水氮运筹对微喷灌夏玉米生长和水氮利用效率的影响

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:IceMilo
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黄淮海平原是我国玉米主产区,该区水资源量与耕地面积不匹配,是我国水资源最为紧缺的区域之一。然而,该地区夏玉米生产中灌溉水和氮肥用量高、利用效率偏低,不仅造成资源浪费,而且导致地下水漏斗区扩大和土壤质量恶化,亟需优化玉米水肥施用方案。为实现玉米高产和水氮资源高效利用,于2018和2019年在山东省泰安市开展了玉米微喷补灌水氮互作效应试验研究。试验采用二因素裂区设计,主因素为微喷补灌处理,设定4个目标湿润土层,分别为010(W10)、020(W20)、030(W30)和040(W40)cm,补灌时期为夏玉米播种时、拔节期开始时和抽雄期开始时,测墒位置为微喷带下方,补灌的目标含水率为相应土层的田间持水量;副因素为施氮处理,设置5个施氮量,分别为0、120、180、240和300 kg·hm-2,依次记为N0、N120、N180、N240和N300,施氮时期与灌水时期一致,施氮比例均为基氮:拔节氮:抽雄氮=1:1:1,其中,基氮在播种时底施,拔节氮和抽雄氮随水施入。本试验通过研究微喷灌水肥一体化条件下不同水氮运筹方案对夏玉米田土壤水氮分布以及玉米生长发育、耗水量、产量构成和水氮利用效率的影响,取得的主要结果如下:(1)夏玉米同一生育期各处理夏玉米田0100 cm土层土壤水分和硝态氮剖面分布特征基本一致,但处理间土壤水氮含量存在差异。不同水氮条件下,夏玉米田土壤含水率总体呈现随施氮量增加而减小、随灌水量增加先减小后增大的趋势,040 cm土层土壤水分尤为明显;土壤硝态氮含量有随灌水量增加而减小、随施氮量增加而增大的趋势,且随生育期推进逐渐下移。微喷灌水肥一体化条件下夏玉米田土壤水氮分布均匀性较好,土壤水分和硝态氮的克里斯琴森均匀系数分别大于0.9和0.8。(2)增加灌水量和施氮量对夏玉米株高、茎粗、叶面积指数、地上部干物质量及植株氮素积累和转运量等指标均有一定促进作用。总体来看,2018年各项指标呈现了随灌水和施氮量增加而增大的趋势;2019年各指标呈现出随灌水量增加而增大、随施氮量增加先增大后减小的趋势。当灌水量和施氮量达到一定程度后,继续增加水氮对玉米植株生长的促进效应将减弱,甚至有负面影响。2 a试验结果表明,微喷补灌W20水分处理下施氮量180240 kg·hm-2时,夏玉米植株各项生长指标均能获得较高值。(3)W20灌水处理下,抽雄吐丝期夏玉米叶绿素值、光合有效辐射截获率及净光合速率和蒸腾速率等生理生态指标随施氮量增加均呈现了先增大后减小的趋势,其中,N180和N240处理与N300处理相比无显著差异。(4)增加灌水量和施氮量能提高夏玉米籽粒产量,但当水氮施用量达到一定程度后,其增产效应减弱。其中,2018年,仅施氮处理对夏玉米籽粒产量产生极显著影响,灌水及二者交互作用对其无显著影响;2019年,灌水和施氮均对夏玉米籽粒产量有极显著影响,二者相互作用对其无显著影响。与高水高氮处理(W40N300)相比,W20N240处理(2018年)和W20N180处理(2019年)的产量无显著差异,但灌水量分别减少47.15%和52.33%,施氮量分别降低20%和40%;与传统畦灌施氮处理(CK1)相比,其产量均有一定程度的增加,且灌溉用水量分别减少50.49%和47.11%。(5)微喷灌水肥一体化条件下适当减少水氮用量可在保证夏玉米产量的同时有效降低耗水量,提高水氮利用效率。与高水高氮处理(W40N300)和传统畦灌施氮处理(CK1)相比,W20N240处理(2018年)和W20N180处理(2019年)的耗水量显著降低,而水分利用效率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率却分别提高7.75%19.26%、22.76%70.32%和43.67%。(6)综合考虑夏玉米灌水量、施氮量、籽粒产量、耗水量和水氮利用效率等指标,建议试验区微喷灌条件下水氮运筹方案为:目标湿润土层020 cm,施氮量180240kg·hm-2,补灌和施氮时期均为播种时及拔节期和抽雄期开始时,补灌的目标含水率为田间持水量,施氮比例为1:1:1,其中,基氮底施,拔节氮和抽雄氮随水施入。
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