盆栽番茄对NaCl和Na_(2)SO_(4)微咸水灌溉的生理响应

【目的】微咸水灌溉是干旱地区增加灌溉水源,缓解农业用水短缺的重要手段之一。但不合理的灌溉水质会严重限制植物的生理活性和生长。开展不同盐类型的微咸水灌溉对番茄叶片生理变化影响的研究,有利于从生理水平揭示盐敏感型作物番茄对不同类型盐的耐受机理,对农业生产以及利用微咸水进行节水控盐具有重要意义。【方法】以番茄为研究对象进行微咸水灌溉盆栽试验,设置灌溉水的盐类型(NaCl(T1)和Na_(2)SO_(4)(T2))和盐度(0、1.5(S1)、3.0(S2)、4.5(S3)和6.0(S4)dS·m^(-1))两个因素,分析各生育期番茄植株受不同类型和程度胁迫后叶片气体交换参数、渗透与抗氧化生理调节、离子平衡等生理指标的变化规律,探讨NaCl、Na_(2)SO_(4)胁迫下番茄光合能力下降程度差异的产生原因。【结果】微咸水灌溉引起了番茄生育后期(成熟采摘期)和高盐度(S4)处理下叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)与CK相比的显著下降,番茄叶片脯氨酸(pro)、可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)含量和叶片Na^(+)含量在盐胁迫和生育期推进中不断积累(P<0.05),超氧化物歧化酶活性(SOD)在生育后期随盐度的增加呈先增加后减小的趋势。T1胁迫下Pn、Gs和Tr的最高下降幅度可达44.13%、64.53%和33.75%,而pro、SS、MDA、Na^(+)的增幅可达CK的2.31、0.77、0.55和5.81倍。两种盐胁迫下SS、SOD和K^(+)/Na^(+)三项指标与Pn关联度发生了明显变化,其中,T1处理下SS与Pn回归直线斜率显著高于T2(P<0.05),T1处理下SOD与Pn回归直线斜率显著低于T2(P<0.05),K^(+)/Na^(+)与Pn回归曲线表现为T1曲线相对偏左。主成分分析结果表明,对于T1处理,SOD活性值更高,在Pn稳定中有重要作用,但生育后期受到抑制,仅能在一定程度上提升水分利用效率;对于T2处理,各生理指标受到胁迫较轻,其中SS积累与光合产物相关,能够促进生物量积累。【结论】盐胁迫导致叶片吸收过量Na^(+),引起番茄净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的下降,丙二醛在叶片的积累;同时,叶片提高超氧化物歧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖含量来应对胁迫。相同灌水盐度下,NaCl胁迫下番茄叶片净光合速率、气孔导度受影响程度更大,可溶性糖维持了Na_(2)SO_(4)胁迫下净光合速率的稳定,超氧化物歧化酶在NaCl胁迫下能够保护光合系统;净光合速率相同时,NaCl处理需要保持更高的叶片K^(+)/Na^(+)水平。Na_(2)SO_(4)胁迫的番茄叶片受胁迫影响较小;而在盐度相同时,NaCl胁迫下番茄具有更高的水分利用效率。推荐主要含NaCl的微咸水灌溉盐度应小于3 dS·m^(-1),主要含Na_(2)SO_(4)的微咸水灌溉盐度不超过4.5 dS·m^(-1)。

生育期水分调控对甘肃河西地区滴灌春小麦氮素吸收和利用的影响

【目的】针对河西地区水资源短缺、作物水肥利用效率低等问题,研究滴灌施肥条件下生育期土壤水分调控对河西地区春小麦氮素吸收和利用的影响,以期探索提高氮肥利用效率的土壤水分调控模式。【方法】以春小麦‘永良4号’为试验材料进行田间小区试验,根据前期的滴灌施肥试验,施氮量为N 180 kg/hm2,在春小麦生育期设置5个土壤水分下限(W1、W2、W3、W4和CK)控制水平,研究生育期土壤水分调控对河西地区滴灌春小麦氮素吸收、分配和转运及根区土壤硝态氮含量的影响。【结果】1)一定的施肥水平下,土壤水分下限的增长会增加各处理小麦的生育期总灌水量,以充分灌溉(CK)处理最大,分别比W1、W2、W3、W4处理高26.6%、15.0%、9.3%和4.8%。2)灌水量的增加会促进小麦植株对土壤养分的吸收同化,与W4处理相比,W1、W2、W3处理的氮素吸收量分别显著减少29.3%、23.0%和15.5%,CK与W4处理差异不显著(P>0.05)。3)成熟期各处理小麦营养器官中氮素吸收量以CK处理最大,分别比W1、W2、W3、W4处理高28.2%、28.6%、19.2%和12.7%,但其子粒中的氮素吸收量比W4处理显著低10.4%。开花期后营养器官中的氮素向子粒的转移量和转移率均以W4处理最大,分别比W1、W2、W3、CK处理显著增加40.4%、28.0%、10.6%、10.0%和6.8%、3.5%、1.3%、6.9%,但W4处理小麦氮素转移量对子粒的贡献率最小(76.2%)。随着土壤水分下限的增加,各处理氮素吸收效率、氮素生产效率及氮素收获指数呈先增加后减小的变化趋势,均在W4处理下获得最大值。4)在一定施肥水平下,灌水量的增加会加大硝态氮向土壤深处运移,不利于小麦植株对土壤硝态氮的吸收利用。5)生育期土壤水分调控对小麦根区土壤硝态氮含量有显著性影响,成熟期0—100 cm土层内土壤硝态氮累积量以W4处理最小,分别比W1、W2、W3和对照(CK)处理减少9.6%、7.2%、6.6%和1.4%。【结论】适宜的土壤水分调控更有利于小麦植株对土壤养分的吸收,综合考虑氮素吸收、分配及土壤硝态氮等因素,W4是基于本试验条件下河西地区滴灌春小麦最佳土壤水分下限处理。

化肥减量和有机替代对重度盐渍土水盐特性及向日葵水氮利用效率的影响

【目的】研究有机肥氮替代化肥氮对盐渍化农田土壤水盐特性及作物生长的影响,为河套灌区盐渍化农田作物生产的高质量发展提供理论依据和技术支撑。【方法】本研究针对河套灌区重度盐渍土于2019—2020年开展连续2年的田间试验。在同一施氮量(N 180 kg/hm^(2))下,设置不施有机肥(OF0)及有机肥氮分别替代化肥氮施用量的50%(OF1)和100%(OF2)处理,以不施肥为对照(CK)。测定不同时期土壤容重、质量含水率及饱和浸提液电导率(ECe),同时在向日葵收获后测定籽粒产量及产量性状。【结果】有机替代可以降低土壤容重和提高土壤孔隙度,经过两年的田间试验后,OF1和OF2处理0—40 cm土层土壤容重分别为1.46和1.43 g/cm^(3),较2019年播种前分别降低了3.97%和5.92%,土壤孔隙度较2019年播种前分别提高了4.94%和7.90%(P<0.05)。有机替代显著改善盐渍土水盐特性,OF1和OF2处理显著提高了土壤含水率,OF1处理土壤含水率分别较OF0、OF2和CK提高了5.34%、3.65%和10.55%(P<0.05)。两季向日葵生育末期OF2处理0—100 cm土层土壤ECe均值为6.77 dS/m,分别较OF0、OF1处理降低了44.10%、11.61%(P<0.05)。有机替代提高了向日葵籽粒产量及水分利用效率,OF1处理较OF0、OF2和CK分别增产9.47%、7.52%和62.90%(P<0.05),分别提高净收益7.02%、23.12%和65.00%(P<0.05);OF1处理水分利用效率较OF0、OF2和CK分别提高了17.50%、9.52%和73.82%(P<0.05)。此外,OF1处理较OF0与OF2处理显著提高了氮素偏生产力和氮素农学效率(P<0.05)。【结论】有机肥替代化肥能够改良河套灌区重度盐渍土土壤结构,改善作物根区土壤水盐环境,提高产量及水氮利用效率。但是有机肥全部替代化学氮肥降低了向日葵的生产效益,也没有显著提高向日葵的水肥利用效率。在当前推荐的氮磷钾肥基础上(N 180 kg/hm^(2)),有机肥氮替代50%化肥氮在河套灌区重度盐渍土上是可行的施肥措施。

土壤水分调控对南疆滴灌棉花产量及土壤水盐分布的影响

针对南疆地区水资源短缺、土壤盐渍化严重等问题,研究生育期土壤水分调控对膜下滴灌棉花土壤水盐分布、盐分积累及棉花产量的影响,确定适宜于南疆地区的灌溉制度。以田间持水量(FC)为土壤水分上限,设置5个土壤水分下限处理,分别为85%FC(T1),75%FC(T2),65%FC(T3),55%FC(T4)和45%FC(T5)。结果表明:灌水后,水平方向随着距滴灌带距离的增加,土壤含水率逐渐变小,表现为带下>窄行>宽行>裸地,土壤含盐率呈相反的规律分布。土壤水分下限定越高,灌水越频繁,土壤剖面有较高的水分含量和较低的盐分积累,棉花产量较高;土壤水分下限较低时,由于较高的次灌水量,可将较多的盐分淋洗出作物根区,但灌水频率低,灌溉定额小,棉花产量较低。在生育期末各处理在膜内膜外均积盐,膜内积盐少于膜外,主根区积盐量大于次根区积盐量,盐分积累总量呈现T3>T5,T1>T2,T4。建议南疆棉花膜下滴灌的适宜土壤水分下限为75%FC,非生育期冬灌定额为300 mm,生育期灌溉定额为334 mm,整个生育期灌水12次。

不同施氮量下缓释氮肥与尿素掺混对玉米生长与氮素吸收利用的影响

【目的】研究不同施氮量下,尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生长、干物质累积量、产量、氮肥利用率和土壤硝态氮残留的影响,为作物高效施氮管理提供理论依据。【方法】试验选用玉米品种郑单958,设置了3种氮肥类型(尿素(U)、缓释氮肥(S)、尿素缓释肥3∶7掺混(SU))和4个施氮水平(N1(90 kg·hm^(-2))、N2(120 kg·hm^(-2))、N3(180 kg·hm^(-2))、N4(240 kg·hm^(-2))),以不施氮肥(N0)为对照,共13个处理。生育期内对玉米株高、茎粗和叶面积指数进行观测,并统计干物质累积量、产量及产量构成因素。【结果】氮肥类型与施氮量及两者交互作用对玉米生长指标、干物质累积量、产量及产量构成要素都有显著的影响。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下玉米最大干物质累积量和氮素累积吸收量分别为17 927.9 kg·hm^(-2)和156.1 kg·hm^(-2),较其他处理分别提高了16.0%—61.7%和8.1%—45.2%。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下,产量达到最高,为6 200 kg·hm^(-2),比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理的产量分别增加了19.8%和20.7%;其中,缓释氮肥处理(S)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N2施氮量下比尿素处理施氮量减少30%时,产量无显著性差异。玉米的产量并不是随着施氮量的增加而增加,尿素(U)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N3施氮量时玉米产量比N4施氮量分别增加了19.7%和19.0%,缓释氮肥处理(S)中N2施氮量的玉米产量比N3和N4施氮量分别提高10.9%和26.5%。尿素掺混缓释氮肥(SU)N3处理玉米吐丝期后营养器官中氮素向籽粒中转运量最大,比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理分别增加了14.7%和8.2%,有利于促进籽粒的增产。土壤硝态氮的累积量随着施氮量的增加而增加,但是尿素掺混缓释氮肥(SU)处理的土壤硝态氮累积量比尿素(U)处理和缓释氮肥(S)处理分别平均减少21.2%和9.5%,尿素掺混缓释氮肥(SU)处理土壤硝态氮含量主要分布在0—40 cm土层,不仅促进玉米的吸收,更减少土壤氮素向更深土层的淋失,提高耕作层的土壤养分。【结论】尿素与缓释氮肥掺混,施氮量180 kg·hm^(-2)是试验区玉米高效生产的最佳施氮量。

灌水频率和施肥量对滴灌马铃薯生长、产量和养分吸收的影响

【目的】针对陕北榆林风沙土马铃薯灌水施肥不合理及水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌施肥条件下不同的灌水频率和施肥量对马铃薯生长、产量及养分吸收利用的影响,以期科学地对马铃薯进行水肥调控,为实际生产提供参考依据。【方法】试验于2016年5—10月在陕西省榆林市农业科技示范园区内进行,试验设置了3个灌水频率D1 (4 d)、D2 (8 d)、D3 (10 d)和3个施肥量(N、P_2O_5、K_2O)水平,即F1 (100、40、150kg/hm^2)、F2 (150、60、225 kg/hm^2)、F3 (200、80、300 kg/hm^2)组合,共9个处理。在生育期对马铃薯生长指标进行观测,收获时统计产量及产量构成因素。【结果】1)同一灌水频率下,F3处理的株高、茎粗、叶面积和产量显著高于F1和F2处理,肥料偏生产力在F1处理下最高,而水分利用效率受施肥量的影响不显著,养分利用效率随着施肥量的增加而减小。F3处理的产量达41518 kg/hm^2,比F1和F2处理分别提高11.75%和8.52%,F1处理下肥料偏生产力为128.12 kg/kg,比F2和F3处理的高出45.67%和78.99%。2)在同一施肥量下,马铃薯的生长指标、产量和肥料偏生产力均在D2处理达到最大值,D2处理下的产量和肥料偏生产力分别为42932kg/hm^2和105.88 kg/kg,而D1处理下水肥利用效率最高,但D1和D2之间水分利用效率差异不显著。从水肥交互作用来看,D2F3的产量和水分利用效率最高,分别为44870 kg/hm^2,107.39 kg/(mm·hm^2),D2F1的肥料偏生产力最高,为142.02 kg/kg。【结论】合理的灌水频率与施肥量不仅能维持马铃薯较好的生长特性,而且能获得较大的经济效益。综合产量与节水节肥因素,D2F3处理(8 d,N 200 kg/hm^2、P_2O_5 80 kg/hm^2、K_2O 300kg/hm^2)可作为基于本试验条件下较适宜的灌水施肥组合。

缓释氮肥与尿素掺施比例对冬小麦产量及氮素吸收利用的影响

【目的】研究不同氮肥类型下缓释氮肥与尿素掺混对3个不同冬小麦品种生长发育、干物质累积量、产量、氮素转运、吸收利用效率以及土壤硝态氮残留的影响,探索适宜提高陕西关中地区冬小麦产量的氮肥配比,为该地冬小麦高效生产的肥料管理提供科学依据。【方法】本试验设置了4个氮肥处理,分别为纯尿素(U)、纯缓释氮肥(S)、缓释氮肥与尿素8∶2掺混(SU1)、缓释氮肥与尿素6∶4掺混(SU2),施氮量为180kg/hm2;以不施氮肥(N0)为对照。选取关中地区农民主栽的3个冬小麦品种[小偃22(XY22)、西农979(XN979)和郑麦379(ZM379)]为试材,每个品种设5个处理。观测冬小麦在主要生育期的株高和叶面积指数,并分析冬小麦成熟期的干物质累积量、产量、植株氮素累积量和土壤硝态氮残留量。【结果】施氮量相等时,缓释氮肥与尿素掺施能显著促进冬小麦生长发育,增加冬小麦的产量和成熟期植株氮素累积量。SU2处理下不同冬小麦品种的株高、叶面积指数、产量和成熟期植株氮素累积量均达到最大值,且0—100 cm土层剖面硝态氮残留量最小。SU2处理下3个冬小麦品种的产量分别比U和S处理提高了31.81%~31.99%和9.66%~25.38%;营养器官的氮素向籽粒的转移率也分别提高了21.31%~51.12%和2.60%~20.78%。此外,缓释氮肥与尿素掺施能显著提高3个冬小麦品种的氮素吸收利用效率,显著促进开花后营养器官的氮素向籽粒转运,XY22、XN979和ZM379在SU处理下,冬小麦营养器官氮素转运对籽粒的贡献率分别为49.71%、48.32%和49.39%;在SU2处理下3个冬小麦品种的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均最大,分别为17.54和41.95 kg/kg、17.94和41.53kg/kg、11.32和38.56 kg/kg。冬小麦收获后,XY22在SU2处理下0—100 cm土层硝态氮的残留总量在3个品种中最小,为112.67 kg/hm2,比U处理下的硝态氮累积总量明显下降13.48%。这表明缓释氮肥与尿素掺施可以显著提高表层土壤硝态氮含量,减少硝态氮向土壤深层淋失,提高氮肥的利用效率。【结论】施氮量为180kg/hm2时,缓释氮肥与尿素按6∶4掺混是本试验条件下冬小麦高效生产的最佳掺施比例。

基于温室番茄产量和果实品质对加气灌溉处理的综合评价

【目的】研究不同灌水水平和滴头埋深条件下加气灌溉对温室番茄产量、灌溉水分利用效率(IWUE)和果实品质的影响,进而对不同试验处理进行综合评价。【方法】试验以常规地下滴灌(S)为对照,设置在W1、W2和W3(对应作物-皿系数kcp分别为0.6、0.8和1.0)3个灌水水平与D1和D2(分别对应15 cm和25 cm)2种滴头埋深下进行加气灌溉(O),共12个处理。基于各处理下果实产量和品质指标的差异,通过主成分分析法探索较优的试验处理。【结果】加气灌溉下单株产量、单果重、IWUE、果实中番茄红素、Vc、可溶性糖含量和糖酸比较对照分别显著增加了21.2%、23.9%、21.0%、28.1%、36.0%、22.8%和28.0%(P<0.05)。主成分分析中,第1主成分主要受番茄红素、Vc、灌溉水分利用效率和糖酸比的正影响,且处理W2D1O和W2D2O的得分分列第1和2名。因此处理W2D1O和W2D2O在兼顾节水和番茄果实营养品质方面较优。第2主成分主要受单株产量的正影响和有机酸的负影响,各处理有机酸含量未形成显著性差异且处理W3D1O的单株产量最高,因此得分最高。处理W3D1O的综合得分在12个处理中位列第1位。【结论】灌水水平kcp为1.0,滴头埋深15 cm的加气灌溉处理可兼顾节水和温室番茄高产、优质的要求,为加气灌溉的实际应用提供理论依据。

播期和水氮互作对滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

【目的】河西地区石羊河流域的农业生产中水资源短缺,光热资源利用率和水肥利用效率低。通过调整播期协调光热资源与水肥供应,研究提高春玉米生长及水肥利用效率的可能性。【方法】大田滴灌试验于2018年在甘肃省中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。设置3个播种日期,即4月10日(S1)、4月20日(S2)、4月30日(S3);2个灌水量水平,即80%ETc(I80)、100%ETc(I100)(ETc为作物蒸发蒸腾量);4个施氮量水平,即N 0、120、180、240 kg/hm^2,分别表示为N0、N120、N180、N240。在玉米生长关键期,测定植株生长状况和水分利用指标,收获期测产。【结果】播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著,生育期天数随着播期的推迟呈缩减趋势,合理播期应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多。除耗水量外,施氮量对其它各指标影响显著。叶面积指数、干物质积累量和产量均随灌水量增加而增加,随施氮量增加而上升,产量随播期的推迟而减少。S1I100N180处理产量最大,为16830 kg/hm^2,比S2I100N240处理增产7.35%、节肥14.29%,比S3I100N180处理增产12.55%。水分利用效率随施氮量增大而增加,随灌水量增大而升高。S1I100N180处理水分利用效率为3.1 kg/m^3,比S1I80N240处理高12.32%。氮肥偏生产力随施氮量增大而减小,S1I100N180处理氮肥偏生产力为93.5 kg/kg,比S1I100N120处理降低4.9%,但增产42.65%。【结论】综合产量和节水节肥因素,在本试验条件下适时早播(4月10日)有助于充分发挥水肥资源的潜力。在早播和充分灌水条件下,施用较低的氮肥量(N 180 kg/hm^2)即可获得最高的产量。

基于熵权法和TOPSIS法优化马铃薯钾肥种类和滴灌量组合

【目的】探寻滴灌施肥条件下实现沙土马铃薯高产优质和水肥高效的管理方式,为陕北马铃薯滴灌水钾管理提供科学依据。【方法】以‘青薯9号’为试验材料,于2020年马铃薯生长季,在陕北榆林风沙区设置W1 (60%ET_(c),198.4 mm,ET_(c)为作物需水量)、W2 (80%ET_(c),246.2 mm)和W3 (100%ET_(c),294 mm) 3个灌水水平及不施钾肥(K0)、KCl、K_(2)SO_(4)和KNO_(3)4种钾肥处理,调查了马铃薯的生长状况、产量、品质,计算了水分利用效率(WUE)和肥料偏生产力(PFP)。【结果】钾肥种类与滴灌量及其交互作用对马铃薯产量及其构成要素、WUE和PFP有显著影响。相同钾肥处理下,W3灌溉水平的马铃薯块茎产量、淀粉含量、净收益平均分别比W1水平提高了19.8%、3.8%、33.9%,分别比W2水平提高了8.1%、1.6%、15.8%。不同灌水量下,不同钾肥的增产效果不同。W1水平下,KCl处理的马铃薯干物质累积量、产量显著低于K_(2)SO_(4)和KNO_(3)处理;W2和W3水平下,KNO_(3)处理的马铃薯干物质累积量、产量、商品薯重和净收益显著高于KCl和K_(2)SO_(4)处理,而K2SO4和KCl处理之间无显著差异。就水钾交互而言,W3+KNO_(3)处理的产量显著高于其他处理9.2%~55.0%;W3+K_(2)SO_(4)处理的淀粉含量最高,还原糖含量最低;W3+KCl处理的产投比最大,W1+KNO3处理的WUE最大。基于熵权法和TOPSIS分析得出各处理优劣顺序为W3+KNO_(3)>W3+KCl>W2+KNO3>W3+K2SO4>W2+K_(2)SO_(4)>W3K0>W2+KCl>W1+KNO3>W1+K_(2)SO_(4)>W1+KCl>W2K0>W1K0。【结论】基于熵权法和TOPSIS分析,在陕北沙土马铃薯种植系统中兼顾高产、优质和水肥高效的组合为硝酸钾肥配合100%作物需水量。

秸秆深埋和覆膜对土壤水盐及番茄产量的影响

针对宁夏引黄灌区灌溉水资源紧缺和土壤盐碱化等问题,于2018年8月至2019年3月在宁夏贺兰县通过田间试验研究了温室滴灌条件下地膜覆盖和深埋秸秆措施对土壤水、肥、盐及番茄产量的影响。试验设置T1(覆膜且埋秸秆)、T2(不覆膜但埋秸秆)、T3(覆膜但不埋秸秆)、T4(不覆膜不埋秸秆)4个处理。结果表明:番茄全生育期内表层20 cm土壤含水率T1>T2>T3>T4,深埋秸秆和覆膜均有利于提高表层40 cm土壤储水能力,抑制表层土壤返盐,尤其是地膜覆盖和深埋秸秆结合措施在表层40 cm具有明显的保墒控盐效果,相对T4处理,T1处理全生育期内表层土壤控盐水平提高27.94%;深埋秸秆措施能有效提高表层40 cm土壤养分水平;相对不覆膜且不埋秸秆措施,地膜覆盖或深埋秸秆结合措施提高了灌溉水分生产效率及番茄产量。综合考虑耕作层储水保墒、调控盐分和番茄产量,覆膜和深埋秸秆措施相结合效果最佳,且相对不覆膜不埋秸秆措施提高番茄产量13.65%、节水23.08%。