为验证临界氮浓度在南疆滴灌棉田的稳定性和适应性,明确以氮素吸收(Nuptake)、氮营养指数(NNI)和累积氮亏缺量(Nand)为指标评价和诊断南疆滴灌棉花适宜氮水平和氮营养状况的准确性.以'新陆中55号'和'新陆中78号'棉花品种为试验材料,通过2年定位田间试验,设置5个氮水平(0、75、150、300、450 kg·hm-2),建立基于棉株干物质量(PDM)的南疆滴灌棉花临界氮稀释曲线(PNCc)和基于PNCc的Nuptake、NNI、Nand模型及NNI、Nand与相对籽棉产量(RY)的估算模型.结果表明:新陆中55号和新陆中78号棉花PNCc、最高(PNCmax)、最低(PNCmin)边界稀释模型的相关系数(R2)分别为0.905和0.960、0.919和0.950、0.934和0.969.新陆中55号和新陆中78号临界氮浓度基于1∶1直线的R2、根均方差(RMSE)、相对误差(RE)分别为0.987、0.051 g·kg-1、1.95％和0.984、0.044 g·kg-1、1.91％,模型在年际间具有较好的稳定性和适应性.Nuptake、NNI和Nand模型对新陆中55号和新陆中78号适宜氮水平和氮营养状况的评价和诊断结果一致,均以300 kg·hm-2为最佳施氮量,综合氮水平与籽棉产量拟合结果,新陆中55号和新陆中78号理论适宜施氮量分别为322.7、336.4 kg·hm-2.新陆中55号和新陆中78号NNI、Nand与RY在不同生育期的R2均大于0.900,NNI、Nand与RY的籽棉产量估算模型基于1∶1直线的R2、RMSE、RE分别为0.899～0.989、0.05～0.13、4.1％～9.9％和 0.902～0.981、0.04～0.12、5.1％～9.5％,均达到极显著水平.研究结果可为南疆滴灌棉田适宜施氮水平和氮营养状况的评价和诊断及籽棉产量的估算提供一种新路径.

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm-2,分别记为No、N1、N2、N3、N4)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I1、I2、I3),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明:氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N3I1处理达到最大,为4016 kg·hm-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N3I3和N3I1处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N3I1处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.

采用地表滴灌技术,田间设计9个水氮耦合处理,以不灌溉不施肥为对照(CK),9个耦合处理由3个灌溉水平(灌溉土壤水势起始阈值为-75、-50、-25 kPa)和3个施N水平(150、300、450 g·tree-1·a-1)组合,于2012和2013年2个生长季的滴灌水氮耦合措施后,研究耦合措施对欧美108杨林木胸径、树高和蓄积量的年增量及0～60 cm土层全氮含量的影响.结果表明:水氮耦合措施可显著促进108杨林木生长并有效提高林地生产力,耦合措施第一年,9个耦合处理中高水高肥处理(土壤水势-25 kPa+施N量450 g· tree-1·a-1)使108杨蓄积年增量达到11.54 m3 hm-2·a-1,相比CK的8.01 m3·hm-2·a-1提高了44.1％,耦合措施第二年,中水高肥处理(土壤水势-50 kPa+施N量450 g·tree-1·a-1)使108杨蓄积年增量达到27.85 m3·hm-2·a-1,较CK的20.48 m3·hm-2·a-1提高36.O％.连续的水氮耦合措施显著提高了林地0～20 cm土层全N含量,耦合措施第一和第二年高水高肥处理各土层全N含量分别比CK高出12.3％～59.4％和71.1％ ～81.1％.108杨胸径和树高增量与土壤全N含量呈显著正相关,施N水平和水氮交互作用对林木生长和土壤全N含量具有显著的影响,而灌溉水平的影响不显著.综合表明,滴灌水氮耦合措施可通过改善林地土壤肥力,尤其是浅土层全氮含量来有效促进林木生长并提高林地生产力.

灌溉是设施土壤水分的主要来源,但膜下滴灌条件下设施土壤团聚体养分、酶活性和球囊霉素的分布特征等缺乏系统的研究.本文以连续6年不同灌水下限20 kPa(D20)、30 kPa(D30)和40 kPa(D40)下的膜下滴灌设施土壤为研究对象,分析了灌水下限对土壤团聚体稳定性及其脲酶、蔗糖酶、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和球囊霉素(GRSP)含量的差异.结果表明:不同灌水下限显著影响各粒级团聚体的分布,其中与D20和D40相比,D30显著减少了微团聚体(＜0.25 mm)含量,促进了大团聚体(＞0.25 mm)的形成;且在D30处理下土壤团聚体的稳定性也显著提高,表现为水稳性团聚体平均质量直径(MWD)分别比D20和D40提高了26.4％和13.4％.不同团聚体中的碳、氮、磷及GRSP含量也显著不同,SOC、TN、TP、GRSP含量在2～1 am、1～0.25 mm、＜0.053 mm粒径中含量较高.总体来说,1～0.25 mm粒径团聚体SOC、TN、TP对全土的贡献率最高,分别达46.5％、53.3％、37.7％.不同团聚体中脲酶和蔗糖酶活性随粒径减少而逐渐增加,其中D30和D40处理显著增加了土壤团聚体酶活性,且1～0.25 mm粒径团聚体对全土酶活性的贡献率最高,分别达38.7％、41.2％.相关分析结果表明,土壤团聚体MWD与GRSP、SOC和脲酶活性之间呈显著正相关,且GRSP含量与SOC和脲酶活性也呈极显著正相关.综上,将土壤水吸力30 kPa设为灌水下限,有利于提高设施土壤团聚体稳定性,并增强团聚体对其中养分、酶活性和球囊霉素的保护作用.

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.

利用连续3年不同灌水下限(25、35和45 kPa)和施氮量(75、300和525 kgN·hm-2)的膜下滴灌设施番茄田间试验,探讨水氮调控对设施土壤供氮潜力的影响.结果 表明:灌水下限和施氮量对土壤有机碳和全氮储量的影响显著,而水氮交互作用对二者影响均不显著;灌水下限、施氮及其交互作用对休耕期0～ 30 cm设施土壤有机氮组分、微生物量氮和固定态铵储量的影响显著;不同水氮调控下,设施番茄休耕期0～ 30 cm土壤酸解氮组分储量及占酸解总氮比例的大小顺序依次为酸解氨基酸氮＞酸解铵态氮＞酸解未知氮＞酸解氨基糖氮;酸解氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态;酸解氨基酸氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮、酸解总氮、非酸解氮、有机碳和全氮均呈显著相关;土壤固定态铵与酸解氨基酸氮呈显著正相关;土壤微生物量氮与酸解铵态氮、酸解氨基糖氮呈显著正相关,与酸解氨基酸氮呈显著负相关.土壤酸解氨基酸氮、土壤微生物量氮和固定态铵在一定程度上可作为设施土壤供氮潜力的反映指标,科学合理的水氮措施对提升设施土壤供氮潜力具有重要意义.

该文采用HPLC法,分析测定一年生罂粟植株体开花后不同生育期根、茎、叶、果壳中的蒂巴因含量,研究了罂粟体内蒂巴因的变化规律和水氮耦合对蒂巴因的影响.结果表明:一年生罂粟植株体的蒂巴因含量的变化范围在果壳中为1.81％～4.54％,成熟期达到最高;叶片中为0.30％～0.68％,膨大后期最高,采收期最低;根中为0.03％～0.28％,膨大前期最高,采收期最低;茎秆中为0.23％～0.60％,呈递减趋势,采收期最低,茎上、中、下部的蒂巴因含量的变化范围分别为0.42％～0.97％、0.15％～0.60％、0.13％～0.37％.滴灌量和施氮量对一年生罂粟果壳中蒂巴因含量的影响差异显著.罂粟壳质量最佳的水氮偶合条件为I130 N14,即滴灌量为130 m3?667 m-2,施氮量为14 kg?667 m-2时,蒂巴因含量达最高.

甜菜(Beta vulgaris)是我国北方重要的糖料作物,其根部是榨糖的原料.水肥科学管理是作物栽培中重要的农艺措施,在甜菜生产中氮肥施用量普遍偏高,造成甜菜生长源库关系失调,产量和含糖率下降.为此,本试验于2016～2017年在内蒙古乌兰察布市凉城县研究了水氮耦合条件下,不同水氮供应对甜菜氮素吸收、积累、分配、氮同化酶活性、氮肥利用效率和产质量的影响,为甜菜生产水氮科学管理提供生理基础和理论依据.结果 表明:膜下滴灌条件下,甜菜氮吸收量和叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性均随施氮量和灌水量的增加而增加;叶丛快速生长期叶片NR和GS活性最高,块根及糖分增长期块根中GS活性最高,与不同器官生长速率相一致;随施氮量的增加,氮素吸收利用率、氮素偏生产力、氮素生理利用率和氮素农学利用率均减小.甜菜生育期灌水1 350～1 427m3·hm2,配合施氮量150～179.22kg·hm-2,有利于甜菜产质量增加,同时水氮利用效率也提高.

围绕宁夏扬黄灌区土壤质地黏重、养分匮乏等导致作物产量低的问题,于2017、2018年在秸秆全量粉碎还田(12000 kg·hm-2)的同时配施4个氮肥施用水平(0、150、300、450kg N·hm-2),以秸秆不还田常规施氮(225 kg N·hm-2)为对照,研究秸秆还田配施不同量氮肥对滴灌玉米田土壤理化性状和产量的影响.结果表明:与秸秆不还田处理相比,秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm-2处理0～20 cm土层平均土壤容重分别降低3.3％和5.4％,土壤孔隙度分别增加3.7％和7.1％;秸秆还田配施氮肥对土壤养分和玉米产量的提升效果显著,其中以秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm-2表现最佳;秸秆还田配施氮肥可显著增加土壤贮水量和产量,秸秆还田配施氮肥300 kg·hm-2处理在2017和2018年土壤贮水量最高可分别增加13.6％和22.1％,产量分别增加31.1％和46.0％.分析产量构成因素发现,秸秆还田配施氮肥处理主要是通过增加穗粒数和百粒重而达到高产.对玉米产量-配施纯氮量关系进行曲线拟合发现,该地区秸秆全量还田配施氮肥的最佳用量为260 kg·hm-2.研究结果可为该地区土壤培肥和滴灌玉米生产提供重要依据.

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.