阿吉麦麦提-水氮耦合对苜蓿田中土壤水分合理动态变化的影响

塔里木大学毕业论文2015-学年第2学期六年级科学教案教师阿吉麦麦提·那买提学校塔库提小学日期2015--3--2阿图什市上阿图什镇塔库提小学目录TOC\o"1-3"\h\u12024摘要 塔里木大学毕业论文水氮耦合对苜蓿田中土壤水分含量动态变化的影响阿吉麦麦提.那买提（塔里木大学植物科学学院农学14-1班，新疆阿拉尔843300）摘要寻求提高苜蓿对最好的灌水量和氮素吸收利用效果最好的氮肥施用方案，以期为新疆苜蓿合理灌溉，采用两因素四水平田间试验方法，研究了氮肥不同施肥水平及水氮耦合对苜蓿田中土壤水分含量动态变化的影响。研究结果标明：6月份的含水量变化最明显，其中分类比较土层土壤0-20cm比20-40cm的含水量变化最明显，当灌水量适中在160m3/亩或200m3/亩氮肥施用量在2.5kg/亩时，对于土壤含水量分析由于水、氮的合理利用增加根系下扎的能力，提高根系附近的保水能力，0-20cm土层含水量影响来说当灌水量在160m3/亩，氮肥施用量在2.5kg/亩，对表层土壤能较好的锁住水分，在浅土层则由于水分的下渗和苜蓿植株覆盖与地表保墒使得20-40cm内土壤含水量变化差异不大。因此只有根据苜蓿生长的生理需要，恰当的进行施肥与灌水，以及合理的田间管理，才能达到苜蓿的高产量、高质量。关键词：苜蓿；水氮耦合；土壤水分；动态变化前言苜蓿称“牧草之王”，适应性强，营养价值高，市场需求大，种植效益高。紫花苜蓿起源于以伊朗为中心的近东和中亚地区[1],中国则在公元前126年张骞出使西域时引入中国[2]。当时皇室里只把它作为一种观赏植物,后来人们发现许多牲畜喜食,于是就将其作为一种牧草来栽培。随着时代的进步,特别是分析化学的发展,研究者们分析发现苜蓿体内含多种营养物质,且含量远大于其他牧草(蛋白质18%～22%、脂肪3.4%左右、纤维素12.7%左右,还含有各种氨基酸、维生素、胡萝卜素、叶黄素、钙、磷、异黄酮类物质),且其中纤维可消化度高,必需氨基酸种类齐全[3]。土壤水分是植物生长发育所需要水分的主要来源，掌握土壤含水量额变化是农作物进行科学用水管理的重要依据。苜蓿是一种优质，高产，适应性强的多年生人工牧草，在我国旱区农业发展中具有十分重要的作用。在目前大力提倡退耕还林还草，改善生态环境的情况下，掌握灌溉苜蓿的土壤水分动态变化规律，通过定量描述干旱地区灌溉产种苜蓿生长期的土壤水分变化，采取采取相应的农业技术措施，有效的提高苜蓿种子产量和水分利用率。周永康(2000)认为，我国是一个水资源、土地资源极为短缺的人口大国和农业大国，在有限的水土资源条件下水肥耦合研究是促进我国农业的可持续发展的有效途径之一[4]。新疆是我国典型的极端干旱地区，恶劣的气候条件对畜牧业生产带来的严重的影响，尤其在牧草栽培上，使得牧草产量显著降低。限制本区牧草栽培的主要因子是水资源匮乏，土壤贫疮，水土流失严重（1995），以致养分利用率低，生物固氮作用减弱。新疆作为我国畜牧业发展的主要地区，苜蓿种植面积已达10万hm2，但由于干旱当气候条件的限制，产量在一直较低，因此通过水肥调控来提高根瘤结瘤量和产量，是最直接也是最有效的方法。耦合是物理学的一个概念，它是指两个(或两个以上的)体系或运动形式之间，通过各种相互作用而彼此影响的现象。水肥藕合则是物理学概念的借用。它是指农田生态系统中，水分和肥料二因素或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用对植物生长的影响及其利用效率[5]。因此研究水氮耦合对苜蓿田中土壤水分含量动态变化的影响具有十分深远的意义，本研究以苜蓿田的土壤为研究对象，开展不同施肥量不同的灌水量对苜蓿田中土壤水分变化影响的试验，寻求提高苜蓿对最好的灌水量和氮素吸收利用效果最好的氮肥施用方案，以期为新疆苜蓿合理灌溉，合理施肥制度的建立提供适当的参考依据。1.试验设计与方法1.1试验区概况塔里木大学水利与建筑工程学院实习基地位于新疆塔里木阿拉尔市，建设于2006年，目前基地建设总面积20000m2，基地设置有农业水土工程实验演示室、日光温室、自动气象站、田间灌溉系统、水工建筑物演示试验区等。试验基地地处天山南麓、塔克拉玛干沙漠北缘，属暖温带极端大陆性干旱荒漠气候，极端最高气温35℃，太阳辐射年均133.7～146.3千卡/平方厘米。年均日照2556.3～2991.8小时，雨量稀少，冬季少雪，地表蒸发强烈，年均降水量为40.1～82.5毫米，年均蒸发量1876.6～2558.9毫米。近年来温度逐渐上升降雨量增加[6]。前茬作物为棉花。1.2试验方案与方法设计供试品种为大叶苜蓿，供试肥料为尿素、磷酸二铵、磷酸钾镁，本试验不施有机肥，氮、磷、钾肥按处理作基肥施入。灌水方法采用滴灌，在大田条件下进行小区试验，在苜蓿生长的营养期、花期对其生长指标进行测定，在收割时测定其产量。采用2因素4水平完全随机区组试验设计，两个因素分别为灌水量和氮肥施用量。灌水量设4个水平，分别为100m3/亩，160m3/亩,200m3/亩,240m3/亩。施氮肥量设置4个水平，分别为0kg/亩，，2.5kg/亩,5kg/亩,7.5kg/亩。每小区磷酸二铵7.5kg/亩，硫酸钾镁5kg/亩,共计16个处理（试验方案见表1），随机区组排列田间面积27m×27.6m，小区面积为2.1m×6.5m，播种行距为15cm，播种深度为1-2cm,播种量为1kg/亩[7]。在大田条件下进行小区试验，在苜蓿生长的营养期、旺盛期采集土样进行含水量测定。灌水量用水表计量。第一此在返青时施肥并灌水，第二次施肥和灌水都是在前茬刈割3-5天进行，肥料一次性基施。表1田间试验方案设计表N1(0kg/亩)N2(2.5kg/亩)N3(5kg/亩)N4(7.5kg/亩)水1(100m3/亩)水1N1水1N2水1N3水1N4水2(160m3/亩)水2N1水2N2水2N3水2N4水3(200m3/亩)水3N1水3N2水3N3水3N4水4(240m3/亩)水4N1水4N2水4N3水4N41.3采样与测定方法样品采集方法：第一茬采样时间为6月24日，第二茬为8月10日，第三茬为10月8日，每次均在苜蓿养分积累量最高和生物量最大的时候采样，这两个时期重合与花前。每小区选择两个地点，用土钻取土0-20cm，20-40cm土层土壤后将两个地点的不同土层土壤按标签分类装袋，拿到实验室，以烘干法测定土壤的含水量。土壤含水量测定方法：含水率（%）=水质量/干土质量*100%。1.4数据处理方法基础数据用EXCEL2003进行统计处理。2.结果与分析2.1水氮耦合对苜蓿田中0-20cm土层土壤水分含量动态变化的影响2.1.1相同N1施用量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图1可以看出，施肥量(N1=0kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水1>水3>水2>水4,水1时含水量最大，水4时最小，最大和最小值之间有明显的差异，含水量先从最大值下降后增高又下降到最小值，8月份灌水量影响顺序为水1=水2>水4>水3，水1=水2时含水量最大,水3时最小，最大和最小值之间没有明显的差异，10月份灌水量影响顺序为水4>水2>水1>水3，水4时含水量最大,水3时最小。2.1.2相同N2施用量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图2可以看出，施肥量(N2=2.5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水1>水3>水2>水4,水1时含水量最大，水4时最小，最大和最小值之间有明显的差异,含水量先从最大值下降后增高又下降到最小值。8月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1,水2时含水量最大，水1时含水量最小，最大和最小值之间有明显的差异,含水量先从最小值增高到最高值后又下降。10月份灌水量影响顺序为水2>水4>水1>水3,水2时含水量最大,水3时最小，最大和最小值之间有明显的差异。2.1.3相同N3施用量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图3可以看出，施肥量(N3=5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水2=水3>水4>水1，水2和水3时含水量最大，水1时最小，最大和最小值之间有明显的差异,含水量先从最小值上升达到最高值后又下降。8月份灌水量影响顺序为水1>水4>水2>水3，水1时含水量最大，水3时最小，含水量先从最小值一直上升到最大值后又下降，最大和最小值之间没有明显的差异。10月份灌水量影响顺序为水1>水2>水4>水3，水1时含水量最大，水3时最小，含水量先从最大值一直下降到最小值有增高，最大和最小值之间有明显的差异。2.1.4相同N4施用量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图4可以看出，施肥量(N4=7.5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水1>水4>水3>水2,水1时含水量最大，水2时含水量最小，含水量先从最大值下降到最小值后又一直增高，最大和最小值之间有明显的差异,8月份灌水量影响顺序为水4>水2>水1>水3，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异,10月份灌水量影响顺序为水2>水4>水1>水3，含水量最大值和最小值之间没有明显的差异。2.1.5相同水1灌水量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图5可以看出，灌水量（水1=100m3/亩）不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N1>N4>N2>N3,含水量先从最大值一直下降到最小值又增高，最小值和最大值之间有明显差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N3>N1>N4>N2,氮肥施用量N3=（5kg/亩）时含水量最大值，N2=(2.5kg/亩)时含水量最小值,最小值和最大值之间有明显差异,10月份氮肥施用量影响顺序为N3>N1>N4>N2,含水量先从高值下降最小值后又增高到最大值后又下降，最小值和最大值之间有明显差异。2.1.6相同水2灌水量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图6可以看出，灌水量（水2=160m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N3>N1>N2>N4,含水量先从高值一点下降后又上升到最大值又下降到最小值，最小和最大值之间有明显差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N2>N1>N3>N4,含水量的最大值和最小值之间没有明显的差异,10月份氮肥施用量影响顺序为N2>N1>N3>N4,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异。2.1.7相同水3灌水量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图7可以看出，灌水量（水3=200m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N1>N3>N2>N4,含水量先从最大值一点下降后又增高后又下降到最小值，,含水量的最大和最小值之间有明显的差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N4>N2>N3>N1,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异,10月份氮肥施用量影响顺序为N4>N1>N2>N3,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异。2.1.8相同水4灌水量下苜蓿0-20cm土层土壤含水量动态变化从图8可以看出，灌水量（水4=240m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺N3>N4>N2>N1，施肥量(N3=5kg/亩)时含水量最大，施肥量(N1=0kg/亩)时含水量最小，含水量先从最小值一直增高到最高值后又下降，含水量的最大和最小值之间有明显的差异，8月份氮肥施用量影响顺序为N3>N1>N4>N2，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异，10月份氮肥施用量影响顺序为N1>N2>N3>N4，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异。2.2水氮耦合对苜蓿田中20-40cm土层土壤水分含量动态变化的影响2.2.1相同N1施用量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图9可以看出，施肥量(N1=0kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水4>水3>水1>水2，含水量先从高值一点下降后又一直增高到最大值，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异，8月份灌水量影响顺序为水1>水3>水2=水4，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异,10月份灌水量影响顺序为水4>水2>水3>水1，水4时含水量最大,水1时最小,含水量先从最小值增高到大值后又下降然后又增高到最大值，含水量的最大和最小值之间有明显的差异。2.2.2相同N2施用量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图10可以看出，施肥量(N2=2.5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1，水,2时含水量最大，水1时最小，最大和最小值之间有明显的差异，含水量先从最小值增高到最高值又下降后增高。8月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1，水,2时含水量最大，水1时最小，最大和最小值之间有明显的差异，10月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1，水,2时含水量最大，水1时最小，最大和最小值之间有明显的差异。2.2.3相同N3施用量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图11可以看出，施肥量(N3=5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1，水2时含水量最大，水1时最小,最大和最小值之间有明显的差异，含水量先从最小值增高到最高值又下降后增高,8月份灌水量影响顺序为水1>水3>水2>水4,最大和最小值之间没有明显的差异，，10月份灌水量影响顺序为水2>水1>水3>水4，水,2时含水量最大，水4时最小，最大和最小值之间没有明显的差异。2.2.4相同N4施用量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图12可以看出，施肥量(N4=7.5kg/亩)不变时6月份灌水量影响顺序为水3>水4>水2=水1，水3时含水量最大，水1和水2时最小,含水量先从最小值增高到最高值又下降,最大和最小值之间有明显的差异，8月份灌水量影响顺序为水2=水3>水1>水4,最大和最小值之间没有明显的差异，10月份灌水量影响顺序为水2>水4>水3>水1，最大和最小值之间没有明显的差异.2.2.5相同水1灌水量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图13可以看出，灌水量（水1=100m3/亩）不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N1>N3>N2=N4,含水量的最小值和最大值之间没有明显差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N1>N3>N4>N2,氮肥施用量N1=（0kg/亩）时含水量最大值，N2=(2.5kg/亩)时含水量最小值,含水量先从最大值下降到最小值后又增高。10月份氮肥施用量影响顺序为N3>N1>N4>N2,含水量先从高值下降最小值后又增高到最大值后又下降，最小值和最大值之间有明显差异。2.2.6相同水2灌水量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图14可以看出，灌水量（水2=160m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N2>N3>N1>N4,N2=(2.5kg/亩)时含水量最大值，N4=(7.5kg/亩)时含水量最小值，含水量先从低值增高到最大值又一直下降到最小值，最小和最大值之间有明显差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N2>N3>N4>N1,含水量的最大值和最小值之间没有明显的差异,10月份氮肥施用量影响顺序为N2>N1>N3>N4,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异。2.2.7相同水3灌水量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图15可以看出，灌水量（水3=200m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺序为N4>N2>N1>N3，N4=(7.5kg/亩)时含水量最大值，N3=(5kg/亩)时含水量最小值，,含水量的最大和最小值之间有明显的差异,8月份氮肥施用量影响顺序为N3>N4=N1>N2,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异,10月份氮肥施用量影响顺序为N1>N4>N3>N2,含水量的最大和最小值之间没有明显的差异。2.2.8相同水4灌水量下苜蓿20-40cm土层土壤含水量动态变化从图16可以看出，灌水量（水4=240m3/亩)不变时6月份氮肥施用量影响顺N3>N2>N4>N1，施肥量(N3=5kg/亩)时含水量最大，施肥量(N1=0kg/亩)时含水量最小，含水量先从高值一直增高到最高值后又下降到最小值后又增高，含水量的最大和最小值之间有明显的差异，8月份氮肥施用量影响顺序为N2>N1>N4>N3，含水量的最大和最小值之间没有明显的差异，10月份氮肥施用量影响顺序为N1>N4>N2>N3，含水量先从最大值一直下降到最小值又增高。3.结论与讨论3.1水氮耦合对苜蓿田中土壤水分含量动态变化影响的调控经过试验设计、规划、田间管理、数据测量处理以及分析可得：不同灌水量以及氮肥施用量的组合处理对苜蓿田中土壤水分含量动态变化的影响有明显差异，其中分类比较不同时期6月份，8月份，10月份之间6月份的含水量变化最明显，其中分类比较土层土壤0-20cm比20-40cm的含水量变化最明显，当灌水量适中在160m3/亩或200m3/亩氮肥施用量在2.5kg/亩时，苜蓿生长可得到较高的产量，能收到较好的经济效益。施用氮肥过量，灌水量不适宜会造成不同程度的减产。3.2水氮耦合对土壤含水量的调控不同水氮用量组合对0-20cm土层含水量影响来说当灌水量在160m3/亩，氮肥施用量在2.5kg/亩，对表层土壤能较好的锁住水分，对20-40cm土层当灌水量在200m3/亩，氮肥施用量7.5kg/亩，施用氮肥促进了作物根系发育，扩大了作物觅取水分和养分的土壤空间，能提高苜蓿蒸腾量，减少水分蒸发量，使水分得到更有效的利用。深层土壤含水量高原因是根系下扎的能力增强，从而提高根系附近的保水能力。本实验在实行过程以及结果分析总结到：只有根据苜蓿生长的生理需要，恰当的进行施肥与灌水，以及合理的田间管理，以达到苜蓿较高的生产产量、质量为目的，才能获得良好的经济效益、社会效益。希望本试验结果能较好的应用指导于生产实践。参考文献：[1]HansonC.Alfalfascienceandtechn0logy.AmericanSocietyofAgronomy,Number15intheseriesAgronomy[M].AmericanSocietyofAgronomy,Inc.Publisher,Madison,Wisconsin.USA.1972[2]杨冬鹤,白