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滴灌施肥时序对不同质地土壤水氮分布的影响

灌溉排水学报 2022年第3期41卷 47-53页

作者：孙玮皓申孝军 Mounkaila Hamani Abdoul Kader 司转运高阳中国农业科学院农田灌溉研究所/农业农村部作物需水与调控重点实验室河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 天津农学院水利工程学院天津300392

【目的】探究不同滴灌施肥时序下不同质地土壤水、氮的运移规律和分布特征。【方法】通过室内土槽试验,设置3种土壤质地:砂土、壤土、黏土,分别记为S1、S2、S3,4种施肥时序:仅灌水、1/2N-1/2W(前1/2时间施氮肥)、1/4W-1/2N-1/4W(前1/4... 详细信息

【目的】探究不同滴灌施肥时序下不同质地土壤水、氮的运移规律和分布特征。【方法】通过室内土槽试验,设置3种土壤质地:砂土、壤土、黏土,分别记为S1、S2、S3,4种施肥时序:仅灌水、1/2N-1/2W(前1/2时间施氮肥)、1/4W-1/2N-1/4W(前1/4时间灌水后在中间1/2时间施氮肥)、3/8W-1/2N-1/8W(前3/8时间灌水后在中间1/2时间施氮肥),分别记为T1、T2、T3、T4,分析了土壤湿润锋的运移以及水分、硝态氮在土体内的分布特征。【结果】在灌水量和滴头流量均相同的条件下,3种土壤的湿润锋分布特征存在明显差异。湿润锋的最大入渗深度:砂土(29.5 cm)>壤土(21 cm)>黏土(15 cm)。硝态氮在湿润体边缘累积,并且随着施肥次序向前推移,硝态氮向湿润体边缘运移的趋势越来越明显。不同施肥时序下,硝态氮在3种土壤中的分布存在差异。S1T4处理的硝态氮在砂土下层的比例最低;S2T3处理下壤土的硝态氮分布最均匀;S3T2处理可以降低硝态氮在黏土表层堆积。【结论】对于砂土、壤土和黏土,分别采用3/8W-1/2N-1/8W、1/4W-1/2N-1/4W和1/2N-1/2W的施肥时序,有利于降低氮肥淋失的风险,提高氮肥利用效率。

关键词：滴灌土壤质地施肥时序湿润锋土壤硝态氮

高低畦种植模式下水氮耦合对冬小麦产量和水氮利用效率的影响

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农业工程学报 2023年第8期39卷 144-154页

作者：刘俊明司转运武利峰李双孙一鸣王宁高阳段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所/农业农村部作物需水与调控重点实验室新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 山东省滨州市农业科学院滨州256600 山东省农业机械科学研究院济南250000

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020... 详细信息

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020—2022年开展田间试验,设置3个灌水定额(W1:120 mm、W2:90 mm、W3:60 mm)和3个施氮水平(N1:300 kg/hm^(2)、N_(2):240 kg/hm^(2)、N3:180 kg/hm^(2)),以水氮充足的平作种植为对照(CK,灌水定额120 mm,施氮量300 kg/hm^(2)),测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量,并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明:(1)与平作种植相比,高低畦种植的麦田耗水量无明显差异,但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%~17.6%、15.9%~16.9%、14.8%~17.6%和58.9%~112.6%,说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。(2)灌水水平和施氮水平均对高低畦种植麦田耗水量产生极显著影响(P0.05),而水分利用效率和氮肥偏生产力也显著增加(P<0.05);说明适量节水减氮不会显著降低产量,且可获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。二元二次回归分析得出,当耗水量为536.3~559.4 mm(灌水定额为99.2~115.4 mm),施氮量246.5~299.4 kg/hm^(2)时,可以使高低畦种植模式冬小麦产量、水分利用效率和净利润的综合效益最大化。研究为冬小麦高低畦种植模式下水氮优化管理策略的构建提供理论依据和技术支撑。

关键词：灌溉氮肥冬小麦高低畦种植产量水分利用效率经济效益

水氮供应对夏棉产量、水氮利用及土壤硝态氮累积的影响

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应用生态学报 2017年第12期28卷 3945-3954页

作者：司转运高阳申孝军刘浩龚雪文段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所/农业部作物需水与调控重点实验室河南新乡453002

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm^(-2),分别记为N_0、N_1、N_2、N_3... 详细信息

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm^(-2),分别记为N_0、N_1、N_2、N_3、N_4)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I_1、I_2、I_3),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明:氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm^(-2)时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N_3I_1处理达到最大,为4016 kg·hm^(-2).增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N_3I_3和N_3I_1处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m^(-3).随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N_3I_1处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.

关键词：水氮调控干物质积累籽棉产量水氮利用效率土壤硝态氮

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水氮对冬小麦—夏棉花产量和水氮利用的影响

水氮对冬小麦—夏棉花产量和水氮利用的影响

作者：司转运中国农业科学院

学位级别：硕士

针对黄淮海地区冬小麦-夏棉花水氮施用不合理、利用效率低的问题,本文通过田间试验研究了黄淮地区水氮供应对冬小麦-夏棉花生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式。试验设... 详细信息

针对黄淮海地区冬小麦-夏棉花水氮施用不合理、利用效率低的问题,本文通过田间试验研究了黄淮地区水氮供应对冬小麦-夏棉花生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式。试验设置5个氮素水平（冬小麦纯施氮量:0、120、180、240、300 kg/hm~2,夏棉纯施氮量:0、60、120、180、240 kg/hm~2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4）和3个灌水水平（冬小麦灌水定额40、30、20 mm,夏棉灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I1、I2、I3）,试验采用裂区完全组合设计,主区为施氮量,副区为灌水量,共15个处理,重复3次。取得的主要研究成果如下:（1）增施氮肥在起始阶段能显著提高冬小麦和夏棉花的株高与LAI值,但当施氮量超过N3水平时反而会造成冬小麦和夏棉花的LAI减小。冬小麦和夏棉花的株高与LAI随着灌水量增加而增大,在I1水平达到最大。增加施氮量在初始阶段会显著提高夏棉的比叶重和冬小麦旗叶的SPAD值,但施氮量超过N3水平时则会导致夏棉比叶重降低。提高灌水定额能显著增大冬小麦旗叶面积,但会减小作物的比叶重。（2）灌溉水平和施氮量对冬小麦和夏棉花的地上部干物质积累量和产量都有明显的促进影响。当施氮量低于N3水平时,增施氮肥能有效提高冬小麦和夏棉花的地上部生物量累积和产量,但超过这个阈值后继续增施氮肥则会造成地上部干物质积累量和产量降低。相同施氮量条件下,作物地上部干物质积累量和产量随着灌水定额的增加而提高。冬小麦和夏棉花的产量在N3I1组合下（冬小麦施氮240 kg/hm~2且灌水定额40 mm;夏棉花施氮180 kg/hm~2且灌水定额30 mm）达到最大,分别为8034 kg/hm~2和4016 kg/hm~2。（3）增加施氮量可提高小麦籽粒氨基酸含量、降落数值和湿面筋值,但冬小麦施氮量超过180 kg/hm~2后,籽粒降落数值会下降,施氮量超过240 kg/hm~2,氨基酸含量会降低。相同施氮量条件下,水分亏缺有利于小麦籽粒氨基酸含量、降落数值和湿面筋值的提高。施氮量对棉花衣分的影响也达到极显著水平,施氮量增加会降低夏棉花的衣分率。水氮调控对夏棉纤维品质整体无显著影响。（4）相同灌水条件下,增加施氮量能显著提高茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量。相同施氮量条件下,随着灌水量增加,冬小麦的茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量显著增加,而夏棉的茎叶含氮量、茎叶吸氮量和地上部总吸氮量则有不断下降趋势。（5）随着施氮量增加,作物收获时期土壤各土层硝态氮含量逐步增大,在N4施氮水平达到最大。土壤硝态氮累积主要集中在0~40 cm土层,但施氮量会影响硝态氮在不同土层深度的累积比例,随着施氮量增加,硝态氮累积区域有逐步下移的趋势。增加施氮量能显著增加两种作物生育期结束后土壤无机氮残留量,为下季作物的初期正常生长提供必要的无机氮。随着施氮量增加,夏棉的氮表观损失量有逐步增大的趋势,而冬小麦的氮表观损失量变化趋势不明显。（6）利用DSSAT模型对新乡地区不同水文年型条件进行水氮制度优化模拟,得出施氮量180~240 kg/hm~2、灌水下限为土壤有效含水量的40%、灌水定额为30 mm的组合可以作为该地区滴灌冬小麦的最优水氮管理方案。

关键词：冬小麦-夏棉花水氮供应产量水氮利用效率 DSSAT模型

水盐胁迫对超高产小麦幼苗生长及根系导水率的影响

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灌溉排水学报 2023年第2期42卷 16-23,31页

作者：付媛媛司转运王兴鹏高阳李倩丁小会杨娜赵书珍万素梅塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300 中国农业科学院农田灌溉研究所/农业农村部作物需水与调控重点实验室河南新乡453002 塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300

【目的】揭示水盐胁迫对超高产小麦幼苗生长及根系导水率的影响机制。【方法】以超高产小麦品种“烟农1212”为研究对象,设置水分胁迫、盐分胁迫和水盐胁迫3种胁迫处理(2%PEG6000、0.1%Na Cl和2%PEG6000+0.1%Na Cl)和对照(Hoagland营养... 详细信息

【目的】揭示水盐胁迫对超高产小麦幼苗生长及根系导水率的影响机制。【方法】以超高产小麦品种“烟农1212”为研究对象,设置水分胁迫、盐分胁迫和水盐胁迫3种胁迫处理(2%PEG6000、0.1%Na Cl和2%PEG6000+0.1%Na Cl)和对照(Hoagland营养液,CK),测定不同处理下的小麦的生长指标、根系导水率及全氮、K^(+)和Na^(+)量,利用逐步回归分析方法,分析水盐胁迫下导致小麦幼苗根系导水率降低的因素。【结果】(1)与CK相比,水分胁迫、盐分胁迫和水盐双重胁迫分别使冬小麦幼苗的株高和叶面积显著降低。(2)水分及盐分胁迫处理的根冠比与CK相比分别增加了12%和14%,而在水盐双重胁迫条件下则显著降低了6%。(3)与CK相比,盐分胁迫和水盐双重胁迫显著增加了小麦叶片和根系的Na^(+)/K^(+)比,水分胁迫下的Na^(+)/K^(+)比虽然也有增加,但差异不显著。(4)水分胁迫、盐分胁迫及水盐双重胁迫显著降低了叶片的全氮量。(5)与CK相比,水分、盐分及水盐双重胁迫使小麦幼苗根系总导水率显著降低了58%、51%和93%,逐步回归分析表明,小麦幼苗的叶面积与根系导水率显著正相关(R^(2)=0.9619)。【结论】水盐胁迫条件下,叶面积可作为表征根系导水率的关键指标。

关键词：水盐胁迫超高产小麦 K^(+)量 Na^(+)量根系导水率

水氮供应对灌浆期冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性及产量的影响

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麦类作物学报 2018年第4期38卷 460-468页

作者：李双司转运申孝军高阳段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所/农业部作物需水与调控重点开放实验室河南新乡453002

为明确不同水氮供应对冬小麦灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性及籽粒产量的影响,在大田栽培条件下,以冬小麦品种矮抗58为材料,设3种水分处理(低水W0、中水W1、高水W2)和4个施氮水平(无氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3),研究了不同... 详细信息

为明确不同水氮供应对冬小麦灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性及籽粒产量的影响,在大田栽培条件下,以冬小麦品种矮抗58为材料,设3种水分处理(低水W0、中水W1、高水W2)和4个施氮水平(无氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3),研究了不同水氮供应下灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化特点。结果表明,水分胁迫能增加籽粒的蔗糖积累速率,缩短灌浆进程,促进小麦早熟;降低了籽粒中腺苷二膦酸葡萄糖磷酸化酶(ADPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)活性。适当增施氮肥能够促进籽粒中蔗糖向淀粉转化,增加4种淀粉合成相关酶活性,其中W1N2处理的ADPG-PPase、SSS、GBSS和SBE活性峰值最高,较W1N3、W1N1和W1N0处理分别增加了1.5%、7.9%、11.9%、5.8%和9.6%、4.5%、4.7%、5.2%和13.6%、7.6%、20.9%、10.5%,氮肥过量会对以上4种酶活性产生抑制作用。适当提高氮肥水平能增加小麦成穗数、穗粒数和千粒重,最终极显著地提高小麦产量,W1N2处理较W0N0和W2N3处理分别增产164.6%、3.0%。在小麦灌浆期间控制土壤田间持水量为60%~65%、配施氮肥240kg·hm^(-2)能协同提高小麦籽粒蔗糖含量,保证源器官有足够供应能力,提高淀粉合成酶活性,促进小麦体内碳氮代谢,最终增加产量。

关键词：灌浆期冬小麦蔗糖淀粉酶活性

不同灌水条件下施氮量对滴灌夏棉冠层指标的影响

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灌溉排水学报 2019年第6期38卷 31-36页

作者：司转运高阳李双张传更刘俊明段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所/农业部作物需水与调控重点开放实验室

[目的]揭示施氮量对滴灌夏棉冠层指标的调控作用。[方法]设置3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15mm,分别记为I1、I2、I3)和5个氮素水平(0、60、120、180、240kg/hm2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4),研究了不同灌水条件下施氮量对株高... 详细信息

[目的]揭示施氮量对滴灌夏棉冠层指标的调控作用。[方法]设置3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15mm,分别记为I1、I2、I3)和5个氮素水平(0、60、120、180、240kg/hm2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4),研究了不同灌水条件下施氮量对株高、叶面积指数、叶片含氮量和比叶重的影响。[结果]I2条件下,株高和叶面积指数随施氮量增加呈不断增加趋势,施氮量为240kg/hm2时达到最大。I1和I3条件下,增加施氮量,株高和叶面积指数先增加后减小,在施氮量为60或120kg/hm2的处理达到最大。夏棉比叶重和叶片含氮量随着生育期推进分别呈不断上升和不断下降趋势,5个施氮水平下夏棉叶片比叶重均表现为I1

关键词：灌水施氮量夏棉冠层指标滴灌

氮量与株间竞争对番茄幼苗根系形态、生物量积累及氮素利用的影响

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灌溉排水学报 2018年第5期37卷 13-18,74页

作者：李双高阳司转运 Tefo Steve Ramatshaba 段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所、农业部作物需水与调控重点实验室河南新乡453002

【目的】阐明不同氮素供应和株间竞争对番茄幼苗根系形态、叶片光合特性、地上部生物量积累及氮素吸收利用的影响。【方法】在步入式人工气候室内,以盆栽番茄幼苗为研究对象,营养液的氮质量浓度设置为高氮(15 mmol/L,N15)和低氮(1 mmol/... 详细信息

【目的】阐明不同氮素供应和株间竞争对番茄幼苗根系形态、叶片光合特性、地上部生物量积累及氮素吸收利用的影响。【方法】在步入式人工气候室内,以盆栽番茄幼苗为研究对象,营养液的氮质量浓度设置为高氮(15 mmol/L,N15)和低氮(1 mmol/L,N1)2个水平,株间竞争设置为每桶种植4株(P4)和单株种植(P1)2个水平,所有处理均充分供水。【结果】随幼苗生长,N15P1处理的幼苗根系形态、Pn和Gs显著优于其他处理,且相同氮质量浓度下4株种植幼苗的Pn小于单株种植。番茄幼苗的单株叶面积随施氮量的增加而增加,在相同氮素供应条件下,株间竞争的存在显著降低幼苗个体的光合面积,进而影响干物质积累。土壤硝态氮量和叶片全氮量均随施氮量的增加而增加,竞争群体叶片氮吸收量呈增加趋势。【结论】营养液中氮质量浓度为15 mmol/L,单株种植的幼苗个体长势最佳;营养液中氮质量浓度为15.0 mmol/L,竞争群体番茄幼苗的氮吸收量最高。

关键词：株间竞争根系形态光合特性生物量积累氮素利用

栽培方式对冬小麦耗水量、产量及水分利用效率的影响

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水土保持学报 2020年第1期34卷 210-216页

作者：刘俊明高阳司转运武利峰段爱旺中国农业科学院农田灌溉研究所农业农村部作物需水与调控重点实验室河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 山东省滨州市农业科学院山东滨州256600

为探究不同栽培方式对冬小麦生长发育、产量形成及水分利用的影响。通过田间试验,设置传统畦田种植(TC)、垄作种植(RC)和高低畦田种植(HLC)3种栽培方式,其中RC和HLC种植模式分别设置3种灌溉处理(900,720,540 m^3/hm^2),以TC的常规灌溉(9... 详细信息

为探究不同栽培方式对冬小麦生长发育、产量形成及水分利用的影响。通过田间试验,设置传统畦田种植(TC)、垄作种植(RC)和高低畦田种植(HLC)3种栽培方式,其中RC和HLC种植模式分别设置3种灌溉处理(900,720,540 m^3/hm^2),以TC的常规灌溉(900 m^3/hm^2)作为对照,研究3种栽培方式下冬小麦生育期内的土壤水分变化与耗水规律,分析栽培方式对产量构成要素和水分利用效率的影响。结果表明:不同栽培方式下冬小麦各生育期的土壤含水量变化具有显著差异,RC处理的集雨储水能力相对较强;栽培方式对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响也达到显著水平。冬小麦产量和耗水量间呈现极显著的正相关关系(R^2=0.86,P<0.01);栽培方式对冬小麦亩成穗数和穗粒数具有显著差异;与RC和TC栽培方式相比,HLC栽培方式下群体及个体的发育相对更好,亩成穗数和穗粒数显著提高;相比TC和RC,HLC栽培方式下冬小麦耗水总量分别提高14.16%和19.90%,产量分别提升22.63%和27.37%,水分利用效率(WUE)分别提升7.69%和6.87%。综合来看,HLC栽培方式可显著提高冬小麦的产量和水分利用效率,是研究区域较为理想的节水高产栽培模式。

关键词：冬小麦栽培方式产量产量构成因素耗水量水分利用效率