基于土壤中肥料浓度的滴灌春小麦水肥耦合生产函数

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滴灌施肥是通过滴灌系统将肥料随水一起输送到植物根区附近,供作物吸收及利用。滴灌施肥可以按照作物的需肥规律通过改变作物全生育时期的施肥次数和不同生育时期的施肥量,来改变土壤中的肥料浓度和作物对养分的吸收及利用,从而影响作物的生长发育及最终产量,因此施肥时期和土壤中的肥料浓度与作物产量之间的关系是确定作物合理施肥的依据。为了探讨作物不同生育时期的施肥量和土壤中的肥料浓度对作物生长特征以及产量的影响,进而为确定合理的滴灌施肥浓度和施肥制度提供理论依据,本文以小麦为材料,分别控制施肥频率和不同生育时期的施肥量得到不同的土壤肥料浓度,在大田滴灌条件下研究了小麦不同生育时期的土壤中肥料浓度和施肥量对春小麦耗水、地上部生长特征及产量的影响。大田试验中设置了施肥频率(处理F1:灌1次水施1次肥;处理F2:灌2次水施1次肥;处理F3:灌3次水施1次肥)和施肥时期(处理F4:苗期、分蘖期和拔节期施肥;处理F5:分蘖期、拔节期施肥;处理F6:全生育时期不施肥)以形成小麦各生育时期不同的施肥量和土壤肥料浓度,用PR2探测仪及烘干法测定土壤水分,并用水量平衡方法计算出各个处理的耗水强度和耗水量;用分光光度计分别测出各个处理土壤中肥料的分布情况和土壤中的肥料浓度。观测春小麦6个生育时期(苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期、乳熟期)所对应的地上部分生长特征,成熟期测产,计算不同施肥处理条件下小麦的总产量,主要得出以下结论:  (1)在水分处理完全相同的情况下,不同施肥处理对小麦全生育期土壤中的水分动态变化和分布的影响小,但对小麦的耗水量和耗水强度有一定的影响。在春小麦全生育时期各个处理土壤水分的动态变化过程十分相似,滴灌春小麦营养生长阶段土壤含水率下降的比较慢,而在小麦进入生殖生长后,土壤含水率减少的速度非常明显,且各个土层中土壤含水率呈现逐渐下降的趋势。各个处理间耗水量和耗水强度的大小顺序为:F4>F1>F2>F5>F3>F6。  (2)在春小麦营养生长阶段增加施肥量和土壤中的肥料浓度,可以促进小麦株高和叶片的生长,增加叶面积指数,提高小麦的分解能力和分蘖数;在春小麦生殖生长阶段增加施肥量和土壤中的肥料浓度,可以延缓叶片的衰老,减缓叶面积指数的下降速率,提高小麦的粒重和产量。  (3)在滴灌充分灌水条件下,根据春小麦需肥规律在每个生育时期都随水施肥,可以提高春小麦的产量。随水施肥、保持水肥同步是滴灌春小麦增产的重要原因。本试验获得春小麦高产所对应的各生育时期施肥量和土壤中的肥料浓度是:苗期-分蘖期施肥总量是53kg/hm2,土壤中总肥料浓度是633.63mg/L;分蘖-拔节期施肥总量为83kg/hm2,土壤中总肥料浓度是682.46mg/L;拔节-抽穗期施肥总量为195kg/hm2,土壤中总肥料浓度是707.00mg/L;抽穗-灌浆期施肥总量为220kg/hm2,土壤中总肥料浓度是498.89mg/L;灌浆-收获期施肥总量为154kg/hm2,土壤中总肥料浓度是438.34mg/L。  (4)本文基于土壤肥料浓度建立了滴灌春小麦阶段性水肥生产函数,施肥增产系数均随生育时期呈现抛物线形分布,各阶段的肥料浓度增产系数分别为:苗期至分蘖期0.11,分蘖至拔节期0.32,拔节至抽穗期0.35,抽穗至灌浆期0.15,灌浆至收获0.07。滴灌春小麦苗期-分蘖期和灌浆-收获期施肥对增产的作用不大,而分蘖-拔节期、拔节-抽穗期施肥对增产的作用最大,滴灌春小麦施肥关键期是分蘖-拔节期、拔节-抽穗期。  (5)滴灌条件下的水肥耦合问题主要是施肥决策问题,而且每次随水施肥的浓度是决策的关键技术参数。本文建立的滴灌春小麦阶段性水肥生产函数,对制定该技术条件下的施肥决策具有指导意义。
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