水肥条件对小麦产量的影响

水肥条件对小麦产量的影响

肥料和水是干旱农业生产的两个限制因素。如何合理施肥，通过肥料和水分的合理施肥，促进作物根苗的生长和养分的吸收，提高作物产量。然而，由于试验方法的不同，结论是不一致的。本试验在人为控制条件下研究了不同水肥处理对冬小麦生长的影响,旨在探讨不同土壤水分含量和N、P营养水平对小麦不同部位养分吸收状况及籽粒产量的影响,为促进作物根苗养分的协调吸收和生产潜力开发提供理论依据。1材料和方法1.1碱解n/ng/l供试土壤采自杨陵红油土耕层,其基本理化性状为:pH值8.02,碱解N60.7mg/kg,速效P6.8mg/kg,速效K152.1mg/kg,有机质11.95g/kg。试验采用中型米氏盆,每盆装干土7.3kg。供试作物为“小偃6号”冬小麦。1.2土壤持水量和土壤保水性试验设水分和肥力两个因素。其中,水分设3个水平,按土壤相对含水量(SRWC)分为:70%(Ⅰ,适宜供水)、55%(Ⅱ,中度亏缺)、40%(Ⅲ,重度亏缺)(用最大毛管持水量代替田间持水量,其值为30%,即各水分处理土壤自然含水量分别为21.0%,16.5%,12.0%)。肥力设高、低2个水平,分别用H(每公斤干土施纯N0.20g和P2O50.15g)和L(每公斤干土施纯N0.10g和P2O50.075g)表示。共6个处理,每处理重复3次。为洗根方便,减少根系损失,将小麦种于120目双层尼龙网袋中。每盆3袋,每袋留苗3株。水分控制采用称重法,灌水时为防止表层加入引起的土壤板结,并减少土表蒸发,在每个盆钵中插一根内径1.5cm,长25cm的PVC管,从管口灌水,使其从管底端渗入土壤。1.3地上、地下生物量及籽粒产量测定在小麦拔节期和灌浆期分别调查了分蘖数和有效穗数,在成熟期分别测定地上、地下生物量及籽粒产量等。干样粉碎后,用H2SO4-H2O2法进行消解,然后分别测定全氮(半微量开氏法)、全磷(钒钼黄比色法)和全钾(火焰光度计法)。2结果与分析2.1小麦根系生长与营养元素吸收关系不同处理小麦植株地上部和根系生物量测定结果见表1。从表1可以看出,随着水肥条件的改善,小麦地上部生物量呈增加趋势。方差分析结果表明:不同水分处理间差异达极显著水平;不同肥力处理间差异达5%显著水平,其中,在适宜水分条件下,不同肥力间差异达极显著水平,而中度和重度缺水条件下,高低肥力间差异不显著,说明水分的亏缺限制了肥效的发挥。关于水肥条件对小麦根系生长的影响较为复杂,目前已有的研究结论并不一致。梁银丽等认为:在SRWC为40%~70%时,随着水分条件提高,增施N、P肥可引起根系生物量显著增加。王晨阳等认为:SRWC在30%~80%范围时,随着SRWC降低,根系生物量减少。本研究表明:在水分重度亏缺条件下,小麦根系生物量显著降低;中度水分亏缺和适宜水分条件可极显著地促进根系生长,但在适宜水分高肥力条件下,根系生物量较中度水分亏缺有所减少。不同水分和肥力对根系生长影响的差异均达极显著水平,且二者的交互作用亦极显著。分析认为:在土壤水分重度亏缺条件下,根系生长及养分吸收严重受阻,根系生物量减少;随着土壤水分条件的改善,作物根系及地上部生长加快,对水肥需求量大大增加,此时,根系生物量便迅速增大。这是植物借以扩大水分和养分吸收面积的适应性机制。随着土壤水分达到适宜以上条件时,在土壤肥力较高情况下,根系可以连续不断地吸收到大量水分和养分,较少的根系吸收的水分养分便可满足整个植株生长发育的需要,因而根系生物量又有所减少。而低肥土壤中根系则需进一步伸展扩大才能保证高水条件下植株生长所需要的养分。因此,本试验观察到:在水分中度亏缺和适宜时的低肥力条件下根系生物量较大,且以适宜水分低肥力条件时达最大值。小麦地上部与根系生物量随水肥条件的变化虽不尽一致,但由于地上部生物量占绝对优势,因此整体植株生物量的变化基本与地上部一致,即随水肥条件改善,小麦整体植株生物量增加。根/冠比以中度水分亏缺低肥处理时最大。之后,随水肥条件的提高或降低,根/冠均有减小的趋势,并以适水高肥时最小。证明了高营养水平对地上部生长的促进作用大于对根系的促进作用。这还体现了,当存在水分或养分等外界因素胁迫时,因小麦地上部与根系之间产生对光合产物的竞争而导致根/冠的变化。但并非人们通常认为的土壤越干,根/冠比越大。2.2关于籽粒产量测定通过对各处理小麦籽粒产量及产量构成的测定(表2)可看出,不同水肥条件对小麦分蘖数影响不显著。但在水分亏缺及低肥条件下均显著或极显著地减少了植株的穗数和成穗率,从而使籽粒产量降低。适宜水分和中度水分亏缺条件下的各处理,其穗粒数之间没有显著差异,说明在这种情况下,穗数的减少已相对补偿了水分和养分供应的不足。但严重水分亏缺条件下,水分养分尚未得到补偿,从而进一步影响了小麦小花分化,性细胞形成及受粉过程,使得穗粒数显著减少,产量也明显降低。各处理千粒重无显著差异,说明穗数和穗粒数的减少均相对地补偿了单位籽粒对营养物质的需求,籽粒饱满度并没降低。适宜水分高肥处理的籽粒产量最高,随着水分养分的亏缺程度加强,产量降低。这说明良好的水肥条件是农作物高产的前提和基础。2.3水分条件对小麦地上部磷功能的影响表3为不同处理小麦植株不同部位养分含量,结果表明:在相同水分条件下,高肥处理的小麦植株,其地上部N、P、K含量均大于低肥处理,说明较高的肥力不仅促进了小麦籽粒产量的增加,而且也是植株生物量的重要组成成分。严重水分亏缺条件下,小麦地上部及根系N的含量较其它各处理的明显增大,这可能是因为土壤水分的严重亏缺影响了植株筛管中营养物质向穗粒部位运输所致。这也是该水分条件下小麦减产的重要原因。P在小麦地上部茎秆中的含量随水肥条件的改善呈递增趋势,说明水肥条件好时,有利于P素在作物体内运输。地下部根系含P量在水分严重亏缺高肥处理的条件下最大,这说明土壤水分亏缺条件下提高N、P施肥水平有利于根系对P营养的吸收,但其向地上部的输送却依然受到水分亏缺的限制。故良好的水肥条件有利于小麦地上部P含量的增加。在施肥处理过程中并未施用K肥,但从实验结果得知,植株体内依然含有大量K素。对于小麦地上部茎秆,其K的含量表现为:同水分条件下高肥处理的大于低肥处理,而在高肥力水平下,随水分条件的改善,K含量相应增加;但同为低肥时,水分条件改善,其K含量变化却不大。根系K的含量表现为:在水分适宜和中度亏缺时,低肥处理根系K含量均大于高肥处理,与地上部K含量正好相反。这是由于植物吸收和运转不同养分都有一定比例,对于N、P高肥处理,由于N、P营养状况的改善,植物体也需要相应比例的K素,因此根系的K素也随之向地上部运输,因而根系里的K含量为高肥处理小于低肥处理。而水分严重亏缺时,根系K含量高肥和低肥处理差异不大,与地上部K含量规律相一致,主要由于水分严重亏缺限制了养分的吸收和运输。在同一肥力水平下根系里的K含量均以中度水分亏缺处理值最大。2.4不同水分富裕处理对秸秆养分携带出量的影响不同水肥条件对小麦植株养分携出量的影响是植株养分含量及生物量受水肥条件影响共同表现出的结果。试验结果(表4)显示:在同一水分条件下,高肥处理的小麦植株,其N携出量均大于低肥处理,且差异达极显著水平。土壤水分在未达到严重亏缺程度以前,随着水肥条件的改善,N携出量显著增加;当土壤水分严重亏缺时,地上部茎秆N携出量出现增加的现象,特别是在此水分条件下高肥处理的小麦,其茎秆N携出量仅次于ⅠH处理。这是由于水分严重亏缺时,植株穗数、穗粒数、籽粒产量均显著降低,养分相对累积在茎秆中的结果。小麦茎秆P、K的携出量随水肥条件改善而增加。同水分不同肥力处理间及同肥力不同水分处理之间,茎秆N、P携出量各自均表现出极显著差异,且水肥交互作用亦达极显著水平。这表明,提高肥力和改善水分条件均有利于养分向作物地上部运输。从根系养分携出量的总趋势看:N、P、K养分的携出量均以中度亏缺水分条件下较大,而在适宜水肥条件下相对较小。说明中度水分亏缺时,根系生长加快,成为光合产物的优势库,其养分携出量随之增加。而适宜水分下,地上部是生长的中心,养分大都转移至地上部,故在根系中含量较低。3基肥重及根系/冠随着水肥条件的改善,小麦地上部及整体植株生物量均明显增加;地下部根系在水肥条件适宜时较小,中度亏缺时较大,这是植物借以扩大养分和水分吸收面积的适应性机制;当水分进一步亏缺时,根系生长受到限制,其生物量下降。不同水肥条件对小麦成穗率、穗粒数均造成不同程度的影响,从而导致了籽粒产量在各处理间的差异。籽粒重受水肥条件影响不大,这是植物在受外界因素胁迫时,逐渐使部分组织退化,而将其水分养分补偿给其余组织的