基于“3414”试验设计的夏玉米-冬小麦水肥效应研究

摘要

水分和肥料是作物生长发育的两大重要因素，也是最容易调控的两大因素。合理的水肥管理有利于作物高产，而不合理的水肥管理不仅对作物生长发育不利，还会造成农业生产成本提高、资源利用效率降低和环境污染等对农业可持续发展的负面影响。本试验在陕西省咸阳市武功镇进行，以灌水量及氮、磷肥用量为试验因素，采用“3414”方案进行水肥试验。即3个因素各设0、1、2、3共4个水平，14个处理随机排列。其中，各因素的0水平均是不施肥（不灌水）；1水平，灌水为30 mm，施氮量为N 90 kg·hm-2（玉米）、75 kg·hm-2（小麦），施磷量为P2O5 30 kg·hm-2（玉米）、52.5 kg·hm-2 （小麦）； 2水平，灌水为60 mm，施氮量为N 180 kg·hm-2（玉米）、150 kg·hm-2（小麦），施磷量为P2O5 60 kg·hm-2（玉米）、105 kg·hm-2（小麦）；3水平，灌水为90 mm，施氮量为N 270 kg·hm-2（玉米）、225 kg·hm-2（小麦），施磷量为P2O5 90 kg·hm-2（玉米）、157.5 kg·hm-2（小麦）。在监测作物产量及水分养分吸收的基础上，建立作物产量、干物质累积量、水分利用效率及养分吸收利用与水肥用量间的回归模型，定量分析水肥用量的效应。主要结果如下： （1）通过回归分析，分别建立小麦、玉米产量与灌水量和氮、磷肥用量间的一元、二元及三元二次回归模型。三种回归模型下小麦和玉米产量均表现为随施氮量、施磷量、灌水量的增加而先增大后减小的变化趋势。根据三元二次模型可得施用氮肥N 180 kg·hm-2，磷肥 P2O5 56 kg·hm-2，灌水60 mm时玉米获得最高产量10240 kg·hm-2，产投比为8.66；获得最佳经济产量9993 kg·hm-2的推荐水肥指标为：氮肥N 169 kg·hm-2，磷肥 P2O5 53 kg·hm-2，灌水量61 mm，产投比为8.84。对于冬小麦，施用氮肥N 150 kg·hm-2，磷肥 P2O5 106 kg·hm-2，灌水60mm时可获得最高产量7195 kg·hm-2，产投比为5.33；获得最佳经济产量7068 kg·hm-2的推荐水肥指标为：氮肥N 143 kg·hm-2，磷肥 P2O5 94 kg·hm-2，灌水量61 mm，产投比为5.62。 （2）玉米和小麦干物质量均随施氮量、施磷量、灌水量的增加而先增加后减少。根据拟合的一元、二元、三元二次方程，施氮量为179 kg·hm-2~200 kg·hm-2，施磷量为27 kg·hm-2~50 kg·hm-2，灌水量为61 mm~90 mm时，玉米干物质可达19889 kg·hm-2~20714 kg·hm-2，氮肥、磷肥、灌水用量最佳配比为4.3：1：1.7（N、P单位为kg·hm-2，灌水量单位为mm，下同）。施氮量为157 kg·hm-2~177 kg·hm-2，施磷量为107 kg·hm-2~124 kg·hm-2，灌水量为58 mm~65 mm时，小麦干物质可达14590 kg·hm-2 ~15158 kg·hm-2，氮肥、磷肥、灌水量最佳配比为2.7：1.9：1。 （3）通过建立小麦、玉米水分利用效率与灌水量和氮、磷肥用量间的一元、二元、三元回归模型，可得小麦和玉米水分利用效率均随施氮量、施磷量、灌水量的增加而先增大后减小。根据三种模型综合分析，施氮量为77 kg·hm-2 ~138 kg·hm-2，施磷量为46 kg·hm-2~49 kg·hm-2，灌水量为49 mm~67 mm时，玉米水分利用效率可达2.19 kg·m-3~2.51 kg·m-3。施氮量为103 kg·hm-2~136 kg·hm-2，施磷量为69 kg·hm-2~91 kg·hm-2，灌水量为57 mm~79 mm时，小麦水分利用效率可达2.06 kg·m-3~2.25 kg·m-3。 （4）水肥用量对玉米养分吸收的影响表现为，吸氮量随施氮量和灌水量的增加先增加后下降，随施磷量的增加而一直增加；玉米对磷素的吸收不随施氮量的变化而明显变化，随施磷量的增加而一直增加，随灌水量的增加先增加后减小；玉米对钾素的吸收不随施氮量的变化而明显变化，随施磷量和灌水量的增加呈先增大后减小的变化规律。 与玉米有所不同，小麦的养分吸收表现为，吸氮量随施氮量的增加一直增加，随施磷量和灌水量的增加先增加后减小；小麦对磷素的吸收随施氮量的增大而先增大后减小，随施磷量的增加而一直增加，随灌水量的增加而变化不明显；小麦对钾素的吸收随施氮量和施磷量的增加而一直增加，随灌水量无明显变化规律。 （5）水肥用量对作物养分利用效率的影响表现为，玉米、小麦氮素利用效率随施磷量和灌水量先增大后减小，施磷量为30 kg·hm-2（玉米）或94 kg·hm-2（小麦）、灌水量为60 mm（玉米、小麦），氮素利用效率最大。玉米和小麦磷素利用效率随施氮量和灌水量的增大均呈先增大后减小，施氮量为180 kg·hm-2、灌水量为69 mm时玉米磷素利用效率最大，分别为175 kg·hm-2和180 kg·hm-2；施氮量为176 kg·hm-2、灌水量为60 mm时小麦磷素利用效率最大，分别为67 kg·kg-1和66 kg·kg-1。玉米、小麦钾素利用效率随施磷量均呈先增大后减小，施磷量为43 kg·hm-2时玉米钾素利用效率达最大值230 kg·kg-1，小麦钾素利用效率在施磷量为52.5 kg·hm-2时达最大值130 kg·kg-1。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 存在问题

第二章 研究内容与方法

2.1 研究内容与技术路线

2.2 研究方案

2.3 测定项目及方法

2.4 计算方法

2.5 数据处理与分析

第三章 水肥用量对夏玉米-冬小麦产量的影响

3.1水肥用量对夏玉米产量的影响

3.2水肥用量对冬小麦产量的影响

3.3 讨论

3.4小结

第四章 水肥用量对夏玉米-冬小麦干物质量的影响

4.1 水肥用量对夏玉米干物质量的影响

4.2 水肥用量对冬小麦干物质量的影响

4.3 小结

第五章 水肥用量对夏玉米-冬小麦水分利用效率的影响

5.1 水肥用量对夏玉米水分利用效率的影响

5.2 水肥用量对冬小麦水分利用效率的影响

5.3 讨论

5.4 小结

第六章 水肥用量对夏玉米-冬小麦养分吸收利用的影响

6.1 水肥用量对夏玉米养分吸收利用的影响

6.2 水肥用量对冬小麦养分吸收利用的影响

6.3 讨论

6.4 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 本研究创新点

7.3 不足之处与展望

参考文献

致谢

作者简介