灌水施氮方式对临汾盆地土壤水氮分布与作物吸收利用的影响

摘要

为提高临汾盆地冬小麦-夏玉米水氮利用率，本文以冬小麦-夏玉米为研究对象，研究了漫灌撒肥、滴灌水肥一体化、微喷水肥一体化3种灌水施肥方式对土壤水氮分布、叶片生理特征、干物质积累与分配、作物氮素吸收、产量以及水氮利用率的影响，以期为晋南（临汾）盆地作物节水增产选择合理的灌溉施肥方式提供理论依据。主要结论概括如下：
　　1.滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化有利于保持土壤1m以上土体含水量。各处理在灌水后土壤各个层次的含水量明显升高，漫灌撒肥的水分主要集中在1m以下，滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化主要分布在1m以上；整个生育期内土壤水分下渗速度和变化幅度均表现为漫灌撒肥>微喷水肥一体化>滴灌水肥一体化。在总施肥量相同的情况下，由于当地农民习惯采用漫灌方式进行灌水，在越冬期和拔节期灌水，到灌浆期小麦已经受到干旱胁迫，作物在整个生育期内贮水量呈先增加后减小的趋势，成熟期时漫灌的贮水量达到最低值。说明过多的灌水其实并不能被充分利用，而滴灌和微喷可分少量多次灌水，保证冬小麦和夏玉米的灌浆后期的贮水量，更有利于作物籽粒的形成。
　　2.滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化有利于保持土壤60cm以上土体硝态氮含量。各处理0-60cm土层土壤硝态氮含量表现为滴灌水肥一体化>微喷水肥一体化＞漫灌撒肥。各处理0-160cm铵态氮含变化趋势与含水量呈正相关。滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化更有利于土壤铵态氮和硝态氮在作物生育前期分布在土壤表层0～60cm，生育后期分布在60-160cm，漫灌撒施则加速土壤硝态氮和铵态氮的淋失。
　　3.滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化促进小麦进行光合作用。在施肥量相同灌水方式不同的条件下，滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化在灌浆期进行灌水施肥，使得各处理叶绿素含量（SPAD）、光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（Fv/F0）、光化学淬灭系数（qP）和、实际光化学效率（ΦPSⅡ）均大于漫灌处理，且灌浆期灌水施肥前达到最低值，灌水施肥后达到最高值。电子传递速率（ETR）逐渐升高，胞间 CO2浓度（Ci）、非光化学猝灭系数（NPQ）达到最低值。各表明灌浆期追肥干物质可提高灌浆期旗叶的光合作用，有利于小麦灌浆期的物质生产。
　　4.滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化有利于增加作物株高、叶面积指数和干物质积累量。作物后期增加灌水次数可以保持绿叶面积，有利于同化物的合成与积累。小麦株高增长最快的时期为拔节期到抽雄期，平均每天生长1.13cm～1.76cm，玉米从小喇叭口时期到抽雄期增长最快，平均每天增长5.36cm～8cm。滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化在作物生长后期进行第三次灌水后，LAI仍显著大于漫灌撒肥处理。抽雄期夏玉米干物质总量则表现为滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化分别显著高于漫灌撒肥处理12.1%和11.0%。成熟期冬小麦各器官干物质所占比例表现为：籽粒>茎杆+叶鞘>颖壳+穂轴>叶，夏玉米为：籽粒>茎杆+叶鞘>叶>苞叶+苞芯。
　　5.滴灌水肥一体化处理更有利于冬小麦和夏玉米地上部分器官的氮素积累，微喷水肥一体化次之，漫灌撒肥最差。冬小麦成熟期地上部分各器官氮含量分配比例为籽粒>茎秆+叶鞘>叶片>颖壳+穂轴。夏玉米成熟期时各器官氮素分配比例为籽粒>茎秆+叶鞘>叶片>苞叶+苞芯。滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化有利于增加夏玉米茎秆+叶鞘、苞叶+苞芯的氮素转运率和对籽粒的贡献率。
　　6.滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化提高作物产量及水氮利用率。滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化与漫灌撒肥处理相比，作物的产量提高、耗水量降低、水分利用效率和氮肥偏生产力提高。与漫灌习惯施氮相比，采用微喷和滴灌水肥一体化冬小麦分别增产了3.35%和2.79%，夏玉米分别增产了23.22%和20.96%。水分利用效率冬小麦分别提高77.57%和83.65%，夏玉米分别提高了111.66%和91.15%。氮肥偏生产力冬小麦分别提高3.32%和2.79%，夏玉米分别提高23.23%和20.95%。
　　总之，与漫灌撒肥两次相比，滴灌水肥一体化和微喷水肥一体化配合适量水氮后移更有利于土壤水肥协调供应，促进冬小麦-夏玉米的生长，提高水氮利用率，建议临汾盆地采用滴灌水肥一体化或微喷水肥一体化的灌水施氮方式。

目录

1 绪论

1.1 研究目的意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本研究创新点

1.4 研究内容

1.5 技术路线

2 材料与方法

2.1研究区概况

2.2试验设计

2.3 样品采集与测定方法

2.4计算公式

3 灌水施氮方式对土壤水分运移分布的影响

3.1 对冬小麦农田土壤水分运移分布的影响

3.2 对夏玉米农田土壤水分运移分布的影响

3.3 讨论

3.4 小结

4 灌水施氮方式对土壤氮素运移分布的影响

4.1灌水施氮方式对冬小麦土壤氮素运移分布的影响

4.2灌水施氮方式对夏玉米土壤氮素运移分布的影响

4.3 讨论

4.4 小结

5 灌水施氮方式对冬小麦叶片水分生理特征的影响

5.1不同灌溉方式下冬小麦叶片叶绿素含量的差异

5.2对冬小麦光合特征的影响

5.3对冬小麦叶绿素荧光特征的影响

5.4 讨论

6 灌水施氮方式对作物生长性状及干物质积累分配的影响

6.1对株高的影响

6. 2 对叶面积的影响

6.3对不同生育期各器官干物质积累的影响

6.4对不同生育期各器官干物质分配比例的影响

6.5 讨论

6.6 小结

7 灌水施氮方式对作物氮素分配与积累的影响

7.1对作物不同生育期各器官全氮含量的分布与运转的影响

7.2对作物不同生育期地上部分氮素积累量的影响

7.3对作物不同生育期各器官全氮分配比例的影响

7.4对作物花后各器官氮素运转及对籽粒的贡献率的影响

7.5讨论

7.6 小结

8 灌水施氮方式对作物产量及水氮利用率的影响

8.1对冬小麦/夏玉米产量及其构成的影响

8.2对冬小麦/夏玉米耗水特征的影响

8.3对冬小麦/夏玉米水分利用率的影响

8.4对冬小麦/夏玉米氮素利用效率的影响

8.5讨论

8.6小结

9 全文结论与展望

9.1结论

9.2研究展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢