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水资源匮乏及土壤肥力低下是制约河北省环渤海地区作物产量提高的重要因素,冬小麦生育期降水和播前土壤储水不能满足小麦高产的需求,合理灌溉、水肥管理、提高作物的水分利用效率变得尤为重要。我国农学界20世纪80年代就提出了“以水促肥、以肥调水”的水肥管理理念。合理的灌溉既满足了植株对水分的需求、同时又加快了植株对养分的吸收运转与利用。适度增施肥料既满足作物对养分的需求、同时又能够提高植株对水分的有效利用。 土壤深松能够打破犁底层、改善土壤结构,提高土壤储水能力,有利于作物根系深扎,提高对水分养分的吸收利用,促进作物生长与产量形成,土壤深松在河北省环渤海干旱盐碱地区农业生产中日益受到了重视。 不同作物及同一作物的不同品种对水肥管理、耕作的要求存在一定差异。本研究以冬小麦新品种‘小偃60’为材料,通过桶栽和大田试验,开展水、氮、耕作对小麦植株生长、产量形成及水分利用的影响研究,探讨‘小偃60’抗旱高效用水用肥的生理生态机理、及其高效栽技术,为新品种推广应用提供理论依据和技术选择。 试验于2013-2014年中国科学院南皮生态农业实验站进行,桶栽试验以过筛耕层土壤为培养基础,设置了三个水分梯度(W0-田间持水量的50%、W1-田间持水量的65%、W2-田间持水量的80%)、四个氮素梯度(N0、N1、N2与N3,每千克土壤施氮量分别为0.00g、0.10g、0.20g与0.29g)的随机试验,共12个处理,重复10次;田间试验设置两种耕作方式(X1-深松、X0-旋耕)、三个水分梯度(W0-不灌水、W1-灌溉1水,灌溉水量40mm、W2-灌2水,灌溉水量80mm)和四个氮素梯度(N0、N1、N2与N3,施纯氮量分别0.00kg·ha-1、148.52kg·ha-1、296.66kg·ha-1与422.48kg·ha-1),共24个处理的随机试验,小区面积为7.34m2,重复4次。 桶栽试验结果表明,水、氮均对冬小麦生物量及产量、叶片叶绿素含量(SPAD)、叶水势、叶片净光合速率等产生显著影响,且水分对籽粒产量的效应大于氮肥。水分和氮肥适宜处理(W2N2)比水分和氮肥轻度亏缺处理(W1N1)增产66.0%,水分和氮肥轻度亏缺处理(W1N1)比水分和氮肥严重亏缺(W0N0)增产153.3%。在相同水分处理下,冬小麦SPAD值随着施氮量的升高而升高,而在相同施氮量条件下,水分严重亏缺处理(W0)和水分适宜处理(W2)的SPAD值均低于水分轻度亏缺处理(W1)。土壤水分对叶片水势的影响为正效应,表现为随着土壤含水量的增加表现为先显著升高到不明显升高的趋势。在W1和W2水分条件下,叶片净光合速率(Pn)随施氮量的增加而提高,但在W0水分条件下,Pn则表现为先升高而后又有所降低的变化。在低氮(N1)或者不施氮肥(N0)条件下,产量水分利用效率(WUEy)随着水分的增加表现为先升高而后变化不明显,在适宜氮肥(N2)和高氮(N3)条件下,WUEy随着水分的增加而升高。 田间试验结果表明,土壤深松下的叶水势、SPAD值及净光合速率高于旋耕处理,生物量与籽粒产量平均也分别提高8.4%与10.5%,且在灌水及施氮肥条件下这种增产作用更为明显,水分利用效率也较高。在两种耕作条件下,灌水对叶水势的影响均为正效应,旱作(W0)条件下氮肥对叶水势影响为正效应,但在灌溉(W1、W2)条件下氮肥对叶水势影响为负效应;土壤深松处理的叶片SPAD值和旋耕处理的叶片净光合速率随着灌溉水量的增加呈现先升高而后缓慢下降的趋势,深松处理叶片净光合速率和旋耕处理叶片SPAD值随着灌溉水量的增加而升高。深松和旋耕处理下施氮处理比不施氮处理的叶片SPAD值分别平均高2.2%和4.0%。两种土壤耕作下,水氮对籽粒产量的交互作用随着施氮量的增加而增加,且深松处理的水氮交互作用高于旋耕处理,表明土壤深松耕作更有利于小麦产量的提高。 通过对以上试验结果分析,得出如下主要结论①适量的灌水施氮将提高‘小偃60’籽粒产量和水分利用效率,过量施氮肥反而引起产量下降;②土壤深松提高了植株对土壤水分的吸收,对产量、水分利用效率提高起到促进作用;③施氮肥169.10kg·ha-1,拔节期灌溉40mm,追肥127.56kg·ha-1可作为‘小偃60’在河北环渤海地区高产高效栽培的水肥管理的技术参考。