土壤水分下限及水氮供应对交替根区滴灌下番茄生长及其环境的影响

发布时间：2020-07-29 16:17

【摘要】：交替根区滴灌作为交替根区灌溉的一种,其节水效应显著,应用潜力与潜在优势较大。然而目前关于交替根区滴灌的研究非常有限,且多数限于节水增产效果,对品质的影响研究极少,对水氮供应下,植株收获后土壤中硝态氮的迁移和利用方面也缺乏研究。本试验以番茄为对象,研究在交替根区滴灌施肥条件下,适宜的交替滴灌的水分控制条件;通过模拟土柱,在土壤一定层次施加~(15)N标记K~(15)NO_3的方法,在交替根区滴灌施肥条件下,研究不同水氮供应耦合对番茄生长的影响及环境效应,一方面,为交替根区滴灌施肥调控提供理论依据与实践指导;另一方面,探讨其对土壤剖面中残留氮的迁移与利用的影响,为蔬菜交替根区滴灌施肥以及环境效应评价提供科学依据,为蔬菜生产上水氮资源高效管理提供试验支撑。主要研究结果如下:(1)在田间小区设置常规滴灌与交替滴灌两种灌水方式,80%θ_?、70%θ_?、60%θ_?(field capacity,θ_?)三种不同土壤水分下限,高水与低水两种灌水量,共8个处理。试验结果发现:相同灌溉量下,与常规滴灌相比,交替滴灌控制水分下限为70%θ_?时,根系的促进作用更强;而地上部分则表现出株高有着不同程度的降低,茎粗在水分下限为80%θ_?、70%θ_?时明显加粗,60%θ_?时相对变细,总生物量则在高灌溉量下差异不显著,低灌溉量下显著下降。叶片则表现出在水分下限为70%θ_?时叶绿素含量最高,光合速率未明显降低,低灌溉量下蒸腾速率显著降低。叶片SOD、POD、CAT活性及Pro含量等保护酶在水分下限为70%θ_?时活性较强,使得植株对逆境的的抵抗能力能发挥出最大效应。而一个交替周期内叶片中的激素含量也表现出一定的规律:随着灌水后时间的延长,水分下限降低,叶片中ABA含量呈现出上升的趋势,IAA、ZR、GA_3则总体上下降。叶片氮磷钾浓度和硝酸还原酶(NR)活性也表现出控制水分下限为70%θ_?时显著增加,60%θ_?时显著降低,同时控制水分下限为70%θ_?时,显著增加番茄产量,提高水分利用效率,改善番茄品质,并且交替滴灌能显著减少土壤中硝态氮的淋洗,节约氮素资源,降低环境风险。降低灌溉量下,与对应的高灌溉量处理相比,番茄根系生长明显受到抑制,株高下降幅度增大,茎粗则进一步变细,生物量显著下降。叶片在水分下限为70%θ_?时叶绿素含量显著降低但下降幅度相对较小,光合速率下降幅度较低,而蒸腾速率显著下降。叶片保护酶活性则总体上增加,并且在水分下限为70%θ_?时,保护酶活性最高,叶片中激素含量也表现出ABA含量随着灌水时间的延长持续显著增加,IAA、ZR、GA_3含量总体上持续下降,叶片氮磷钾浓度以及NR活性也总体上下降,但氮磷钾浓度下降低幅度较小,NR仍保持在较高的活性。同时,在水分下限为70%θ_?时,产量较CH80处理相比没有显著下降,水分利用效率显著提高,果实品质得到显著提高。综上,综合考虑土壤水分下限对番茄生长、生理响应及品质改善和环境等方面的影响,控制土壤水分下限70%θ_?时的交替滴灌是番茄较适宜的水分交替条件。(2)试验二设置常规滴灌与交替滴灌两种灌水方式,高水、中水、低水三种灌水量,高氮与低氮两种施氮量,共6个处理。通过模拟土柱,在土壤一定层次施加~(15)N标记的K~(15)NO_3,研究交替根区滴灌下,不同水氮供应对番茄植株生长以及对土壤剖面残留~(15)N的迁移与利用的影响,得出以下结论:相同氮素下,与常规滴灌相比,高灌溉量下,交替滴灌能显著促进根系生长,果实干重、总生物量、叶片氮磷钾吸收量以及植株总吸氮量显著增加。灌溉量降低31.39%时,AMH处理根系生长未受到明显抑制,总生物量仅下降5.82%,叶片中氮磷钾吸收量降低幅度较小,果实及植株吸氮量没有显著下降。灌溉量降低47.19%时,ALH处理根系生长明显受到抑制,果实干重及总生物量显著下降,叶片中氮磷钾吸收量及植株总吸氮量显著下降。当氮素降低一半时,相同灌水量下低氮素处理较对应的高氮素处理根系生长受到抑制,果实干重及总生物量显著下降,叶片氮磷钾吸收量及植株总吸氮量显著下降。~(15)N标记在30-40cm土层中,交替滴灌处理较常规滴灌处理~(15)N迁移距离少10cm,且交替滴灌处理偏向上迁移较多,淋溶较少,而常规滴灌处理则淋溶较多,且灌溉量越低的处理向下迁移越少。交替滴灌下标记~(15)N的累积量较常规滴灌显著增加,而氮素损失则显著下降,且灌溉量越低的处理氮素损失越少。综上,交替滴灌下合理的水氮供应显著影响着作物的生长,并且在一定的水分胁迫下,交替滴灌增产作用更加明显,节水效果更加显著;交替滴灌较常规滴灌还能显著降低土层中硝态氮的淋洗,减少氮素损失,而这将对水氮资源的高效利用,调控土壤剖面养分资源的有效性及降低环境风险具有重要意义。
【学位授予单位】：淮北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S641.2;S152.7
【图文】：

茎粗,土壤水分下限,株高,根区

与 CH80 处理相比，处理 16 days 时除 AH80 处理株高显著下降，其余处理差异不显著，29 days 时除了 AH60 处理株高显著下降，其余处理间无显著差异，而处理 91days 时，除 AH80 处理与常规 CH80 处理株高差异不显著外，AH70 与 AH60 处理较 CH80 处理分别下降 4.37%和 4.79%；降低灌溉量条件下，随着处理天数的增加 CL80 处理下株高平均较 CH80 下降 8.48%，三个交替滴灌处理株高较高灌溉量平均下降 11.53%；低灌溉量下，与 CL80 相比，总体上三个交替滴灌处理株高平均下降 5.78%。番茄茎粗的变化在不同处理天数表现有差异，并且交替滴灌有利于促进茎粗加粗。高灌溉量下，在生长前期，不同处理之间茎粗差异不显著，而不同滴灌方式在中期三个交替处理较常规滴灌茎粗平均增加 5.55%，后期 AH80、AH70 平均增加 5.23%，而 AH60 处理则比常规滴灌下降 2.32%。降低灌溉量条件下，在前期与中期，低灌水量各处理茎粗与高灌水量处理差异不显著，后期 CL80 处理下茎粗较 CH80 下降 5.41%，三个交替处理较高灌水处理平均下降 4.9%；低灌溉量下，与 CL80 相比，在中期和后期 AL70 处理茎粗均表现出增加最大，分别达到 7.09%和 7.36%。

土壤水分下限,水分利用效率,根区,产量

土壤水分下限及水氮供应对交替根区滴灌下番茄生长及其环境的影响.1.2 交替根区滴灌土壤水分下限对番茄产量及水分利用效率的影响图 2 所示，高灌溉量下，与 CH80 相比，AH70 产量、水分利用效率了 6.52%、6.5%，AH80、AH60 产量、水分利用效率没有显著差异；低，各个处理产量平均比高灌溉量下分别下降 11.51%，CL80 比 CH80 也5.01%，而水分利用效率平均比高灌溉量下增加 29.9%，CL80 比 CH804.8%。与 CL80 相比，AL80、AL70 产量分别增加 8.6%、17.44%，水分分别增加 8.6%、17.44%，且 AL70 产量与 CH80 没有显著下降，但水率显著增加 46.6%。而 AL60 处理产量、水分利用效率比 AL70 处理显与 CL80 处理没有显著差异。

土壤水分下限,根区,灌水,硝酸还原酶活性

土壤水分下限及水氮供应对交替根区滴灌下番茄生长及其环境的影响所示，高灌溉量下，与 CH80 处理相比，AH80、AH70 处）活性总体上显著增加（除灌水后 5d，AH80 与 CH80 无处理则除了在灌水后 1 天时无显著差异，其余时间则显著的增加，各处理 NR 活性持续下降，并到灌水后第 10d 时 33.95%。溉量下，随着灌水后天数的增加，各处理除了 AL70 处理在性高于对应 AH70 处理外，其余处理 NR 活性则显著低 CL80 相比，三个交替处理在灌水后 1d 时 NR 活性无显著除 AL60 处理差异不显著外，其余处理 NR 活性显著增加，各处理 NR 活性显著增加；但总体上随着灌水后时间的续下降，并到灌水后第 10d 时较灌水后 1d 时平均降低 2

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