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不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

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农业机械学报 2023年第4期54卷 366-375页

作者：张忠学余佩哲杜思澄李铁成齐智娟王柏东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 黑龙江省水利科学研究院哈尔滨150080

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管... 详细信息

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO_(2)排放强度和CH4排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO_(2)排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO_(2)排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO_(2)排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37~489.00 g/m^(2),水稻收获后各器官固碳量由小到大依次为叶、根、茎、穗,分别为植株总固碳量的5.16%~6.72%、5.71%~10.78%、28.62%~36.66%、49.53%~58.70%。控制灌溉相较常规淹灌有效提高了植株固碳能力。在不同水氮管理模式下,水稻的净初级生产力(NPP)与总初级生产力(GPP)均在减氮量10%处理达到最高,相同灌溉方式下,随着施氮量的增大均呈现先增大后减小的变化趋势;相同施氮量下,控制灌溉下NPP、GPP均高于常规淹灌。控制灌溉相比常规淹灌具有更高的生产潜力。除CN处理净土壤碳收支数值呈负值外其余处理均为正值,即除CN处理外其余处理均为土壤净碳增益效果,相同施氮量常规淹灌下土壤净碳增益高于控制灌溉,但差异不显著(P>0.05);随着施氮量的减少相同灌溉制度下各处理土壤碳收支呈先增大后减小的变化趋势。综合考虑,CN1处理可以在保证较高生产能力下提高土壤固碳能力,减少土壤碳损失与稻田温室气体排放。

关键词：黑土稻田净土壤碳收支净初级生产量总初级生产力土壤碳库水氮管理模式

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水氮管理模式与磷钾肥配施对杂交水稻冈优725养分吸收的影响

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中国农业科学 2013年第7期46卷 1335-1346页

作者：孙永健孙园园徐徽杨志远秦俭彭玉马均四川农业大学水稻研究所四川农业大学/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室中国气象局成都高原气象研究所

【目的】研究水氮管理模式与磷钾肥配施对水稻养分吸收的影响,为水稻水肥高效利用提供依据。【方法】以杂交稻冈优725为材料,通过"淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)"、"控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)"、"旱种+氮肥优化运筹(W3N2)"3种... 详细信息

【目的】研究水氮管理模式与磷钾肥配施对水稻养分吸收的影响,为水稻水肥高效利用提供依据。【方法】以杂交稻冈优725为材料,通过"淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)"、"控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)"、"旱种+氮肥优化运筹(W3N2)"3种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理,分析对水稻氮、磷、钾吸收特点的影响,并探讨各养分间及其与产量、生理特性指标间的关系。【结果】水氮管理模式和磷钾肥配施对水稻氮、磷、钾素的吸收、生理特性及产量均存在显著的影响;W2N1管理模式与磷、钾肥施用量均为90 ***-2的配施(P90K90处理)组合能促进抽穗及成熟期各养分的累积,提高剑叶光合速率(Pn)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及根系活力,延缓剑叶丙二醛(MDA)增幅,为本试验稳产、高效最佳的水肥运筹模式;而配施肥量过重(P90K180处理)时水肥调控优势减弱,增产不显著,会导致肥料利用效率、产投效益降低。旱种相对于淹灌下的水氮优化管理模式与P90K180配施组合,会导致肥料利用效率降低,但能提高稻谷增产幅度,为生产中水资源不足的情况下参考。相关分析表明,水肥调控下稻株抽穗及成熟期氮、磷、钾累积间及与产量间均存在显著正相关(r=0.644*—0.939**);且抽穗及成熟期各养分累积量和产量与结实期各阶段剑叶Pn、SOD活性及根系活力均存在正相关性(r=0.545—0.902**),与剑叶MDA含量呈显著或极显著负相关(r=-0.612*—-0.879**),尤其以抽穗后1—7 d相关性最高。【结论】本试验条件下,W2N1-P90K90为最优的水肥调控模式,在一定程度上调节结实期稻株生理代谢活性,提高养分累积量及稻谷产量,W1N1模式与P90K90配施为宜,而W3N2模式下可适当提高钾肥配施量以P90K180配施为宜。

关键词：水氮管理模式磷钾肥配施杂交水稻养分吸收生理特性

成都平原两熟区水氮管理模式与磷钾肥配施对杂交稻冈优725产量及品质的影响

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植物营养与肥料学报 2014年第1期20卷 17-28页

作者：孙永健杨志远孙园园徐徽严奉君赵建红马均四川农业大学水稻研究所四川温江611130 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室四川温江611130 中国气象局成都高原气象研究所成都610072

以杂交稻冈优725为材料，通过“淹水灌溉＋氮肥优化运筹（W1N1）”、 “控制性交替灌溉＋氮肥优化运筹（W2N1）”、 “旱种＋氮肥优化运筹（W3N2）”3 种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理，研究其对成都平原两熟区水稻产量、养分分... 详细信息

以杂交稻冈优725为材料，通过“淹水灌溉＋氮肥优化运筹（W1N1）”、 “控制性交替灌溉＋氮肥优化运筹（W2N1）”、 “旱种＋氮肥优化运筹（W3N2）”3 种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理，研究其对成都平原两熟区水稻产量、养分分配及品质的影响。结果表明，水氮管理模式和磷钾肥配施对稻米品质、稻株各营养器官养分分配及产量均存在显著影响；水氮管理模式对稻谷产量、整精米率、直链淀粉、蛋白质及RVA谱影响明显高于磷钾配施处理，而磷钾肥配施对垩白度、垩白粒率、胶稠度的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式的水稻产量分别提高3.02%和28.21%，为本试验最优的水氮管理模式，且与施磷量P2O5 90 kg/hm^2、施钾量K2O 90~180 kg/hm^2 配施组合能进一步提高结实率和千粒重，利于成熟期籽粒氮、磷、钾素及稻株总养分累积量的增加，达到水肥耦合促产的目的，而且能提高整精米率、胶稠度、蛋白质含量，降低垩白度、垩白粒率、直链淀粉及消减值，改善米质。W1N1模式与P90K90配施为宜；旱种相对于淹灌下的水氮优化管理模式，不利于产量及米质的提高，但与P90K180配合对稻谷的产出及米质的改善有一定的补偿作用，可为生产中在水资源不足的情况下提供参考。

关键词：水氮管理模式磷钾肥配施杂交稻产量品质

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水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

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水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

2014年全国青年作物栽培与生理学术研讨会

作者：孙永健孙园园徐徽杨志远代邹严奉君李娜李玥蒋明金马均四川农业大学水稻研究所/农业部西南作物生理、生态与耕作重点实验室

【研究背景】随着人口增长和经济发展,据估计到2030年世界水稻总产需较目前增加60%才能满足需求,我国则须在现有水平上提高20%。实际生产中,灌溉用水、氮肥投入对提高水稻产量和稳定粮食生产起重要作用;但农业水资源的日益紧缺和不合理... 详细信息

【研究背景】随着人口增长和经济发展,据估计到2030年世界水稻总产需较目前增加60%才能满足需求,我国则须在现有水平上提高20%。实际生产中,灌溉用水、氮肥投入对提高水稻产量和稳定粮食生产起重要作用;但农业水资源的日益紧缺和不合理施肥造成水污染的扩大,已成为水稻生产的另一突出问题。如何同步提高水稻产量、氮肥利用率及灌溉水利用率是当前研究的一个热点和难点。在前人研究的基础上,我们通过试验进一步研究证实了水、氮对水稻产量形成和氮素利用存在耦合效应,并提出了3种水分条件下适宜的氮肥运筹方式,但适宜的水氮管理措施能否进一步发挥高产氮高效水稻品种的优势,高产氮高效品种与水氮管理模式间是否存在显著的耦合效应,以及不同氮效率水稻对水氮耦合条件响应差异的生理机制及与氮高效利用关系的研究均鲜见报道。【材料与方法】以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过"淹水灌溉+氮肥优化运筹(WN)"、"控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(WN)"、"旱种+氮肥优化运筹(WN)"3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。【结果与分析】氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。WN相对于WN及WN水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(P)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、P及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、P及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。【结论】控制性交替灌溉下的氮肥优化管理模式为本试验高产氮高效品种最优的水氮运筹模式,可实现产量和氮肥利用率的同步提高。高产氮高效品种氮素利用及产量与生理代谢指标间的相关明显高于氮低效品种;尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,这是其较氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。

关键词：水氮管理模式水稻氮效率氮素利用产量

来源： cnki会议评论

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绿豆膜下滴灌水氮管理模式研究

绿豆膜下滴灌水氮管理模式研究

作者：朱睿河北农业大学

学位级别：硕士

河北省水资源短缺、降水时空分布不均匀是农业生产的关键制约因素。在水资源刚性约束条件下,保证粮食安全,发展节水农业,提高水资源利用效率和效益是当前面临的主要任务。本研究于2020年6月至8月在河北省巨鹿县河北农业大学试验站开展... 详细信息

河北省水资源短缺、降水时空分布不均匀是农业生产的关键制约因素。在水资源刚性约束条件下,保证粮食安全,发展节水农业,提高水资源利用效率和效益是当前面临的主要任务。本研究于2020年6月至8月在河北省巨鹿县河北农业大学试验站开展绿豆膜下滴灌试验。试验设计考虑灌水量和追氮量2个因素,其中灌水量设3个水平:低水(W1)、中水(W2)和高水(W3);追氮量设3个水平:低氮35 kg·hm-2(N1)、中氮 70 kg·hm-2(N2)和高氮 105 kg·hm-2(N3)。不灌水不追氮(W0N0)作为对照,试验共10个处理,每个处理设3个重复。利用SPSS 23.0软件分析了水氮耦合下绿豆生长、光合、耗水量、产量和水氮利用效率变化规律,构建水氮耦合下灌水量、追氮量与产量、水分利用效率的回归模型,进行了相关性分析,提出了绿豆膜下滴灌水氮一体化条件下的水氮管理模式,为河北省黑龙港流域绿豆种植提供理论依据和技术支持。主要结论如下:(1)绿豆株高、茎粗、叶面积指数随灌水量的增加而增加,随追氮量的增加而先增加后降低。灌水量是影响株高、茎粗、叶面积指数的主要因素,其次为追氮量。收获时株高、茎粗、叶面积指数最高的是W3N2处理,与W2N2处理相比差异不显著;绿豆光合特性指标同灌水量的增加而增大,同追氮量的增加呈现先升后降的规律。灌水量对绿豆光合特性影响最大,其次为追氮量。W3N2处理下Pn、Tr、Gs、CO2int 最高,分别为15.66 μmol·m-2·s-1、3.90 mmol·m-2·s-1、260.02 mmol·m-2·s-1、325.61 ppm,与W2N2处理相比差异不显著。在开花结荚期和鼓粒成熟期,光合特性指标存在明显的水氮互作效应。(2)绿豆地上部分干物质积累速率最大是在开花结荚期,平均累积速率为166.6～275.4 kg·hm-2·d-1。追氮量小于70 kg·hm-2,干物质积累总量随追氮量增加而增加,超过70 kg·hm-2,干物质积累受到抑制。氮素积累量在成熟期达到最大,其中氮素积累量最高的是W3N2处理,积累量为184.19 kg·hm-2,与对照处理W0N0比较,增加了 38.47%;其次为 W2N3、W2N2,积累量分别为 181.35 kg·hm-2、178.12 kg·hm-2。W3N2处理与W2N2处理氮素积累量相差3.40%。(3)绿豆的耗水量随生育期的推进呈现出降-升-降的趋势,其耗水高峰期在开花结荚期(最大为128.57 mm)。绿豆耗水量与灌水量呈正比例关系,与追氮量呈开口向下的二次函数关系。绿豆耗水强度和耗水模数均在开花结荚期最大。绿豆产量变化范围为1163.52～1799.17 kg·hm-2,其中W2N2处理产量最大,为1799.17 kg·hm-2。水分利用效率WUE在W2N2处理下达到最大值,为0.67 kg·m-3;氮素利用效率NUE在W2N2处理达到最大值,为11.46 kg·kg-1;氮肥偏生产力PFPN在W3N1处理达到最大值,为87.24 kg·kg-1,氮素回收率NRE在W3N1处理达到最大值,为9.05 kg·kg-1。(4)建立了水氮耦合条件下灌水量、追氮量与产量、水分利用效率的二元二次回归模型,R2分别为0.950和0.896,F值分别为31.25和6.925,达到显著水平。模型的理论最优解与通过水氮互作绿豆生长、光合、耗水、产量和水氮利用效率多维度分析得到的最优处理W2N2接近。综合试验结果、方程拟合分析和相关性分析,绿豆开花前、开花后适宜灌水率下限分别为60%θf和65%θf,适宜灌水率的上限分别为80%θf和85%θf,开花结荚期追氮70 kg·hm-2,可达到节水减肥增产的效果。

关键词：膜下滴灌绿豆光合特性产量水氮利用效率水氮管理模式