针对设施土壤C/N比失调,蔬菜产量下降的问题,采用裂区设计大田试验,研究了秸秆还田(S1)在水肥一体化(FG)和膜下沟灌(FP)两种灌溉方式对设施土壤碳、氮及蔬菜产量的影响.结果表明,在水肥一体化(FG)灌溉方式下的秸秆腐解率相比膜下沟灌(FP)高出10.7个百分点.在两种灌溉方式下,秸秆还田均增加了0-20 cm、20-40 cm土壤有机质含量,FG灌溉方式下分别增加了14.8％和12.4％;FP灌溉方式下分别增加了12.4％和2.9％.秸秆还田与FP灌溉方式结合,增加了0-200 cm土壤剖面硝态氮淋洗的风险.秸秆还田均降低了0-20 cm和20-40 cm层次土壤的pH,FG灌溉方式下分别降低了0.17和0.10个单位;FP灌溉方式下均降低了0.02个单位.无论是灌溉方式、秸秆还田还是两者的交互作用,均极显著提高了黄瓜产量,其中水肥一体化灌溉方式结合秸秆还田的效果最好.

以番茄品种‘英石大红’为材料,在滴灌施肥种植条件下进行日光温室栽培试验;灌水上限设3个水平,即土壤相对含水量分别为田间最大持水量的70％(W1)、80％(W2)、90％(W.),灌水下限统一设定为田间最大持水量的50％;N、P、K施肥设3个水平,分别为低肥F1[N(228 kg/hm2)、P2O5(132 kg/hm2)、K2O(300 kg/hm2)]、中肥F2[N(285 kg/hm2)、P2O5 (165 kg/hm2)、K2O(375 kg/hm2)]和高肥F3[N(342 kg/hm2)、P2O5(198 kg/hm2)、K2O(450 kg/hm2)],以大水漫灌(8165 m3/hm2)、当地推荐施肥量(342 kg/hm2 N、198 kg/hm2 P2O5、450 kg/hm2 K2O)组成共同水肥对照(CK),探讨不同灌水上限和施肥量处理组合对番茄产量、品质和干物质量的影响,以筛选日光温室栽培番茄的最佳灌水上限和施肥量组合.结果显示:(1)在水肥一体化条件下,番茄植株的地上部干鲜重、地下部干鲜重、根冠比除F3W1处理外均显著高于传统水肥CK.(2)番茄果实产量在不同灌溉上限和施肥量处理下表现各异,其中在F2W2处理下番茄果实单果重、经济产量、生物产量达到最高,且与CK差异显著.(3)在同一灌水上限条件下,在一定范围内增加施肥量可以显著提高番茄果实的可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白、番茄红素含量,而番茄果实有机酸和硝酸盐含量随施肥量的增加而不断增加;在同一施肥量条件下,番茄果实有机酸含量随着灌水上限的上调而不断减少,而番茄果实硝酸盐含量却随着灌水上限的上调而不断增加.研究发现,在滴灌施肥条件下合理控制温室番茄的灌水量与施肥量能够显著增加番茄产量以及番茄果实中可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白、番茄红素、有机酸等含量,降低硝酸盐含量,增加干物质积累量;在灌水上限为田间最大持水量的80％、灌水量为3 686.691 m3/hm2,施肥量为285 kg/hm2 N、165 kg/hm2 P2O5、375 kg/hm2 K2O是最佳水肥处理组合,且番茄产量可以比传统水肥处理显著增加15.03％,果实品质同时得到有效改善.

于2016-2018年小麦生长季,在山东省兖州市史家王子村进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,在150(N1)、180(N2)和210(N3) kg·hm-23个施氮量下,拔节期设置畦灌和撒施追氮(W1)及微喷带灌溉和追氮水肥一体化(W2)两种灌溉施氮方式,研究了测墒补灌条件下灌溉施氮方式对小麦水分利用、光合特性及干物质积累与转运的影响.结果表明:同一施氮量条件下,W2两年度灌浆期7日平均棵间蒸发量均显著低于W1处理,60～160 cm土层土壤水分消耗量显著高于W1处理;W2两年度开花后14、21和28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W1处理;W2开花期和成熟期干物质积累量及小麦开花后干物质积累在籽粒中的分配显著高于W1处理;W2两年度总耗水量与W1处理均无显著差异,籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率显著高于W1处理,施氮量为210 kg· hm-2的籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率最高.综合考虑,同一施氮量水平下,微喷带灌溉和追氮水肥一体化处理优于畦灌和撒施追氮处理,总施氮量210 kg·hm-2、拔节期采用微喷带灌溉和追氮水肥一体化的N3W2处理是本试验条件下节水节肥的最优处理.

针对陕北榆林沙土马铃薯农田灌溉不合理的问题,采用滴灌水肥一体化技术,设置4d(D1)、8 d(D2)和10 d(D3)3个滴灌频率及60％ETc(W1,ETc为作物需水量)、80％ETc(W2)和100％ETc(W3)3个灌水量水平,共9个处理,在生育期内对马铃薯生长、产量和品质等指标进行观测,分析马铃薯各指标对不同灌水处理的响应规律.结果表明:同一滴灌频率下,W3处理的株高、叶面积指数、干物质、产量和经济效益高于W1和W2处理;W1处理的灌溉水利用效率(IWUE)最高,而水分利用效率受灌水量的影响不显著;W3处理下产量达43442kg·hm-2,比W1和W2处理分别高23.3％和11.6％;W3处理下纯收益达23492元·hm-2,比W1和W2分别高40.4％和18.7％;W3处理的块茎淀粉和维生素C含量最大,还原糖含量最小,分别为14.4％、18.54 mg· (100 g)-1FW和0.7％.相同灌水量下,低、中灌水水平下D1处理的产量、IWUE、淀粉和维生素C含量最高,还原糖含量最低;高灌水水平下D2处理的产量、IWUE、纯收益、淀粉和维生素C含量最高,还原糖含量最低,分别为46572 kg· hm-2、23.04 kg· m-3、26622元·hm-2、14.6％、19.53 mg·(100 g)-1FW和0.7％.从滴灌频率和灌水量的交互作用来看,D2W3的产量和品质均达到最高;主成分分析法得出D2W3处理得分最高.因此,D2W3(8 d,100％ETc)处理高产优质,且水分利用效率较高,为最佳滴灌频率和灌水量.研究结果可为陕北榆林沙土马铃薯高产高效优质生产中灌溉制度的制定提供依据.

为揭示辽西半干旱区浅埋滴灌水肥耦合春玉米的产量效应,采用水、氮、钾三因子五水平二次回归正交设计,于2017-2018年开展了田间试验.研究以产量(y)为因变量,以灌溉量(W)、施氮量(N)、施钾量(K)为自变量,建立二次回归模型,分析y与W、N、K之间的耦合关系.结果 表明:浅埋滴灌水肥耦合对产量有显著影响.W、N、K单因子对y的提高均有促进作用,影响程度为W＞N＞K;二因子交互作用对产量的影响呈先提高后降低的变化趋势,交互作用的大小顺序为WN＞WK＞NK;三因子耦合产量效应表现为丰水丰氮丰钾配合处理最高,高水高氮高钾次之,低水低氮低钾最低.利用模型寻优,得到较高产量8000～8810kg· hm-2的浅埋滴灌适宜水肥配比范围,即在自然降雨条件下,灌溉量43～ 61 mm、施氮量138～343 kg· hm-2、施钾量79～163 kg· hm-2.研究结果可为北方半干旱区浅埋滴灌水肥一体化种植模式的应用推广提供依据.

以‘嘎啦/八棱海棠’为试材,借助15N同位素示踪技术,研究了撒施(T1)、滴灌施氮(T2)和渗灌施氮(T3)对嘎啦苹果氮素吸收利用、分配特性和产量品质的影响,以期进一步完善苹果园水肥一体化技术,挖掘提高氮素利用率的途径.结果 表明:T3处理苹果叶片的叶面积、叶绿素和氮含量显著高于T1和T2处理.各时期土壤矿化氮(Nmin)含量在20 ～ 40 cm土层表现为T3＞T2＞T1处理,在0～20 cm土层表现为T2 ＞T3 ＞T1处理.同一器官的Ndff值(树体各器官从肥料中吸收到的15N占该器官全氮量的比例)在各时期均以T3处理最高,T2其次,T1处理最低.果实成熟期的树体15N利用率表现为T3 ＞T2 ＞T1处理,其中T3处理的树体15N利用率为24.2％,分别是T2和T1处理的1.19和1.65倍.果实成熟期T1处理的15N分配率在营养器官最高,T2处理在贮藏器官最高,T3处理在生殖器官最高.各处理的单果重、产量、可溶性固形物、硬度、可溶性糖及糖酸比均以T3处理最高,T2其次,T1处理最低.渗灌施氮处理显著促进了嘎啦苹果树体叶片生长和氮素利用,并提高了果实产量和品质.

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.

发展便携的作物氮素营养诊断方法,可以有效监测玉米营养状况,精准实现氮肥施用量推荐,快速完成水肥一体化条件下滴灌玉米各生育时期氮肥追施.本研究利用智能手机照相技术获取2年不同施氮量下玉米四叶期至乳熟期冠层RGB图像,计算得到7种通用的色彩参数,分析色彩参数与植株氮浓度(NP)的相关关系,构建植株氮浓度与手机图像色彩参数模型,利用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(nRMSE)进行模型精度评价.结果 表明:玉米植株氮浓度随施氮量增加而增加;六叶期植株氮浓度与图像蓝光标准化值(NBI)呈显著正相关,与归一化差异黄度指数(NDYI)呈显著负相关;抽雄期植株氮浓度与图像绿光标准化值(NGI)、红绿蓝植被指数(RGBVI)、归一化差异黄度指数(NDYI)均呈极显著负相关,与蓝光标准化值(NBI)呈极显著正相关;六叶期植株氮浓度与色彩参数NDYI拟合效果最优,决定系数为0.796和0.821(2年),变异系数为2.14％和2.32％;抽雄期植株氮浓度与色彩参数NBI拟合最优,决定系数为0.836和0.773,变异系数为2.49％和2.21％;六叶期植株氮素营养诊断模型为NP=5.38×NDYI-109(R2=0.736);抽雄期植株氮素营养诊断模型为NP=2.07×103 ×NBI3.31(R2=0.791);模型检验结果R2分别为0.734、0.790,RMSE为0.363、0.746,nRMSE为1.52％、4.01％,均方根误差和标准均方根误差较小,预测模型精度较高,因此,利用智能手机图像参数可定量估测宁夏滴灌玉米植株氮浓度,为作物氮素营养诊断提供理论参考.

以番茄品种'184'为材料,采用水肥一体化番茄设施基质栽培模式,以甘肃农业大学植物营养液配方C中钾肥为对照(T1常规钾肥量),再在配方C中添加不同量钾肥组成T2(钾肥增量25％)、T3(钾肥增量50％)、T4(钾肥增量75％)等处理,探究不同施钾量对设施基质栽培番茄生长、生理、产量及品质的影响,并筛选设施基质栽培条件下最佳施钾量.结果显示:(1)与常规施钾肥量(T1)相比,增施钾肥处理(T2-T4)均可显著提高番茄株高、茎粗、根系活力,且T3处理的各指标均最高,但增施钾肥对叶片数的影响不显著.(2)增施钾肥处理较T1均能够显著提高番茄叶片光合色素含量,增强光合和荧光过程,进一步促进光能的吸收与转化,且T3处理的增幅最高.(3)随着施钾量的升高,增施钾肥处理的番茄单果重、果实产量呈现不同程度的增长趋势,适量增施钾肥处理增幅均达到显著水平,并以T3番茄产量最高,且较T1显著增产20.87％.(4)与T1相比,各施钾处理番茄果实硬度、可溶性总糖、Vc、可溶性蛋白、番茄红素含量等均有不同程度提升,各指标均随着施钾量增加呈先上升后下降的变化趋势,并在T3处理下达到最优.(5)主成分分析表明,各处理的综合得分依次为T3>T4>T2>T1.研究发现,在设施基质栽培条件下,适量增施钾肥能显著提高番茄植株光合作用效率,促进植株生长,达到提高果实产量和改善品质的目的,并以常规钾肥增量50％处理的效果最佳.

[目的]探究水肥菌一体化基质栽培系统番茄青枯病害发生与根际群落结构的相互关系.[方法]通过田间病情调查,统计番茄青枯病发病率和病情指数,进而利用高通量测序技术比较分析感染青枯病和健康番茄植株根际基质细菌群落结构多样性和组成.[结果]番茄植株在生殖生长期(移栽后60 d)的发病率(6.17％)和病情指数(5.11)均大于营养生长期(移栽后30 d)(分别为2.5％和1.25).青枯雷尔氏菌在发病初期(1级和2级)植株根际分布数量显著大于发病后期(3级和4级).病株根际基质Chao1指数和Shannon指数均显著低于健株根际基质.与健株根际基质相比,病株根际基质中变形菌门(Proteobacteria)的相对含量极显著增加,放线菌门(Acidobacteria)和蓝细菌门(Cyaniobacteria)的相对含量极显著降低(P＜0.01),罗纳杆菌属(Rhodanobacter)和病原菌所在雷尔氏菌属(Ralstonia)相对含量显著增高,冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示其与青枯雷尔氏菌的分布数量呈正相关,而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、粒状胞菌属(Granulicella)、海管菌属(Haliangium)和德沃斯氏菌属(Devosia)含量显著降低(P＜0.05),RDA分析显示其与青枯雷尔氏菌的分布数量呈负相关.[结论]番茄感染青枯病后根际基质微生物多样性和有益菌群数量显著降低,因此,可以通过添加有益菌,调控土壤微生物群落组成来抵御土传青枯病害.