金忠宇,翟丙年,于昕陽,閆明灝,李展飛

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100;2 農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室,陜西 楊凌 712100)

不同氮肥用量配施有機(jī)肥對渭北旱塬冬小麥水分利用的影響

金忠宇1,2,翟丙年1,2,于昕陽1,2,閆明灝1,2,李展飛1,2

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 712100;2 農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室,陜西 楊凌 712100)

【目的】 研究施用氮肥時配施有機(jī)肥對渭北旱塬土壤含水量及冬小麥生長的影響，尋求適合該地區(qū)的合理的施肥方式，以提高水分利用效率?！痉椒ā?2011-2013年在位于渭北旱塬的陜西白水縣，采用大田試驗研究不同施氮水平(0，75，150，225，300 kg/hm2)下施用有機(jī)肥對0～200 cm土層土壤含水量、貯水量及冬小麥產(chǎn)量、水分利用效率、生理指標(biāo)等的影響?！窘Y(jié)果】 1)各施氮水平下配施有機(jī)肥均有利于耕層土壤保水，在增加小麥產(chǎn)量的同時也加劇了0～200 cm土層水分的消耗。2)夏閑期降水量限制了小麥對土壤水分的利用深度，140 cm以上土層土壤含水量隨著施氮水平的提高而增大。3)各施氮水平下配施有機(jī)肥的小麥拔節(jié)期葉片瞬時和潛在水分利用效率更高，在施氮水平為150 kg/hm2時均最高。4)各施氮水平下配施有機(jī)肥時小麥揚花期植株各器官含水量均較高，以施氮水平為225 kg/hm2時最高?！窘Y(jié)論】 綜合考慮產(chǎn)量及環(huán)境風(fēng)險，建議渭北旱塬地區(qū)冬小麥種植過程中配施有機(jī)肥時施氮量以150 kg/hm2為宜。

旱地；冬小麥；有機(jī)肥；氮肥；水分利用

渭北旱塬地區(qū)降水少且季節(jié)分配不均，60%～75%的年降水量集中在7-9月份[1]，雨季與小麥生育期錯位，有灌溉條件的地區(qū)較少。因此，改善水分供應(yīng)狀況成為該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[2]。由于水肥之間具有耦合效應(yīng)，所以可通過合理施肥來保蓄水分，并提高作物水分利用的土層深度。賈樹龍等[3]和楊建昌等[4]研究表明，氮素營養(yǎng)可以改善水分脅迫條件下作物植株體內(nèi)的水分狀況；樊軍等[5]認(rèn)為，干旱條件下增施氮肥可促進(jìn)作物對土壤深層水分的利用，從而實現(xiàn)增產(chǎn)；郭勝利等[6]研究認(rèn)為，增施氮肥加重了作物的水分脅迫甚至對地區(qū)水文產(chǎn)生不良影響。

有機(jī)肥可以改善土壤理化性質(zhì)，增加降水入滲、抑制蒸發(fā)、提高土壤有效水含量、提高作物水分利用率，其保水及增產(chǎn)作用已被眾多研究所證實[7-11]。有機(jī)肥與化肥配合施用可以調(diào)整肥料的C/N，化學(xué)氮肥能促進(jìn)有機(jī)氮的礦化，提高有機(jī)肥的肥效，而有機(jī)氮的存在可促進(jìn)化學(xué)氮的生物固定，減少無機(jī)氮的損失。但關(guān)于不同施氮水平配施有機(jī)肥對旱地土壤水分動態(tài)變化及作物生長影響的研究不多。因此，本研究于2011-2013年在渭北旱區(qū)進(jìn)行肥料配比試驗，研究不同施氮水平配施有機(jī)肥對土壤水分及作物生長的影響，明確適宜該區(qū)的氮肥與有機(jī)肥配比及其作用效果，以期為旱地的糧食生產(chǎn)及環(huán)境安全提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2011-2013年在地處渭北旱塬的陜西省白水縣進(jìn)行。白水縣地處東經(jīng)109°16′～109°45′，北緯35°04′～35°27′，海拔850 m，多年平均降水量577.8 mm，降水年際變化大且主要集中在 7-9月份，年平均氣溫11.4 ℃，無霜期207 d左右，光照充足，年日照時數(shù)達(dá)2 616 h，大部分小麥產(chǎn)區(qū)無灌溉條件。本研究依據(jù)郝明德等[12]提出的劃分方法，將小麥?zhǔn)斋@后7月至翌年6月降水量相累加，2011-2012年為710.1 mm(>636.4 mm)，屬豐水年；2012-2013年為391.4 mm(<520.6 mm)，屬干旱年(圖1)。

圖1 2011-2013年陜西白水縣的降水量
Fig.1 2011-2013 precipitation in Baishui,Shaanxi

供試土壤為黃綿土，0～20 cm耕層土壤平均養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)14.36 g/kg，全氮0.81 g/kg，速效氮3.7 mg/kg，速效磷9.23 mg/kg，速效鉀 177.16 mg/kg(2011年秋布置試驗時土樣分析值)。

1.2 試驗設(shè)計

田間小區(qū)試驗為裂區(qū)設(shè)計，在施磷(P2O5)90 kg/hm2和鉀(K2O)60 kg/hm2的基礎(chǔ)上，設(shè)5個氮水平為主處理，施氮量分別為0 kg/hm2(N0)、75 kg/hm2(N75)、150 kg/hm2(N150)、225 kg/hm2(N225)和300 kg/hm2(N300)；設(shè)施用有機(jī)肥(M)和不施有機(jī)肥為2個副處理，施用量為17.5和0 t/hm2(2011-2012為雞糞)及30和0 t/hm2(2012-2013為豬糞)，組成N0、N75、N150、N225、N300、M-N0、M-N75、M-N150、M-N225、M-N300共10個處理，小區(qū)面積6 m×10 m，4次重復(fù)。

1.3 小麥種植方式與施肥

試驗中，小麥播種采用機(jī)播，常規(guī)平作，行寬15 cm。氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。2011-2012年施用雞糞，其含全N 18.3 g/kg，有機(jī)質(zhì)475 g/kg，全P 21.28 g/kg，全K 20.23 g/kg；2012-2013年施用豬糞，其含全N 8.04 g/kg，有機(jī)質(zhì)288 g/kg，全P 12.47 g/kg，全K 14.53 g/kg。70%氮肥播前撒施，30%氮肥拔節(jié)期追施，有機(jī)肥和磷鉀肥于播前一次撒施并翻入土中。供試小麥為晉麥47，播量150 kg/hm2，田間管理同大田。

1.4 樣品采集與數(shù)據(jù)處理

2011-2013年，在9月播種前及翌年6月收獲后，用土鉆采集試驗小區(qū)0～200 cm土壤樣品(20 cm/層)，采用烘干法測定土壤含水量；0～200 cm土層貯水量通過各土層含水量和容重數(shù)據(jù)分別計算相加獲得，收獲前后土壤貯水量差再加上試驗期間的降水量即為作物耗水量；拔節(jié)期葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度采用LI-6400型光合測定儀測定；小麥揚花期，在各試驗小區(qū)采集1 m長樣段植物樣品進(jìn)行器官分離，并用烘干法測定各器官水分含量；小麥成熟時，在各試驗小區(qū)選取3個1 m×1 m的代表性樣方，單獨收割、晾曬，稱量生物量后，脫粒計產(chǎn)。

式中：Pn為葉片凈光合速率(μmol/(m2·s))，Tr為葉片蒸騰速率(mmol/(m2·s))，Gs為葉片氣孔導(dǎo)度(mol/(m2·s))。

數(shù)據(jù)運用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤剖面含水量的影響

為研究配施有機(jī)肥對土壤含水量的影響，將不同主處理土壤含水量進(jìn)行平均，對不同副處理土壤含水量進(jìn)行比較，以下簡稱“單施處理”和“配施有機(jī)肥處理”。圖1顯示，2011-2012年小麥生育期降水量達(dá)710.1 mm，水分成為主要增產(chǎn)因素，小麥對0～200 cm土層水分均有較多消耗。由圖2可知，小麥?zhǔn)斋@時，單施化肥處理和配施有機(jī)肥處理0～200 cm土層平均含水量較播前分別降低12.89%和13.74%。高水高肥對小麥的增產(chǎn)作用提高了水分利用的強度和深度，同時由于2012年夏閑期降水不足，使得2012-2013年播前土壤水分的恢復(fù)深度僅在140 cm，2012-2013年播前單施化肥處理、配施有機(jī)肥處理各土層平均含水量分別較2011-2012年收獲后提高了4.57%和4.63%，其中配施有機(jī)肥處理的含水量恢復(fù)稍多，這與有機(jī)肥的保水作用和小麥植株體殘留量較高有關(guān)，但這種恢復(fù)作用也與產(chǎn)量提高所致的土壤水分虧缺較大有關(guān)。2012-2013年收獲后單施化肥處理、配施有機(jī)肥處理各土層平均含水量較2012-2013年播前分別降低了2.81%和2.72%，且主要集中于0～140 cm土層，可見夏閑期降雨量和入滲深度限制了小麥的水分利用量和利用深度。

2013年收獲后，單施化肥處理與配施有機(jī)肥處理0～200 cm土層含水量變化趨勢一致，0～80 cm土層土壤含水量隨著土層深度的增加急劇減少，配施有機(jī)肥處理土壤含水量僅在0～20 cm土層高于單施化肥處理。2013年收獲后，各土層平均含水量，單施化肥處理為10.09%，配施有機(jī)肥處理為 9.46%。這種差異的產(chǎn)生與播前含水量不同有關(guān)，同時也由于配施有機(jī)肥處理的小麥在群體數(shù)量、產(chǎn)量、生物量、根系深度上較單施處理大，用于生長和蒸騰的耗水相應(yīng)也較多。

2013年收獲后，對副處理含水量進(jìn)行平均，對不同主處理進(jìn)行比較可知，不同主處理0～200 cm土層含水量變化趨勢基本一致，呈先降后升趨勢(圖3)。施氮量為0，75，150，225，300 kg/hm2的各處理，0～140 cm土層平均含水量分別為9.19%，9.21%，9.49%，9.87%和10.17%，可知土壤含水量隨著施氮水平的提高而增加，主要是因為不同施氮水平的植株地上和地下部面積不同，從而影響了土壤水分蒸發(fā)及降水保蓄。不同施氮處理含水量在80 cm土層左右達(dá)到最低，之后含水量隨著土層深度的增加逐漸增大，可能是由于干旱年份土壤含水量較低，影響了小麥對于土壤水分的有效利用深度，使得深層土壤水分的調(diào)動受到限制。

圖2 2011-2013年冬小麥田單施化肥及配施有機(jī)肥處理0～200 cm土層含水量的變化
Fig.2 Change of water content at soil depth of 0-200 cm in different vice treatments from 2011 to 2013

圖3 2013年冬小麥?zhǔn)斋@后不同施氮水平0～200 cm土層含水量的變化

2.2 不同施肥處理對土壤貯水量的影響

土壤水分在小麥生育期會以徑流、蒸騰、蒸發(fā)、入滲等形式損失掉，由于小麥在各施肥處理下的長勢不同，不僅植株葉片的蒸騰強度有所差異，小麥植株對地表的覆蓋作用也會使以徑流、蒸發(fā)和入滲形式損失的水分有所不同。

由表1可以看出，經(jīng)過2年的小麥種植，不同處理間0～200 cm土層貯水量存在差異。耕層(0～20 cm)平均土壤貯水量以配施有機(jī)肥處理較高，為 29.08 mm；其次為單施化肥處理，為28.70 mm。主要原因為有機(jī)膠體的最大吸水量是黏土礦物的5～10倍，配施有機(jī)肥處理耕層土壤平均有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到13.62 g/kg，高于單施化肥處理(12.86 g/kg)，所以施用有機(jī)肥有利于耕層土壤保水。配施有機(jī)肥處理0～200 cm土層貯水量普遍低于單施化肥處理，且在施氮量為150 kg/hm2時二者差異達(dá)到顯著水平。干旱年份(2012-2013年)施用有機(jī)肥及干旱脅迫促進(jìn)了小麥根系的生長，水分利用強度的增大加深了水分虧缺層，深層水分通過毛細(xì)作用向淺層移動，消耗了深層土壤水分，造成整體貯水量降低。不同施氮處理0～200 cm土層平均貯水量由高到低表現(xiàn)為225 kg/hm2>300 kg/hm2>150 kg/hm2>0 kg/hm2>75 kg/hm2，分別為267.2，261.1，252.6，248.1，243.9 mm，說明合理的施氮水平有利于土壤水分的保蓄。

表1 2013年冬小麥?zhǔn)斋@后各施肥處理0～200 cm土層的貯水量Table 1 Water storage at soil depth of 0-200 cm in different treatments after wheat harvest in 2013

注：同行數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters in each same row mean significant difference at theP<0.05 level.

2.3 不同施肥處理對小麥籽粒產(chǎn)量及水分利用效率的影響

水分是影響干旱和半干旱區(qū)植物生長的關(guān)鍵因素，植物對土壤水分的利用通過植物生長發(fā)育的差異，反映于作物的產(chǎn)量、生物量和水分利用效率上。

表2 各施肥處理2011-2013年小麥產(chǎn)量、耗水量和籽粒產(chǎn)量水分利用效率Table 2 2011-2013 wheat yield,water consumption and WUE in different treatments

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters in each same column mean significant difference (P<0.05).The same below.

由表2可知，2011-2012和2012-2013年單施化肥處理籽粒平均產(chǎn)量分別為5 770和2 316 kg/hm2，配施有機(jī)肥處理籽粒平均產(chǎn)量分別為6 016和2 660 kg/hm2，配施有機(jī)肥處理較單施化肥處理兩年分別增產(chǎn)4.26%和14.86%；不論配施有機(jī)肥與否，施氮量為150～225 kg/hm2時，小麥產(chǎn)量均較高。2011-2012和2012-2013年，單施化肥處理的平均田間耗水量分別為550.5和226.7 mm，配施有機(jī)肥處理的平均田間耗水量分別為572.2和226 mm，不同處理田間耗水量變化與產(chǎn)量的變化趨勢并不一致，可見產(chǎn)量并不是衡量作物田間耗水量的唯一指標(biāo)，配施有機(jī)肥處理在豐水年加劇了土壤水分的消耗，干旱年減少了土壤耗水量并實現(xiàn)了增產(chǎn)。2011-2012和2012-2013年，單施化肥處理的平均籽粒產(chǎn)量水分利用效率分別為10.5和 10.28 kg/(hm2·mm)，配施有機(jī)肥處理的平均籽粒產(chǎn)量水分利用效率分別為10.52和11.82 kg/(hm2·mm)，干旱年配施有機(jī)肥處理的平均籽粒產(chǎn)量水分利用效率較單施化肥處理提高了15%。不論配施有機(jī)肥與否，籽粒產(chǎn)量水分利用效率隨著施氮水平的提高先增大后降低，豐水年、干旱年籽粒產(chǎn)量水分利用效率分別在施氮量為150和225 kg/hm2時達(dá)最大，與產(chǎn)量的變化趨勢一致。由此可見，施用化肥及配施有機(jī)肥都能提高小麥籽粒產(chǎn)量水分利用效率。

2.4 干旱年不同施肥處理對小麥植株水分代謝的影響

由表3可知，單施化肥處理的瞬時和潛在水分利用效率分別為3.45 g/kg和79.99 μmol/mol，配施有機(jī)肥處理的瞬時和潛在水分利用效率分別為4.00 g/kg和91.68 μmol/mol，配施有機(jī)肥處理冬小麥的瞬時和潛在水分利用效率比單施化肥處理分別高出15.02%和14.6%。不論配施有機(jī)肥與否，瞬時和潛在水分利用效率均隨著施氮水平的提高先升后降，并在施氮量為150 kg/hm2時達(dá)到最大值。

表3 2012-2013年不同施肥處理冬小麥拔節(jié)初期葉片相關(guān)生理指標(biāo)的變化Table 3 Changes of related physiological indicators of winter wheat leaves in different treatments in early jointing stage of 2012-2013

小麥揚花期是植株由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的重要時期，小麥耗水決定于土壤的供水能力及植株對土壤水分的吸收能力，在植株含水量方面會有集中反應(yīng)。由表4可知，單施化肥處理和配施有機(jī)肥處理小麥揚花期莖、葉、穗平均含水量分別為 34.89%，4.65%，29.09%和45.9%，7.08%，37.05%，配施有機(jī)肥處理莖、葉、穗平均含水量較單施化肥處理分別高出24%，52.3%和27.4%。不論配施有機(jī)肥與否，小麥揚花期莖、葉、穗平均含水量隨施氮水平的提高總體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，并在施氮量為225 kg/hm2時達(dá)到最大?？梢?，合適的施氮水平及配施有機(jī)肥均會提高小麥揚花期各器官含水量。

表4 2012-2013年不同施肥處理冬小麥揚花期各器官的含水量Table 4 Water content in different organs of winter wheat in flowering stage of 2012-2013

3 討論與結(jié)論

施有機(jī)肥可提高土壤含水量[13-18]，改善土壤養(yǎng)分狀況，提高作物水分利用率[19-23]。本研究中，有機(jī)肥對小麥水分利用效率的提高作用主要體現(xiàn)在干旱年份，在豐水年份其作用不明顯。配施有機(jī)肥后耕層(0～20 cm)土壤貯水量有所提高，但0～200 cm土層含水量及貯水量降低，這與相關(guān)研究結(jié)果有所不同。原因可能是試驗第一年為豐水年，高水高肥促進(jìn)了小麥對土壤水分的利用，同時由于有機(jī)肥施用年限短、施用量小，故其對土壤理化性狀的改善作用未能充分體現(xiàn)，只在土壤表層產(chǎn)生一定保水效果。本研究中，施用化肥時，配施有機(jī)肥在增產(chǎn)的同時土壤水分的總消耗量并未顯著增加，且提高了作物籽粒產(chǎn)量水分利用效率，在干旱年份可起到保產(chǎn)作用，這與相關(guān)研究結(jié)果基本一致[15-16，24]。由于干旱年份土壤水分不足，過量施用的氮肥不能為作物充分利用而殘留在土體中，隨夏閑期降雨淋溶進(jìn)入深層土壤后會造成環(huán)境污染。結(jié)合2011-2013年的試驗結(jié)果，綜合考慮產(chǎn)量和環(huán)境風(fēng)險，本試驗條件下配施有機(jī)肥時施氮量以150 kg/hm2為宜。

拔節(jié)期是小麥生長中心發(fā)生轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期[25]，拔節(jié)至揚花階段干旱對發(fā)根的影響最大[26]，大部分小麥抗旱品種會降低蒸騰速率以減少水分消耗，以適應(yīng)干旱等逆境脅迫[27]。本試驗中，施氮水平對拔節(jié)期小麥光合作用和呼吸作用會產(chǎn)生影響，施氮量為150 kg/hm2時，不論施用有機(jī)肥與否，冬小麥葉片瞬時和潛在水分利用效率均最大；小麥揚花期，配施有機(jī)肥處理冬小麥各器官含水量較單施化肥處理高，合理施氮的同時配施有機(jī)肥保證了作物揚花后的生殖生長，對產(chǎn)量的形成具有重要意義。

本試驗結(jié)果表明，豐水年份水分為增產(chǎn)主因，干旱年份養(yǎng)分為增產(chǎn)主因。干旱年份小麥夏閑期播前降水量限制了小麥生育期水分的利用深度和強度，配施有機(jī)肥及合理的施氮量對小麥生育期生長與收獲期的產(chǎn)量形成均有良好效果，但生育期間的水分脅迫問題還應(yīng)同時結(jié)合秸稈還田、地膜覆蓋等有效的保水和改土措施來共同解決，以保證關(guān)鍵時期的土壤水分供應(yīng)，達(dá)到旱地糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的目的。

[1] Li F R,Zhao S L,Geballe G T.Water use patterns and agronomic performance for some cropping systems with and without fallow crops in a semi-arid environment of northwest China [J].Agriculture,Ecosystem and Environment,2000,79(2):129-142.

[2] 李鳳民，徐進(jìn)章.黃土高原半干旱地區(qū)集水型生態(tài)農(nóng)業(yè)分析 [J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2002，10(1)：101-103.

Li F M,Xu J Z.Rainwater-collecting eco-agriculture in semi-arid region of Loess Plateau [J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2002,10(1):101-103.(in Chinese)

[3] 賈樹龍,孟春香,唐玉霞,等.麥田生態(tài)系統(tǒng)中的水肥時空關(guān)系與調(diào)控途徑 [J].生態(tài)農(nóng)業(yè)研究,1995,3(3):62-66.

Jia S L,Meng C X,Tang Y X,et al.The space-time relation and regulatory pathways of fertilizer and wheat field ecosystem [J].Eco-Agriculture Research,1995,3(3):62-66.(in Chinese)

[4] 楊建昌,王志琴,朱慶森.不同土壤水分條件狀況下氮素營養(yǎng)對水稻產(chǎn)量的影響及其生理機(jī)制的研究 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),1996,26(4):58-65.

Yang J C,Wang Z Q,Zhu Q S.Nitrogen nutrition on rice yield and its physiological mechanism on different soil moisture conditions [J].Scientia Agriculture Sinica,1996,26(4):58-65.(in Chinese)

[5] 樊 軍,郝明德,黨廷輝.旱地長期定位施肥對冬小麥水分利用的影響研究 [J].土壤,2000(6):315-318.

Fan J,Hao M D,Dang T H.Effect of long-term located fertilization on water use of winter wheat on dry land [J].Soil,2000(6):315-318.(in Chinese)

[6] 郭勝利,黨廷輝,郝明德.施肥對半干旱地區(qū)小麥產(chǎn)量、NO3-N累積和水分平衡的影響 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(4):754-760.

Guo S L,Dang T H,Hao M D.Effects of fertilization on wheat yield,NO3-N accumulation and soil water content in semi-arid area of China [J].Scientia Agriculture Sinica,2005,38(4):754-760.(in Chinese)

[7] 唐小明.有機(jī)肥的保水培肥效果及對冬小麥產(chǎn)量的影響 [J].水土保持研究,2003,10(1):131-132.

Tang X M.Effects of manure on soil water-conversation and fertilizer betterment winter wheat yield in Loess Plateau Dryland [J].Research of Soil and Water Conservation,2003,10(1):131-132.(in Chinese)

[8] 王明英,翟丙年,金忠宇,等.水肥優(yōu)化管理對渭北旱塬冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響 [J].麥類作物學(xué)報,2013,33(4):1-6.

Wang M Y,Zhai B N,Jin Z Y,et al.Effects of optimized water and fertilizer management on the growth and yield of winter wheat in Weibei Dryland [J].Journal of Triticeae Crops,2013,33(4):1-6.(in Chinese)

[9] Hati K,Swarup A,Dwivedi A,et al.Changes in soil physical properties and organic carbon status at the topsoil horizon of a vertisol of central India after 28 years of continuous cropping,fertilization and manuring [J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2007,119(1/2):127-134.

[10] 汪德水，邢瑞智.半干旱地區(qū)麥田水肥效應(yīng)研究 [J].土壤肥料,1994(2):1-4.

Wang D S,Xing R Z.Effects of water and fertilizer on wheat field of semi-arid areas [J].Soil and Fertilizer,1994(2):1-4.(in Chinese)

[11] 劉玉濤.旱地玉米施用有機(jī)肥的定位研究 [J].玉米科學(xué),2003,11(2):86-88.

Liu Y T.Study on the fixed position of applying organic fertilizer on maize fields of dry land [J].Journal of Maize Sciences,2003,11(2):86-88.(in Chinese)

[12] 郝明德,王旭剛,黨廷輝,等.黃土高原旱地小麥多年定位施用化肥的產(chǎn)量效應(yīng)分析 [J].作物學(xué)報,2004,30(11):1108-1112.

Hao M D,Wang X G,Dang T H,et al.Analysis of long-term fertilization effect on yield of wheat in dry-land on Loess Plateau [J].Acta Agronomica Sinica,2004,30(11):1108-1112.(in Chinese)

[13] Li F S,Yu J M,Nong M L,et al.Partial root-zone irrigation enhanced soil enzyme activities and water use of maize under different ratios of inorganic to organic nitrogen fertilizers [J].Agricultural Water Management,2010,97(2):231-239.

[14] Mohanty M,Bandyopadhyay K,Painuli D,et al.Water transmission characteristics of a vertisol and water use efficiency of rainfed soybean (Glycinemax(L.) Merr.) under subsoiling and manuring [J].Soil and Tillage Research,2007,93(2):420-428.

[15] 王 珍,馮 浩,吳普特,等.土壤擴(kuò)蓄增容肥對春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(11):114-119.

Wang Z,Feng H,Wu P T,et al.Effects of soil amendment fertilizers on yield and water use efficiency of spring maize [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2009,25(11):114-119.(in Chinese)

[16] Agbede T,Ojeniyi S.Tillage and poultry manure effects on soil fertility and sorghum yield in southwestern Nigeria [J].Soil and Tillage Research,2009,104(1):74-81.

[17] 王曉娟，賈志寬，梁連友，等.旱地有機(jī)培肥對玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響 [J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2009,18(2):93-97.

Wang X J,Jia Z K,Liang L Y,et al.Effects of organic fertilizer on grain yield and water use efficiency of spring maize in dryland [J].Acta Agriculturea Boreali-Occidentatis Sinica,2009,18(2):93-97.(in Chinese)

[18] Gopinath K,Saha S,Mina B,et al.Influence of organic amendments on growth,yield and quality of wheat and on soil properties during transition to organic production [J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,2008,82(1):51-60.

[19] 谷 潔,李生秀，高 華，等.有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對旱地作物水分利用效率的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2004,22(1):142-145,151.

Gu J,Li S X,Gao H,et al.Effect of organic-inorganic fertilizers on the water use efficiency of crops in dryland [J].Agricultural Research in the Arid Areas,2004,22(1):142-145,151.(in Chinese)

[20] Fan T L,Stewart B,Wang Y,et al.Long-term fertilization effects on grain yield, water-use efficiency and soil fertility in the dryland of Loess Plateau in China [J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2005,106(4):313-329.

[21] Nair V,Graetz D.Phosphorus saturation in spodosols impacted by manure [J].Journal of Environmental Quality,2002,31:1279-1285.

[22] 蘇 秦,賈志寬,韓清芳,等.寧南旱區(qū)有機(jī)培肥對土壤水分和作物生產(chǎn)力影響的研究 [J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2009,15(6):1466-1469.

Su Q,Jia Z K,Han Q F,et al.Effects of organic fertilization on soil moisture and crop productivity in semi-arid areas of southern Ningxia [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2009,15(6):1466-1469.(in Chinese)

[23] Angers D,Chantigny M,MacDonald J,et al.Differential retention of carbon,nitrogen and phosphorus in grassland soil profiles with long-term manure application [J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,2010,86(2):225-229.

[24] 王曉娟,賈志寬,梁連友,等.旱地施有機(jī)肥對土壤水分和玉米經(jīng)濟(jì)效益影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(6):144-149.

Wang X J,Jia Z K,Liang L Y,et al.Effects of organic fertilizer application on soil moisture and economic returns of maize in dryland farming [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012,28(6):144-149.(in Chinese)

[25] 張永清,苗果園.水分脅迫條件下有機(jī)肥對小麥根苗生長的影響 [J].作物學(xué)報,2006,32(6):811-816.

Zhang Y Q,Miao G Y.Effects of manure on root and shoot growth of winter wheat under water stress [J].Acta Agronomica Sinica,2006,32(6):811-816.(in Chinese)

[26] 周蘇玫,馬元喜，王晨陽.干旱脅迫對冬小麥根系生長及營養(yǎng)代謝的影響 [J].華北農(nóng)學(xué)報,2000,15(2):57-62.

Zhou S M,Ma Y X,Wang C Y.Effects of drought stress on roots growth and nutrient metabolism of winter wheat [J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica,2000,15(2):57-62.(in Chinese)

[27] 張 娟,張正斌,謝惠民.小麥葉片水分利用效率及相關(guān)生理性狀的關(guān)系研究 [J].作物學(xué)報,2005,31(12):1593-1599.

Zhang J,Zhang Z B,Xie H M.The relationship between water use efficiency and related physiological traits in wheat leaves [J].Acta Agronomica Sinica,2005,31(12):1593-1599.(in Chinese)

Effect of organic manure application combined with nitrogen fertilizer at different rates on water utilization of winter wheat in Weibei Dryland

JIN Zhong-yu1,2,ZHAI Bing-nian1,2,YU Xin-yang1,2,YAN Ming-hao1,2,LI Zhan-fei1,2

(1CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China；2KeyLaboratoryofPlantNutritionandtheAgri-environmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This research investigated the influence of organic manure and nitrogen fertilizer on winter wheat production in Weibei Dryland to a reasonable fertilization way for the improvement of water utilization efficiency. 【Method】 From 2011 to 2013,an experiment was carried out in Baishui,Shaanxi on Weibei Dryland to investigate the effect of combination of nitrogen fertilizer at different rates (0,75,150,225,and 300 kg/hm2)with organic manure on water content in the soil depth of 0-200 cm,water storage,and yield,water use efficiency and physiological indicators of winter wheat.【Result】 1) The organic manure was beneficial to topsoil for retaining water,it increased winter wheat yield and decreased water consumption in the soil depth of 0-200 cm.2) Precipitation in summer fallow period limited the water use by wheat plants in deep soil layer.The water content above the 140 cm increased as the increase of nitrogen fertilizer rate.3) The leaf water use efficiency and intrinsic water use efficiency in jointing stage of wheat with organic manure were high with the maximum when 150 kg/hm2N was used.4) The water contents of various wheat organs at flowering stage were improved by using organic manure with the maximum level when 225 kg/hm2N was used. 【Conclusion】 Considering the yield and environmental risks,the nitrogen fertilizer rate of 150 kg/hm2N was suggested in combination with organic manure in Weibei Dryland.

dryland;winter wheat;organic manure;nitrogen;water utilization

時間:2015-11-11 16:16

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.12.014

2014-04-10

國家小麥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(Z225020803)；國家科教支撐計劃項目(2015BAD23B04)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201503124)；農(nóng)業(yè)科研杰出人才及其創(chuàng)新團(tuán)隊培養(yǎng)計劃項目

金忠宇(1989-)，男，河北秦皇島人，碩士，主要從事旱地水肥管理研究。

翟丙年(1967-)，男，陜西寶雞人，教授，博士，主要從事植物營養(yǎng)調(diào)控與旱地水肥管理研究。

S512.1+10.62；S512.1+10.1

A

1671-9387(2015)12-0091-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151111.1616.028.html