水氮处理对豫中补灌区小麦水肥利用效率和根系分布的影响

作     者：秦步坛 

作者单位：河南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马新明

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：水氮处理 小麦产量 水肥利用效率 养分分布 根系分布 

摘      要：小麦生产中不合理的灌溉和过量施肥不仅严重浪费水肥资源,降低水肥利用效率,也给农田生态环境带来不利影响,为探讨豫中补灌区水氮处理对小麦水肥利用效率和根系分布的影响,在2019～2020年分别以拔节期灌水(150 mm)和不灌水(雨养)、常规施氮(N15,225 kg·hm)和增量施氮(N22,330 kg·hm)为处理,以周麦27、洛麦28和洛旱6号三个小麦品种为材料,进行大田水肥试验;在2020～2021年以周麦27和洛麦28两个品种为材料,以370 mm(充足灌水)和270 mm(节水灌溉)为灌水处理进行大田根室模拟试验。通过分析水肥处理对小麦生长发育、干物质积累、籽粒产量、水肥利用、土壤养分及小麦根系形态分布的影响,旨在为根据区域特点提高小麦水肥等资源利用效率、促进小麦生产的绿色和可持续发展提供理论依据。主要研究结果如下:(1)同一施氮量下,雨养处理相较于灌水处理,小麦地上部干物质量、植株氮磷钾积累量及产量差异不显著,但雨养处理显著提高了小麦的水分利用效率,N15和N22的小麦水分利用效率分别达到22.23～25.55 kg·mm·hm和15.29～17.78 kg·mm·hm。(2)同一水分条件下,施氮量330 kg·hm比225 kg·hm增加了小麦地上部干物质、植株氮磷钾积累量及产量,但差异不显著;施氮量为330 kg·hm时,氮肥利用效率显著降低,而磷钾肥利用效率及水分利用效率差异不显著。(3)土壤中全氮、全磷和全钾主要分布在0～40 cm土层中,40～100 cm土层中全氮和全磷含量变化趋于稳定,而土壤全钾在80～100 cm土层中含量也较高。硝态氮在拔节期主要分布在0～40 cm土层中,随土壤水分移动,在成熟期60～100 cm土层中硝态氮含量升高。铵态氮在拔节期主要分布在0～20 cm土层中,且基本不随水分移动,成熟期各土层铵态氮含量相差不大。有效磷在拔节期主要分布在0～20 cm土层中,随水分移动,在成熟期20～40 cm土层中有效磷含量升高,40～100 cm土层中有效磷趋于稳定。速效钾含量随土层加深呈先降低后升高的趋势,在0～20 cm和80～100 cm土层中含量均较高。雨养常规施氮处理降低了土壤中硝态氮、有效磷和速效钾的流失;雨养条件下增施氮肥增加了土壤中硝态氮的残留。(4)根室中土壤硝态氮随土层加深呈先升高后降低的趋势,主要分布在40～60 cm土层;土壤铵态氮随土层加深呈先升高后降低趋势,主要分布在20～40 cm土层;土壤有效磷随土层加深呈先升高后降低趋势,拔节期～花后16天高峰在20～40 cm土层,成熟期高峰在40～60 cm土层;土壤速效钾成熟期主要分布在60～100 cm土层。充足灌水处理相较于节水处理,加剧了土壤中硝态氮、有效磷和速效钾的淋溶。(5)充足灌水有利于增加0～40 cm土层中根系的根长、根表面积、根体积和根尖数;节水处理有利于增加40～100 cm土层中的根系的根长、根表面积、根体积和根尖数。综上所述,在豫中补灌区,雨养和施氮量225 kg·hm的水氮组合能够促进根系深层发育和土壤养分吸收,从而提高资源利用效率,实现小麦稳产,为小麦绿色生产提供理论和技术支撑。