山东农业大学,文献检索课程的实习报告及综述

1、文献检索实习报告1.检索课题：水肥耦合的研究进展2.检索课题分析：我国是一个水资源短缺,水资源时空分布不均,土地资源较少以及化肥消费量较大的人口大国和农业大国。在有限的资源条件下,充分利用水肥的增产效应对我国农业发展具有重要的意义。水肥耦合是研究水肥关系,以达到更经济有效地利用水分和养分目的的一项重要技术。水肥耦合效应是指在农业生态系统中，土壤矿质元素与水这两个体系融为一体，相互作用、相互影响而对植物的生长发育产生的结果或现象。水、肥是两个相互制约的因子，在旱地农业生产中，只有进行合理的水分和养分投入，协调供应，才能真正做到“以肥调水”、“以水促肥”。水肥耦合是现在国内外研究的热门，在此基础上

2、进行研究进展的综述.3.检索需求：通过国内外相关文献对水肥耦合的研究进行详细的了解，大概知道国内外的专家做了那些工作，包括水肥耦合对作物生理形态、产量、养分水分利用率及生态环境的影响,同时，了解现在的研究进展如何。4. 检索主题词根据上述分析确定的检索主题词：中文：水肥耦合;根系; 产量;水分利用率;肥料利用率;土壤;环境英文：Water and fertilizer coupling;Root; Yield；Water use efficiency；Utilization rate of fertilizer；Soil; Environment；在每个数据库的检索中有选择性的使用这些检索词。

3、考虑检索结果的查全率和查准率，水肥耦合这个词一般会出现在文献题名字段中，根系，产量，水分利用率，肥料利用率，土壤，环境这些词一般会出现于文献的题名、摘要和关键词字段中。5.选择数据库：为了能确保获得文献全文，作者根据本馆购买的各个数据库的收录范围和本馆藏书情况，确定主要检索数据库：中国期刊网；中文科技期刊全文库；Blackwell；Science Direct等数据库。6.检索途径和检索式： 8.参考文献： 1许迪,康绍忠.现代节水农业技术研究进展与发展趋势.高技术通讯, 2002, (12): 1051102 VIETS F.G. Water Deficits and Nutrient Av

4、ailability A.Kozlowski, T.T Water Deficits and Plant GrowthCVol. .New York: Academic Press, 1972.217- 236.3穆兴民.水肥耦合效应与协同管理M.北京:中国林业出版社,1999.18- 19, 38.4邢维芹,王林权,骆永明,等.半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究J.农业工程学报,2002,18(6):46-49.5梁银丽.土壤水分和氮磷营养对冬小麦根系生长及水分利用的调节J.生态学报,1996,16(3):258-264.6尹光华,刘作新,陈温福,等.水肥耦合条件下春小麦叶片的光合作用J.

5、兰州大学学报,2006,42(1):40-43.7徐振剑,华珞,蔡典雄,等.农田水肥关系研究现状J.首都师范大学学报,2007,28(1):83-88.8刘作新,郑昭佩,王建.辽西半干旱区小麦、玉米水肥耦合效应研究J.应用生态学报,2000,11(4):540-544.9张凤祥,周明耀,徐华平,等.水肥耦合对冬小麦生长和产量的影响J.水利与建筑工程学报,2005,3(2):22-24.10沈荣开,王康,张瑜芳,等.水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究J.农业工程学报,2001,17(5):35-38.11尹光华,陈温福,刘作新,等.风沙半干旱区春玉米水肥耦合产量效应研究初报J.

6、玉米科学,2007,15(1):103-106.12王聪翔,孙文涛,孙占祥,等.辽西半干旱区水肥耦合对春玉米产量的影响J.灌溉排水学报,2008,27(2):102-105.13刘祖贵,段爱旺.水肥调配施用对温室滴灌番茄产量及水分利用效率的影响.中国农村水利水电, 2003, (1): 161814彭致功,杨培岭,段爱旺,等.不同水分处理对番茄产量性状及其生理机制的效应·中国农学通报, 2005, 21(8): 19920315 Hebbar S.S.,R.am achandrappa B.K.,NanjappaH.V.Studies on NPK drip fertigation

7、in field grown tomato (Lycopersicon esculentumMill.).European Journal of Agronomy, 2004, 21(1): 11712716Thom as L.Thom psona,Thom as A.Nitrogen and Water Interactions in Subsurface Drip- Irrigated Cauliflower.Soil Science Society of America Journal 2000, 64: 41241817 Benjam in J.G, PorterL.K,Duke H.

8、R.Com growth and nitrogen uptake with furrow irrigation and fertilizer bands.Agron J., 1997, 89(4): 60961218Skinner R.H,Hanson J.D., Benjamin J.G.Rootdistribution following spatial separation of supply in furrow irrigated corn.Plant and Soil, 1998, 199(2): 18719419邢维芹,王林权,李立平,等.半干旱区玉米水肥空间耦合效应土壤水分和速效

9、氮的动态分布J.土壤,2003,35(3):242-247.20邢维芹,骆永明,王林权,等.半干旱区玉米水肥空间耦合效应氮素的吸收和残留及其环境效应J.土壤,2003(2):118-121. 水肥耦合效应的研究进展宋震震1，李絮花1(1. 山东农业大学资源与环境学院,山东泰安 271018) 摘要:我国是一个水资源短缺,水资源时空分布不均,土地资源较少以及化肥消费量较大的人口大国和农业大国。在有限的资源条件下,充分利用水肥的增产效应对我国农业发展具有重要的意义。水肥耦合是研究水肥关系,以达到更经济有效地利用水分和养分目的的一项重要技术。鉴于此,从水肥耦合对作物生理形态、产量、养分水分利用率及生

10、态环境的影响等方面综述了水肥耦合的研究现状。 关键词:水肥耦合; 水分；肥料；COUPLING EFFECT OF WATER AND FERTILIZER ON PROGRESSSONG Zhen-zhen1 ,LI Xu-hua1(1. College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University , Taian 271018 ) Abstract: China is a large agricultural country with shortage and uneven spatial and tempor

11、al distribution of water resources, fewer land resources, and greater fertilizer consumption. Full use of fertilizer is significant to agricultural development under limited resources in our country. Coupling of water and fertilizer is to study the relationship between water and fertilizer and achie

12、ve more cost-effective use of water and nutrients. The meaning of water and fertilizer coupling,its research status is systematically reviewed from its effect on crop yield, crop physiology ,Nutrient use efficiency, water use efficiency and ecological environment. Key words: Water and fertilizer cou

13、pling; Water; fertilizer: 水肥是农业生产中投入的两大主要因素,也是可以调控的两大重要技术措施。俗话说“有收无收在于水,收多收少在于肥”。充分说明水分和养分对作物生长的作用不是孤立的,而是相互作用相互影响的。但是长期以来,人们把增加化肥用量作为提高农业产量的重要手段。调查表明,从1978年起,我国化肥用量几乎呈直线上升,但产量增长速度远远低于化肥用量的增加。19841993年的10年间,我国的化肥用量增加了81%,而粮食总产量只增加了14·6%。大量的肥料投入不但没有收到预想的增产效果,反而给环境带来了严重的污染和破坏。另一方面,我国水资源紧缺,人均水资源量仅

14、为世界平均值的1/4,而占全国总用水量70%的农业1,其农田灌溉用水浪费现象却相当严重,灌溉水的利用率仅为45%左右;自然降水利用率仅为56%;农田水分利用率仅有1·0kg/m3左右,旱地的水分利用效率则更低,为0·600·75kg/m3。 肥料和水分利用率低成为限制现代农业生产的主要障碍,如何根据水分条件,在不增加施肥量的前提下,提高肥水利用效率是摆在农业科学工作者面前的一个严峻的问题。适宜的水分条件和合理的养分供应是作物高产优质的基本保证,水分胁迫、养分缺乏以及二者供应的不同步性均不利于作物生长。因此,要摆脱我国农业发展困境,实现可持续发展必须依赖于对水肥因素

15、之间的耦合机理的深入研究。因地制宜地调节水分和肥料,使其处于合理的范围,使水肥产生协同作用,达到“以水促肥”和“以肥促水”的目的,是实现农业生产节水节肥和高产高效的主要途径。 1 水肥耦合效应的理论依据1.1 水分对肥料的作用水分一方面可加速肥料的溶解和有机肥料的矿化, 促进养分的释放; 另一方面稀释土壤中养分的浓度, 并加速养分的流失。Viets2指出: 尽管根系吸收水分和养分是两个独立的过程, 然而水分的有效性影响着整个土壤的物理化学过程和微生物、植物的生理过程, 使得土壤水分和养分密切而复杂地联系在一起。土壤中的养分只有溶解在水中才能通过质流或扩散到达根系表面而为植物吸收, 随着土壤含水

16、量的降低, 离子的扩散速度也变慢, 养分在土壤中移动的速度和距离与土壤含水量密切相关。当土壤水处于田间持水量范围内时土壤养分处于溶解状态的数量最多, 离子扩散和质流所通过的营养面积最大, 造成了根系吸收的良好状态。同时, 土壤水分供应是否适宜, 直接影响到作物的长势, 决定着作物的物质合成和其生命进程, 决定着作物根系的活力, 从而影响到作物对养分的吸收与利用。1.2 肥料对水分的作用合理施肥可增加蓄水保墒能力, 抑制土壤蒸发, 提高水分利用率, 增加作物产量。一般土壤越肥沃, 土壤的矿质养分供应充足, 植物的蒸腾系数越小, 水分利用效率越高。主要原因是: 施肥能提高产量, 使水分利用率显著提

17、高。施肥促进植物根系生长发育, 提高植物根系活性及吸水能力, 提高植物忍耐干旱胁迫性。合理施肥, 能促进植物生长发育和良好冠层盖度的形成, 减少田间植物株间的无效蒸发, 从而提高水分的利用效率3。我国 20世纪 80 年代农学界就提出了以肥调水的观点, 即通过合理施肥改善作物的营养条件, 提高作物对土壤储水的利用能力, 进而提高产量和水分利用效率。1.3 水肥的辩证关系农业生产是一个多相结构的复杂体系, 而水分和养分是人为易于调控的因素, 但是由于水分的有效性影响着土壤微生物的活动、物理化学作用及植物体内的生理生化过程, 使得土壤养分和土壤水分密切而又复杂地联系在一起。水分和养分各元素对植物的

18、作用和功能各有不同, 它们之间不可替代,但在一定范围内, 由于元素间的协同作用, 水肥某因子在数量上的不足可以由另一因子在数量上的加强而得到补偿, 减小植物由于该因子数量上不足所引起的损害与减产3。因子的协同补偿作用是旱地以肥调水和以水促肥的基础。水和肥是农业生产的重要物质资源, 水是肥效发挥的关键, 肥是打开水土系统生产效能的钥匙,水肥耦合效应是争取作物高产优质高效的必由之路, 是在现有条件下不增加施肥量获得最大经济效益的一门科学和实用技术, 提高肥料利用率和水分利用率以及防止不合理施肥造成的土壤和水体污染与肥料流失, 使生态环境得到良性循环。2 水肥耦合效应研究现状2.1 水肥耦合对作物生

19、理形态的影响受不同水肥耦合处理影响最直接的是作物的根系4,作为作物重要吸收器官的根系,其生长发育状况直接关系着地上部分的发育与产量形成5。水分、养分的不同,直接影响着根系活力及根系吸收作用的发挥,进而影响到作物的其他生理生态效应。不同水肥条件下,作物根系活力不同,致使作物对水分、养分吸收不同而导致叶水势、叶片气孔导度的差异,再加上植株光合速率、单位面积光合速率与籽粒产量间也存在一定程度的正相关,从而影响作物产量。尹光华等6认为,单叶光合速率高于7·5×10-3mol/s的水肥优化管理方案是施氮323·4399·9kg/hm2、施磷量为65·81

20、05·7kg/hm2、灌水量为276·1353·2mm。徐振剑等7对农田水肥关系研究表明,磷肥能促进作物根系的发达,增强作物抗寒抗旱能力。刘作新等8认为辽西春小麦生育期供水120·2mm,最佳氮磷配比为N 58·5 kg/hm2、P2O5123·0kg/hm2;玉米生育期灌水173·3mm,最佳氮磷配比为N 256·5kg/hm2、P2O585·5kg/hm2,覆秸秆量为8509.5kg/hm2。水分胁迫下增施磷肥可缓解干旱对产量的不利影响,作物缺磷时,植株矮小,各种代谢过程受到抑制,生长缓慢。钾是生物体

21、内很多酶的活化剂,可促进茎秆健壮,增强抗倒伏能力4,8。张凤祥等9就水肥耦合对冬小麦生长和产量的影响进行了研究,结果表明,成熟期冬小麦总节间长度在不同施肥处理下均随着土壤水分的增加而增加,在不同水分处理下,施肥对总节间长度的影响不显著。其土壤水分占田间持水量75%时,纯氮施用量360kg/hm2为最适用量。邢维芹等4对半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究也证实了作物的光合速率与根系活力有关。适宜的土壤水肥条件,可促进根系的生长发育及其对水分、养分的吸收,获得理想的植株,以达到作物的增产效应,同时也提高了水肥利用率。2.2 水肥耦合对作物产量的影响水肥是影响作物生长发育及其产量的两大重要因素,不

22、同的水肥条件下,作物的产量不同。同时,水肥又具有协同效应,选择适宜的灌溉与施肥方式,可充分发挥水肥互作的增产效应。水肥耦合的增产效应存在一个阈值,低于阈值,增加水肥投入对作物的增产效果明显;高于阈值,增加水肥的互作增产效应不明显,且造成水肥投入的浪费。由于研究条件、受试作物和分析方法等不同,水肥耦合增产效应的阈值不同10。张凤祥等9就水肥耦合对冬小麦生长和产量的影响进行了研究,发现在不同的施肥处理下,产量随着土壤水分的增加而增加,并在土壤水分为田间持水量的75%时产量最高,超过75%,产量又降低。将施氮量为11.2g/盆、16.8g/盆的处理与施氮量为5.6g/盆的处理相比,产量分别增加4&#

23、183;17%21·87%、5·50%23·19%,其中以土壤水分为田间持水量的75%时增产幅度最大,因此,在此试验范围内,土壤水分为田间持水量的75%时,纯氮施用量360kg/hm2为最适量。尹光华等11对风沙半干旱区春玉米水肥耦合产量效应研究结果表明,获得最高产量9374·0kg/hm2的施氮量为281·7kg/hm2、施磷量为121·7kg/hm2、灌溉量为75·2mm。王聪翔等对春玉米的研究表明,获得最高产量14298·36kg/hm2的施氮量为285·49kg/hm2、施磷量为128·

24、79kg/hm2,灌水下限为田间持水量的69·29%122.3 水肥耦合效应对养分、水分利用率的影响施肥有明显的调水作用,灌水也有显著的调肥作用。肥料的增产作用不仅在于肥料本身,更重要的还在于与土壤水分的互作。作物对矿质养分离子的吸收是有选择性的,适宜的土壤水肥条件能促进根系发育,扩大根系与土壤的接触面积,有利于增加养分吸收量和矿质养分通过质流及扩散作用而运输,从而提高作物吸收土壤矿质养分的强度和数量。适宜的氮磷投入是提高水分利用效率的重要途径。施肥促进作物根系生长和冠层的发育,扩大作物吸收水分和养分的空间,使作物可以吸收利用更多的土壤水分,降低叶水势,增加蒸腾量,减少蒸发量,提高蒸

25、腾蒸发,在总供水量不变或增加不大的情况下,显著提高水分利用效率。刘祖贵13对温室滴灌条件下的番茄进行不同的灌水、施氮组合试验表明,番茄耗水量的大小主要受灌水量多少的影响,而与施氮量的关系不大,在同一施肥水平下,无论是全生长期耗水量,还是阶段耗水量,都是随着灌水量的增加而增加。中肥低水分处理的水分利用效率最高。而彭致功14则单独就不同水分处理对番茄产量性状及其生理机制效应进行了研究,试验表明:在番茄整个生育期土壤含水量主要随着灌水而增大,而后缓慢降低。灌水量越多,水分利用效率越低,其中高水分处理灌溉水量约1 890·71m3/hm2,而水分利用率为34·19kg/m3,与此相

26、反,胁迫处理灌溉水量为759·13m3/hm2,水分利用率却达到47·10kg/m3。杜太生15研究不同根区湿润方式对葡萄生长和水分利用的影响,结果表明,当灌水量减半时,尽管葡萄的生长受到了抑制,但交替滴灌处理葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显,而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,表明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而提高水分利用效率的目的。胡笑涛等16对番茄研究也表明:垂向分根区交替控制滴灌可以在作物上下根区层形成干湿交替的区域,在适宜水分条件下,能够大大降低耗水强度

27、,使耗水过程趋于平缓,有利于控制植株长势、壮大茎杆直径,以及增加下层根系的比重与根冠比,番茄产量在无显著下降的情况下,可实现节水46·5%。Hebbar等17研究不同灌溉施肥模式下水肥耦合对番茄的影响,结果表明,滴灌施肥的干物质含量和叶面积指数均最高,分别为181·9g和3·69,而沟灌分别只有140·2g和2·25。滴灌施肥能明显促进根系生长,提高N、P、K的吸收量,减少深层土壤中NO3-N和K的淋溶;渗灌增加了对深层土壤中P的吸收;滴灌施肥能明显地增加单株果实数量(56·9个/株),提高肥料利用率。Thomas等18研究了地下滴灌

28、水氮耦合对花椰菜氮肥吸收、硝酸盐残留以及氮肥利用率的影响, 3年试验均表明,施氮量显著影响氮肥利用率,而土壤含水量也明显影响氮肥利用率。在低水、中水和高水条件下,平均氮肥利用率分别为55%、61%和52%。施氮量为300400kg/hm2的平均氮肥利用率为58%,而500600kg/hm2的氮肥利用率仅为41%,高氮反而使氮肥利用率显著降低。Benjamin等19研究了隔沟灌溉带状施肥对玉米生长和N肥吸收的影响,结果表明:在干旱条件下,N肥施在不灌水沟,N肥吸收降低50%,在相对湿润条件下,灌水沟和不灌水沟之间肥料吸收无差异。Skinner等20研究了交替和普通灌溉方式下玉米的氮素吸收和分配,

29、表明:交替沟灌可减少肥料淋溶,在交替灌溉下,作物对氮的吸收也减少,与普通灌溉相比,交替沟灌的施肥行土壤硝酸根含量在营养生长期和生殖生长期较高。2.4水肥耦合对土壤及环境的影响当肥料大量施于农田时,作物并不能全部吸收利用,尤其N素经由各种途径而损失,导致地下水、大气的污染,水肥耦合可提高作物对其的吸收利用,减少N素引起的环境污染风险。不同的水肥空间耦合方式对速效N在土壤中的分布影响有很大不同。邢维芹等21对土壤水分和速效氮的动态分布研究表明,水肥同区速效氮向土壤深层移动明显,同时也有一定的水平移动,水肥异区处理的速效氮向下移动较少且水平移动处于较低水平。邢维芹等22对氮素的吸收和残留及其环境效应

30、研究结果表明,常规灌水施肥在4060cm层次以下土壤速效N含量较高,从长远看,N素淋溶至作物根系分布较少的100cm以下层次,不利于作物的吸收,地下水将存在一定的被污染风险。而灌水量相同的水肥空间耦合方式其N素最大残留量出现在2080cm处,有利于作物的吸收,提高肥料利用率,减少肥料污染底土和地下水的环境风险。参考文献：1许迪,康绍忠·现代节水农业技术研究进展与发展趋势·高技术通讯, 2002, (12): 1051102 VIETS F.G. Water Deficits and Nutrient Availability A.Kozlowski, T.T Water D

31、eficits and Plant Growth CVol. .New York: Academic Press, 1972.217- 236.3 穆兴民.水肥耦合效应与协同管理M.北京:中国林业出版社,1999.18- 19, 38.4邢维芹,王林权,骆永明,等.半干旱地区玉米的水肥空间耦合效应研究J.农业工程学报,2002,18(6):46-49.5梁银丽.土壤水分和氮磷营养对冬小麦根系生长及水分利用的调节J.生态学报,1996,16(3):258-264.6尹光华,刘作新,陈温福,等.水肥耦合条件下春小麦叶片的光合作用J.兰州大学学报,2006,42(1):40-43.7徐振剑,华珞,蔡

32、典雄,等.农田水肥关系研究现状J.首都师范大学学报,2007,28(1):83-88·8刘作新,郑昭佩,王建.辽西半干旱区小麦、玉米水肥耦合效应研究J.应用生态学报,2000,11(4):540-544.9张凤祥,周明耀,徐华平,等.水肥耦合对冬小麦生长和产量的影响J.水利与建筑工程学报,2005,3(2):22-24.10沈荣开,王康,张瑜芳,等.水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究J.农业工程学报,2001,17(5):35-38.11尹光华,陈温福,刘作新,等.风沙半干旱区春玉米水肥耦合产量效应研究初报J.玉米科学,2007,15(1):103-106.12王聪翔,孙文涛,孙占祥,等.辽西半干旱区水肥耦合对春玉米产量的影响J.灌溉排水学报