水氮耦合对作物氮素吸收利用与迁移转化的影响

摘要

【目的】探明不同水氮耦合模式下氮素吸收利用与迁移转化规律。【方法】在2 a冬小麦和夏玉米大田水氮耦合试验的基础上,分别设置P模式:施肥5 kg下的不同灌水量(P1=10 m^(3)、P2=20 m^(3)、P3=40 m^(3)),N模式:灌水30 m^(3)下的不同施肥(N1=5 kg、N2=10 kg、N3=15 kg),以及各模式下的干(AM1)、中(AM2)和湿(AM3)土壤初始含水率状态,应用Hydrus-1D模拟分析其对氮素吸收利用与迁移转化过程的影响。【结果】(1)灌后1~4 d,土壤含水率剧烈增加,表层淋失通量大于转化通量,氮循环以淋失的外循环为主。灌水4 d后,上部含水率逐渐稳定,氮循环由外循环淋失为主变为以内循环转化为主。而深层(70~500 cm)因为转化速率小,含水率高,一直以氮淋失的外循环为主。(2)在P模式下,灌水量和初始含水率增加都会引起作物氮素吸收量的下降;浅层(100 cm)累积NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N淋失、矿化、硝化和反硝化通量均随灌水量增加逐渐增大,转化通量变化范围分别为1~2.5、1~4、0~0.6 mg/cm^(2);深层转化通量较小且稳定。(3)在N模式下,作物吸收通量随施肥量的增加而增大;100 cm以上土层的累积水分渗漏量变化小,但无机氮累积渗漏量随施肥量增加而显著增大,100 cm以下的累积水分和无机氮渗漏量变化小;矿化、硝化和反硝化通量在表层随施肥量增加而逐渐增大,变化范围分别为1~2.5、1.5~16、0.3~1.2 mg/cm^(2),而100 cm以下各通量变化小且稳定。【结论】适宜的水氮耦合模式可提高作物对氮素吸收利用,综合考虑氮素内外循环过程,在AM_(1-2)时525~900 m^(3)/hm^(2)灌水量和225 kg/hm^(2)施肥量为最佳水氮模式。