为研究不同灌溉施氮模式对冬小麦农田氮素气态损失的影响,以冬小麦为研究对象,在山东省长清灌溉试验站开展田间试验.试验设置了 2种测墒补灌水平:80％～90％田间持水量(θf)(I1)、70％～80％θf(12);3个施氮量:常规施氮240 kg·hm-2(N1)、减氮12.5％(N2)和减氮25％(N3),共6个处理.结果表明:施肥或灌溉后2～4d内均会出现氨挥发速率和氧化亚氮排放峰,追肥期的氨挥发速率明显高于基肥期.12N2处理在追肥期的氨挥发平均速率较其他处理降低10.1％～51.6％,在全生育期内氧化亚氮平均排放速率较其他处理降低了 15.4％～52.2％.氨挥发速率与表层土壤pH值、铵态氮含量呈显著正相关,氧化亚氮排放速率与表层土壤硝态氮含量呈显著正相关.土壤氨挥发累积量为0.83～1.42 kg·hm-2,氧化亚氮排放累积量为0.11～0.33 kg·hm-2,适量减少灌水量和施氮量可以有效减少氨挥发和氧化亚氮累积排放量,其中,I1N3、I2N2处理氨挥发和氧化亚氮累积排放量显著低于其他处理.I2N2处理冬小麦产量最高,为5615.6 kg·hm-2.I2处理灌溉水利用效率均显著高于I,处理,最大增幅达到45.2％,与N1、N3处理相比,N2处理的氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率最大增幅分别达到15.2％、31.8％.综上,以70％～80％θf测墒补灌且施氮量为210 kg·hm-2可以有效提高冬小麦水氮利用效率并降低农田氮素气态损失.

控释肥作为一种能够提高肥料利用率、保障作物产量和节约劳动力的新型肥料已经在作物生产中得到广泛应用,而控释肥对土壤N2O排放影响结果的差异使其成为当前科学评估控释肥施用环境效应的焦点问题之一.因此,旨在探讨不同种类控释肥及氮素水平施用对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响,为科学评价控释肥施用的环境效应及其推广应用提供科学依据.本研究监测采用静态暗箱-气相色谱法对不同控释肥施用下土壤N2O排放、环境因素以及产量进行了周年监测,探讨了不同处理(对照处理(CK)、控释肥处理1(CRF1)、优化控释肥处理1(80％ CRF1)、优化控释肥处理2(80％ CRF2)和控释肥处理3(CRF3+尿素))下土壤N2O排放特征及土壤温湿度对其的影响.结果表明:控释肥施用下冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰高值主要出现在基肥施用并伴随灌溉(或降雨)后,一般持续时间约为7-10 d,小麦返青期灌溉以及玉米后期降雨会引起微弱的N2O排放峰.不同处理土壤N2O排放通量变化范围为-235.61-2625.01 μg N2O m-2h-1,平均排放通量为23.88-51.39 μg N2Om-2 h-1,与CRFI相比,80％ CRF1和80％CRF2处理能够减小施肥期的N2O排放峰值,但不改变轮作周期土壤N2O排放季节变化规律.CK处理和CRF3+尿素处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间表现出显著的正相关性(r2=0.38,P＜0.01;r2 =0.30,P＜0.05);CRF1处理和80％CRF1处理在冬小麦生长季及整个轮作周期内与土壤孔隙含水率(WFPS)表现为显著的正相关关系(冬小麦生长季分别为r2=0.50,P＜0.01;r2=0.39,P＜0.05;整个轮作周期分别为r2=0.39,P＜0.05;r2=0.43,P＜0.05).80％CRF2处理N2O年排放总量最高,为(2.89±0.24) kg N/hm2.相同控释肥种类条件下,80％CRF1处理比CRF1处理减少了14.23％,但并未达到显著水平;相同施氮量水平下,CRF1处理与(CRF3+尿素)处理之间N2O年排放总量差异不显著,而80％CRF1处理比80％CRF2处理N2O年排放总量减少16.16％,并达到显著水平(P＜0.05).本研究不同处理之间N2O直接排放系数在0.29％-0.42％之间,均明显低于IPCC 1.0％的默认值.各控释肥处理产量与当地农民常规施肥量条件下产量没有显著性差异.因此在华北地区冬小麦/夏玉米轮作系统中应用控释肥技术可以在保证产量的前提下有效减少土壤N2O排放,并且仍存在一定的减排空间.

2015-2017年利用水肥渗漏研究池,以‘石麦15’(SM15)为材料,采用随机区组设计,设置2个氮肥类型(尿素和有机肥牛粪)、2个施氮水平(180和90 kg·hm-2)、2个灌溉水平(500和250mm)进行试验,探讨水、氮及其互作对冬小麦田土壤氨挥发损失量和籽粒产量的影响.结果表明:施肥以后土壤氨挥发持续7d左右.2015-2016年施肥后各处理土壤氨挥发损失总量为13.36～46.04 kg·hm-2,氨挥发氮肥损失率为8.9％～41.1％,2016-2017年各处理土壤氨挥发损失总量为14.78～52.99 kg·hm-2,氨挥发氮肥损失率为9.2％ ～45.8％;两年试验内氨挥发损失量最多的处理为W2U1(施尿素N 180kg·hm-2,灌溉量250 mm),氨挥发损失率最高的处理为W2U2(施尿素N 90 kg·hm-2,灌溉量250mm),合理的水氮管理可以显著降低土壤氨挥发损失率,施用尿素造成的土壤氨挥发损失为有机肥的2～3倍.两年试验均以W1M1(施牛粪N 180kg·hm-2,灌溉量500 mm)的小麦产量最高,灌溉量、肥料类型和施氮量互作对冬小麦产量影响极显著.综合氨挥发损失量和冬小麦籽粒产量,本试验条件下,水氮互作效应显著,冬小麦生育期内总灌溉量500 mm、施有机肥180 kg·hm-2时冬小麦季土壤氨挥发损失率较低,产量最高,施用有机肥的增产效果优于尿素,可作为黄淮海地区冬小麦实际生产中增产增效的水肥优化管理方式.

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.

目的:研究水分和肥料因素对远志皂苷积累的效应,为远志的栽培技术提供参考.方法:采用盆栽试验,设置一系列水分和肥料处理,取材测定远志根皮的细叶远志皂苷含量及产量.结果:(1)适当灌溉促进远志根皮增产但水分过多却显著降低其皂苷含量,其中70％的土壤持水量处理条件下细叶远志皂苷单株产量最高;(2)氮、磷、钾肥均对远志根皮有增产效应,也都促进根皮中皂苷的积累,但三者对细叶远志皂苷单株产量的贡献率不同,表现为:磷量＞氮量＞钾量,磷肥在远志药材的品质形成中起重要作用.结论:控制适量的灌溉水分和合理施肥有助于兼顾远志药材的产量和质量.

灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义.氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂.基于2013-2015年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验,利用D和18O双稳定同位素和MixSIAR贝叶斯混合模型,量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例,阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异,分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系.研究结果表明:两季冬小麦返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆和灌浆-收获期主要根系吸水深度均值分别为0-20 cmm(67.O％)、20-70 cm(42.0％)、0-20 cm(38.7％)和20-70 cm(34.9％),但季节变化差异显著,2014季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加,2015季则主要集中于浅层土壤(0-70 cm).返青-抽穗期仅灌水20 mm或施肥105 kg/hm2 N促使拔节-抽穗期深层(70-200 cm)土壤水分利用率平均增加29％,而前期充分灌水且大量施肥(≥当地施肥量210kghm-2N)时拔节-抽穗期根系吸水深度为土壤表层0-20 cm.在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致.

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.

水资源缺乏和过量施肥影响着干旱半干旱盐渍化地区农业的发展.研究不同灌溉和施肥量对土壤水盐分布和青贮玉米产量的影响,可为该区确定适宜的灌溉和施肥量提供依据.试验于2015和2016年在大同盆地的盐渍化农田进行,设3种灌溉水平:土壤水分上限分别为田间持水率(θf)的100％(W1)、90％(W2)和80％(W3),根据各处理灌溉前的土壤平均实际含水率计算灌水量;2015年设4种施肥水平:900(F1)、750(F2)、600(F3)和450 kg·hm-2(F4),2016年设F1、F2和F3共3种.试验用化肥为缓释复合肥,总养分含量48％,其中N∶P2O5∶ K2O的比例为30∶12∶6.结果表明:土壤表层电导率随施肥量的增加而增大,施肥水平对平均电导率(EC)和含水率的影响在0～ 10 cm土层显著,与F1相比,F2的0～10 cm土层平均EC在2015年和2016年分别降低25.6％ ～42.7％和6.4％～7.7％.20～80 cm土层的水分含量随施肥量的增加而降低,与F1相比,2015年F2 、F3和F4处理20～80 cm土层平均土壤含水率分别增加5.9％、16.7％和16.7％,2016年F2和F3分别增加13.3％和16.7％.产量在两年中均表现为F1和F2高于F3和F4,W3低于W1和W2;F1和F2的产量差异不明显;与W1相比,W2的产量减少低于15％.因此,施复合肥600～750 kg·hm-2(氮肥含量180～270 kg· hm-2),且灌溉水平为W1和W2时,可以保证该地区盐溃化土壤种植玉米获得较高的产量,并且不会造成根系层的盐分积累.

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明:日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm-2·d-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7％;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.

为减少油松定植后的死亡率,在控制成本的基础上促进油松良好生长,该研究采用裂区实验设计方法,选取三个灌溉水平与三个园林废弃物有机肥施用量进行比较试验,通过测定油松树高、胸径、叶绿素及叶片养分含量指标探究灌溉和施用有机肥对油松林木生长的影响.结果表明:灌溉可以显著提高油松在胸径、树高、生理等方面的生长指标,树高和胸径在中水灌溉(A2)下的促进效果甚至高于高水灌溉(A3);试验处理1a后,施肥对油松的生长影响显著,但三个施肥水平间的差异不显著;灌溉与施用有机肥之间不存在显著交互作用.综上可知,施肥和灌溉对油松的生长会产生显著的促进作用,从施肥和灌溉的效果并综合资源利用效率的角度考虑,少量施用有机肥,并以80 L·(10天·株·次)-1的灌水量在生长季(4月—9月)进行滴灌是较为经济、有效的油松生态林管护措施.