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不同生态区覆盖方式对玉米氮转运、产量与水氮利用效率的影响

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水土保持研究 2024年

作者：梁昊枫党科范子晗李哲常乐乐李红兵张岁岐西北农林科技大学资源环境学院西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室

[目的]明确覆盖方式对西北不同生态区玉米氮转运、产量与水氮利用效率的影响效果,为缓解旱作区作物生产同水资源短缺之间尖锐矛盾提供科学依据。[方法]于2022年在甘肃省兰州市榆中县、甘肃省定西市安定区和陕西省咸阳市长武县进行田间试... 详细信息

[目的]明确覆盖方式对西北不同生态区玉米氮转运、产量与水氮利用效率的影响效果,为缓解旱作区作物生产同水资源短缺之间尖锐矛盾提供科学依据。[方法]于2022年在甘肃省兰州市榆中县、甘肃省定西市安定区和陕西省咸阳市长武县进行田间试验,设置干旱偏旱区(YZ)、半干旱区(DX)和半干旱偏湿润区(CW)3个不同降水条件生态区,分析地膜覆盖(FM)和秸秆覆盖(SM)对于玉米不同器官干物质和氮素积累、分配、转运、水氮利用效率及产量形成的影响。[结果](1)覆盖措施显著影响土壤环境,提高各生态区0—100 cm土壤含水率和表层土壤无机氮含量,FM提高了全生育期土壤表层温度,SM在生育后期具有保温作用。(2)各生态区吐丝期和成熟期农艺性状和干物质累积量总体表现为CW>YZ>DX,与CK相比覆盖处理提高了玉米吐丝期株高、茎粗和成熟期株高、茎粗、节数、穗位高及干物质累积量,尤其是FM处理。(3) CW的覆盖处理玉米籽粒和植株氮素积累总量在3个生态区中最高,覆盖促进茎叶氮素向籽粒运转,进而提高氮收获指数和水分利用效率,但DX的FM氮收获指数和YZ的FM水分利用效率较CK增加幅度最高,分别达6.91%和70.58%。(4)玉米籽粒产量在各生态区表现为CW>YZ>DX,覆盖处理对各生态区均有明显增产作用,增产效果FM>SM。其中DX和YZ的FM增产幅度高于CW,达52.33%和52.55%,但CW的SM增加幅度最高,达16.76%。[结论]地膜覆盖和秸秆覆盖通过改善土壤温度、水分和表层无机氮含量进而提高玉米水氮利用效率和产量,其中地膜覆盖效果最佳。而半干旱偏旱区地膜覆盖对产量的响应最显著,半干旱偏湿润区秸秆覆盖的响应最佳。

关键词：西北旱区玉米覆盖措施产量水氮利用效率

花后干旱胁迫下氮素对复播大豆产量、品质及水氮利用效率的影响

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农业资源与环境学报 2024年

作者：张康旭李孟姣何皇成刘建国石河子大学新疆兵团绿洲生态农业重点实验室

为探究干旱胁迫下施氮对复播大豆地上干物质积累、氮分配、氮代谢酶活性、产量及大豆品质的影响，本研究基于盆栽试验，设计2个水分处理（干旱SD：盆栽灌溉至45%～55%田间持水量；充分灌水SF：将盆栽灌溉至75%～85%田间持水量）和3个施... 详细信息

为探究干旱胁迫下施氮对复播大豆地上干物质积累、氮分配、氮代谢酶活性、产量及大豆品质的影响，本研究基于盆栽试验，设计2个水分处理（干旱SD：盆栽灌溉至45%～55%田间持水量；充分灌水SF：将盆栽灌溉至75%～85%田间持水量）和3个施氮水平(低氮N1：275 kg·hm-2；中氮N2：413 kg·hm-2；高氮N3：550 kg·hm-2)，研究复播大豆在花后生长生理特性、产量、品质对干旱胁迫及各施氮量的响应特征。结果表明，干旱胁迫导致花后地上总干物质积累、器官氮含量、氮代谢酶活性、产量和品质降低。满粒期SD下N3处理总干物质积累较N1处理增加36.53%。SD导致大豆各器官氮含量较SF显著下降。满粒期SD下N1处理籽粒的氮含量下降了52.12%，随着施入氮肥的增加器官氮含量增加，N3较N1处理升高了28.16%。SD导致硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性在N1处理下较SF分别降低40.42%和41.15%，在N2处理下显著增加。与SF相比N1处理SD导致大豆产量和氮肥偏生产力(PFPN)分别降低35.49%和35.57%，水分利用效率(WUEg)增加18.21%。SD胁迫导致大豆蛋白质和脂肪含量降低，与SF相比，N1处理下大豆蛋白质和脂肪含量分别降低6.10%和10.19%，且各指标都在N2处理下最佳。土壤水分和氮肥的供应对复播大豆产量具有一定的调控和互补效应，干旱胁迫下，增加氮输入能增强复播大豆氮代谢酶活性，促进各器官干物质积累、氮素分配与转运；随着施氮量的增加，复播大豆地上部干物质积累、器官氮积累、氮代谢酶活性、产量、蛋白质及脂肪含量呈现先上升后下降的趋势，且各指标在413 kg·hm-2下最优，施氮肥可有效缓解干旱对复播大豆造成的伤害。研究表明，在北疆复播大豆适量施氮肥量为413 kg·hm-2。

关键词：复播大豆干旱胁迫氮积累水氮利用效率产量

养殖废水灌溉对大蒜生长、产量及水氮利用效率的影响

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灌溉排水学报 2024年第5期43卷 16-21,54页

作者：向梦李莹韩焕豪陈曼雨廖斌崔远来武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中建三局绿色产业投资有限公司武汉430058 昆明理工大学农业与食品学院昆明650500

【目的】利用田间小区试验,研究养殖废水灌溉对大蒜生长、产量、水氮利用效率及土壤总氮的影响,以期促进养殖废水的回收利用,减少大蒜水资源和氮肥用量,为养殖废水灌溉节水减排提供科学依据。【方法】在国家农业环境大理观测实验站开展... 详细信息

【目的】利用田间小区试验,研究养殖废水灌溉对大蒜生长、产量、水氮利用效率及土壤总氮的影响,以期促进养殖废水的回收利用,减少大蒜水资源和氮肥用量,为养殖废水灌溉节水减排提供科学依据。【方法】在国家农业环境大理观测实验站开展了大蒜养殖废水灌溉试验研究。试验根据不同灌溉水源和施氮水平设5个处理(CK:清水灌溉+不施氮肥,C1:清水灌溉+全量氮肥390 kg/hm^(2),C2:清水灌溉+减量氮肥312 kg/hm^(2),R1:养殖废水灌溉+不施氮肥,R2:养殖废水灌溉+施用氮肥150kg/hm^(2)),分析比较不同处理下大蒜各生育期生长指标、产量、水氮利用效率和土壤总氮的变化规律。【结果】R2处理下大蒜生长发育状况最佳,R1处理在较低施氮水平下达到C1处理水平的生长指标;R2的大蒜产量最佳,C1、C2、R1、R2处理鳞茎产量分别比CK提高111.30%、81.23%、98.19%、142.01%;相比C1处理,养殖废水灌溉(R1和R2处理)下氮肥吸收利用率分别提高154.71%和92.25%,氮肥偏生产力分别提高110.75%和47.63%,灌溉水分生产率的相对变化分别为-29.19%和2.34%,0~40cm土层的土壤总氮增量分别降低9.25%和3.89%,但0~20cm土层的土壤总氮增量提高170.90%和255.93%。【结论】养殖废水灌溉和施用适量氮肥有助于大蒜生长发育和产量形成,在不灌清水和减量氮肥的同时保证大蒜生长和产量,提高了表层土壤含氮量。

关键词：养殖废水灌溉大蒜产量水氮利用效率

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水氮互作对南疆膜下滴灌棉花生长及水氮利用效率的影响

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现代农业研究 2024年第6期30卷 30-37页

作者：周望华北水利水电大学河南郑州450046

水肥是影响作物生产力水平的重要物质基础,探索水氮互作对南疆膜下滴灌棉花生长、籽棉产量以及水氮利用效率的影响。试验设计4个施氮水平(底肥+追肥:0+0、84+225 kg/hm~2、84+300 kg/hm~2、84+375 kg/hm~2),分别记为N1、N2、N3、N4;每... 详细信息

水肥是影响作物生产力水平的重要物质基础,探索水氮互作对南疆膜下滴灌棉花生长、籽棉产量以及水氮利用效率的影响。试验设计4个施氮水平(底肥+追肥:0+0、84+225 kg/hm~2、84+300 kg/hm~2、84+375 kg/hm~2),分别记为N1、N2、N3、N4;每个施氮水平设计3个依据潜在作物需水量与降雨量差值(W=ETc-P)确定的不同灌水水平(0.8 W、1.0 W、1.2 W,分别记为W1、W2、W3)。结果显示,土壤中硝态氮主要分布于0~40 cm土层,随灌水量的增大而降低,随施氮量的增大而增大。株高、茎粗、干物质重则随着灌水量的增加而增加,随着氮肥用量的增加,表现为先增大后减小的趋势。株高、茎粗、地上干物质量的最大值均出现在W3N3处理,分别为85.97 cm、11.86 mm、94.37 g。籽棉产量随灌水量的增加而增加,与W1处理相比,W2和W3的平均籽棉产量分别提高了15.54%和1.33%。二元二次回归分析得出,当施氮量为342.67~410.0 kg/hm~2,灌水量为381.7~445.9 mm(0.92~1.07 W)。可以使南疆膜下滴灌棉花的产量、水分利用效率、氮肥农学利用效率的综合效益最大化。研究成果可为南疆膜下滴灌棉花的水氮优化管理提供理论依据和技术支撑。

关键词：水氮棉花生长与产量水氮利用效率

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

基于产量和水氮利用效率的玉米/大豆间作系统炭氮配施方案优选

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灌溉排水学报 2023年第7期42卷 25-33页

作者：于滨杭姬建梅白伟桦王丽学沈阳农业大学水利学院沈阳110866 辽宁省河库管理服务中心沈阳110003

【目的】实现间作系统低耗高效增产,获得适宜的炭氮配施方案。【方法】以间作玉米、大豆为试材进行田间小区试验,设置3个施炭水平:C0(0 t/hm^(2))、C1(15 t/hm^(2))、C2(30 t/hm^(2))和3个施氮水平:N1(135 kg/hm^(2))、N2(180 kg/hm^(2)... 详细信息

【目的】实现间作系统低耗高效增产,获得适宜的炭氮配施方案。【方法】以间作玉米、大豆为试材进行田间小区试验,设置3个施炭水平:C0(0 t/hm^(2))、C1(15 t/hm^(2))、C2(30 t/hm^(2))和3个施氮水平:N1(135 kg/hm^(2))、N2(180 kg/hm^(2))、N3(225 kg/hm^(2)),并设置对照(CK,不施炭和氮),研究不同炭氮水平对玉米/大豆间作系统产量和水氮利用效率的影响,选用博弈论赋权的TOPSIS法进行综合评定,确定基于产量和水氮利用效率的最优配施方案。【结果】炭、氮及其交互作用对玉米和大豆的产量及水氮利用效率均有影响。其中C1N2处理的玉米产量和水分利用效率最高,C1N1处理的大豆产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率最高。通过解析炭氮调控模型得出,施炭和施氮协同影响综合评定值,随着施炭量和施氮量的增加,综合评定值先增加后降低,适宜生物炭减施氮肥对玉米/大豆间作系统产量及水氮利用效率具有正向耦合作用。【结论】推荐水肥相对充足的东北地区采用施炭量17.1~24.0 t/hm^(2)、施氮量154.8~173.7 kg/hm^(2)的配施方案。研究可为玉米/大豆间作系统“减氮增效”提供科学依据。

关键词：玉米/大豆间作生物炭减量施氮产量水氮利用效率

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

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

花后高温干旱胁迫下氮素对冬小麦氮积累与代谢酶、蛋白质含量及水氮利用效率的影响

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中国农业科学 2022年第17期55卷 3303-3320页

作者：汝晨胡笑涛吕梦薇陈滇豫王文娥宋天媛西北农林科技大学/旱区农业水土工程教育部重点实验室

【目的】本研究基于气候室模拟温度日变化特征，旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验，以小... 详细信息

【目的】本研究基于气候室模拟温度日变化特征，旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验，以小偃22号为试验材料，采用裂-裂区随机完全区组设计，以2个温度处理(高温：H；适宜温度：S)为主区，以2个水分水平(干旱：D；充分供水：F)为裂区，3个施氮水平(低氮：N；中氮：N；高氮：N)为裂-裂区，研究冬小麦生长生理特性、产量及水氮利用效率对高温干旱胁迫及各施氮量的响应特征。【结果】高温、干旱及复合胁迫导致地上总干物质重(ADW)和氮积累量(ANA)降低。在成熟期，高温干旱复合胁迫(HD)和干旱胁迫(SD)下N处理ANA分别较N处理增加7.26%和6.82%。高温、干旱及复合胁迫提高小麦花前氮素对籽粒贡献率(NRR),HD胁迫各施氮处理NRR均值较对照(SF)增加达38.21%，施氮量的增加扩大这种增加效应。高温、干旱及复合胁迫导致成熟期穗氮分配率降低，特别是复合胁迫。暴露于高温、干旱及复合胁迫下籽粒蛋白质产量(PY)降低，干旱胁迫(7.37%)各施氮处理PY均值较高温胁迫(3.94%)降低更多，无论单一或复合胁迫下籽粒PY均在N处理下显著增加。此外，单一的干旱和高温胁迫下降低的谷氨酰胺合成酶(GS)和硝酸还原酶(NR)活性在N处理下显著增加，复合胁迫N处理NR和GS活性分别较N处理提高23.81%和23.07%。与对照相比，干旱胁迫各施氮处理穗粒数、千粒重和产量均值的降幅均高于高温胁迫，N处理对高温和干旱胁迫下这些参数存在明显正向调控，产量水分利用效率(WUE)和生物量水分利用效率(WUE)在N处理下得到明显改善。充分供水+N处理籽粒(NUE)分别较低干旱和复合胁迫N处理提高19.09%和19.44%，表明在水分充足条件下中氮能有效地缓解干旱和高温胁迫下籽粒氮利用效率的降低。NUE和NUE的提高可能归因于合理氮肥调控下增加的GS和NR活性。主成分分析表明胁迫条件下小麦千粒重和ADW与产量的关系更紧密。【结论】高温和干旱胁迫的综合效应比单一胁迫对小麦危害更大。在单一高温和干旱胁迫下，适量增加氮输入能增加氮代谢酶活性并维持更高氮代谢能力，提高籽粒氮积累量及蛋白质产量，将更有利于提高产量及水氮利用效率。然而在花后遭遇高温干旱复合胁迫时，相比低施氮量，增加施氮对小麦产量形成及水氮的吸收利用均产生一定抑制作用，应适当减少氮肥用量。

关键词：氮肥管理高温和干旱胁迫氮积累蛋白质含量产量水氮利用效率