推迟拔节水对小麦氮素积累与分配和硝态氮运移的影响

2007—2008年度以高产冬小麦品种济麦22为材料,设置2个拔节水灌溉时期,为拔节期和拔节后10 d;3个目标相对含水量,灌水后0—140 cm土层土壤相对含水量分别达到65%、75%、80%,以W1、W2、W3表示拔节期灌水处理,DW1、DW2、DW3表示拔节后10 d灌水处理;开花期均灌水至0—140 cm土层土壤相对含水量为70%,研究推迟拔节水对小麦氮素积累与分配和硝态氮运移的影响。结果表明:(1)W2和DW2处理有利于提高0—60 cm土层土壤硝态氮含量,促进籽粒氮素积累;营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量、籽粒产量和氮肥偏生产力分别高于W1和DW1,与W3和DW3处理无显著差异;开花后植株氮素积累量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率分别高于W3和DW3,是拔节期和拔节后10 d灌水的最优处理。(2)W2和DW2处理比较,DW2成熟期100—140 cm土层硝态氮残留量低于W2,籽粒产量、籽粒蛋白质含量、氮素吸收效率、氮肥偏生产力和水分利用效率均显著高于W2,是本试验条件下的最佳灌水方案。2008—2009生长季试验各处理变化趋势同2007—2008年度。

不同水分条件下平衡施肥对旱地冬小麦土壤硝态氮运移的影响

为了探明不同水分条件下旱地冬小麦养分管理措施对土壤环境的影响，在控雨池栽条件下，设置水分与肥料双因素随机区组试验，以不施肥为对照，研究了0～200 cm 土层在底墒为650 mm 时，不同水分条件下3个平衡施肥处理（Y1：N 13.9 kg·hm-2、P2O54.65 kg·hm-2、K2O 15.3 kg·hm-2，Y2：N 97.5 kg·hm-2、P2O532.7 kg·hm-2、K2O 107.6 kg·hm-2，Y3：N 181.2 kg·hm-2、P2O560.6 kg·hm-2、K2O 199.8 kg·hm-2）对旱地冬小麦主要生育时期土壤硝态氮运移的影响。结果表明：开花期、灌浆期，在各水分条件下，0～80 cm 土层土壤硝态氮平均含量及积累量在 Y1施肥量水平下与不施肥处理（Y0）差异不显著，Y2、Y3水平较 Y0和 Y1硝态氮平均含量增加98.6豫～363.6豫（P〈0.05），硝态氮积累量增加98.2豫～260.9豫，Y3与 Y2无显著差异；施肥量的增加对80～160 cm 土层土壤硝态氮含量及累积量无显著影响。在生育期补灌100 mm（R3）、78 mm（R2）、56 mm（R1）条件下，冬小麦成熟期3个施肥量80～160 cm 土层的土壤硝态氮累积量较不补灌（R0）分别减少27.2豫～41.0豫、44.8豫～48.4豫、23.7豫～49.4豫，较高的水分条件加剧了土壤硝态氮向深层的淋溶。从满足冬小麦营养需求、减少土壤硝态氮的累积、提高肥料利用效率等方面综合考虑，冬小麦的适宜施肥量为 Y2水平。

灌施连续与间歇入渗硝态氮运移与土壤含水量的关系

通过室内土壤灌施间歇入渗试验,研究了灌施条件下波涌灌溉土壤间歇入渗硝态氮的运移与分布特性,分析了硝态氮分布与土壤含水量的关系,并与灌施条件下土壤连续入渗进行了对比,为进一步研究施肥条件下波涌灌溉土壤间歇入渗溶质运移规律奠定了基础。

不同灌溉处理条件下苗期冬小麦土柱中的硝态氮运移模拟

应用反求方法通过迭代求解硝态氮运移方程(CDE方程)来估算其源汇项的平均分布,并进一步优化获得源汇项中难以直接测定的参数——根系吸氮因子,从而建立了室内砂培土柱实验中冬小麦的根系吸氮模型。应用该模型模拟冬小麦砂培土柱实验中不同灌溉处理条件下土壤硝态氮动态的变化过程,结果表明,冬小麦各生长阶段土壤硝态氮浓度剖面的模拟值与实测值吻合较好,冬小麦根系吸氮总量模拟值与实测值之间的相对误差均在10%以内。

不同水氮处理对膜下滴灌马铃薯产量、品质及土壤硝态氮运移的影响

为了探明不同水氮处理对设施膜下滴灌马铃薯块茎产量、品质及土壤硝态氮运移的影响,采用二因素三水平完全随机区组设计,分别设3个灌水处理(450,900,1 350 m3/hm2)和3个氮处理(150,225,300 kg/hm2)共计9个水氮组合处理,分别于收获期测定马铃薯产量、商品性、维生素C、淀粉、可溶性蛋白、可溶性糖、硝酸盐含量及各生育期不同土层硝态氮含量。结果表明:马铃薯产量及商品率均随着施氮量和灌水量的增加,呈现抛物线趋势变化,在施氮量为225 kg/hm2,灌水量900 m3/hm2时达到最大,分别为35 299.9 kg/hm2和77.9%。在相同灌水量下,随着施氮水平的增加,维生素C、硝酸盐含量及块茎吸氮量明显增加,在相同施氮水平下,随着灌水量的增加硝酸盐含量和氮肥偏生产力显著降低;同时,可溶性蛋白、块茎吸氮量和氮收获指数呈抛物线变化趋势,且各灌水处理间差异显著。马铃薯各生育期各处理硝态氮含量均为表层土(0~20 cm)最高,且在0~100 cm剖面呈降低趋势,马铃薯苗期及块茎形成期是NO3--N向土壤下层移动的主要时期。因此,在设施覆膜滴灌马铃薯种植施氮量应控制在225 kg/hm2,灌水量900 m3/hm2为宜。

垄膜沟灌对旱区农田土壤盐分及硝态氮运移特征的影响

引黄水量的执行性削减加剧了河套灌区农业水资源的紧缺程度及土壤次生盐渍化问题。采取合理的节水灌溉模式对缓解河套灌区农业用水紧张、改良盐渍化土壤、营造适宜作物生长的土壤环境具有重要意义。为明晰垄膜沟灌对河套灌区土壤盐分及硝态氮运移特征的影响及调控效果,通过4次田间沟灌试验,对比研究了高水、中水、低水及高肥、低肥6个组合处理条件下土壤盐分以及土壤硝态氮的变化特征。结果表明:垄膜沟灌条件下灌水量对土壤全盐量的影响高于施肥量,中水处理土壤全盐量始终维持在一个适宜且稳定的水平。灌水量和施肥量对土壤硝态氮含量均有不同程度的影响,中、低水处理后期硝态氮的淋溶显著低于高水处理。垄膜沟灌种植模式下中水低肥处理增加了土壤水分的有效性,抑制了土壤反盐,减少了垄上硝态氮的淋溶,在节水节肥的基础上为作物的生长发育提供了一个适宜的土壤环境,利于生物量的累积及最终产量的形成,在一定程度上解决了河套灌区引黄灌溉配额减少与漫灌洗盐方式严重浪费水资源之间的矛盾,为当地垄膜沟灌技术的推广提供了一定的理论依据与技术支撑。

黑土区降雨和坡度对坡地侵蚀径流和硝态氮流失影响研究

为研究黑土区坡地降雨径流和硝态氮流失情况,采用人工模拟降雨试验方法,探讨不同雨强和坡度对黑土区降雨径流和硝态氮运移过程的影响。结果表明坡面产流时间随雨强和坡度增大而提前。不同雨强和坡度条件下坡面径流中硝态氮浓度从开始迅速变小并逐渐稳定,同等条件下雨强较小时,径流中硝态氮浓度偏高,随着坡度和雨强增大,坡面径流总量和径流泥沙量也都呈增大趋势。

SWAT模拟耕作方式与盐分对区域土壤氮运移及作物产量影响

耕作方式与土壤盐渍化是影响河套灌区氮素流失及作物产量的重要因素。明确不同耕作方式与盐渍化水平下硝态氮运移量及作物产量的变化,可为制定合理的灌区耕作措施及盐渍化治理方案提供理论依据,对于揭示灌区氮素流失控制及不同作物增产潜力具有重要意义。该研究基于验证后的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,以河套灌区2种主要土壤类型为研究对象,设置不耕作(指不添加耕作管理,CK)、免耕(T1)、少耕(T2)、常规春耕(T3)和模板犁(T4)5种耕作处理,非盐化土(S1)、轻度(S2)、中度(S3)、重度(S4)4种盐分水平,研究耕作方式与土壤盐分对灌区产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量及运移量、作物产量的影响。结果表明:耕作方式与土壤盐分对区域总产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量、硝态氮运移及作物产量均有显著影响(P<0.05)。其中,区域产水量、硝态氮淋溶量、不同水文路径(地表、侧向和地下径流)硝态氮运移量及小麦产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐减少;作物吸氮量、玉米与葵花产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐增加。与CK相比,模板犁耕作作物吸氮量平均增加11.78%,硝态氮淋溶量平均减少16.5%,有效降低了土壤养分流失和地下水污染。增加土壤盐分通过降低土壤层有效持水量,显著增加了区域总产水量、硝态氮淋溶量(草甸盐土除外)及硝态氮地下运移量,减少了作物吸氮量和作物产量。与非盐化土相比,重度盐化土处理小麦、玉米、葵花产量平均显著减少19.15%、27.31%、26%(P<0.05)。增加土壤盐分相比转变耕作方式更能影响区域产水量、土壤养分和作物产量。因此,为更好解决灌区污染严重和作物产量下降等问题,仍需将区域土壤盐渍化防控与治理放在首要位置。