摘要
为缓解黄淮海地区在小麦-玉米轮作制度中的水资源压力，以及长期浅层施肥导致的水肥利用效率低等问题，本研究在限水灌溉和推荐施肥量条件下，通过大田试验，探讨不同施肥模式对小麦-玉米的作物产量、土壤养分和土壤水分变化、植株干物质及养分积累与转运的影响，以期通过以肥调水，以水促肥，为当地小麦-玉米生产的水肥高效利用提供理论依据。试验采用完全随机设计，设置三种底肥施肥模式:农户模式(F1)，为小麦季旋耕施肥(复合肥，0-15cm施用)+玉米季免耕浅施(复合肥，0-15cm施用);浅层施肥模式(F2)，为小麦季旋耕施肥(缓释氮肥，0-15cm施用)+玉米季免耕浅施(缓释氮肥，0-15cm施用);分层施肥模式(F3)，小麦季分层施肥(缓释氮肥，0-15cm和15-30cm，磷钾肥，15-30cm)+玉米季分层施肥(缓释氮肥0-15cm和15-30cm施用，磷钾肥，15-30cm)。研究获得以下主要结果: 1.分层施肥可以有效的增加冬小麦在60-120cm土层的贮水消耗量，以及冬小麦生育中后期的阶段耗水量，增加冬小麦生育期的农田耗水量及水分利用效率;在玉米季降水充足条件下，分层施肥模式可以有效增加土壤蓄水能力，在40-140cm土层的贮水补充显著高于农户模式和浅层施肥模式，降低玉米季的农田耗水量，提升玉米的水分利用效率。小麦-玉米周年农田耗水量较农户施肥模式与浅层施肥模式分别降低25.3mm和15.5mm，水分利用效率提高13.5％和11.0％。 2.分层施肥模式可以显著提高小麦和玉米生育前中期在土壤20-40cm的全氮浓度，可以保障作物在生育前中期的氮素供应，缓释氮肥可以有效降低土壤深层的硝态氮浓度，降低了淋溶的风险。分层施肥模式也有效增加小麦和玉米在各生育时期20-40cm土壤速效磷和速效钾的含量，保障作物在生长发育的养分需求，也有利于下一季作物的生长发育。 3.分层施肥较农户模式和浅层施肥模式能够更好地协调小麦和玉米在开花前后的干物质及养分的积累与转运，显著增加小麦和玉米在开花后的干物质积累量，从而显著增加小麦和玉米在成熟期的干物质积累量。分层施肥能够增加小麦和玉米在开花后营养器氮素向籽粒的转运率，以及玉米在开花后的氮素积累量，从而氮肥表观利用率较其他两个处理分别增加15.0％和29.4％。分层施肥的小麦磷素转运量和花后积累量均显著增加，玉米花后磷素积累量、转运量均维持较高水平，从而磷肥表观利用率较其他量处理分别高48.1％和40.8％，但磷素花后积累量较高影响了营养器官磷素的转运，导致磷素利用效率显著降低;钾肥的肥料表观利用率较农户模式和浅层施肥模式分别增加32.6％和14.7％。 4.分层施肥模式的冬小麦单位面积穗数，穗粒数及千粒重均保持较高水平，较农户施肥模式显著增加千粒重与穗粒数，较浅层施肥模式显著增加单位面积穗数，小麦籽粒产量较农户施肥模式和浅层施肥模式分别增加5.1％和8.4％，肥料农学效率分别增加15.4％和27.4％。在玉米季，分层施肥模式相较其他两个施肥模式显著增加了穗粒数，产量分别增加8.1％和7.4％，肥料农学效率分别增加45.1％和85.6％。分层施肥模式的小麦-玉米周年籽粒产量较农户模式和浅层施肥模式分别增加9.5％和8.5％，肥料农学效率分别增加40.1％和35.1％。 主要结论:本试验条件下，分层施肥处理小麦-玉米籽粒产量较农户模式和浅层施肥模式分别增加9.5％和8.5％，水分利用效率分别增加13.5％和11.0％，肥料农学效率分别增加40.1％和35.1％。因此，在偏枯水年份，小麦春季灌溉拔节水，推荐施肥量条件下，小麦-玉米底肥采用缓释氮肥分层施用，磷钾肥深施能够保证产量水平，同时能够提高水分利用效率和肥料农学效率。
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