目的 本试验采用自行设计的新型负压水肥一体化灌溉系统，进行了系统供水负压对土壤硝态氮分布和黄瓜水氮利用效率影响的研究，以期为实际应用和管理提供理论依据和技术参考。 方法 在遮雨网室内进行了供水和施氮双因素盆栽试验。以常规灌溉为对照 (CK)，设 4 个供水水平: 0 (W1)、–5 (W2)、–10 (W3) 和 –15 kPa (W4)，2 个施氮水平 (N1，N 0.3 g/kg 土；N0，不施氮)，共 10 个处理。分析检测了黄瓜生育期内 0—25 土壤水分变化动态、土壤硝态氮的空间分布特征，计算了黄瓜的水、氮利用效率。 结果 随着黄瓜耗水量的增加，系统供水量也增大，系统累计供水量与黄瓜累计耗水量之间存在极显著线性关系 y = 0.96x + 3.4 (R² = 0.99，P < 0.01)。不同供水负压对同一时期土壤含水量变化有极显著影响 (P < 0.01)，当供水负压设定在 0、–5、–10 和 –15 kPa 时，土壤平均质量含水量分别为 28.7%、22.7%、20.0% 和 15.6%，而在同一系统供水负压下黄瓜整个生育期土壤含水量保持相对稳定，其变化属于弱变异 (变异系数CV ≤ 0.1)。负压灌溉水肥一体化能显著提高 0—25 cm 土壤氮素分布的均匀性，土壤硝态氮沿垂直方向的平均变差系数分别比常规灌溉降低了 58.6%～71.2%。同一系统供水负压下，施氮处理 (N1) 黄瓜植株干物质量、产量和水分利用效率比不施氮处理 (N0) 分别提高了 4.6%～256.1%、12.6%～196.6% 和 7.76%～86.27%。当供水负压为 –5 kPa 时，黄瓜植株平均干重和产量均为最高，分别为 153 g/pot 和 1406 g/pot，黄瓜平均水分利用效率和氮肥表观利用率分别比常规灌溉提高了 136.8% 和 52.32%。 结论 适宜的供水负压下，负压灌溉系统通过土壤水分平衡供应机制，实现了作物对水分的连续自动获取，黄瓜整个生长期间，灌溉系统可以保持平稳均匀与适时适量供水，因而，负压灌溉水肥一体化显著提高了黄瓜的水、氮利用效率。本试验条件下，系统供水负压为 –5 kPa 更有利于黄瓜的产量和氮素利用率的提高。

为探讨淹水条件下NO3-对根系抗氧化酶活性和活性氧（ROS）含量的影响，以美早/Colt甜樱桃（Prunus pseudocerasus Lindl.）为试验材料，研究了NO3-在淹水过程中对甜樱桃根系抗氧化酶活性和活性氧含量的变化。结果表明，淹水过程中甜樱桃根系超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2—)、丙二醛（MDA）含量变化皆呈先升后降趋势。加入NO3-，甜樱桃根系SOD、POD和CAT活性亦呈先升后降趋势，但均高于对照；而H2O2、O2— 和MDA含量低于对照。因此，淹水条件下，加入NO3-可以提高抗氧化酶活性、降低活性氧含量，从而减轻甜樱桃根系因淹水造成的伤害。

目的 研究不同长期耕作措施对作物根际和非根际土壤碳氮元素含量和土壤酶活性的影响，以及土壤碳氮元素与碳氮转化相关酶之间的相互联系，对认识土壤酶响应土壤碳氮变化的机制和选择合理有效的耕作技术具有重要的理论和实践意义。 方法 长期耕作试验始于1999年，位于河南孟津县，属于黄土高原东部边缘，土层深厚 (50—100 m)，土壤类型是壤质黄绵土。试验处理有草地 (GL)、传统耕作 (CT)、免耕覆盖 (NT)、深松覆盖 (SM)，于2016年采集根际土和非根际土0—20 cm、20—40 cm，分析了土壤总碳、有机碳和总氮含量，以及β-葡萄糖苷酶 (BG)、β-纤维二糖苷酶 (CBH)、β-木糖苷酶 (BXYL)、乙酰氨基葡萄糖苷酶 (NAG) 和亮氨酸氨基肽酶 (LAP) 的活性，并进行了土壤碳氮元素含量与酶活性的相关性分析。 结果 1) 与传统耕作相比，免耕和深松显著提高了根际和非根际0—20 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量，显著降低了非根际20—40 cm土壤的总碳、有机碳和总氮含量。草地显著提高了根际土壤总碳、有机碳和总氮含量，显著提高了非根际0—20 cm土壤的有机碳含量，显著降低了非根际土壤的总碳含量和非根际20—40 cm土壤中的有机碳含量。深松显著降低了作物根际和非根际土壤C/N，免耕和草地处理显著降低了作物非根际20—40 cm土壤中的C/N，但草地处理显著提高了作物非根际0—20 cm土壤C/N。2) 与传统耕作相比，草地、免耕和深松显著提高了根际土壤中β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性。草地显著提高了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性，免耕和深松显著降低了根际土壤的亮氨酸氨基肽酶活性。3) 碳氮转化相关酶之间均存在正相关关系 (除β-纤维二糖苷酶与亮氨酸氨基肽酶之间)。碳氮转化相关酶与土壤总碳、总氮和有机碳之间均存在正相关关系 (除亮氨酸氨基肽酶与总碳之间)，与C/N之间均存在负相关关系。 结论 土壤碳氮转化酶之间存在相互促进的关系，共同参与土壤碳氮的转化。长期保护性耕作 (免耕和深松) 可以有效提高土壤表层的总碳、有机碳和总氮含量，提高根际土壤酶活性，有利于营养元素 (有机质、碳氮元素) 的循环转化和作物的吸收利用，以深松效果最好，免耕次之。

以4 年生富士/SH40/八棱海棠为试材，研究了过量灌溉条件下起垄栽培对富士苹果生长和15N-尿素利用、 分配的影响。结果表明，过量灌溉条件下，与平栽处理相比起垄栽培处理在春梢停长期根系的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性分别提高1.70倍和1.69倍，根系游离脯氨酸含量降低了63.60%，根系活力和细根生长量分别提高1.44倍和1.68倍; 在秋梢停长期也表现出相似规律。起垄栽培与平栽处理在春梢停长期树体的氮素利用率分别为4.40%和3.86%，差异不显著; 到秋梢停长期分别为5.16%和4.02%，差异达显著水平。起垄栽培植株营养器官15N 分配率均高于平栽，其中以细根最为显著，且随物侯期的推移差异越明显。

【目的】团聚体形成被认为是土壤固碳的最重要机制。本文以河南豫西地区长期耕作试验为研究对象，研究了长期保护性耕作对土壤团聚体性质及土壤有机碳(SOC)含量的影响，为探讨土壤固碳机理，优化黄土高原坡耕地区农田耕作管理措施，实现土壤固碳减排、培肥土壤提供理论依据。【方法】长期耕作试验开始于1999年，试验处理有免耕覆盖(NT)、深松覆盖(SM)和翻耕(CT)。利用湿筛法筛分第3年(2002年)和第13年(2011年)0—10 cm和10—20 cm土层中，＞2000、2502000、53250和＜53 μm 级别的水稳性团聚体，计算团聚体平均质量直径(MWD)，并测定了各级别团聚体的有机碳(SOC)含量。【结果】1)连续13年免耕覆盖和深松覆盖显著提高了土壤表层0—10 cm的SOC含量，分别比翻耕增加了33.47%和44.48%。2011年免耕覆盖和深松覆盖SOC含量较2002年上升了1.92%和8.59%，翻耕下降了18.97%。2)与翻耕相比，免耕覆盖和深松覆盖＞2000 μm团聚体含量显著提高了40.71%和106.75%;53250 μm团聚体含量显著降低了19.72%和22.53%;团聚体平均质量直径显著提高了20.55%和39.68%，显示了土壤结构的明显改善。3)免耕覆盖和深松覆盖显著提高了表层土壤所有团聚体有机碳的含量，尤其以＞2000 μm团聚体提升最多。与翻耕相比，＞2000 μm团聚体有机碳分别提高了40.0%和27.6%。4)免耕覆盖和深松覆盖下表层土壤大团聚体有机碳含量随耕作年限增加，微团聚体有机碳随耕作年限降低。＞2000 μm的土壤团聚体有机碳含量2011年较2002年分别升高了23.93%和7.12%，53250 μm微团聚体有机碳含量分别下降了19.58%和13.27%。【结论】长期保护性耕作(包括免耕覆盖和深松覆盖)可显著提高表层土壤大团聚体含量，降低微团聚体含量，提高团聚体的水稳性，改善土壤结构。同时可增加土壤团聚体有机碳含量，提高土壤肥力。长期保护性耕作在河南豫西丘陵地区是一种较为合理的耕作方式。

【目的】苹果矮砧密植栽培是苹果产业发展的方向,目前我国矮化苹果栽培仍套用乔砧苹果管理技术,偏施氮肥,施肥不足和超量并存,易造成矮砧苹果树体早衰或过旺生长。因此急需研究不同类型中间砧苹果在不同施氮量下树体生长及氮素吸收、利用、分配规律,为苹果矮化中间砧高产高效栽培配套技术提供理论依据。【方法】采用盆栽方法,以1年生宫藤富士不同中间砧(SH28、SH38、CG24)幼树为试材,利用稳定性同位素15N标记技术研究了不施氮肥(N0)、适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)三个氮素水平下幼树的生长差异及氮吸收、利用和分配特性。【结果】不同类型中间砧幼树在不同施氮水平下树体生物量和氮利用率差异显著,在不施氮肥(N0)、适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)三个氮素水平下,矮化效果最弱的SH28中间砧幼树在高量氮时,树体生物量和15N利用率显著增加;矮化效果明显的SH38和CG24中间砧幼树在适宜供氮条件下生物量和15N利用率最大,高氮素供应反而不利于树体生长和15N利用率的提高。在不同供氮水平下,15N在不同类型中间砧各部位的分配差异显著。SH28中间砧在高氮量供应时,15N更多分配到地上部;CG24在不施氮肥和适宜施氮条件下更多15N分配到地上部,高量施氮条件下更多分配到根系;SH38在适宜施氮条件下15N较多地分配到根系,不施氮和高量施氮条件下更多的分配到地上部。【结论】中间砧品种、施氮水平及其交互作用均对树体生长和15N利用产生显著影响,其影响显著程度由高到低分别为中间砧品种＞施氮水平＞施氮水平和中间砧品种的交互作用。施氮水平和中间砧品种的交互作用对根冠比和氮分配的影响较施氮水平和中间砧品种更为显著。随着中间砧矮化程度的增强,氮对树体生长的促进作用减小,树体对氮的响应度和响应速率也相应减弱。

目的 通过研究保护性耕作对旱地春玉米土壤有机碳(SOC)、 产量及水分利用的影响,分析保护性耕作的增产机制,为旱作农田耕作技术应用提供理论和技术支持。方法 采用2003~2013年连续11年的田间定位试验, 设传统耕作(CT)、 少耕(RT)和免耕(NT)3种耕作措施,分析土壤020 cm和2040 cm土层有机碳含量、 土壤020 cm含水量、 作物耗水量、 玉米产量和水分利用效率的年际变化和耕作处理间的差异,并对玉米产量与影响因素的相关性进行分析。结果 1)保护性耕作能有效提高土壤有机碳含量,少耕、 免耕处理020 cm土层有机碳含量11年平均值较传统耕作分别提高了11.2%和3.4%; 至2013年,少耕、 免耕2040 cm土层有机碳含量分别较传统耕作增加了5.53和3.29 g/kg; 土壤020 cm有机碳储量净增加速率分别为C 0.365和0.754 t/(hm2a)。 2)保护性耕作具有明显的增产效果,少耕产量最高,增产效果最好,2003~2013年均产量为5.83 t/hm2,较传统耕作提高了14.7%; 免耕次之,年均产量为5.39 t/hm2,较传统耕作增产6.1%。3)各耕作处理玉米产量与土壤020 cm土层含水量之间存在显著的二次方程关系,与作物耗水量之间具有显著的乘幂方程关系。4)保护性耕作可以增加土壤水分,减少玉米生育期内的耗水量,提高水分利用效率,其中免耕土壤020 cm土层水分含量最高,2003~2013年平均含水量为15.2%,较传统耕作和少耕提高了1.90和1.66个百分点,且生育期耗水量最少,2003~2013年均耗水量为403.5 mm,较传统耕作和少耕减少了16.1 mm和7.6 mm; 少耕、 免耕的水分利用效率较传统耕作分别提高了16.1%和10.2%,降水利用效率较传统耕作提高13.9%和5.8%。结论 长期保护性耕作可以有效地提高土壤有机碳含量、 增加土壤水分、 减少作物耗水量,从而显著提高了玉米产量和水分利用效率,3种耕作措施中以少耕效果最好,免耕次之,在旱作农田推广少、 免耕保护性耕作措施是一种增产、节水的有效途径。

【目的】 光合产物在树体内的利用、分配状况直接影响着果树的产量形成,是果树优质、丰产、稳产的重要因素。氮肥的不合理施用易导致树体C/N失衡,造成树体旺长或早衰,直接影响果树的产量、品质形成。因此,研究矮化中间砧苹果在不同氮水平下的光合产物利用、分配特性,为合理协调光合产物在树体内的利用、分配以保证果树稳健生长又及时成花结果打下理论基础。【方法】 以生产上最常用的2年生烟富3/M26/平邑甜茶幼树为试材进行盆栽试验。设置不施氮肥(N0)、适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200) 3个氮素水平,分别于春梢生长期、春梢停长期、秋梢生长期进行13C标记,标记72 h后取样,整株解析为叶、一年生枝条、主干、中间砧、根系,测定了其13C丰度,玉米素核苷(ZR),脱落酸(ABA),可溶性淀粉含量,并测定了叶面积和叶绿素含量。【结果】 与N0相比,不同物候期适宜施氮肥(N100)和过量施氮肥(N200)处理均显著促进树体生物量的增加,提高叶片面积和叶绿素含量,N100处理对树体生长的促进作用随着氮肥施入时间的延长逐渐显现。春梢生长期和春梢停长期,N100处理细根生长量最高,其次是N200处理,N0处理最低;至秋梢生长期,N0处理细根生物量迅速升高至最高且显著高于N200处理。N0处理在不同生长期叶片淀粉含量均显著高于N100和N200处理。氮肥施入初期,叶片ZR含量为N200＞N100＞N0,施肥30天后,N100处理叶片仍保持较高的ZR含量,但N200处理ZR含量显著下降。氮肥施入初期各处理ABA含量无显著差异,随着生育期延长差异性逐渐显著,施肥后30天,N0处理的叶片ABA含量达到最高并保持较高水平至生长后期。不同施氮处理树体根冠比和光合产物分配规律在不同生长期差异显著。氮肥施入至春梢生长期,N100和N200处理根系13C分配率分别是N0处理的285.35%和217.98%,而N0处理树体会将更多的光合产物用于地上部生长;至春梢停长期N100和N200处理仍保持较高根冠比和根系13C分配率;至秋梢生长期,N0处理根系光合产物分配率升高,而N100和N200处理根系13C分配率分别降低至N0处理根系13C分配率的71.98% 和41.26%,表明生长后期N0处理生长中心逐渐向根系转移。【结论】 施氮水平对苹果矮化中间砧幼树生长及光合产物利用方式和分配规律的显著影响与玉米素核苷和脱落酸的合成变化密切相关。施氮通过促进ZR大量合成显著促使光合产物向根系大量分配,周年尺度上表现为树体根冠比和根系生物量显著升高,树体地上部快速生长。整个生长期内低氮条件下树体光合产物转化为淀粉在叶片中大量贮存是由ABA的合成差异所造成。

【目的】黄土高原旱地土壤贫瘠,传统的夏休闲期雨热资源丰富但利用率不高,评价不同轮作方式的经济效益,为选择一种合理的种植模式、 保证农民获得可靠的收入提供依据。【方法】本研究通过4年定位试验,以夏休闲-冬小麦一年一熟制为对照,测定并分析了豆类绿肥-冬小麦和豆类绿肥-春玉米-冬小麦两种轮作方式及其不同豆类绿肥处理方式条件下的经济效益。【结果】豆类绿肥-冬小麦轮作经济效益最低,而且纯收入的变异系数高达67.69%,与夏休闲-冬小麦轮作方式相比没有优势; 该轮作绿肥不同翻压时间对作物产量、 总收入等指标存在年际差异。豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作,整体收入最高,而且纯收入变异系数最低,为15.42%,其中茎秆覆盖和茎秆翻压处理的作物产量、 总收入、 纯收入等均高于移出处理。【结论】从农民收入的角度来看,豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作很好的平衡了成本与收益的关系,是该地区较为合理的种植制度; 将绿肥籽粒收获后,茎秆覆盖式翻压,可有效提高小麦、玉米的产量,是应推广的技术措施。

目的 日光温室冬春季栽培中CO₂严重匮乏，探明增施不同浓度CO₂对温室番茄光合特性的影响，明确北方地区日光温室番茄各生育期适宜生长的CO₂浓度，可为其生产实践提供理论依据。 方法 用塑料膜将试验温室隔出四个52m²独立面积的隔间，于定植一周后到试验结束 (2016年11月—2017年4月) 采用CO₂自动释放控制系统，通过调整CO₂钢瓶上的流量计控制气体流速和循流风机将CO₂均匀施入试验区，增施时间为晴天9:00—11:00，14:00—16:00。设增施3个CO₂浓度水平：(600 ± 20)、(800 ± 25)、(1000 ± 30) μmol/mol，以大气CO₂浓度 (400 ± 15) μmol/mol为对照，‘兴海12号’番茄为试验材料，在温室内进行小区试验。分别于番茄苗期、开花期、幼果期及成熟期，选取生长势一致的植株生长点以下第3或4片功能叶片，采用80%丙酮浸提法测定其光合色素含量，采用美国LI-COR公司的LI-6400便携式光合仪测定其光合特性参数，计算光合色素含量、光合作用、光响应曲线特征参数以及番茄产量对不同CO₂浓度变化的响应。 结果 增施CO₂显著增加了番茄各生育期光合色素含量，增幅在开花期和幼果期较大。叶绿素a和叶绿素b含量均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol处理的增幅最大；类胡萝卜素含量在开花期以CO₂ (800 ± 25) μmol/mol处理增幅最大，其他生育期均以 (1000 ± 30) μmol/mol浓度的增幅最大。番茄叶片净光合速率、胞间CO₂浓度及水分利用效率于各生育时期均显著增加，以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol的增幅最大，(800 ± 25) μmol/mol次之；气孔导度与蒸腾速率则随着增施的CO₂浓度的升高而显著降低。增施CO₂能不同程度提高番茄各生育期叶片光饱和点、最大净光合速率及表观量子效率，降低番茄叶片光补偿点，且均以CO₂ (1000 ± 30) μmol/mol效果最佳，(800 ± 25) μmol/mol效果次之。 结论 供试条件下，增施CO₂后显著增加了番茄在开花结果期的光合能力，提高了番茄叶片光合色素含量、净光合速率，提高胞间CO₂利用能力和水分利用效率，降低了非气孔限制及其光补偿点，有利于番茄产量的提高；在试验以增施CO₂ 800～1000 μmol/mol的效果较为适宜。