论文部分内容阅读
本研究针对地下滴灌技术大田作物应用中存在的水氮高效利用理论有待完善和技术缺乏的问题,以玉米为研究对象,采用田间测坑模拟试验与可移动遮雨棚水氮精量控制微区试验相结合的方法,研究地下滴灌滴灌量和施氮量对玉米根区水氮分布的影响及其调控机理,以期为科学合理制定地下滴灌灌水施氮制度提供一定的科学依据。 试验于2014年5月-2015年10月在位于辽西半干旱区阜蒙县的农田水循环综合试验基地中进行。地下滴灌带埋设深度为20cm,采用重力式滴灌方式。田间测坑模拟试验设置滴头流量为1.38L·h-1,施氮量为247.5kg·hm-2,采用时域反射仪(TDR)与定期采样的方法动态监测土壤水氮分布,以揭示其分布规律;可移动遮雨棚水氮精量控制微区试验设置不同灌水定额(田间持水量的40%、50%、60%、70%控制)和施氮量(165kg·hm-2和330kg·hm-2),研究其对玉米产量、耗水量、水分和氮肥利用效率的影响,分析了植株形态、根系生长、光合特性等指标对不同水氮处理的响应机理,确定了适宜的地下滴灌节水灌溉施氮制度。主要结论如下: (1)土壤水分分布状况动态监测结果显示:地下滴灌改变了根区土壤水分的分布状态,使土壤水尽可能的保持在玉米根系活动层(0-60cm),且地表可形成0-5cm干土层;滴头向下形成的湿润饱和区半径大于向上形成的半径,半径与时间的变化呈对数函数关系;土壤垂直湿润锋呈现先快速后速度减慢的趋势推进;水平湿润锋沿滴灌带的方向运移速度大于垂直滴灌带方向。 (2)一次施氮土壤氮素分布状况动态监测结果显示:地下滴灌对根区土壤氮素分布的影响顺序为硝态氮>铵态氮。硝态氮分布影响显著,灌水初期硝态氮主要集中在0-40cm土层深度内,随着灌水的进行和水分的再分布,会运移到30-40cm土层内。无论是垂直方向还是水平方向,硝态氮均在湿润土体的边缘浓度升高,而内部浓度有逐渐下降的趋势。 (3)通过分析地下滴灌不同水氮处理玉米生长发育指标、根系、光合作用等生理响应,揭示了地下滴灌水氮处理对玉米生长的调控机理,即其可以通过精确控制水氮的供给,氮肥溶解于滴灌水中随水一起进入土壤根区,根系的向水向肥性使其主要集中在土壤水氮分布区,促进了水和氮素的吸收,从而促进了植株地上部分的生长,同时适宜的水氮条件使净光合速率和蒸腾速率维持在较高的水平,促进了干物质积累,最终经济产量提高。 (4)地下滴灌对产量、水氮利用效率的影响结果表明:施氮量对玉米产量影响显著。适宜的水氮配施有利于提高水氮利用效率。滴灌量主要影响水分利用效率,施氮量对水分利用效率有一定的影响,但不显著;施氮量主要影响氮肥利用效率,但氮肥利用效率随滴灌量的增加而呈现先增加后降低的趋势。 (5)综合水氮分布规律、产量和水氮利用效率等指标,确定出平水灌溉条件下,氮肥减施,即滴灌量为238.7mm,施氮量为165kg.hm·2为较优的地下滴灌节水灌溉施氮制度。