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灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

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农业工程学报 2018年第3期34卷 118-126页

作者：史鑫蕊徐强胡克林李思恩中国农业大学资源与环境学院农业部华北耕地保育重点实验室北京100193 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4... 详细信息

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm^2、3.23 kg/m^3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。

关键词：农田灌水淋洗春玉米氮素损失水氮利用效率 WHCNS模型

种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响

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农业工程学报 2018年第10期34卷 113-123页

作者：谷晓博李援农黄鹏杜娅丹方恒陈朋朋西北农林科技大学水利与建筑工程学院旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm^2(以N... 详细信息

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm^2(以N计,下同),分别记为N0、N60、N120、N180、N240和N300,研究不同种植方式和施氮量对冬油菜产量和水氮利用效率的影响。结果表明,与FP相比,RFMF能显著提高冬油菜收获时的地上部干物质量(aboveground dry matter,ADM)、氮素累积吸收量、籽粒产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮肥偏生产力(nitrogen partial factor productivity,NPFP),并显著降低其耗水量(evapotranspiration,ET)。相同ET下,RFMF方式下冬油菜的籽粒产量和WUE均高于FP。RFMF方式下,在0~240 kg/hm^2施氮范围内,冬油菜的ADM、氮素累积吸收量、籽粒产量和WUE均随施氮量的增加而显著增加,超过240 kg/hm^2,ADM和氮素累积吸收量不再显著变化,而ET显著增加,籽粒产量和WUE显著降低。2种种植方式下,冬油菜的氮肥农学利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、生理利用率(nitrogen physiological efficiency,NPE)和吸收利用率(nitrogen recovery efficiency,NRE)均随施氮量的增加,先增后降,且基本在N180处理最大;冬油菜的NPFP随施氮量的增加而降低。RFMF方式下,N240处理冬油菜的NAE、NPE、NRE和NPFP与N180处理无显著差异;且N240处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3a平均为3 002 kg/hm^2和9 538元/hm^2;FP方式下,N180处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3 a平均为2 291 kg/hm^2和7 498元/hm^2;2种种植方式的最高产量和净效益相比,RFMF可分别提高31.0%和27.2%。综上,在西北地区RFMF可应用于冬油菜的栽培,且适宜施氮量为240 kg/hm^2。

关键词：肥料栽培种植方式施氮量籽粒产量水氮利用效率冬油菜

生育期水分亏缺和施氮对设施番茄叶片酶活性和水氮利用效率的影响

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干旱地区农业研究 2022年第3期40卷 121-128,196页

作者：李旭峰马娟娟郑利剑孙西欢郭向红太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030024

为探究不同生育期水分亏缺和不同施氮水平对番茄叶片生理特征和水氮利用的影响,以提高番茄抗逆性,增加有机物积累并提高水氮利用效率为目标,开展温室小区试验,设置4个灌水水平(W1:全生育期充分灌水;W2:苗期减少50%灌水量;W3:苗期和开花... 详细信息

为探究不同生育期水分亏缺和不同施氮水平对番茄叶片生理特征和水氮利用的影响,以提高番茄抗逆性,增加有机物积累并提高水氮利用效率为目标,开展温室小区试验,设置4个灌水水平(W1:全生育期充分灌水;W2:苗期减少50%灌水量;W3:苗期和开花坐果期各减少50%灌水量;W4:苗期、开花坐果期和成熟期各减少50%灌水量)和3个施氮水平(N1:400 kg·hm^(-2);N2:300 kg·hm^(-2);N3:200 kg·hm^(-2)),分析番茄叶片酶活性和SPAD值对不同灌水和施氮水平的响应,并探究水氮供应对番茄生长及水氮利用的影响。结果表明:减少灌水量可提高番茄超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,W2水平的SOD、POD活性最高,MDA含量最低,W2水平下SOD、POD活性随着施氮量的减少呈先增大后减小的趋势,而MDA含量变化趋势则相反,W2N2处理的SOD、POD活性最大,分别较W1N1处理提高25.90%、71.74%,MDA含量最低,较W1N1处理降低8.07%;番茄中位叶SPAD值与不同叶位SPAD值的平均值呈较强的正相关关系,随着施氮量的减小,不同叶位SPAD平均值逐渐减小,随着灌水量减小SPAD值呈先增大后减小的趋势,且中位叶SPAD值较上位叶和下位叶分别高4.72%~14.43%和5.18%~12.82%;随着灌水量和施氮量的减少,番茄生物量及商品产量逐渐减小,W1N1处理的番茄生物量及商品产量最大,分别为9765.12 kg·hm^(-2)和92.61 t·hm^(-2);适当节水减氮有利于番茄对水氮的利用,W2N2处理水分利用率最高,较W1N3处理(最低值)提高22.40%;W1N3处理氮肥偏生产力最高,较最低值(W4N1)高72.00%。W2N2处理的主成分分析综合得分最高,在抗逆性强的同时有助于番茄生长及对水氮的充分利用,是本试验条件下最佳的水氮处理。

关键词：叶片酶活性水氮利用效率水分亏缺设施番茄主成分分析

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地下氧灌对土壤氮素分布及番茄水氮利用效率的影响

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排灌机械工程学报 2023年第9期41卷 952-958,965页

作者：张哲杨润亚朱瑾瑾张振华耿亚军孙军娜周义堂徐娜鲁东大学资源与环境工程学院山东烟台264025 鲁东大学生命科学学院山东烟台264025 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨陵712100 鲁东大学水利工程学院山东烟台264025

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IWU... 详细信息

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.

关键词：温室番茄地下氧灌矿质态氮水氮利用效率产量

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不同灌水和施氮水平对河西春玉米水氮利用效率和经济效益的影响

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干旱地区农业研究 2020年第5期38卷 153-160页

作者：闵迪王增红李援农张舵西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

通过田间试验,研究了不同灌溉水平(95%θf(土壤田间持水量)、80%θf和65%θf,依次记为FI、DI1和DI2)和施氮量(0、70、140 kg·hm^-2和210 kg·hm^-2,依次记为N0、N70、N140和N210)对春玉米的产量、水氮利用效率和经济效益等的影响。结... 详细信息

通过田间试验,研究了不同灌溉水平(95%θf(土壤田间持水量)、80%θf和65%θf,依次记为FI、DI1和DI2)和施氮量(0、70、140 kg·hm^-2和210 kg·hm^-2,依次记为N0、N70、N140和N210)对春玉米的产量、水氮利用效率和经济效益等的影响。结果表明:灌水和施氮均可使春玉米产量增加,在FI和DI2灌溉条件下,春玉米产量随施氮量的增加而显著增加,N210处理的籽粒产量比N0处理分别高21.8%和18.8%;但在DI1灌溉条件下,N140和N210处理下的春玉米产量间无显著差异,DI1灌溉水平比FI和DI2平均增产5.5%和8.3%。增施氮肥可提高春玉米水分利用效率,但施氮量超过70 kg·hm^-2水分利用效率显著降低;相同灌溉水平下,氮肥偏生产力随施氮量的增加而显著降低,N70、N140和N210处理的氮肥偏生产力均值分别为262.59、141.52 kg·kg^-1和97.31 kg·kg^-1。综合考虑产量、经济效益和环境因素,在中国河西地区推荐春玉米的最适宜水氮组合为DI1×N140,其产量达23.68 t·hm^-2,净效益达25390元·hm^-2。

关键词：春玉米灌水量施氮量籽粒产量水氮利用效率经济效益

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

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草业学报 2023年第10期32卷 71-81页

作者：马仁诗蒋丛泽高玮李中利沈禹颖杨宪龙兰州大学草地农业科技学院兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室甘肃兰州730020 甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站甘肃庆阳745004

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)、... 详细信息

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。

关键词：饲用甜高粱灌溉量缓释氮肥生长特性耗水量水氮利用效率

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

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草业学报 2019年第2期28卷 41-50页

作者：胡伟张亚红李鹏王小菊张鹏何毅康馨匀宁夏大学农学院宁夏银川750021 宜宾学院川茶学院四川宜宾644000

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6... 详细信息

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。

关键词：紫花苜蓿水氮供应生产性能水氮利用效率

测墒补灌条件下施氮量对小麦开花后^(13)C同化物积累量和水氮利用效率的影响

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应用生态学报 2023年第1期34卷 92-98页

作者：李传梁于振文张娟张永丽石玉山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室/农业农村部作物生理生态与耕作重点实验室山东泰安271018 济宁市兖州区农业技术推广中心山东济宁272106

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212’为材料,在拔节期和开花期将各处理0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N_(1))、210(N_(2))和... 详细信息

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212’为材料,在拔节期和开花期将各处理0~40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N_(1))、210(N_(2))和270 kg·hm^(-2)(黄淮冬麦区常规施氮量,N_(3)),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、^(13)C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响。结果表明:N_(2)和N_(3)处理开花后14~35 d旗叶光合能力显著高于N_(1)处理,N_(2)与N_(3)处理间差异不显著。^(13)C同位素示踪结果显示,N_(2)处理开花后营养器官^(13)C同化物转运量比N_(1)和N_(3)处理分别高12.1%和7.1%,成熟期^(13)C同化物在籽粒中的分配量比N_(1)和N_(3)处理分别高10.1%和5.3%。施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N_(2)与N_(3)处理无显著差异,但均显著高于N_(1)处理,N_(2)处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高。N_(2)处理水分利用效率比N_(3)和N_(1)处理分别高7.5%和4.8%,籽粒产量比N_(3)和N_(1)处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N_(3)处理高34.6%。综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm^(-2)处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量。

关键词：施氮量小麦 ^(13)C同化物积累量水氮利用效率

有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响

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应用生态学报 2019年第4期30卷 1199-1206页

作者：谢军红柴强李玲玲张仁陟王林林刘畅甘肃省干旱生境作物学重点实验室兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T_1)、有机肥50%替代化... 详细信息

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T_1)、有机肥50%替代化学氮肥(T_2)、有机肥37.5%替代化学氮肥(T_3)、有机肥25%替代化学氮肥(T_4)、有机肥12.5%替代化学氮肥(T_5)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对全膜双垄沟播玉米种植系统产量、经济效益、水氮利用效率的影响.结果表明:氮肥施用显著增加了玉米产量和水氮利用效率.在200 kg·hm^(-2)施氮水平下,有机肥氮替代处理在干旱年份表现出明显的增产增效作用;而在丰水年,有机氮替代无机氮处理籽粒产量、水氮利用效率与对照无显著差异.总体来说,与单施化肥相比,50%和37.5%替代处理籽粒产量分别增加15.6%和18.2%,收获指数分别增加35.1%和27.0%;水分利用效率、降水利用效率、氮肥农学利用效率和偏生产力分别增加17.4%、15.7%、15.6%、155.2%和22.3%、17.7%、18.0%、179.3%.表明在相等的总氮量投入下,50%和37.5%是该地区全膜双垄沟播玉米有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用.

关键词：黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米氮肥替代产量水氮利用效率