喷灌条件下水氮调控对冬小麦产量、水氮吸收利用及土壤性质的影响
水、氮是影响小麦生长发育的两大因子，随着水肥一体化技术在我国农业生产中的推广与应用，水、氮对我国小麦生产的调控作用更加直接与频繁，但当前小麦生产实践中仍缺乏科学合理的水肥一体化方案。灌溉施氮过量不仅降低了水氮利用效率，而且提高了生产投入成本，甚至造成资源浪费与环境污染。为了兼顾水氮利用效率、土壤肥力状况与作物生产高效，本文以陕西省关中平原喷灌冬小麦为研究对象，以探寻符合当地集约化生产的水肥一体化方案为目标，通过田间试验设置 4 个灌溉水平（W1: 30，W2: 60，W3: 90，W4: 120 mm）和 4 个施氮水平（N1: 150，N2: 187.5，N3: 225， N4: 262.5 kg·hm-2），共计 16 个处理，研究了喷灌条件下水氮调控及其互作效应对冬小麦生长发育、产量及构成要素、氮素吸收转移、水氮利用效率、土壤肥力状况以及硝态氮残留的影响。主要研究结果如下： （1）春后灌溉与施氮可以显著促进冬小麦生长发育后期的干物质积累，自抽穗期到成熟期 W4N3 处理的干物质增长量最多为 15012 kg·hm-2。在成熟期，W2、W3、W4 灌溉条件下小麦干物质积累量分别较 W1 灌溉提高 1514、2240、2228 kg·hm-2；N2、N3、N4 施氮条件下小麦干物质积累量分别较 N1 施氮提高 1288、2010、1514 kg·hm-2。灌溉与施氮对小麦产量的影响具有明显的耦合效应，W3N2 处理下小麦产量最高达 9053 kg·hm-2，较 W1N1、W3N1 处理分别增产 27.9%、16.1%。 （2）成熟期小麦籽粒氮素积累量随灌溉量、施氮量提高呈先增多后减少趋势，其中，W3N2 处理籽粒氮素积累量最高为 197 kg·hm-2，较 W1N1 处理显著增长 24.7%。在相同灌溉水平下，增加施氮量导致小麦氮素利用效率显著下降，其中氮肥偏生产力下降最显著，N4 施氮较 N1 施氮下降 34.5%-40.4%；相同施氮水平下，灌溉量增加导致水分利用效率降低，W4 灌溉的水分利用效率较 W1 灌溉下降 12%-15.9%。 （3）提升施氮水平显著提高成熟期土壤硝态氮、铵态氮、全氮含量以及 pH 值，降低水溶性碳含量；提升灌溉水平显著提高土壤水溶性碳与全磷含量。过量施氮或灌水不足均导致 0-200 cm 土体的硝态氮残留增加，N4 施氮条件下平均硝态氮残留量为 199.3 kg·hm-2；W1 灌溉下的平均残留量为 194.1 kg·hm-2。水氮调控显著促进抽穗期至成熟期土壤微生物量碳、氮的增长，抑制微生物量磷的下降。成熟期微生物量碳、氮、磷分别在 W3N3、W3N4、W4N4 处理达到最大值，较 W1N1 处理分别提高 20.5%、59.2%、52%。微生物量碳熵、氮熵、磷熵三者之间两两显著正相关，微生物量熵、土壤硝态氮与 pH 值显著影响土壤微生物量。 （4）路径分析表明，吸收积累量对产量的直接调控作用最强，水氮投入对小麦产量的间接调控作用最强，二者是实现小麦增产的主要因素。不同水氮处理下土壤养分状况与产量的综合质量评价得出，W4N3 处理的综合得分最高为 1.38、其次为 W3N2 （1.27）、W3N3（1.14）、W3N4（1.07）、W2N3（0.94）、W4N4（0.58）、W2N4（0.55），以上 7 个处理被聚合为一类，为最优处理集合。 综上所述，灌溉施肥水平可以显著调控小麦的生长发育以及土壤养分状况，保障较高的干物质及氮素积累是实现小麦增产的主要因素。在关中地区喷灌条件下冬小麦生产中，推荐全生育期灌溉 80-100 mm，配合施氮 180-220 kg·hm-2，可以实现水氮利用、土壤肥力与小麦生产的高效协同。
冬小麦;喷灌条件;生长发育;作物产量;氮素吸收;水氮利用;土壤肥力
西北农林科技大学
硕士
植物营养学
翟丙年
2023
中文
S512.11
2023-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）