滴灌水肥管理對土壤水氮動態(tài)及番茄生長的影響.pdf

1、利用滴灌系統(tǒng)施肥可以靈活地控制施肥的時間、數(shù)量和施入點，從而獲得較高的肥料利用率。采用合理的滴灌水肥管理措施是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。滴灌水肥管理是指通過改變灌水（施肥）量、灌水（施肥）頻率、滴頭流量、肥液濃度和系統(tǒng)運行程序等參數(shù)對灌水和施肥過程進行合理的控制，在增加作物產(chǎn)量的同時提高肥料利用率并減少肥料對環(huán)境的危害。因此深入研究不同滴灌水肥管理措施下土壤中的水肥分布和作物的動態(tài)響應(yīng)可為制定合理的滴灌施肥模式提供依據(jù)。 本文以番茄為

2、研究對象，在日光溫室內(nèi)進行了兩年的田間試驗，研究了滴灌水肥管理對作物根區(qū)水氮運移和分布的影響，以及作物對水氮調(diào)控的動態(tài)響應(yīng)。試驗選取施肥灌溉系統(tǒng)運行方式、施肥頻率、施氮量和肥液濃度四個因素。其中，施氮量取372kg／hm<'2>和204kg／hm<'2>兩個水平；系統(tǒng)運行方式包括不同灌水和施肥次序組成的三種方案：1／2N-1／2W，1／4W-1／2N-1／4W和3／8W-1／2N-1／8W；施肥頻率取每周一次、兩周一次和四周一次三個水平

3、；肥液濃度取225mgN／l、450mgN／l和720mgN／l三個水平。通過觀測番茄根區(qū)的水氮動態(tài)，番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)和生理生態(tài)指標(biāo)（植株高度、葉面積指數(shù)、根系特征、光合速率等），分析了滴灌水肥管理措施對水氮分布特征和變化動態(tài)的影響以及番茄響應(yīng)指標(biāo)的相應(yīng)變化，揭示了滴灌水氮調(diào)控對作物生長發(fā)育產(chǎn)生影響的內(nèi)在機理，從而初步建立了滴灌水肥管理措施、土壤水氮分布和作物響應(yīng)指標(biāo)三者的動態(tài)聯(lián)系。同時還應(yīng)用HYDRUS-2D軟件對滴灌施肥條件下作物根

4、區(qū)水氮運移分布及變化動態(tài)進行了數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，通過模擬試驗進一步分析系統(tǒng)運行方式和施肥頻率對番茄根區(qū)水氮動態(tài)及淋失的影響。主要研究結(jié)果如下： （1）高施氮處理可增加根區(qū)土壤中的硝態(tài)氮含量，促進根系的發(fā)育，但不會帶來產(chǎn)量的增加。高施氮量處理的硝態(tài)氮在40-50cm土層有明顯的累積，淋失的危險較大。 （2）隨著施肥次序向前推移，硝態(tài)氮向濕潤土體邊緣擴散的趨勢愈加明顯。例如采用運行方式1／2N-1／2W時，由于施肥結(jié)束后

5、的灌水時間較長，有較多的硝態(tài)氮隨水流運動到下層土壤中，促進了下層土壤中根系的發(fā)育，并使根系中細(xì)根的比例增加，因而帶來產(chǎn)量和氮肥利用效率的提高。與之相反，采用運行方式3／8W-1／2N-1／8W使更多的硝態(tài)氮累積在土壤上層，不利于深層土壤中根系的發(fā)育和對氮素的吸收利用，使得產(chǎn)量和氮肥利用效率降低，殘留氮量增加。在實際的滴灌施肥過程中，選用運行方式還應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的要求，在施肥前先灌少量的清水，以保證施肥的均勻性。因此綜合考慮提高產(chǎn)

6、量、減少淋失和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的要求，滴灌施肥采用運行方式1／4W-1／2N-1／4W較為適宜。 （3）隨著施肥頻率降低，硝態(tài)氮在根區(qū)土壤中的總量逐漸減少，在生育期內(nèi)的變化逐漸加劇。采用每周一次的施肥頻率時，硝態(tài)氮在根區(qū)土壤中的總量最大，在生育期 內(nèi)的變化過程較為平緩，說明氮肥的供應(yīng)和消耗過程有較好的一致性，因而導(dǎo)致植株吸氮量增加和殘留氮量的減少。同時，施肥頻率增加顯著地增加了番茄的產(chǎn)量，從而提高了氮肥利用效率。因此在實際

7、的滴灌施肥過程中，施肥頻率取每周一次施肥較為適宜。 （4）施肥頻率和運行方式有一定的交互作用。施肥頻率越低，運行方式對產(chǎn)量的影響越大。隨著施肥次序向后推移，施肥頻率對產(chǎn)量的影響逐漸增大。因此在實際的滴灌施肥管理中，如果選用的施肥頻率較低就必須重點考慮運行方式的影響；如果在灌溉過程的后期施肥則應(yīng)該重點考慮施肥頻率的影響。 （5）隨著肥液濃度增高，番茄的產(chǎn)量和各項品質(zhì)都呈降低趨勢，但差異未達顯著水平。例如當(dāng)肥液濃度為720mg

8、N/l時，氮素在滴頭周圍有明顯的聚集，還會抑制根系的發(fā)育，降低作物的光合性能，引起產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。因此在滴灌施肥過程中，肥液濃度取225mgN/l較為適宜。 （6）建立了滴灌施肥條件下作物根區(qū)水氮運移轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)模型，模型考慮了根系吸水吸氮以及水解、硝化、反硝化、吸附等氮素轉(zhuǎn)化過程。用HYDRUS-2D軟件求解模型，并用實測結(jié)果進行驗證，結(jié)果顯示土壤水分和硝態(tài)氮的模擬效果較好，銨態(tài)氮的模擬效果較差。利用驗證后的模型進一步分析了系