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底墒和氮磷用量对旱地冬小麦产量形成、养分水分利用的影响

孟晓瑜  
【摘要】:水分和养分是作物生长的基础条件,也是影响旱地农业可持续发展的主要因素。氮磷作为作物生长的必需营养元素,对旱地小麦优质高产起重要作用,且不合理的氮磷投入造成了作物品质下降,资源浪费以及环境污染等问题,制约农业的高效和可持续发展。本文基于从2004年开始的旱地小麦氮磷肥用量长期定位试验,在研究长期不同氮磷肥用量对作物产量、氮磷钾养分吸收利用的影响,分析土壤速效氮、磷、钾养分和水分对长期不同氮肥投入的响应;并结合5年的降雨资料,研究冬小麦底墒与施肥对冬小麦产量、水分利用的影响,揭示底墒、施肥量与冬小麦产量、水分利用效率间的相互关系,目标在于通过水肥协调互促作用,优化旱地冬小麦施肥,实现作物高产高效,并通过养分综合管理,实现旱地土壤培肥、环境友好和农业可持续增产,为有限降水条件下旱地农业合理施肥提供理论依据。取得的主要结论如下: 1.冬小麦产量、生物量、收获指数随施氮量增加而增加,增施氮肥引起的小麦产量增加主要在于提高了冬小麦的穗粒数和公顷穗数。施氮量大于160-240 kg/hm~2时,增施氮肥的增产增效作用下降,施氮量在160 kg/hm~2时,氮回收利用率、生理效率、农学效率、偏生产力分别为71.9%、30.7 kg/kg、21.8 kg/kg、34.3 kg/kg。适量施氮可促进冬小麦茎叶、颖壳、籽粒对氮磷钾的吸收与累积,却降低了茎叶、颖壳、籽粒磷含量。 2.收获期0-300 cm土壤硝态氮累积量随播前施氮量增加而增加,施氮160 kg/hm~2以下时,土壤硝态氮主要富集在表层。施氮量越高,硝态氮累积峰下移越明显,施氮量320 kg/hm~2,土层硝态氮的积累峰下移至160 cm土层;速效磷在0-40 cm土层的累积量随氮肥用量的增加而减少,长期底施磷肥增加了土壤剖面速效磷累积;施氮对0-300 cm土层速效钾含量影响不明显。 3.施磷超100 kg/hm~2时,冬小麦产量、生物量增加不显著,增施磷肥的产量增加主要在于提高了冬小麦公顷穗数,但对穗粒数和千粒重的无显著影响。施磷显著提高茎叶、颖壳、籽粒的氮磷钾吸收量,过量(150 kg/hm~2)施磷各器官的养分吸收量下降。磷肥的回收利用率较低,增施磷肥50-150 kg/hm~2时,磷肥的回收利用率范围在6.58-9.65%;磷肥农学效率、磷肥偏生产力均随施磷量增加而降低,施磷150 kg/hm~2时最低,与施磷50 kg/hm~2相比,分别降低了36.9%、60.4%。 4.施磷能降低冬小麦收获后0-300 cm土壤硝态氮累积量,单施氮肥的土壤硝态氮累积量明显高于氮磷配施,累积峰主要在20-80 cm土层;增施磷肥处理的土壤硝态氮主要累积在表层。0-30 cm土壤速效磷随施磷量增加而增加,40-180 cm各处理变化不明显,200-300 cm土层,过量(150 kg/hm~2)施磷速效磷累积最大。下季播前土壤贮水量随施磷量增加有所降低,但与收获期土壤贮水量相比,各处理土壤贮水得到较好恢复,增施肥料间土壤贮水量差异不显著。在兼顾土壤培肥,养分效率及对环境影响上,本研究推荐磷用量为100 kg/hm~2。 5.夏季7~9月的降水是决定渭北旱塬小麦播前底墒的关键因素,两者线性相关,每增加1 mm夏季降水,土壤贮水增加0.5-0.6 mm。要保持这一地区小麦稳产或高产,底墒应保持在550 mm左右,夏季降水应有370~390 mm。夏季降水充足的年份,前季小麦施氮、磷量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显,降水偏少的(小于350 mm)的年份,前季小麦每增施氮肥100 kg/hm~2,可使下季小麦播前底墒减少9~17 mm;前季小麦每增施磷50 kg/hm~2,可使下季小麦播前底墒减少9~12 mm。 6.除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量的重要因素,每毫米播前底墒能形成9.0~9.9 kg/hm~2、关键生育期降水形成26.9~33.3 kg/hm~2小麦籽粒产量。变异分析表明氮、磷肥投入水平影响小麦对底墒水分利用的程度或水平,底墒制约干物质向籽粒转移的多少或比例。底墒充足的年份,形成较高的冬小麦产量,所需施氮、磷量较低,底墒较低年份,则要求较高的氮、磷肥投入。


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