汾河灌区春玉米膜下滴灌水肥耦合效应研究

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针对汾河灌区农业生产中施肥量大,水肥利用效率低的问题,通过研究滴灌条件下不同水肥供应对春玉米生长、干物质和养分的累积、分配、转运以及产量、水肥利用和土壤养分的分布与残留的影响,为高产、高效、少污染的膜下滴灌施肥水肥调控措施提供技术支撑。在山西省水利水电科学研究院节水高效示范基地进行大田滴灌试验,设置3个灌水水平,即W1:60%ETc、W2:80%ETc、W3:100%ETc;3个施肥水平(N-P2O5-K2O),即F1:100-50-50 kg/hm2、F2:170-75-75 kg/hm2、F3:240-100-100 kg/hm2。结果表明:(1)除产量构成要素外,施肥单因素对生长各指标影响显著,株高、叶面积指数、干物质累积和产量均随灌水和施肥量的增加而增加,增加灌水和施肥量对干物质向籽粒分配有促进作用,高水(W3)处理比低水(W1)处理籽粒分配比例高4%,高肥(F3)处理比低肥(F1)处理籽粒分配比例高4.64%;W3F3处理产量最大为12474.34kg/hm2,比W1F1处理增产38.36%。灌溉水利用效率随灌水量增加而减小,随施肥量增加而增大,肥料偏生产力随灌水量增加而增大,随施肥量增加而减小。(2)不同水肥措施下,各生育期玉米地上部分对氮磷钾的累积量均随灌水和施肥量的增加而增加,氮和磷的累积量在收获期最大,钾的累积量在乳熟期最大,成熟期有所减少,水肥单因子对植株和籽粒的养分累积有显著影响;除籽粒外其他器官氮磷钾累积量随生育期推进呈单峰曲线变化,不同生育期氮磷钾在各器官分配比例不尽相同,在收获期氮磷在各器官分配均表现为籽粒>茎>叶>轴>苞叶,钾的分配表现为茎>籽粒>叶>轴>苞叶。营养器官氮磷钾转运量表现为氮>钾>磷,对氮磷钾的利用效率表现为磷>钾>氮,高水(W3)条件下,玉米对氮磷钾的利用效率均随施肥量增加而降低,不同因素对养分利用效率的影响表现为施肥>灌水>水肥交互。(3)收获期土壤剖面速效养分的含量与灌水量负相关,与施肥量正相关,硝态氮、速效磷和速效钾的残留量均以W3F1处理最小;不同处理硝态氮含量在4060cm深度均存在一低值区,远离根侧行间剖面硝态氮含量大于滴头下,速效磷和速效钾的残留主要聚集在040cm深度,40cm以下无显著变化,表层速效磷含量从滴头向行间依次减小,速效钾在以滴头为中心的30cm半径范围内无明显径向运移。在本研究中W2F2处理比W3F3处理减产5.2%,但节水528m3/hm2,节肥120kg/hm2,W2F2处理产量灌溉水利用效率为5.61kg/m3,比W3F3处理高18.9%,产量偏肥料生产力为37.05kg/kg,比W3F3处理高30.7%。W2F2处理植株地上部分氮磷钾的累积量和利用效率分别为213.5kg/hm2、41.85kg/hm2、137.09kg/hm2和55.51kg/kg、283.61kg/kg、86.45kg/kg,累积量比W3F3处理少7.81%、27.1%、8.7%,利用效率比W3F3处理高3.06%、30.48%、4.16%,且W2F2处理营养器官氮磷钾转运量和转运量对籽粒累积量的贡献率均较适中,较好的维持了养分的转运和后期养分的吸收。在此基础上W2F2处理收获期土壤速效养分分布与残留均较少,所以综合高产、高效,节水、节肥,减少土壤养分残留和淋溶等因素,灌水量为80%ETc,施肥量N-P2O5-K2O 170-75-75 kg/hm2为该试验条件下适宜的灌溉施肥模试。
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