黃土旱塬冬小麥產量與水氮及其耦合關系模型的研究.pdf

1、水和養(yǎng)分是農業(yè)生產中密不可分的兩個重要因子，合理的水肥對促進旱地作物生長具有顯著的正交互作用。氣候干旱是影響旱作農業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要因素，在土壤水分不足情況下，通過協調土壤水分和養(yǎng)分關系，能有效提高作物產量和實現水分高效利用。本試驗采用田間長期定位實驗，在6個施氮水平(不施氮；75kg純N/hm2；150kg純N/hm2；225kg純N/hm2 300kg純N/hm2；375kg純N/hm2)基礎上，設置不同灌水制度(按冬小麥不同生育期灌

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

3、主要結論： 1.作物產量一水分關系顯示，冬小麥耗水量與產量之間呈二次拋物線關系，即在中、低產水平下，隨耗水量增加，作物產量增加；當耗水量達到一定數值時，產量上升速度減慢；當耗水量達到作物需水量值時，產量達最高值。黃土旱塬冬小麥對水分缺乏敏感期排序為：播種～返青期>拔節(jié)～抽穗期>抽穗～灌漿期，因此，底墑對作物產量具有不可替代的作用。 2.作物產量一施肥量關系顯示，氮肥增產效果發(fā)揮與農田水分狀況關系十分密切，整體上，肥效隨灌

4、水量增加而提高。但在不同農田水分狀況時，相同施肥量下所獲得的產量不相：高、中供水水平時，小麥產量、增產量及增產率均隨氮肥用量增加而增加；低供水水平時，肥料增產效益比較顯著，但氮肥增產貢獻率和氮肥利用效率有隨施氮量增加而遞減的趨勢。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，必須根據灌溉狀況(灌水量)確定氮肥施用量。 3.作物水一肥—產量關系結果顯示，氮素營養(yǎng)可有效改變作物氣體交換生理指標對環(huán)境因子響應的靈敏

5、度。水肥條件改善均可顯著提高冬小麥產量，且水的作用大于肥，水肥耦合效應明顯。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，此時耗水量為4157.3m3/hm2，而產量為7150.6k/hm2，說明水分利用效率最大時產量并不一定最高。 4.隨灌水量增加，水分邊際效益遞減，4個生育期均灌水時的水分利用率較其他灌溉方式降低，2個生育期灌水比1個生育期灌水、3個生育期灌水比2個生育期灌水的水分利用率高，且不減產；但灌四水比灌三水的水分邊際效益降低。當灌水定額為75mm時，冬小麥水分邊

7、際效益達到最大，當灌水定額為225mm時，冬小麥產量達到最大，因此該地區(qū)最經濟灌水定額應在75～225mm范圍內。 5.不同水肥條件與冬小麥生長關系結果顯示，產量構成因素成穗率、粒數、千粒重等均隨水分條件改善而增加，而養(yǎng)分調節(jié)效果不明顯；水肥互作效果因各構成因素而異，如對成穗率和粒數有顯著促進作用，而千粒重卻明顯降低。根系主要分布在0～60cm內，約占總量70％左右，不灌水或少灌水可以促進根系下扎，對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，冬小麥根系總量隨著開花前的土壤干旱程度(灌水次數)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峰，第一個峰出現在冬前分蘗期，峰值較?。坏诙€峰出現在孕穗至抽穗揚花期，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濟產量和地上生物量，模擬精度較高，且能較精確地描述光、溫、水狀況，對作物生