为了探究渭北旱塬苹果园不同水肥管理模式下的土壤水分差异,于2013-2016年在地处渭北旱塬的陕西省白水县田家洼村进行了田间试验,设置了3个不同果园水肥管理方式:农户模式(单施化肥,FM)、现有模式(推荐施肥配合地膜覆盖,EM)、优化模式(有机无机肥配施配合双元覆盖,OM),并对0～300 cm土层土壤水分进行了测定.结果表明:优化模式可以显著提高0～200 cm土层土壤贮水量,0～100 cm土层土壤含水量在干旱季节较农户模式和现有模式分别增加5.6％和15.3％,优化模式200～300 cm土层土壤水分相对亏缺指数低于现有模式,在干旱年份可以提高降雨入渗,降雨入渗达到300 cm,同时优化模式可以提高果园0～300 cm土层土壤降水补充量,稳定土壤水分变化,有效缓解了深层土壤干燥化程度.优化模式4年平均产量较农户模式和现有模式分别提高36.6％和22.5％.综上,优化模式可以通过提高土壤有效含水量,改善浅层和深层水分状况,提升土壤水分利用效率,在提高产量的同时,缓解土壤深层干燥化程度.

该研究以小麦‘矮抗 58’为材料,采用根箱种植,设计 3 种不同产量水平的水肥管理模式[高产高效(HH)、高效(HE)、超高产(SH)],于小麦花后(0、7、14、21、28 d)测定不同土层(0～20 cm 和 20～40 cm)根系谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷丙转氨酶(GPT)和硝酸还原酶(NR)的活性,并分析籽粒产量及其构成因素,以探讨水分控制、肥料管理等方面集成的大田管理模式下小麦生育后期根系氮代谢的生理机制,为生产中提高氮素利用效率、实现高产优质提供理论依据和技术支持.结果显示:(1)在小麦生育后期,20～40 cm土层根系的氮代谢酶活性高于0～20 cm土层根系;HH 模式下不同土层根系的 4 种氮代谢酶活性均显著高于 SH 和 HE 模式,而SH 与 HE 模式间则在大部分时期差异不显著.(2)3 种模式下0～20 cm和 20～40 cm土层根系的 GS活性在花后 14 d有一个小高峰,之后又下降,呈现出降-升-降的变化趋势.(3)HH 模式下根系的GOGAT活性强度及维持时间均高于SH 和HE模式;HH 模式和SH 模式下0～20 cm和20～40 cm土层根系的GPT活性在开花期至花后 7 d无明显变化,7～14 d时 GPT活性迅速下降,但 14～28 d时 GPT活性无明显变化.(4)3 种模式下不同土层根系的 NR活性在开花期至花后 21 d下降比较缓慢,花后 21～28 d时 NR活性迅速下降.(5)3 种模式间的小麦籽粒产量及其构成因素差异显著,且 HH 模式的籽粒产量显著高于 SH 和 HE 模式.研究表明,采用合理的栽培管理模式能够更好地调控小麦花后根系氮代谢相关酶活性,促进花后根系氮同化能力,从而更好地协调小麦地上与地下部的生理活动,保障小麦高产,且 HH 栽培模式下的小麦根系氮同化能力最强,收获的产量也最高.

通过下乡调研,总结并分析福建省山区茶园成功的经验与面临的挑战;主要针对山地茶园存在水土流失与茶园经营单一及生产质量有待提高等突出问题,结合红壤山地生态复合茶园的研究成果,提出了新时期发展山区“生产-生态-生活”耦合茶园(简称“三生”)的总体思路,阐述了“三生”耦合茶园的理论内涵,其是按照生态经济学的原理,通过茶园系统内部各结构要素的优化组合,促进其在时序有效链接、空间合理布局和生产生态匹配中产生正向联系和优势叠加作用,实现山区茶园生产、生态、生活功能的影响挖掘与充分利用,形成山区茶园整体性的耗散结构与有序性耦合链接的特定农业开发系统.从科学开垦与水肥调控工程、水土保持与立体种养工程、生态恢复与地力保育工程、水分涵养与茶园景观工程、绿化环节与茶旅结合工程、多样发展与康悦养生工程等6个方面总结提出了“三生”耦合茶园模式构建要素与技术实施要点.通过定位试验的能值分析表明,“三生”茶园能值自给率比常规茶园提高36.31％,可持续发展指数是传统茶园的2.68倍,说明在生产效率和和可持续发展方面“三生”茶园模式均优于常规茶园.结合福建茶业绿色振兴实际,提出了发展“三生”耦合茶园的技术与管理对策,以期为茶业企业与家庭农场在绿色发展过程提供参考及其借鉴.

施肥方式不当是半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥利用率低的主要原因之一,研究氮肥减量后移和有机肥替代对玉米水肥利用效率和产量的影响,可为该区玉米水肥高效管理提供理论依据.依托4年大田定位试验,设置3个处理,即肥料全部基施(CK)、减氮15％且在抽雄期追施(RN)、30％的化肥以有机肥替代且在抽雄期追施(RNM),研究不同施肥模式对玉米耗水特性、生长发育和水肥利用效率的影响.结果 表明:施肥方式对玉米水肥利用效率和产量有显著调控作用,并与降雨年型密切相关.欠水年和平水年,RN花前耗水量较CK降低16.1％～18.8％,花后耗水量提高18.0％ ～ 22.2％;RNM花前、花后耗水量均与CK差异不显著.丰水年,RN和RNM花前耗水量分别较CK降低16.7％和6.3％,花后耗水量分别增加11.4％和29.7％.与CK相比,RN显著提高了追肥后玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值),花后生物量增加15.6％ ～44.9％,穗长、穗粒数、穗粒重和百粒重显著提高,产量增加9.8％ ～ 17.0％,水分利用效率(WUE)提高6.3％～21.4％,肥料偏生产力(PEPT)、氮素偏生产力(PEPTN)、磷素偏生产力(PEPTP)和钾素偏生产力(PEPTK)均显著提高.综上,RN能显著提高不同降水年型下玉米花后耗水量和SPAD值,增加花后生物量,优化穗部性状,使产量、水肥利用效率显著提高,为半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥高效利用的有效肥料管理模式.

目的:探寻不同水氮耦合配比对绿洲灌区蒙古黄芪开花期光合生理特性的影响.方法:2018年在“甘肃省农业工程技术研究院试验基地”开展大田试验,以一年生蒙古黄芪为供试材料,采用裂区设计,以灌水量(W1:3 200 m3/hm2,W2:3 600 m3/hm2,W3:4 000 m3/hm2)做主区,施氮量(N0:0 kg/hm2,N1:50 kg/hm2,N2:100 kg/hm2,N3:150 kg/hm2)为副区,测定蒙古黄芪开花期的光合特征.结果:灌水量和施氮量的互作效应对开花期蒙古黄芪的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量具有显著影响(P＜0.05).在蒙古黄芪生育期减量20％灌水(W1)条件下,N2(中施氮)处理的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量(SPAD)较N.(对照)、N1(低施氮)和N3(高施氮)分别提高147.62％、16.84％、42.60％,61.37％、10.97％、53.21％和57.83％、13.97％、9.13％.表明生育期减量20％灌水与中施氮处理耦合能够显著提高开花期蒙古黄芪的净光合速率、蒸腾速率和叶绿素含量,增强蒙古黄芪开花期的光合作用.结论:在绿洲灌区,采用蒙古黄芪生育期减量20％灌水(3 200 m3/hm2)与中施氮量(100 kg/hm2)组合的最优栽培模式,可为实现该区黄芪高产、优质水肥管理提供技术指导和理论支撑.

稻蟹共作模式是我国较成熟的稻田综合种养模式.由于“蟹”的加入,稻蟹共作带来较高经济价值的同时,对田间生态环境和水稻生长也带来显著影响,但对其影响结果及原因缺少系统总结与分析.基于此,本文结合近年国内外稻蟹共作相关研究,总结了稻蟹共作对田间气体排放、养分循环及生态效益的影响,进一步探讨稻蟹共作对水稻品种选择、田间水肥管理及水稻产量品质的影响.提出未来研究应更关注整体生态环境效应,研究方法应加强大范围田间实验与小规模模拟实验结合,研究内容应加强机理研究,深入稻蟹共作整体效应,研究周期应加强长期定位研究,研究方向应关注协同、优质、高效等问题.以期深入了解稻蟹共作对田间生态环境及水稻生长的影响,进而为稻蟹共作理论创新与技术突破提供理论支撑.

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.

坡地果园是大渡河干暖河谷主要的土地利用方式之一,而土壤生物学特性是土壤肥力的关键组成部分.为了解不同经营管理措施下坡地果园的土壤生物学特性,比较研究黄果柑坡地果园不同经营模式(散户和集体经营)和不同坡位(下坡、中坡和上坡)的土壤微生物生物量和酶活性变化,并探讨它们与细根生物量、土壤养分等的关系.结果显示;经营模式和坡位导致土壤微生物生物量和酶活性差异明显.土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮及酶活性在不同坡位间表现为下坡＞中坡＞上坡;与散户经营的坡地果园相比,集体经营的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、亮氨酸酶活性平均分别增加32％、13％和22％,而过氧化氢酶活性降低39％;土壤多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶以及N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性在不同经营模式间相对稳定.进一步分析表明,土壤微生物生物量和酶活性与不同经营模式和不同坡位的黄果柑果园细根生物量、土壤通气度、土壤有机质等存在显著正相关(P＜0.05).上述结果表明不同经营措施和坡位微地形导致的植物根系与土壤理化性质会影响土壤微生物生物量与酶活性,在果园后期应进行地面植物和相关的水肥管理,有助于增加与土壤碳、氮循环相关酶的活性,促进土壤养分循环,进而提高土壤肥力.

植物不同器官的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征能够反映植物内部的养分分配与平衡关系.该研究以福建安溪3种不同管理模式的铁观音茶园为研究对象,设置了常规管理模式下的茶园(M1)、间作套种模式下的茶园(M2)和现代技术管理模式下的茶园(M3)3种样地,分析茶树根、茎、叶器官的C、N、P含量及其化学计量学特征,养分的变异特征与异速生长关系.结果表明:M2和M3管理模式下茶树根、茎、叶N、P含量均显著高于Ml管理模式,C含量差异不明显;茶树根、茎、叶C∶N、C∶P、N∶P均表现为M1＞M2＞M3.茶树不同器官C、N、P含量差异较大,根据变异来源分析,管理模式因素对C、N、P含量变异的影响均达到显著水平.根茎叶N-P的异速生长关系表明茶树不同器官的养分需求存在相似性;土壤pH和容重是影响C∶N、C∶P、N∶P的重要因素,而土壤含水量和盐度对茶树根和叶C含量的影响较大.总体来讲,间作套种以及现代化滴灌、水肥等管理模式可以改善茶树对养分的吸收效率,对解决土壤养分不均衡问题具有正面效应.