证高产和较高水氮利用效率的前提下,在N3习惯施肥的基础上减施氮肥,即N2处理(氮肥施用量为225 kg/hm2)为冀南地区夏玉米的最佳施氮量。

不同水氮供应对小南瓜根系生长、产量和水氮利用效率的影响

【目的】针对西北半干旱区温室蔬菜灌水施氮不合理等问题,通过不同灌水施氮水平处理,探讨作物根系生长与分布、产量和水氮高效利用与水氮供应的关系,揭示根系生长分布对灌水施氮模式的响应机制,为提高蔬菜作物产量和水氮利用效率提供科学依据。【方法】采用不同施氮灌水处理的田间试验,以"金童"小南瓜为供试作物,设置3个总灌水量水平:常规灌水(高水W3、1 500 m^3·hm^(-2))、常规灌水减27%(中水W2、1 1 00 m^3·hm^(-2))、常规灌水减54%(低水W1、700 m^3·hm^(-2))和3个施氮量水平:常规施氮(高氮N3,350 kg·hm^(-2))、常规施氮减28.5%(中氮N2,250 kg.hm^(-2))、常规施氮减57%(低氮N1,150 kg·hm^(-2)),试验采用完全随机区组设计,共9个处理,研究膜下滴灌不同水氮供应对温室小南瓜根系生长分布、产量和水氮利用效率的影响。【结果】小南瓜90%根系主要集中在0—40 cm土层,且随土层深度的增加,根系密度呈指数下降;当灌水量相同时,低水(W1)和中水(W2)处理根系长度、产量、水分利用效率(WUE)均随施氮量的增加先增加后减少,而高水(W3)处理根系长度随施氮量的增加而增加,不同施氮量处理小南瓜产量差异不显著;与高氮(N3)处理相比,低氮(N1)和中氮(N2)处理小南瓜根系长度、产量随灌水量增加而增加,当灌水量超过1 1 00 m^3.hm^(-2)时,小南瓜根系长度和产量均有所下降;随着灌水量增多,水分利用效率亦显著下降,低水中氮(W1N2)处理水分利用效率最高,为35.59 kg·m^(-3);灌水量较高(W2和W3)时,氮素利用率(NUE)均随施氮量增加而显著降低,灌水量较低(W1)时,低氮和中氮处理氮素利用率显著高于高氮处理;灌水和施氮对小南瓜总根长作用表现为:氮素作用>水分作用>水氮交互作用;细根(直径小于2 mm根系)根长随灌水量和施氮量增加呈抛物线型变化;小南瓜产量与细根根长和根表面积之间均有显著的线性关系。【结论】灌水和施氮过高或过低均可以导致小南瓜产量、水氮利用效率以及根系各项特征参数显著降低,中水中氮(W2N2)处理小南瓜产量和根系各项特征参数均达到最大值;不同水氮处理主要通过对细根根长的影响进而影响小南瓜的产量。综合考虑产量、水氮利用效率以及根系生长分布,灌水量为1 1 00 m^3·hm^(-2)、施氮量为250 kg·hm^(-2)为小南瓜较优的灌水施氮组合。

不同水氮处理对滴灌冬小麦田耗水特性及水氮利用效率的影响

为给滴灌超高产冬小麦的水氮运筹提供依据,采用水、氮两因素三水平的田间裂区试验(灌水量设1 125、2 250和2 700m3·hm-2三个水平,分别用W_1、W_2和W_3表示;施氮量设0、180和270kg·hm^(-2)三个水平,分别用N_0、N_1和N_2表示),研究了9个水氮处理对麦田0~140cm土层耗水量、冬小麦品种新冬41号群体叶面积指数、干物质和产量及水、氮利用效率的影响。结果表明,增加滴灌量直接提高了0~60cm土层含水量,间接减少了小麦对60~140cm土层储水的消耗量,增加了麦田总耗水量;施氮量对土壤含水量影响不显著。在相同水分条件下,增加施氮量提高了小麦产量;而仅在N_2条件下,滴灌量显著影响产量,W_2和W_3的产量均显著高于W_1,但W_2和W_3间差异不显著;加大滴灌量或施氮量均增加孕穗至成熟期间群体叶面积指数、光合势和干物质积累量,减少花前营养器官储存物质的转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,增加花后物质生产对籽粒产量的贡献率和产量,降低灌溉水利用效率和氮肥农学利用效率;适宜水氮组合较单灌水或单施氮处理增产更显著,并同时提高水、氮利用效率,以W_2N_2、W_3N_2组合产量较高(9 051.9、9 189.6kg·hm^(-2))。综合产量和成本,春季总滴灌量2 250 m^3·hm^(-2)(拔节期、孕穗期、开花期各750m3·hm-2)、总施氮量270kg·hm^(-2)(拔节期90kg·hm^(-2)、孕穗期180kg·hm^(-2))的水氮组合为北疆滴灌冬小麦超高产田水氮运筹的适宜模式。

滴灌施肥下水氮供应对夏玉米产量、硝态氮和水氮利用效率的影响

【目的】寻找滴灌夏玉米最佳施氮量。【方法】本试验在测坑-防雨棚设施条件下进行,试验设置2个灌水定额,分别为50 mm(WH为充分灌溉)25 mm(WL为限水灌溉);4个氮肥水平,即0、90、180、270 kg/hm^2,分别以N0、N1、N2和N3表示。采用完全区组设计,共计8个处理,3次重复。研究了滴灌施肥条件下,灌水定额和氮肥互作对土壤水分消耗、NO3--N运移积累以及夏玉米产量和水氮利用效率的影响。【结果】灌水、氮肥及其交互作用均显著影响夏玉米地上部干物质量、籽粒产量和水氮利用效率。限水灌溉条件下,玉米拔节期-灌浆初期发生中轻度水分亏缺,对后期产量形成产生显著影响,但限水灌溉显著提高了土壤贮水的消耗量和水分利用效率。在2种灌溉水平下,施氮量与产量均成抛物线关系,充分灌溉条件下施氮量264.3 kg/hm^2时为转折点,限水灌溉条件下施氮量176.9 kg/hm2为转折点。充分灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率呈增加趋势;但在限水灌溉条件下,随着施氮量的增加氮肥农学利用率表现出降低的趋势。随着施氮量增加,各土层土壤硝态氮量显著增加,且60~100 cm土层硝态氮累积所占比例增加。与充分灌溉相比,限水灌溉作物吸氮量降低,各生育期土壤中硝态氮残留增加。【结论】玉米产量对氮素的响应与供水量相关,水分亏缺下,产生最大产量需要的氮素用量随之降低。因此,生产中应根据土壤含水率调整施氮量,以实现最高产量和水肥利用效率。

不同水肥管理下设施黄瓜地氮素损失及水氮利用效率模拟分析

【目的】利用模型定量分析不同水肥管理对设施菜地氮素损失及水氮利用效率的影响,为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。【方法】2010—2011年在山东寿光设施大棚设置了4种水肥管理模式:对照+畦灌(CK)、传统施肥+畦灌(FP)、优化施肥+畦灌(OPT)和传统施肥+滴灌(RI)。利用EU-Rotate_N模型模拟了两个生长季(春夏茬和秋冬茬)各处理下设施黄瓜地的产量、氮素淋失和气体损失等,并计算了水氮利用效率。【结果】两个生长季内滴灌处理(RI)比畦灌处理(CK、FP和OPT)节水约60%,且灌溉水利用效率提高了2倍多。在各施肥处理中,春夏茬和秋冬茬黄瓜的氮素气体损失分别占施氮量的16%—19%和6%—11%,氮素淋失量分别占施氮量的14%—57%和20%—55%,其中OPT和RI处理的氮素淋失量比FP处理分别减少了19%—31%和63%—76%。OPT处理两茬黄瓜的氮素利用效率比FP处理分别提高了3%和7%,而RI处理的氮素利用效率比FP处理分别提高了41%和44%。【结论】氮素淋失是设施菜地氮素损失的主要途径,滴灌和优化施肥均能有效地减少菜地土壤硝态氮的淋失,提高氮素利用效率。

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应,为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区,设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先,应用田间系统的观测数据(2004年10月至2006年9月)对水氮管理模型进行了校验,然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大,而优化管理的施肥量(540 kg N.hm-2)仅为农民习惯施肥量(1 100 kg N.hm-2)的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg.hm-2;两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg.m-3;氮素利用效率分别为15和24 kg.kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径,农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N.hm-2;氨挥发分别达到了282和104 kg N.hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的,并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此,为了保证该地区的农业可持续发展,必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号'为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480mm(W1)、550mm(W2)、620 mm(W3)和690 mm(W4);施氮量共设置4个水平:无氮(N0,0)、低氮(N1,60kg·hm-2)、中氮(N2,120kg·hm-2)和高氮(N3,180kg·hm-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W4N0处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W1、W2和W3水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N2水平,在W4水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W3N2处理下(滴灌量为620mm,施氮量为120kg·hm-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。