黃土旱塬冬小麥產(chǎn)量與水氮及其耦合關(guān)系模型的研究.pdf

1、水和養(yǎng)分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中密不可分的兩個(gè)重要因子，合理的水肥對(duì)促進(jìn)旱地作物生長(zhǎng)具有顯著的正交互作用。氣候干旱是影響旱作農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要因素，在土壤水分不足情況下，通過(guò)協(xié)調(diào)土壤水分和養(yǎng)分關(guān)系，能有效提高作物產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)水分高效利用。本試驗(yàn)采用田間長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)，在6個(gè)施氮水平(不施氮；75kg純N/hm2；150kg純N/hm2；225kg純N/hm2 300kg純N/hm2；375kg純N/hm2)基礎(chǔ)上，設(shè)置不同灌水制度(按冬小麥不同生育期灌

2、75mm水遞增，共設(shè)W0(不灌水)；W1(75mm)；W2(150mm)；W3(225mm)；W4(300mm)；W5(375mm)等6個(gè)處理)，研究作物水一肥一產(chǎn)量關(guān)系，建立作物水分生產(chǎn)函數(shù)(二次水分生產(chǎn)函數(shù)和水分生產(chǎn)函數(shù)綜合模型)以及作物肥料效應(yīng)方程與作物水氮生產(chǎn)函數(shù)；分析不同灌水與施氮量下作物氣體交換特性指標(biāo)與環(huán)境因子的關(guān)系，分析深層土壤水分特征與水分生產(chǎn)效率的關(guān)系；并對(duì)CropSyst模型在黃土旱塬的適用性進(jìn)行探索。研究獲得以下

3、主要結(jié)論： 1.作物產(chǎn)量一水分關(guān)系顯示，冬小麥耗水量與產(chǎn)量之間呈二次拋物線關(guān)系，即在中、低產(chǎn)水平下，隨耗水量增加，作物產(chǎn)量增加；當(dāng)耗水量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，產(chǎn)量上升速度減慢；當(dāng)耗水量達(dá)到作物需水量值時(shí)，產(chǎn)量達(dá)最高值。黃土旱塬冬小麥對(duì)水分缺乏敏感期排序?yàn)椋翰シN～返青期>拔節(jié)～抽穗期>抽穗～灌漿期，因此，底墑對(duì)作物產(chǎn)量具有不可替代的作用。 2.作物產(chǎn)量一施肥量關(guān)系顯示，氮肥增產(chǎn)效果發(fā)揮與農(nóng)田水分狀況關(guān)系十分密切，整體上，肥效隨灌

4、水量增加而提高。但在不同農(nóng)田水分狀況時(shí)，相同施肥量下所獲得的產(chǎn)量不相：高、中供水水平時(shí)，小麥產(chǎn)量、增產(chǎn)量及增產(chǎn)率均隨氮肥用量增加而增加；低供水水平時(shí)，肥料增產(chǎn)效益比較顯著，但氮肥增產(chǎn)貢獻(xiàn)率和氮肥利用效率有隨施氮量增加而遞減的趨勢(shì)。在不同供水條件下，氮肥合理施用量差異顯著。因此為了最有效利用氮素，必須根據(jù)灌溉狀況(灌水量)確定氮肥施用量。 3.作物水一肥—產(chǎn)量關(guān)系結(jié)果顯示，氮素營(yíng)養(yǎng)可有效改變作物氣體交換生理指標(biāo)對(duì)環(huán)境因子響應(yīng)的靈敏

5、度。水肥條件改善均可顯著提高冬小麥產(chǎn)量，且水的作用大于肥，水肥耦合效應(yīng)明顯。在不同供水條件下，N3(225kg純N/hm2)施肥處理可獲得最高水分生產(chǎn)效率和水肥耦合效果；其后順序分別為N2(150kg純N/hm2)>N4(300kg純N/hm2)>N5(375kg純N/hm2)>N1(75kg純N/hm2)>NO(不施N)。N3W4水肥組合產(chǎn)量最高，為11087.7k/hm2，消耗量也最大，為7441.4m3/hm2，水分利用效率為1.

6、49k/hm2；比較不同處理看，水分利用效率最大值為1.72Kg/hm2，此時(shí)耗水量為4157.3m3/hm2，而產(chǎn)量為7150.6k/hm2，說(shuō)明水分利用效率最大時(shí)產(chǎn)量并不一定最高。 4.隨灌水量增加，水分邊際效益遞減，4個(gè)生育期均灌水時(shí)的水分利用率較其他灌溉方式降低，2個(gè)生育期灌水比1個(gè)生育期灌水、3個(gè)生育期灌水比2個(gè)生育期灌水的水分利用率高，且不減產(chǎn)；但灌四水比灌三水的水分邊際效益降低。當(dāng)灌水定額為75mm時(shí)，冬小麥水分邊

7、際效益達(dá)到最大，當(dāng)灌水定額為225mm時(shí)，冬小麥產(chǎn)量達(dá)到最大，因此該地區(qū)最經(jīng)濟(jì)灌水定額應(yīng)在75～225mm范圍內(nèi)。 5.不同水肥條件與冬小麥生長(zhǎng)關(guān)系結(jié)果顯示，產(chǎn)量構(gòu)成因素成穗率、粒數(shù)、千粒重等均隨水分條件改善而增加，而養(yǎng)分調(diào)節(jié)效果不明顯；水肥互作效果因各構(gòu)成因素而異，如對(duì)成穗率和粒數(shù)有顯著促進(jìn)作用，而千粒重卻明顯降低。根系主要分布在0～60cm內(nèi)，約占總量70％左右，不灌水或少灌水可以促進(jìn)根系下扎，對(duì)深層土壤水分吸收能力增加從而

8、提高深層土壤水分的利用率；以150cm根深為準(zhǔn)，冬小麥根系總量隨著開花前的土壤干旱程度(灌水次數(shù))的增加而增加。 6.冬小麥全生育期日需水量變化很大，冬小麥生育期需水曲線形成兩個(gè)峰，第一個(gè)峰出現(xiàn)在冬前分蘗期，峰值較??；第二個(gè)峰出現(xiàn)在孕穗至抽穗揚(yáng)花期，峰值較大，所需水量約占全生育期的66％，為冬小麥需水臨界期。 7.CropSys模型可有效模擬作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和地上生物量，模擬精度較高，且能較精確地描述光、溫、水狀況，對(duì)作物生