新疆塔额盆地滴灌甜菜临界氮浓度模型的构建与检验

为确定新疆塔额盆地甜菜(Beta vulgaris L.)的合理施肥量,本研究于2020-2021年开展大田试验,设置0(N0)、75(N75)、150(N150)、225(N225)和300 kg·hm^(-2)(N300)5个氮水平,分析不同施氮量对甜菜苗期、块根形成分化期、叶丛快速生长期、块根膨大期、糖分积累期、收获期植株总生物量及氮浓度的影响,构建基于生物量的临界氮浓度稀释模型,并计算不同施氮量的氮营养指数,分析其与相对生物量和相对产量的关系,确定甜菜氮营养丰缺情况。结果表明,施氮量从0增加到225 kg·hm^(-2)时,植株生物量呈显著增长趋势,但当施氮量从225增加至300 kg·hm^(-2)时,植株生物量增加不显著。从苗期至收获期,与N0处理相比,N225和N300处理的植株生物量分别增加了82.55%和86.44%。甜菜全生育时期内,植株生物量随施氮量变化表现为N0<N75<N150<N225≈N300。基于生物量的甜菜临界氮浓度稀释曲线方程决定系数R^(2)为0.974,模型检验参数n-RMSE为16.26%,说明模型稳定性较好。基于植株生物量的氮营养指数表明,甜菜适宜施氮量为150~225 kg·hm^(-2)。氮营养指数与相对生物量、相对产量的关系均达到显著水平。综上所述,本研究建立的塔额盆地甜菜临界氮浓度稀释曲线模型及氮营养指数可以较好地诊断并评价甜菜植株氮营养状况。本研究结果为新疆塔额盆地甜菜氮肥管理提供了理论依据。

施氮量对滴灌水稻根系形态构型和分形特征的影响

旨在探明水稻在膜下滴灌下根系形态、构型、氮利用效率变化及其与分形维数的关系。于2021—2022年,以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(垦-26)为材料,设置滴灌(drip irrigation,DI)、淹灌(flooding irrigation,FI)2种方式与4种施氮水平(0、150、300和450 kg hm^(–2))的盆栽试验。基于盒维数法结合根系图像分形分析程序计算根系形态的分形维数和分形丰度,研究滴灌及施氮对水稻产量、氮素利用效率、根系形态、构型、分形维数、分形丰度的影响。结果表明,(1)在相同施氮水平下,与淹灌相比,滴灌处理下T-43和垦-26细根百分比、根长密度(root length density,RLD)β值、氮肥农学利用效率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)显著提高(分别为6.8%~14.5%和9.9%~17.2%、0.65%~5.45%和0.32%~3.43%、12.1%~22.4%和12.2%~20.5%);>0.5 mm RLD、0~40 cm土层表面积密度(surface area density,SAD)和根体积密度(RLD)、分形维数(fractal dimension,FD)、分形丰度(fractal abundance,FA)显著降低,造成产量降低(3.8%~37.4%和7.6%~48.3%)。(2)滴灌模式下,施氮显著提高了水稻根系FD和FA,T-43在施氮量为300 kg hm^(–2)时,FD和FA最高(分别为1.55和14.07);垦-26在施氮量为450 kg hm^(–2)时最高(分别为1.62和14.78)。(3)相关分析表明,FD、FA与直径0.1~0.3 mm RLD、0~10 cm土层根长和根质量密度、产量、氮素稻谷生产效率呈显著正相关,与30~40 cm土层表面积密度呈显著负相关。因此,在滴灌条件下,氮高效品种“T-43”配施300 kg hm^(–2)氮肥,能够增加细根根长密度比例,优化表层根系形态分布,提高根系分形维数和丰度,进而实现滴灌水稻产量和氮肥利用效率协同提高。

滴灌条件下施氮量对不同氮效率水稻品种物质积累及养分吸收的影响

研究滴灌条件下施氮量对不同氮效率品种关键生育时期干物质积累和氮素吸收转运及产量的影响,为干旱半干旱区滴灌水稻高产高效生产提供技术参考。试验于2021—2022年开展,以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(LX-3)为供试材料,采用裂区设计;设置4个施氮水平,分别为N0(0 kg hm^(-2))、N1(150 kg hm^(-2))、N2(300 kg hm^(-2))和N3(450 kg hm^(-2))。分析滴灌水稻在抽穗期和成熟期干物质积累、氮素吸收利用及产量对施氮量的响应差异。结果表明:(1)施用氮肥可以增加滴灌水稻干物质积累量(1.99%~26.02%)和氮素积累量(25.67%~97.69%),提高水稻产量(23.75%~66.75%);但过量施氮(450 kg hm^(-2))会减小对干物质积累的促进作用,导致结实率和穗粒数下降,使氮素主要集中在秸秆中,最终降低水稻对氮素的利用效率。(2)在同一施氮条件下,T-43的有效穗数、结实率、抽穗期叶片和穗部干物质及氮素积累量均高于LX-3(分别为1.65%~5.19%、0.42%~8.47%、7.61%~19.68%、19.81%~40.73%、19.81%~30.23%和20.14%~49.65%),最终产量高于LX-3(4.23%~28.47%)。(3)氮素利用效率对施氮量的响应存在品种间差异(P<0.05)。与LX-3相比,T-43有更高的氮肥农学利用效率、氮素回收率和氮肥偏生产力(分别高1.05%~25.23%、5.86%~20.05%和10.09%~18.01%)。综上所述,在滴灌栽培条件下,选用氮高效品种(T-43),配施300 kg hm^(-2)氮肥表现出更佳的氮素吸收转运能力和更高的产量,能更好地利用养分资源,是本试验最佳的品种和施氮量组合方式。

氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响

【目的】比较氮肥减施条件下有机肥替代在滴灌棉花上的肥效及其对土壤硝态氮的影响,以选择合适的有机肥替代氮肥技术,提高氮肥利用率。【方法】试验设5个处理,分别为(1)不施氮肥(N 0);(2)习惯施肥(N 300);(3)习惯施肥减氮20%(N 240);(4)习惯施肥减氮20%后,75%由尿素提供,25%由有机肥提供(N 180 MN 60);(5)在处理(4)的基础上增加黄腐酸150 kg/hm^(2)(N 180 MN 60 FA)。分析有机肥替代氮肥技术对棉花产量及氮肥利用率的影响。【结果】(1)与习惯施肥相比,N 180 MN 60 FA显著增加棉花干物质量,增产3.3%~6.4%;而有机肥替代部分氮肥与习惯施肥的棉花干物质与产量大体相同。(2)与习惯施肥相比,N 180 MN 60、N 180 MN 60 FA的棉花氮素吸收量没有显著差异,但氮肥利用率分别增加了8.4和11.0个百分点,减少了土壤氮素盈余。(3)等氮量条件下,N 180 MN 60 FA显著增加了土壤硝态氮含量。【结论】在减氮20%条件下,有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸的效果优于习惯施肥,而有机肥替代部分氮肥效果与习惯施肥相当。

3种化学封顶剂在南疆棉田的应用效果

为明确不同化学封顶剂在南疆棉田的应用效果,于2021年在新疆生产建设兵团第三师45团选用当地主栽棉花品种新陆中56号和新陆中87号,以人工打顶为对照,研究3种化学封顶剂(冠顶、向铃转和自封鼎)对棉花农艺性状和产量性状的影响。结果表明,与人工打顶相比,化学封顶剂处理后的株高和单株果枝数分别增加2.2%~19.5%和7.0%~16.1%;棉株上部分枝长度和主茎上部节间长度均明显缩短;棉株下部和外围的铃数及铃重均明显增加。与人工打顶相比,冠顶、向铃转和自封鼎处理的籽棉产量分别降低5.0%、2.9%和4.1%,打顶成本分别减少60.0%、16.7%和28.6%。相关研究结果可为化学封顶剂在南疆棉田的应用提供一定参考。