为研究不同灌溉模式对甘蔗农田土壤呼吸的影响,以柳城05-136号为试验甘蔗品种,于2015年3-12月在广西崇左市江州区试验基地开展5种灌溉模式甘蔗土壤呼吸速率及主要环境因子的田间观测.结果表明:不同灌溉模式土壤呼吸速率的季节变化规律基本一致,以管灌土壤呼吸速率最高,季节平均值为4.50 μmol·m-2·s-1;微喷最低,为2.59μmol·m-2·s-1;管灌分别比微喷、地埋滴灌、地表滴灌和喷灌高61.59％、27.61％、15.97％和12.33％,管灌与其他4种灌溉模式土壤呼吸速率差异达到极显著水平(P＜0.01),说明管灌显著促进了土壤呼吸作用.就单因素模型而言,土壤呼吸速率与土壤温度呈现指数回归关系,其中地埋滴灌、地表滴灌、管灌和喷灌模式下该关系达极显著水平(P＜0.01),而微喷模式下该关系达显著水平(P＜0.5);土壤呼吸速率与土壤含水率之间仅在管灌模式下呈显著的二次项回归关系(P＜0.05),其他模式下回归关系均不显著;与单因素模型相比,土壤呼吸速率与土壤温度和土壤含水率存在极显著(P＜0.01)的指数-幂函数回归关系,拟合度R2在0.41～0.83之间,说明双因素复合模型能够更好地解释土壤呼吸变化.土壤呼吸温度敏感性系数在1.98 ～2.50之间,以管灌最为敏感,而喷灌最不敏感.研究结果为评估不同节水灌溉模式的生态环境效益及掌握甘蔗大田生态系统土壤呼吸特征提供科学依据.

为研究香蕉—粮肥兼用绿豆间作模式(简称蕉肥间作)下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响,试验设置4种不同灌溉定额处理:MSI2(900 m3·hm-2)、MSI3(1 350 m3·hm-2)、MSI4(1 800 m3· hm-2)、MSI5(2 250 m3·hm-2),以不灌溉和清耕栽培为对照.结果表明:蕉肥间作下绿豆生长期间各灌溉处理土壤棵间蒸发量均呈不同程度的下降,香蕉清耕栽培MSI0土壤棵间蒸发量呈上升趋势.随着灌水量的增加,香蕉棵间蒸发量逐渐增高,MSI5 棵间累积蒸发量最高达 385.6 mm,分别比 MSI2、 MSI3、 MSI4 高12.2%、7.6%、4.9%,导致灌溉水利用效率降低.微喷灌处理提高表层土壤含水量,MSI2、 MSI3、 MSI4 和MSI5处理0～30 cm土层含水量显著高于MSI0和 MSI1,在30 cm以下,土壤含水量开始递减.微喷灌还可改善土壤耕层结构,提高土壤有效氮含量.以MSI2处理土壤三相比(2∶1∶1)较为理想,MSI3处理表土层有效氮含量最高.MSI4处理产量高达48 218 kg·hm-2,MSI3处理蕉果含糖量高达25.67%.因此,蕉肥间作下通过微喷灌方式,适量灌溉有利于提高香蕉产量和改善品质.

为探明玉米秸秆还田下小麦的合理灌溉与施肥方法,于田间研究了漫灌(FI)、微喷灌(SI)、滴灌(DI)和灌水施氮模式(N1,基施纯N 157.5 kg·hm-2+拔节期施纯N 67.5kg·hm-2;N2,基施纯N 157.5 kg·hm-2+拔节期施纯N 45.0 kg·hm-2+灌浆期施N 22.5kg·hm-2)对土壤水分、硝态氮(NO3--N)含量和小麦生长发育的影响.结果表明:灌溉方法和灌水施氮模式共同影响土壤含水量和贮水量的变化.其中,灌溉方法对越冬期和返青期0～60 cm、孕穗期和灌浆期0～ 160 cm、成熟期100～160 cm土层含水量影响相对较小,对越冬期和返青期80～ 160 cm、成熟期0～ 80 cm土层含水量影响大;FI对含水量和贮水量影响最大,DI次之,SI最小;SI和DI的灌水施氮模式中灌水量多,则土层含水量高、贮水量多,变化大.NO3--N含量受灌溉方法和施氮的影响,施氮对0～20 cm土层影响大,SI生育期NO3--N含量变化大,DI越冬期至孕穗期NO3--N含量变化小,此后变化大,FI与DI相反;生育前中期灌水量对NO3--N含量影响大,后期施氮对NO3--N含量影响大;SI和DI的2种灌水施氮模式中冬前灌水量多的NO3--N含量变化大.灌溉方法中SI越冬期总茎数和单株分蘖高,成穗率高,成穗数多,产量、水分利用效率(WUE)和氮素利用效率最高,滴灌次之,漫灌最低;SI和DI中N1生育期总茎数、成穗数多,但穗粒数和千粒重低,产量、WUE和氮素利用效率低于N2.因此,玉米秸秆还田后播种小麦,微喷灌代替漫灌生育期灌4水,施足基肥,拔节期和灌浆期分次追氮,是山西南部小麦-玉米一年两熟区小麦节水高产高效栽培模式.

在等灌水量和施氮量下,探索小麦-玉米一年两熟轮作区玉米秸秆还田后冬小麦生育期微喷灌水氮一体化模式对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响.2016-2018年通过2年田间大区试验,在生育期设6种微喷灌水氮一体化模式,其中,灌水设W1(越冬水+拔节水+灌浆水,各灌600 m3·hm-2)、W2(越冬水+返青水+拔节水+灌浆水,各灌450 m3·hm-2)和W3(越冬水、拔节水各灌600 m3·hm-2,返青水、灌浆水各灌300 m3·hm-2)3种模式;施氮设N1(基施氮60％+随拔节水追氮40％)和N2(基施氮60％+随拔节水追氮30％+随灌浆水追氮10％)2种模式,以W1下不施肥为对照(CK),共7个处理,调查群体动态、灌浆期干物质积累转移和成熟期养分积累规律.结果 表明:1)越冬水灌水量由450 m3·hm-2增至600m3·hm-2,有利于越冬期植株总茎数和成穗数的增加而增产,灌返青水拔节期总茎数增加,对成穗数影响较小;拔节期施氮越多,单株茎数增加越多,但成穗数降低.2)生育期灌4水(W2和W3),配合拔节期和灌浆期分次水氮一体化(N2),有利于灌浆期总干物质积累、穗粒数和千粒重增加而增产.3)灌4水处理比灌3水处理生育期耗水量和氮、磷、钾素吸收量增加,水肥利用效率提高.灌4水处理(W2和W3)中N2的生育期耗水量低于N1,氮、磷、钾素吸收量高于N1,灌水和氮磷钾利用率显著提高,以W3 N2效果最好.因此,W3N2处理,即玉米秸秆还田后播种冬小麦,微喷灌生育期灌4水,越冬水和拔节水灌水量增加到600 m3·hm-2,配合拔节水和灌浆水追施氮肥,使冬小麦成穗数和千粒重增加而增产,且水肥利用效率最高,是山西南部冬小麦微喷灌水肥一体化高产高效最佳水氮管理模式.

探究植物叶功能性状随降水梯度的变化规律,对揭示干旱区优势植物对环境变化的响应和适应策略至关重要.以盐池荒漠草原为研究对象,采用遮雨棚和喷灌系统控制降水梯度,分析了优势植物蒙古冰草(Agropyron mongdicum)、短花针茅(Stipa breviflora)及达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)叶功能性状变异,以及土壤水分、养分和微生物特性与响应性状间的相关关系.结果表明:HW(增水50％)处理下3个植物LA(叶面积)、LDMC(干物质含量)显著增大,LW处理(减水50％)下短花针茅和达乌里胡枝子LA、LDMC显著减小,降水处理对短花针茅和达乌里胡枝子SLA(比叶面积)影响不显著,LW处理显著提高了蒙古冰草SLA;LW处理显著提高了蒙古冰草和短花针茅LNC(叶氮含量)和LPC(叶磷含量);HW显著降低了土壤C、N含量,LW和HW均显著减少了真菌数量,而放线菌数量、微生物生物量C、N显著增加;3种优势植物LA均与土壤水分显著正相关,蒙古冰草和短花针茅通过提高SLA、LNC及LNP来适应干旱生境,蒙古冰草和短花针茅LNC及LNP是表征土壤P、微生物生物量有效性的关键指标,达乌里胡枝子通过自我调节养分利用策略来适应C、N、P含量和微生物活性较低的生境,从而决定其在群落中的优势地位.