薛亮[1]2008年在《夏玉米分根交替灌溉施肥的水氮耦合效应研究》文中认为水分和氮素与作物生长有密切关联,农业水肥资源短缺与不合理的使用造成水肥利用率低并导致资源浪费和环境污染。交替灌溉施肥是一项新的节水施肥技术,其对作物根系生长及养分吸收、作物地上部分生长发育和水分生理状况、光合作用与作物产量,以及水分利用效率等方面的研究已取得较大进展。但对在交替灌溉施肥条件下水肥资源精确配置的研究尚未见报道。因此,研究交替灌溉施肥条件下水肥耦合效应,及其作物生理生化代谢变化,水分、养分在土壤中的分布规律,及其吸收利用效率等,有利于进一步丰富和完善这一新的节水灌溉技术理论体系,更有效地指导农业生产实践。本试验以夏玉米为供试作物,通过连续两年大田试验研究了交替灌溉施肥条件下的水氮耦合效应及其生理生态效应。2006年试验分别设置叁个水氮水平,研究了不同水氮配合的产量效应、光合特性、植株水势以及氮素在土壤中的残留等。2007年试验采用二次正交旋转组合设计(二因素五水平),就交替灌溉施肥对作物产量、水氮吸收与分配、水氮利用效应,以及水氮最佳配比等进行了系统研究。取得了以下主要结论和进展:1、在陕西关中地区小麦-玉米轮作条件下夏玉米田补充灌溉和施用氮肥均有增产效应,氮素作用大于水分作用;水、氮交互作用为正效应。在供试条件下,控制性交替灌溉施肥的最佳水氮配比范围为:生育期总灌水量699～887 m3/hm2,总施氮量194～224 kg/hm2;最高产量以及相应水氮最佳配比为:最高产量6936 kg/hm2,总灌水量为816 m3/hm2,总施氮量为209 kg/hm2。在水肥异区交替灌溉施肥条件下,产量高于常规施肥灌水(5974 kg/hm2),并且最高产量的水氮投入量远低于当地生产中的常规灌水量(1800 m3/hm2)和施肥水平(300 kg/hm2),说明分根交替灌溉施肥技术节水节肥效应显着,在当地玉米生产中具有良好的应用前景。2、夏玉米追肥和补充灌溉均对WUE生物量和WUE籽粒产量有促进作用,水、氮交互作用为正效应;氮素作用显着大于水分作用;本试验各处理最高WUE生物量达到2.61 kg/m3,WUE籽粒产量达到1.47 kg/m3。3、分根交替灌溉施肥能有效地提高夏玉米氮肥利用率和氮肥效率。施氮量为150 kg/hm2,灌水量为700m3/hm2时氮肥利用率比常规管理(CI)高1倍。交替灌溉施肥能够促进养分在籽粒中的分配,减少了后期氮素在其它器官中的滞留比例。与常规施肥灌水相比,交替灌溉施肥处理的氮肥效率增加2-3倍。4、本试验中生育期灌水量达到900m3/hm2,施氮量为225 kg/hm2时土壤剖面的水分和养分即可以进行合理的渗透和运移,无论在灌水区还是施肥区硝态氮在0～80cm的区域高于其它处理,有利于作物吸收,也减少了硝态氮的淋失。当灌水量超过1350 m3/hm2时肥料的淋溶损失严重;常规灌水施肥条件下(灌水1800 m3/hm2,施氮量300kg/hm2)水氮淋失严重,水肥交替异区施肥可以减少氮素淋失,但当灌水超过1350 m3/hm2时,交替灌溉施肥的效应减弱。5、交替灌溉施肥方式使得夏玉米生长后期叶片持绿时间长,延长了灌浆时间,有利于增加产量;灌水和施肥都能提高作物水势;中等水平的水氮投入量往往在光合速率、蒸腾速率、单叶水分利用率和叶绿素硝酸还原酶以及伤流液等方面具有潜在优势。
漆栋良[2]2017年在《交替隔沟灌溉条件下制种玉米水氮高效耦合方式与机制研究》文中认为面对世界范围内普遍存在的水、肥利用率低造成的资源浪费与环境污染问题,如何通过水肥联合调控充分挖掘作物自身对水分、养分等环境因子的适应潜力,实现作物优质高产、水肥利用效率提高成为大家关注的焦点问题。分根区交替灌溉技术(APRI)自提出以来获得了良好的节水效益,但APRI下水肥耦合效应的研究较少受到关注。为更好发挥APRI的节水效果,亟需对APRI下的水氮耦合方式与机制展开研究。本文以金西北22号制种玉米为供试作物,采用垄植沟灌技术,于2013年和2014年在农业部作物高效用水武威科学观测试验站进行田间试验(小区呈东西走向),对不同灌水方式(均匀隔沟灌溉CI、交替隔沟灌溉AI和固定隔沟灌溉FI)和施氮方式(均匀施氮CN、交替施氮AN和固定施氮FN)下土壤水肥环境和作物根系及地上部的生长状况进行系统研究。在此基础上,针对APRI灌溉方式,研究不同灌水下限(55%Fc、65%Fc和75%Fc)和施氮水平(100 kg N hm-2、200 kg N hm-2和300 kg N hm-2,分别记作N1、N2和N3)对作物生长和水氮利用的影响;同时,分析不同灌溉制度(全生育期充分供水CK、苗期中度亏水T1、苗期重度亏水T2、穗期中度亏水T3、穗期重度亏水T4、花粒期中度亏水T5和花粒期重度亏水T6)对作物耗水规律和作物系数的影响,构建作物水分生产函数,确定APRI下作物的适宜灌溉制度。取得如下重要进展:(1)研究了不同灌水施氮方式下制种玉米的干物质积累过程、籽粒产量和作物对水分的利用。各处理的干物质积累过程均符合Logistic方程:X=K?1+ae-bt累上限K值有所不同:任一灌水方式下,AN与CN明显大于FN;任一施氮方式下,AI>CI>FI(P<0.05);且交替隔沟灌溉均匀施氮(AC)和交替隔沟灌溉交替施氮水氮同区(AAT)的K值最大。与其他灌水施氮方式相比,AC、AAT和交替隔沟灌溉交替施氮水氮异区(AAY)下籽粒干物质量以及其占总干物质积累量的比例明显增加。不同灌水施氮方式下制种玉米穗数、籽粒产量、收获指数和水分利用效率(WUE)的表现与K值类似。可见,交替隔沟灌溉交替施氮(水氮同区)或交替隔沟灌溉均匀施氮有利于提高制种玉米的籽粒产量和水分利用效率。(2)研究了不同灌水施氮方式下制种玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期和成熟期植株北侧、植株南侧和植株下0~100 cm土层中的土壤水分和土壤NO_3~--N分布。结果表明,灌浆期,多数监测时期,灌水方式相同时,植株南、北两侧灌水前的土壤水含量仅在不同施氮方式间差异显着,且CN与AN间的土壤含水量无显着差异,CI时FN下施氮侧的土壤含水量较未施氮侧增大。多数情况下,同一灌水方式下,FN下施氮侧的土壤NO_3~--N含量较未施氮侧增大;同一施氮方式下,与CI相比,AI处理植株下0~40 cm土层中土壤NO_3~--N含量增大。较其它灌水施氮方式,AC、AAT和AAY下土壤NO_3~--N含量在植株南、北两侧间无显着差异且在0~40 cm土层较大。说明交替隔沟灌溉配合均匀施氮或交替施氮有利于土壤NO_3~--N较长时间地均匀分布在0~40 cm土层。(3)研究了灌水施氮方式对制种玉米根系生长分布及其随生育期变化动态的影响。结果表明,灌浆期,0~40 cm土层,AI/CI与AN/CN结合时,植株南、北两侧的根长密度无显着差异;而FI与FN结合时,植株南、北两侧的根长密度差异显着。多数情况下,0~40 cm土层,任一施氮方式下,与CI和FI相比,AI增加植株下的根长密度;任一灌水方式下,与CN与AN相比,FN减小植株下的根长密度。AAT、AAY和AC下的根长密度最大。AC、AAT和AAY下0~100 cm土层的总根量(总根长、总根干质量和总根表面积)最大。可见,交替隔沟灌溉交替施氮或交替隔沟灌溉均匀施氮不但有利于制种玉米的根系分布相对均匀,而且促进根系的生长。制种玉米的籽粒产量Y(kg hm-2)与灌浆期0~40 cm土层的根长密度(cm cm-3)、根干质量密度(mg cm-3)和根表面积密度(cm2 cm-3)间的关系符合指数模型Y=2102X11.03X20.92X30.45和多项式模型Y =2272.98 1937.21X1+ 3553.85X2-2581.76X1X2。(4)研究了灌水施氮方式对制种玉米氮素吸收利用的影响,发现任一施氮方式下,与CI相比,AI下作物对氮素的吸收量和氮素利用效率(NUE)明显增加;任一灌水方式下,与CN和AN相比,FN下作物的吸氮量和NUE明显减少。AAT和AC下作物的氮素利用效率最大。说明交替隔沟灌溉交替施氮(水氮同区)或交替隔沟灌溉均匀施氮有利于提高制种玉米的氮素利用效率。15N示踪研究的结果表明,施氮方式相同时,与CI相比,AI下作物吸收肥料氮量明显增加,且AI下作物对肥料氮的吸收率(26.57%~29.01%)与肥料氮的损失率(25.78%~27.41%)接近;而CI下作物对肥料氮的吸收率(22.93%~23.78%)明显小于肥料氮的损失率(34.37%~34.88%)。说明与传统隔沟灌溉相比,交替隔沟灌溉促进制种玉米对肥料氮的吸收,减少肥料氮的损失。(5)研究了APRI下不同灌水下限和施氮水平对制种玉米生长及产量形成的影响。任一施氮水平下,与55%Fc相比,65%Fc下制种玉米的生长速率、株高、茎粗和叶面积指数均明显增加。任一灌水下限下,与N1相比,N2下制种玉米的上述指标均明显增加。75%Fc配合N2/N3各项指标最大。不同灌水下限和施氮水平下制种玉米的地上部生物量、穗数、穗粒数、籽粒产量及收获指数与其生长速率的表现类似。说明APRI下75%Fc配合200 kg N hm-2或300 kg N hm-2可以维持制种玉米地上部的旺盛生长并获得最高籽粒产量。灌水下限和施氮水平的交互作用对制种玉米的生物量和籽粒产量有显着影响:N1水平下灌水下限在55%Fc~65%Fc范围增大,可以提高作物的生物量和籽粒产量;类似地,高灌水下限75%Fc时,增加施氮水平可提高玉米籽粒产量,但灌水下限在55%Fc时,200 kg N hm-2以上进一步增加施氮量并不能使生物量和籽粒产量持续增加。说明在一定范围内,水肥用量间存在补偿效应;协调灌水下限和施氮水平才能提高APRI下制种玉米的籽粒产量。(6)研究了APRI下不同灌水下限和施氮水平对制种玉米水分及氮素吸收利用的影响。结果表明,任一施氮水平下,WUE表现为65%Fc>75%Fc>55%Fc(P<0.05);任一灌水下限下,N2和N3的WUE较N1明显增大。65%Fc配合N2/N3获得最大的WUE。任一施氮水平下,65%Fc与75%Fc间作物的吸氮量和NUE无显着差异,但较55%Fc明显增大;任一灌水下限下,N2和N3的吸氮量较N1明显增大。随着施氮水平的增加,NUE明显减少而收获后0~100 cm土层土壤NO_3~--N残留量明显增加。可见,APRI下协调灌水下限和施氮水平是提高作物水、氮利用效率的前提。65%Fc配合200 kg N hm-2可以在维持制种玉米籽粒产量的条件下,使WUE和NUE相对较高,且降低收获后0~100 cm土层土壤NO_3~--N的残留量。(7)分析了APRI下不同灌溉制度对制种玉米耗水规律、作物系数Kc、籽粒产量和WUE的影响。结果表明,任一生育期亏水均使得作物的耗水强度和Kc降低。与CK相比,T2、T3、T4、T5和T6的籽粒产量显着下降,而T1无显着差异,且耗水量较CK下降20.41%。表明APRI下苗期中度亏水可明显提高制种玉米的水分利用效率。基于Jensen模型,获得制种玉米在播种-拔节、拔节-抽雄、抽雄-灌浆和灌浆-成熟期的亏水敏感指数λi分别为0.03、0.72、0.60和0.13。说明制种玉米拔节-抽雄、抽雄-灌浆阶段对缺水的敏感程度远大于灌浆-成熟和播种-拔节阶段。综合作物耗水规律、产量、WUE和阶段水分生产函数,获得APRI下制种玉米的经济灌溉定额为2400 m3 hm-2。利用动态规划法确立制种玉米的优化灌溉制度为:拔节-抽雄期灌水3次,播种-拔节、抽雄-灌浆和灌浆-成熟期各灌水2次。其中,拔节前灌水定额采用180 m3 hm-2,拔节-灌浆时灌水定额为330 m3 hm-2,灌浆-成熟时灌水定额为195m3 hm-2。
李开峰[3]2009年在《根区土壤水肥空间耦合对冬小麦生长及水分养分利用的影响》文中研究表明水分和养分是作物生长的基础条件,是影响我国农业,特别是旱地农业可持续发展的主要因素。从水分和养分之间的关系看,水分和养分又是一对耦联因子,水肥之间存在较大的交互作用。过去人们对水肥与产量之间的相互关系进行了大量研究,取得了重要进展。但研究主要集中在水肥数量和时间的耦合方面,而对空间耦合研究资料相对较少。本研究针对陕西关中地区的农业水资源现状、现有灌水量和方式,通过管栽土柱试验,以冬小麦为指示作物,以土垫旱耕人为土(塿土)为供试土样,采用隔层管栽土柱试验,模拟土壤水分、养分空间分布的几种状况,研究根区土壤不同湿润方式(整体湿润、上湿下干、上干下湿)和施肥方式(整体施肥、上层施肥、下层施肥)空间耦合对冬小麦生长发育、光合特性、根系活力、养分分配利用、水分利用效率和产量及构成的影响。通过研究,获得以下主要结论:(1)与整体湿润和上湿下干处理相比,上干下湿处理显着降低了扬花-灌浆期冬小麦的株高;从不同施肥方式看,下层施肥处理降低了拔节期前的株高和叶面积,但在扬花-灌浆期,不同施肥方式处理之间的差异较小,且各施肥方式处理的叶面积均在该时期达到最大值。不同水肥耦合处理对冬小麦的生物量及器官分配影响不一,上湿下干处理显着增加了地上部干重和总生物量,但根干重和根冠比以上干下湿处理最大;上层施肥和整体施肥处理的地上部干重、根系干重和总生物量均大于下层施肥处理,而根冠比没有差异。(2)光合速率与气孔导度呈显着正相关关系,维持较高的光合速率是以水分散失为代价的。光合速率与籽粒产量之间也存在显着正相关关系,尤其以开花后的光合速率对产量的影响最大,二者的相关性达到P<0.01极显着水平,较高光合速率是作物高产的基础。上干下湿处理不同程度降低了冬小麦的产量和收获指数,但水分利用效率有较大幅度提高;上层施肥方式处理的籽粒产量和水分利用效率均高于下层施肥处理;不同水肥耦合处理主要通过影响单穗粒数来影响产量。(3)扬花-灌浆期,整体湿润处理的根鲜重分别较上湿下干和上干下湿处理增加了5.63%和18.09%。整体湿润与上湿下干处理的根系活力差异不显着,但二者均显着高于上干下湿处理;从不同施肥方式来看,在分蘖期和拔节期,上层施肥和整体施肥处理的根鲜重、干重及根系活力高于下层施肥处理。但在扬花-灌浆期,下层施肥处理的根系活力降幅小于其它两种施肥方式。(4)冬小麦不同部位的氮、磷含量表现为:成熟期前,茎叶>根系;成熟期,籽粒>茎叶>根系。茎叶和根系的氮、磷含量随着生育进程的推进,呈逐渐减小的趋势。上干下湿处理不同程度降低了分蘖期和拔节期的茎叶和根系的氮、磷含量,但在杨花-灌浆期则高于其他两种湿润方式处理,成熟期不同湿润方式对茎叶和根系氮、磷含量的影响不一。下层施肥处理的茎叶和根系氮、磷含量在不同生育时期均较低,整体施肥处理更有利于茎叶和根系维持较高的氮、磷含量。(5)不同水肥耦合方式对铵态氮的分布影响较小,且不同生育时期各土层的铵态氮含量差异不大;但不同施肥方式对硝态氮和有效磷在土层中的分布影响显着,土层中的硝态氮和有效磷含量与该土层施肥量密切相关。(6)从整个生育期来看,上层施肥处理的株高、叶面积、光合特性、根系活力及生物量和籽粒产量的值均显着高于下层施肥处理,与整体施肥处理差异不显着。但上层施肥处理减少了硝态氮和有效磷在下层土壤中的残留,从而有利于下茬作物根系的吸收和因淋溶污染地下水。从生产实际角度考虑,在石灰性土壤中肥料氮的终产物以硝态氮为主,且容易移动,而磷肥不易在土壤中迁移这一特点,无论对整体湿润,还是最常见的上干下湿土壤水分分布状况,氮磷配施时,仍以施入0-35cm土层较好。
周罕觅[4]2015年在《苹果幼树水肥耦合效应及高效利用机制研究》文中研究说明水果是我国重要的经济作物,目前水果已成为继粮食、蔬菜之后的第叁大农作物,水果产业在国民经济中具有重要地位。果业不仅是我国农村经济的一大支柱产业,而且还是我国干旱半干旱地区乃至全国农民脱贫致富、增加收入的重要渠道。本文为了探寻干旱或半干旱地区苹果幼树生长的最佳供水供肥模式,结合大田试验和盆栽试验的优点,利用遮雨棚下大田蒸渗桶试验,研究了水肥耦合条件下苹果幼树生长指标、生理指标、耗水规律、土壤水肥运移规律、叶片水分利用效率、水分生产力、灌溉水利用效率和肥料偏生产力对不同水肥的响应机制,探明了苹果幼树对水肥耦合效应的响应规律和最佳水肥组合,对干旱或半干旱地区苹果幼树水肥耦合效应研究提供了一定的理论基础,对果农苹果幼树的种植具有一定的指导意义。取得的主要结果如下:(1)萌芽开花期至新梢生长期和果实膨大期至成熟期这两个阶段是苹果幼树需水需肥的关键时期,此时期控水控肥可有效的调控苹果幼树植株和基茎的生长。综合考虑,F2W2水肥处理(土壤水分控制在65~75%田间持水量,施N-P2O5-K2O分别为20-20-10g·株-1)最有利于苹果幼树植株和基茎的生长以及叶面积和光合势的增大。(2)苹果幼树冠层温度与其水分亏缺状况密切相关,冠层温度的高低可以反映自身水分亏缺状况,冠层温度-气温差与土壤含水量具有较好的负相关关系。苹果幼树叶片饱和含水率与相对含水率呈相反的变化趋势,相对含水率和饱和含水率可以反映其土壤水分的亏缺状况。苹果叶片脯氨酸含量随着灌水量的减少明显增加,随着施肥量的减少而减少;苹果叶片丙二醛的含量随着灌水量的减少呈梯度上升的趋势,与施肥量关系不大。苹果幼树叶片SPAD含量在肥料不累积到一定程度的时候水分对其有主导作用,在肥料累积到一定程度的时候施肥对其有主导的作用。(3)叶片水分利用效率(LWUE)最大值基本上出现在F2W2处理,高水高肥的F1W1处理(土壤水分在75~85%田间持水量,施N-P2O5-K2O分别为30-30-10 g·株-1)并不能得到最大的LWUE,与F1W1相比,2012年苹果幼树净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)分别减少了18.8%、29.1%、23.2%,但LWUE却增加了14.2%。2013年苹果幼树Pn、Tr、Gs分别减少了9.6%、15.5%、10.4%,但LWUE却增加了6.5%;水分对苹果幼树Pn、Tr、Gs、LWUE的影响明显高于施肥对其的影响,一般Pn、Tr、Gs随土壤含水率和施肥量的增加而显着升高,且具有明显的日变化特征。(4)2012和2013年苹果幼树萌芽开花期、新梢生长期、坐果期、果实膨大期和成熟期耗水强度平均值分别为4.6、5.3、6.2、7.8、4.4 mm·d-1和5.6、6.9、8.4、10.0、5.3mm·d-1。2012和2013两年水分生产率(CWP)最大值基本上都出现在F2W2处理,与F1W1相比,虽然其干物质质量分别减小了5.2%、2.3%,但耗水量却分别减小了16.4%、16.7%,CWP增加了13.4%、17.3%。(5)苹果最高产量出现在F1W1水肥处理,但与F2W2水肥处理间差异不大;苹果产量与干物质量之间具有较强的相关性,二者呈现直线线性分布规律,决定系数R2=0.9085。增加灌水有利于提高苹果着色指数和降低其果形指数;轻度亏缺灌溉(F2)和增加施肥量有利于提高苹果维生素C含量;灌水对苹果可溶性固形物和可溶性糖影响不显着,增加施肥量有利于提高苹果果实可溶性固形物和可溶性糖的含量;增加灌水量可降低苹果可滴定酸含量和提高苹果糖酸比,施肥对苹果可滴定酸和糖酸比影响不显着。(6)水肥交互作用下肥料偏生产力(PFP)最大值出现在F3W1(低肥和充分供水组合)和F3W2处理(低肥和轻度亏缺水分组合),分别为14.04和12.97 kg·kg-1,高水低肥能够产生较高的肥料偏生产力。灌溉水利用效率(IWUE)最大值基本上出现在F2W2处理,与F1W1相比,虽然产量减少了7.5%,但耗水量却减少了16.7%,IWUE增加了11.2%,高水高肥的F1W1处理并不能得到最佳的IWUE,最佳的IWUE出现在F2W2处理;不同水肥处理下苹果幼树灌溉水利用效率和水分生产率及叶片水分利用效率密切相关,水分生产率和叶片水分利用效率都可以反映其灌溉水利用效率。(7)根据本文土壤剖面水分运移规律,W1(充分供水)和W2(轻度亏缺)水分处理下更有利于苹果幼树对水分和养分的吸收;随着供水和施肥量的增加苹果幼树对土壤硝态氮和有效磷吸收利用增加。(8)苹果幼树生长第二年施氮20 g·株-1、磷20 g·株-1,第叁年继续施氮20 g·株-1、磷10 g·株-1可以为苹果幼树正常生长提供足够的磷肥。F2W2处理(土壤水分控制在65~75%田间持水量,施N-P2O5-K2O分别为20-20-10 g·株-1)达到了节水、节肥的最佳水肥耦合模式。
潘晓莹, 武继承[5]2011年在《水肥耦合效应研究的现状与前景》文中指出我国是一个水资源短缺,水资源时空分布不均,土地资源较少以及化肥消费量较大的人口大国和农业大国。在有限的资源条件下,充分利用水肥的增产效应对我国农业发展具有重要的意义。水肥耦合是研究水肥关系,以达到更经济有效地利用水分和养分目的的一项重要技术。鉴于此,从水肥耦合的含义及其对作物生理形态、产量、生态环境的影响等方面综述了水肥耦合的研究现状和发展前景。
邢维芹[6]2001年在《玉米的水肥空间耦合效应研究》文中研究说明干旱和半干旱地区水分不足是影响作物产量的主要因素，但同时，这一地区也存在灌溉水的利用效率低和灌溉水的浪费现象。在农业用水日趋紧张的情况下，通过各种水肥管理措施提高干旱和半干旱地区有限的灌溉水的利用效率是这一地区农业所面临的重要课题。水肥耦合和亏缺灌溉是提高水分利用效率的两项重要措施。本文以玉米为供试材料，通过大田和盆栽试验相结合的方式，研究了亏缺灌溉条件下玉米水肥空间耦合，选择出了最佳水肥空间耦合方式，并探讨了不同耦合方式对作物各项生理指标及土壤水分和养分的运动的影响，从机理上探讨了不同耦合方式对产量和水分利用率的不同影响的原因。大田试验主要处理有：常规灌水施肥（全生育期灌水量为2500 m3/ha），均匀施肥均匀灌水（全生育期灌水理为1200 m3/ha），均匀施肥交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha），水肥同区交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha），水肥异区交替灌水（全生育期有两个灌水水平，1200 m3/ha、600 m3/ha）。主要结论如下：（1）在干旱半干旱地区，进行夏玉米生产，大幅度节约灌溉水用量（全生育期灌水量从2250 m3/ha 降低到1200 m3/ha、1125 m3/ha、600 m3/ha），对作物产量影响较小，产量下降幅度在10%-15%之间。但作物对灌溉水的利用率却大幅度提高。与充分灌水处理相比，灌水量为600 m3/ha的处理水分利用率提高幅度平均达31.63%，灌水量为562.5m3/ha的处理水分利用率提高40.77%、灌水量为300的处理水分利用率可提高143.22%。（2）在全生育期灌水量为1125 m3/ha和600 m3/ha的水平下，均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水叁种不同水肥空间耦合方式中，水肥异区交替灌水为水肥最佳空间耦合方式，在这叁种耦合方式中，水肥异区交替灌水的产量和水分利用率最高。（3）水肥异区交替灌水为一种局部灌水方式，其能够提高水分利用率的原因是可减少蒸发面积，从而减少灌溉水的蒸发损失；对养分的淋溶损失少，使肥料养分主要存在于60cm以上土层。（4）在水肥异区交替灌水条件下，灌溉水和肥料养分向未灌水区或未施肥区的运动对于这种水肥空间耦合方式较高产量和水分利用率的形成具有重要意义。（5）水肥异区的空间耦合方式可使根系保持较高的活力和长度，植株对养分的吸收增加，处理后期叶片的叶绿素含量和光合速率均较高，植物的耐干旱胁迫的保护酶系统（SOD、MDA）的活性也较高。这也是这种水肥空间耦合方式产量较高的重要原因之一。（6）作物收获后，水肥异区交替灌水空间耦合方式残留养分主要存在于60cm以上土层，有利于提高土壤肥力、减少肥料对环境的污染。本研究创新点如下：（1）首次将亏缺灌溉和水肥空间耦合相结果，并在干旱和半干旱具有灌溉条件的地区运用，探讨了其对作物产量和各项生理指标的影响。<WP=5>（2）系统研究了亏缺灌溉下的水肥空间耦合对土壤养分、水分运动，养分在土壤中的残留，及与产量形成的各项生理指标的变化。提示了不同灌水量下不同水肥空间耦合方式对作物产量和水分利用率影响的原因。（3）首次提出水肥异区交替灌水有利于肥料养分在40-60cm土层残留、从而可减少肥料对环境的污染和提高土壤肥力的观点。
王栋[7]2016年在《黑龙江省半干旱区玉米喷灌水肥耦合效应试验研究》文中指出黑龙江是我国的农业大省,处于我国半干旱半湿润地区。人均水资源、耕地亩均水资源均低于全国平均水平。春季干旱严重,作物生育期内降水严重分布不均、施肥不合理引起的土壤贫瘠等原因,导致农业生产受到了极大的限制,这就大大制约了黑龙江省的农业生产发展。所以合理的灌溉施肥对黑龙江省的农业生产显得至关重要。利用先进的灌溉方式,以提升作物的水肥利用率和利用效率为目的,寻求最优的水肥配施方案,对黑龙江省半干旱区的玉米种植具有重要的理论与实践意义。本试验以玉米作为研究对象,在大田环境下,对玉米采用喷灌的方式进行灌溉,以灌水量和施肥量为试验因素。以实测的玉米株高、茎粗、叶面积、土壤含水量、产量和降雨量等数据为基础,通过方差分析、对比分析和统计分析等数学方法,初步分析了水肥配施对玉米株高、茎粗和叶面积的影响;分析了玉米的需水量和水分利用效率,得到了最优水分利用效率条件下的水肥配比;分析了产量和磷、氮、水之间的关系,得到了玉米最大产量时的水肥配比。根据分析,试验结果如下:氮对玉米株高的生长起到主导作用,磷和灌水均对玉米株高的生长有着一定的促进作用;磷对玉米茎粗的生长起着主导作用;玉米的叶面积直接受到水肥的影响,过多或者过少的灌水施肥都对叶面积的生长有着抑制作用。玉米各生育期中,需水量大小依次为抽雄期>拔节期>苗期>灌浆期>成熟期。无论P处于较低或者较高水平,增加的施N水平都会提高玉米在每个生育期的需水量。而氮水平一定时,高P水平和低P水平对玉米各生育期的需水量影响不显着。玉米生育期日需水强度表现为先增大后减小的趋势。拔节期日需水强度最大为4.1-5.2mm/d,成熟期日需水量强度最小为1.3-1.4 mm/d。整个生育期的平均日需水强度为2.89 mm/d,其日需水强度大小为拔节期>抽雄期>灌浆期>苗期>成熟期。通过模型分析影响玉米水分利用效率的因素大小排序为:水>氮>磷。其中,磷水之间具有拮抗作用,氮水、氮磷之间具有协同作用。对玉米产量影响作用强弱顺序为:N(x2)>P(x1)>水(x3);氮、磷因素和氮、水交互作用表现为协同作用,而磷、水因素的交互作用表现为拮抗作用,这两个因素之间有一定的替代作用,其作用顺序为:P×N>N×水>P×水。从产量最优角度评价,磷肥的最佳投入量60 kg/hm~2,氮肥的最适投入量148.4 kg/hm~2,喷灌水量为600 m3/hm~2,得到的玉米产量为15789 kg/hm~2,水分利用效率为3.78 kg/m3。从水分利用效率最优角度评价,最适的磷肥施用量为60 kg/hm~2,最适的氮肥施用量为345kg/hm~2,最适喷灌水量为200 m3/hm~2,其水分利用效率4.05 kg/m3,产量为15498 kg/hm~2。从经济效益最优角度评价当磷肥施用量为60kg/hm~2,氮肥施用量为138kg/hm~2,灌水量为600m3/hm~2时,每公顷玉米的纯利润为11254元,其收益最高。这叁种水肥配施方案是较为合理的,应根据不同的降水年型,基础肥力情况和产量目标在其水肥投入区间内合理选取,大力推广。
王德权[8]2009年在《河西绿洲灌区小麦玉米带田水肥耦合效应的研究》文中指出本试验于2008年3月～2008年10月在甘肃省农业科学院张掖试验站进行。以河西绿洲灌区主要的种植模式小麦玉米带田为种植模式,研究水肥耦合条件下小麦玉米带田的光合特性、水分利用效率、作物耗水量和产量等的变化规律,并得到以下结论:1.不同水肥耦合方式对带田小麦玉米的光合特性影响显着。在不同水肥条件下,带田小麦的光合速率开花期、灌浆期达到最高,然后急剧下降,成熟期最低。灌溉量5550m~3/hm~2、施氮量630kg/hm~2的光合速率最高,为17.84/μmolCO_2·m~(-2)·s~(-1)。蒸腾速率的最高值出现在带田小麦的开花期,灌溉量6750 m~3/hm~2,施氮量420kg/hm~2的蒸腾速率最高。带田小麦的气孔导度变化与光合速率变化一致。不同水肥耦合处理作用下,带田玉米的光合速率在开花期达到最高,然后开始降低。灌溉量6750m~3/hm~2,施氮量630kg/hm~2的光合速率最大。带田玉米蒸腾速率的变化与光合速率的变化一致。其中灌溉量5550m~3/hm~2、施氮量630kg/hm~2的蒸腾速率最小,节水效果最好。而对带田玉米的气孔导度影响最为显着的处理为灌溉量6750m~3/hm~2,施氮量630kg/hm~2。2.带田小麦产量与带田小麦灌浆期Pn呈线性关系且r=0.8302,达到了极显着水平。经回归分析得到高水中肥的处理光合生产效率高,水肥耦合效果好。带田玉米产量与玉米灌浆期Pn也呈线性关系,直线正相关系数r=0.91,达到了极显着水平。分析得出在高灌溉量水平,一定施肥量处理下,可以获得较好的光合生产效率和水肥耦合效应。灌溉量6750m~3/hm~2,施氮量630kg/hm~2处理下带田总产量最高,为15069.65kg/hm~2。从肥料效应,水分效应和水肥互作效应对产量的带田产量影响看:肥料效应＞水肥互作效应＞水分效应。3.不同水肥处理对带田WUE影响显着,灌溉量5550m~3/hm~2、施氮量630kg/hm~2的WUE最高,灌溉量5550m~3/hm~2、施氮量210kg/hm~2的WUE最低。带田WUE在中灌溉量和高灌溉量条件下,随施氮量的增加而增加;在低灌溉量条件下,随施氮量增加而降低。而在低氮量条件下的WUE随灌溉量的增加呈先降低再增加的趋势。在中施氮量条件下和高施氮量条件,WUE随灌溉量的增加呈先增加再下降的变化趋势。4.作物耗水量在小麦灌浆期最高,小麦叁叶期最低。从各主要生育期的作物耗水量占全生育期的作物耗水量的比值的分析对比中得出,在不同水肥处理下,各生育期耗水量占全生育期的耗水量百分比,从小麦叁叶期开始到玉米灌浆期呈现先提高再降低的变化趋势;各水肥处理下,小麦叁叶期的作物耗水量占全生育期的比值最低,小麦灌浆期的作物耗水量占全生育的比值最高。对不同水肥条件下各主要生育期日均作物耗水量分析得到,各处理的日均作物耗水量均在小麦灌浆期最高,而小麦叁叶期的各处理的日均耗水量最低。5.不同水肥处理下带田总产量与总耗水量呈线性关系,且直线相关系数r=0.7174,两者相关性显着。经回归分析得,高氮处理下,在一定的灌水量的范围内,能取得最高的水分生产效率和最佳的水肥耦合效应。6.对不同水肥处理下带田小麦产量与带田小麦叶片WUE间关系和带田玉米产量与带田玉米叶片WUE间关系分析得出,在灌溉量5550m~3/hm~2,施肥量420kg/hm~2或灌溉量5550m~3/hm~2,施肥量630kg/hm~2的处理下带田小麦叶片WUE高,节水效果好,产量高。对带田小麦叶片WUE与带田小麦产量进行相关性分析得到籽粒产量与WUE的直线正相关系数r=0.7614,相关性显着。而对于带田玉米来说,灌溉量5550m~3/hm~2,施肥量630kg/hm~2的处理使带田玉米达到高产的同时,在生理上具有明显的节水效果。
潘晓莹[9]2013年在《测墒灌溉对冬小麦水肥利用及其生理特性的影响》文中进行了进一步梳理试验于2011—2012年度在河南省开封市通许县演武岗村进行。以冬小麦矮抗58和夏玉米浚单20作为试验材料，冬小麦—夏玉米轮作种植是当前河南省主要的种植方式。试验设置四个灌水水平：不灌水；足墒灌溉；土壤含水量为田间持水量的55%-60%和75%-80%，两个施肥水平：底施；底施+追施。主要研究了不同水肥条件对冬小麦光合特性等生理生态特性、夏玉米的生理形态、冬小麦和夏玉米产量性状及产量的影响，主要研究结果如下：1不同水肥条件对冬小麦光合特性的影响不同的水肥条件对冬小麦的光合特性的影响不同，试验结果表明：冬小麦叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶片叶绿素含量的变化趋势基本一致，随水分增加而增加。氮肥对其的作用受土壤相对含水量的影响，除重度干旱条件下随氮肥增加而降低外，中度干旱、轻度干旱以及充分灌溉条件下，它们均随氮肥增加而增加。2不同水肥条件对冬小麦抗旱生理生化的影响本实验通过冬小麦抗旱生理生化指标：叶片相对含水量、细胞质膜透性和可溶性糖含量的研究表明：叶片相对含水量随生育期的推进而降低，随水分胁迫程度的增大而降低，中水和高水时，增施氮肥有利于叶片相对含水量的增加。质膜透性可以作为作物抗旱生理生化的一个响应指标，它在冬小麦各生育期的表现为：孕穗期叶片质膜相对电导率最低，灌浆期最高，在重度干旱胁迫时，相对电导率最大，且显着高于其他灌水处理，随着水分条件和氮肥条件的改善而降低。可溶性糖是冬小麦细胞渗透势主要的决定物质之一，各处理在冬小麦主要生育期的变化趋势一致，均呈现先上升后下降的趋势。不同时期，各处理叶片的可溶性糖含量以严重干旱胁迫最高，较其他水分处理高出4.14%—23.43%，可溶性糖含量随着水分的增加而减少，随氮肥增加而增加（重度干旱胁迫除外）。3不同处理对冬小麦产量及产量构成的影响不同水肥条件对冬小麦产量的影响达到了显着水平。冬小麦产量随水的增加呈现先增加后降低的趋势，在土壤含水量为田间持水量的75%—80%时产量达最高，重度干旱高氮对冬小麦产量有抑制作用，充分灌溉的氮肥增产效应减小。随着水分胁迫程度的减轻，冬小麦株高、小穗数、穗粒数和穗长增加显着或极显着，千粒重则成降低趋势，氮肥对冬小麦穗部性状的影响受水分控制。4不同处理对夏玉米生长指标、产量及产量构成的影响在不进行补充灌溉情况下的不同水分处理，夏玉米生长发育有一定的差异性，不同生育时期，处理间对玉米的生长指标叶片数、茎粗和株高的影响达显着或极显着水平，玉米生长情况随水分处理呈上升趋势，同水条件下，两氮肥间差异不显着，玉米穗位随水分增加而提高。水分和氮素供应不足均会导致玉米减产，不同水平灌水和施氮对玉米产量的影响程度不同。玉米的产量性状如行数、穗长、穗粗、行粒数及百粒重等以足墒灌溉水平效果最佳，其产量较其他处理也高。除重度干旱增肥减产外，灌水和增肥可提高均可提高玉米产量。5相关性分析表明：冬小麦产量与光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度、叶绿素含量、叶片含水量呈正相关，产量与叶片可溶性糖含量、细胞质膜透性呈负相关，小麦穗长、小穗数、穗粒数、千粒重和产量的相关性程度表现为：小穗数﹥穗粒数﹥穗长﹥千粒重，玉米叶片数、茎粗、株高、行粒数、穗长、穗粗和百粒重与产量呈正相关。6本试验表明：冬小麦整个生育期的水分利用率在土壤相对含水量在75%-80%且追氮时最大，较对照提高了19.22%，灌水过多水分利用率反而下降，说明适量灌水不仅可以保持其较高的产量，还可以起到节水节肥的目的。
邢维芹, 骆永明, 王林权, 李生秀, 李立平[10]2003年在《半干旱区玉米水肥空间耦合效应 Ⅰ.氮素的吸收和残留及其环境效应》文中指出通过田间试验研究了半干旱地区不同灌水量和水肥空间耦合方式下玉米对N素的吸收及玉米收获后N素在1.0m土体中的残留。结果表明,与常规施肥灌水方式(均匀施肥均匀灌水、全生育期灌水量为2500 m3/hm2)相比,在全生育期灌水量为1125 m3/hm2和600 m3/hm2的水平下,均匀施肥交替灌水、水肥同区交替灌水、水肥异区交替灌水3种不同水肥空间耦合方式在玉米植株吸收N略有下降的情况下,增加了肥料N在60cm以上土壤中的残留量,从而减小了N向下层土壤淋溶的可能;相同灌水量下,60cm以上层次土壤N素残留量大小顺序为:水肥异区交替灌水处理>水肥同区交替灌水处理>均匀施肥交替灌水处理。
参考文献：
[1]. 夏玉米分根交替灌溉施肥的水氮耦合效应研究[D]. 薛亮. 西北农林科技大学. 2008
[2]. 交替隔沟灌溉条件下制种玉米水氮高效耦合方式与机制研究[D]. 漆栋良. 西北农林科技大学. 2017
[3]. 根区土壤水肥空间耦合对冬小麦生长及水分养分利用的影响[D]. 李开峰. 西北农林科技大学. 2009
[4]. 苹果幼树水肥耦合效应及高效利用机制研究[D]. 周罕觅. 西北农林科技大学. 2015
[5]. 水肥耦合效应研究的现状与前景[J]. 潘晓莹, 武继承. 河南农业科学. 2011
[6]. 玉米的水肥空间耦合效应研究[D]. 邢维芹. 西北农林科技大学. 2001
[7]. 黑龙江省半干旱区玉米喷灌水肥耦合效应试验研究[D]. 王栋. 东北农业大学. 2016
[8]. 河西绿洲灌区小麦玉米带田水肥耦合效应的研究[D]. 王德权. 甘肃农业大学. 2009
[9]. 测墒灌溉对冬小麦水肥利用及其生理特性的影响[D]. 潘晓莹. 河南大学. 2013
[10]. 半干旱区玉米水肥空间耦合效应 Ⅰ.氮素的吸收和残留及其环境效应[J]. 邢维芹, 骆永明, 王林权, 李生秀, 李立平. 土壤. 2003