【目的】研究一种作物水肥耦合类型量化方法及基于这种方法的华北冬小麦水氮优化配置,丰富作物水肥耦合分析方法,为促进冬小麦水肥协同高效生产提供理论基础和实践依据。【方法】根据作物相对产量的真实值与理论值的差异显著性来判定某一具体水肥组合的耦合类型。2006—2016连续10年在黄淮北部进行了冬小麦季不同水氮处理的大田定位试验。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1水(拔节期75 mm,W1)和2水(拔节期和开花期各75 mm,W2)两个处理;施氮量为副区,设5个水平,分别为0 (N0)、60(N60)、120(N120)、180(N180)、240 kg·hm~(-2)(N240),共10对水氮组合。研究冬小麦不同水氮组合的耦合类型及其年际转换特征,确选适宜的水氮配置。【结果】某一水肥组合相对产量真实值经统计检验显著高于其理论值,此水肥组合的水肥耦合类型即为"协同"(水肥互相促进);真实值显著小于理论值,水肥耦合类型即为"拮抗"(水肥互相限制);真实值与理论值没有显著差异,水肥耦合类型即为"加和"(水肥互不影响)。冬小麦W2与不同施氮水平(Nx)组成的水氮组合的耦合类型及其年际变化特征受施氮水平的影响显著。W2N60水氮耦合类型10年平均为"拮抗",定位第1—2年灌水限制施氮的增产作用,施氮限制了灌水的增产作用,水氮"拮抗";定位第3—5年耦合类型转变成"增水促氮,增氮促水"的"协同";定位第6—10年又转为"拮抗"。W2N120的耦合类型在定位第1—4年为"加和",第5年起就转为"协同",10年平均为"协同"。施氮超过120 kg·hm~(-2)的两水氮组合W2N180与W2N240的耦合类型各年度均为水氮互不影响的"加和"。【结论】基于作物相对产量真实值与理论值差异的显著性来定量判定某一特定水肥组合的耦合类型具有较强的可行性。黄淮北部冬小麦生产中, W2N120组合水氮协同增产效果显著,耦合类型长期为"协同",因此,在一定年限内可作为该区冬小麦季适宜的水氮配置,年均产量水平维持在8.5 t·hm~(-2)左右。

为了研究不同水氮耦合在小麦灌浆期的光合特征参数、水分利用效率及产量和耗水量等方面的效应,探索小麦高产高效水氮最佳组合。以半冬性小麦品种周麦22号为试验材料,通过防雨棚下子母盆栽的方法,在返青至拔节期土壤相对含水量55%的基础上,设置拔节至成熟期土壤相对含水量55%(H1)、65%(H2)、70%(H3)、75%(H4)、85%(H5) 5个水分水平;设置不施氮(0 kg/hm~2,N0)、施中氮(195 kg/hm~2,N1)和施高氮(270 kg/hm~2,N2) 3个氮素水平。结果表明,氮肥对产量、耗水系数和肥料利用效率的影响达极显著水平,水氮之间的交互效应达极显著水平。在施中氮和土壤相对含水量65%～70%的条件下,小麦整个灌浆时期的净光合速率、蒸腾速率显著高于其他处理,其中,花后10 d蒸腾速率超过11mmol/(m~2·s),灌浆速率提升15%～64%以上,水分利用效率高于1. 7 g/kg,氮肥偏生产力和氮肥农学利用率分别高于15. 1,7. 5 kg/kg,是小麦获得较高水肥利用效率、最大灌浆速率及产量的最优组合。因此认为,施氮量195 kg/hm~2,拔节至成熟期土壤相对含水量65%～70%的条件下,小麦获得高产的同时能够兼顾水肥高效利用。

通过田间试验，提出冬小麦水肥增产耦合效益的田间试验设计、试验统计分析、水肥因子增产耦合效应和最佳水肥投入经济性分析等，突出了统计分析的基本方法、优化方法和计算机技术的应用。

于2006-2007年在大田条件下对灌水、施氮量和水氮互作对2个不同类型的冬小麦品种石新733和石麦15叶片叶绿素含量和光合速率的影响进行了研究。结果表明,适量施氮对提高小麦叶片叶绿素含量及光合速率效果明显。水氮耦合对叶绿素含量和光合速率具有类似的效应:灌拔节1水条件下,叶绿素含量及光合速率随施氮量的增高而增高;灌拔节、开花2水条件下;两品种旗叶叶绿素合成对施氮量需求呈现显著下降趋势,施氮量过高反而不利于叶绿素合成和光合速率的提高,石麦15表现更为明显;灌开花水可以延缓花后20 d后旗叶叶绿素的降解,但这一效应随着施氮量的增高而降低,石麦15表现尤其明显。叶绿素含量较低的品种石麦15在灌1水条...

【目的】研究不同水氮磷耦合条件下,冬小麦根系形态、生理和细胞结构变化与功能的关系。【方法】采用盆栽调亏灌溉的方法,以"小偃22"为试材,采用拌肥方式于播种时设低肥N1P1(纯氮0.1g/kg、P2O50.05g/kg)和高肥N2P2(纯氮0.3g/kg、P2O50.15g/kg)2个氮磷肥处理;在拔节期设土壤含水量分别为田间持水量的70%～85%(正常供水,CK)、55%～70%(轻度亏缺,LS)和40%～55%(重度亏缺,SS)3个水分处理。于水分亏缺处理20d后取样,从形态学、生理代谢和解剖学层面研究拔节期不同水氮磷耦合对冬小麦根系水分调节特性的影响。【结果】在相同营养条件下,拔节期水分亏...

通过田间试验,研究了施磷量、施磷深度和不同水分条件对冬小麦不同生育期土壤中氮、磷养分含量的影响。结果表明,在3种处理条件下,土壤中NO3-_N随小麦各生育期对氮素需求量而变化,在返青期和灌浆期,其在土壤中的含量均出现最低谷;土壤中的NH4+_N的含量在孕穗期出现高峰,其他生育期含量变化无明显影响;同样,土壤中有效磷含量在返青期和灌浆期出现低谷,而拔节或孕穗期达到高峰。根据土壤中氮磷养分的动态变化,推荐整个生育期灌水2次,施磷量及施磷深度分别为225 kg/hm2和30 cm。

为探明与冬小麦-夏玉米周年贮墒旱作节水栽培模式相配套的氮肥高效施用技术,基于贮墒旱作栽培(冬小麦和夏玉米灌底墒水或出苗水,生育期内不灌水),在全年施氮量360kg/hm~2下开展了前后茬作物施氮量配比不同的大田试验。试验设置4种施氮处理,分别为冬小麦120kg/hm~2+夏玉米240kg/hm~2(W_0N_1);冬小麦180kg/hm~2+夏玉米180kg/hm~2(W_0N_2);冬小麦240kg/hm~2+夏玉米120kg/hm~2(W_0N_3),并设常规灌溉施肥模式(冬小麦灌底墒水+拔节水+开花水,施纯氮180kg/hm~2;夏玉米灌出苗水,施纯氮180kg/hm~2)为对照(W_1N_c)。试验测定了冬小麦-夏玉米周年物质生产与水、氮效率等指标。结果表明:在全年施氮总量一定的前提下,贮墒旱作栽培适当减少夏玉米季施氮量、增加冬小麦季施氮量可提高冬小麦籽粒产量和蛋白质含量,稳定夏玉米产量,使全年水、氮利用效率和总产量增加,W_0N_3比W_0N_2和W_0N_1全年产量分别增加3.20%～5.17%和6.84%～9.94%;与常规模式(W_1N_c)相比,贮墒旱作模式减少灌溉量150mm,各处理周年产量降低,但W_0N_3在多雨年份的产量差异不显著,在干旱年份减产11.38%,且在不同年型的周年水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE)均显著提高。因此,在贮墒旱作和有限施氮的条件下,将氮肥较多分配给冬小麦季更有利于实现增产增效。

针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系存在过量的水、氮投入问题,本研究于2008-2010年在河北吴桥设置了传统水氮、传统水氮调整、节水减氮和最少水氮4个水氮模式,以分析减少水氮投入后冬小麦-夏玉米体系的产量、氮素利用和土壤氮残留情况。结果表明:与传统水氮相比,节水减氮模式的氮肥投入量下降55%,水分投入量下降36.6%,而产量与传统模式无显著差异;节水减氮模式下氮肥偏生产力为60.17 kg/kg,2 m土体土壤硝态氮残留量仅为99.3 kg/hm2。与传统水氮相比,周年施氮108 kg/hm2的最少水氮模式,周年总产量下降13%,氮肥偏生产力为78.96 kg/kg,土壤硝态氮残留量下降到42...

【目的】水肥是限制作物增产的两大因子,不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量,还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题,通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响,研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。【方法】通过温室番茄小区试验,设常规沟灌施肥(100%ET0,N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2)以及3个滴灌水量(高水W1:100%ET0、中水W2:75%ET0、低水W3:50%ET0)和3个施肥水平(高肥F1:N240-P2O5120-K2O150 kg·hm-2、中肥F2:N180-...

　采用3因素二次回归通用旋转组合设计,研究了灌水量、氮肥、钾肥的耦合效应对西葫芦产量的影响,得到西葫芦产量对3因素的回归数学模型。结果表明:1在本试验条件下,3因素对西葫芦产量的影响顺序为氮>水>钾。2各因素间存在交互作用,水与氮、水与钾、氮与钾分别在低于0.6302与1.9280,0.6302与0.3392,3.9704与-3.9970水平时,与产量存在正相关关系,在高于以上水平时又呈负相关关系。经计算机模拟,当西葫芦达到最高产量(88578kg/hm2)时,相对应的灌水量为2515.5m3/hm2,施氮、施钾量分别为583.1和265.4kg/hm2。对试验结果进行验证表明,构建的模型准确...

为明确陕西关中地区节水高肥效的生产最优灌溉和施肥技术,以陕西关中3个品种为供试材料,设置不同灌水模式、施氮量、施肥方式,采用裂区设计,对不同小麦品种淀粉糊化特性进行研究,结果表明:灌水模式和施肥量对淀粉粘度性状有一定影响,而施肥方式对淀粉粘度性状没有影响。在冬灌1水+春灌1水模式下,峰值粘度显著高于其他3种灌水模式。随着施肥量的增加低谷粘度、最终粘度和回生值呈上升趋势。小偃22在冬灌1水+春灌1水、施肥量120 kg/hm2下淀粉品质最优;西农979在不灌水、施肥量240 kg/hm2下淀粉品质最优;陕558在冬灌1水+春灌1水下淀粉品质最优,施肥量选择120 kg/hm2。

为明确旱作地区水肥条件和燕麦生产的关系,采用裂区试验设计研究了不同水分磷肥处理组合对燕麦光合特性和水分利用效率以及产量变化的影响。结果表明:水分处理间叶绿素含量在拔节期差异显著,肥料梯度间各时期差异显著。植株水分利用效率(WUE)随水分梯度的变化显著,随肥料梯度的变化不显著,净光合速率随水分梯度升高而增加。蒸腾速率随水分梯度的升高而升高,W2P2处理的WUE最大,W2P1的其次。丰雨季节增施磷肥对燕麦植株光合效率的提高作用显著。WUE以水处理2优点最为突出,磷肥低水平的WUE高于高水平处理。不同处理差异显著,生物产量W1P3,W2P4,W3P4处理产量最高,W3P4处理产量较W2P4提高5%,...

【目的】在氮磷钾合理供应前提下,研究华北平原冬小麦肥料氮的去向。【方法】采用微区试验的方法,供给小麦高丰度的15N,在小麦收获时,测定15N的去向。【结果】冬小麦吸收的氮素来自肥料的比例为26.6%—33.6%,对土壤氮的依赖程度在66%以上。肥料氮施入土壤后,小麦当季利用率为22.1%—32.4%,当季肥料氮的土壤残留率约占施氮量的29.6%—56.3%,其中60.3%—76.5%集中在0—40 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低。【结论】小麦生育期吸收的氮素66%以上来自土壤,氮肥当季平均利用率为28.2%,约40%的肥料残留在土壤中,成为土壤氮库的补充。

试验于2006-2007年在大田条件下研究了水氮互作对2个不同类型的冬小麦品种石新733和石麦15叶片硝酸还原酶(NR)活性、植株吸氮量及产量的影响。结果表明,开花前石新733 NR活性随施N量增加而增高,石麦15施N量在180~240 kg/hm2,NR活性最高,施N量过高过低NR活性均下降。花后土壤含水量较高时,施氮过少或过高都会降低NR活性,花后土壤含水量较低时,NR活性随施氮量增加而升高。适量施氮肥能够提高小麦植株吸氮量。开花期灌水显著提高了花后旗叶NR活性和籽粒产量,但显著降低了籽粒的全氮含量,开花期灌水对植株总吸氮量影响较小。在本试验条件下,公顷施氮量石新733以2水条件下180 ...

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布 5个子系统 ,建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型 ,经实测资料检验其精度较高。该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测