间作条件下水肥利用研究

1　材料与方法

试验于2009—2010年在内蒙古河套灌区上游乌拉特前旗北圪堵乡庆华村北场社和邓存店村塔布社进行。试验区位于灌区下游乌拉特前旗西北方向，距乌拉特前旗30km 处（东经108°33′47″，北纬40°45′29″）。试验区属中温带亚干旱地区，大陆性季风气候明显。试验区多年平均降水量213mm，多年平均蒸发量2　365．3mm，作物生长期4—9月多年平均气温17．4℃，无霜期100～154d。试验区面积为25m×18m，供试作物小麦采用永良四号，葵花采用DC6009，种植模式为间种，在小区四周均设保护行，保护行宽2m，田埂0．5m。为防止小区间及小区与周边地块间的串水现象，小区之间的田埂布设1m 深的PE塑料膜进行隔离。处理1为常规灌水施肥，处理2为优化施氮与灌溉（节水节氮各20％），处理3为常规灌水不施肥，每个处理3次重复。试验小区随机排列，田间管理与农户管理一致。小麦在整个生育期共灌4水，分别在分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期灌水。葵花在生育期共灌2水，都在苗期灌水，每次灌水量都一定。施肥采用基施50％的氮，全部的磷，追施50％的氮。小麦地二氨施用量为450kg／hm2，葵花地二氨施肥量为225kg／hm2。具体施氮量与灌水量如表1所示。试验区由于局部地区盐渍化的侵入而形成盐（碱）化灌淤土和盐土2个土类，灌区土壤剖面以粘砂土层居多，剖面深1～2m处广泛分布着粉细砂层，土层厚度平均在1．2m 以上，在作物种植前取样，取样深度为地表以下20cm，土壤有机质1．5％、全氮1．061g／kg、铵态氮1．54mg／kg、硝态氮49．88mg／kg、有效磷5．9mg／kg、速效钾843．8mg／kg。测产采用每个小区取3个测点，每个测点取3m2计算产量，最终取3个测点的平均值，分别测每个小区葵花百粒质量和小麦千粒质量。

2　结果与分析

2．1　不同水肥处理对株高和穗长（茎粗）的影响

由表2可知，处理2与处理1对比，在2009年、2010年常规灌水施氮的基础上节水节氮各20％后，小麦株高分别减少3．70％和0．20％，均无显著差异。由处理2与处理3对比可知，2009年、2010年优化施氮与灌溉处理比常规灌水不施氮处理小麦株高分别增加35．64％和15．58％，分别具有1％和5％水平上的差异。说明在常规施氮水平上节氮20％后，对于小麦株高无显著差异，而氮肥的有效使用对于小麦株高增加有显著作用。由处理2与处理1对比可知，2009年与2010年在常规灌水施氮基础上节水节氮20％后，小麦穗长分别增加2．13％和2．48％。可见与常规灌水施氮相比，节水节氮各20％后对于小麦穗长无显著差异。而常规施氮（处理1）与不施氮 （处理3）对比可知，2009年、2010年小麦穗长具有5％水平和1％水平上的差异。可见氮素对于小麦穗长的增加具有显著促进作用。从2009年、2010年葵花株高分析可知，处理2与处理1相比，株高分别降低3．26％和3．83％，二者均无显著差异。而处理1与处理3相比，2009年、2010年株高分别增加24．99％和25．28％，分别具有1％水平上的差异。可见在常规灌水施氮的基础上节水节氮各20％，对葵花株高的影响较小，说明当地节水节氮具有可行性，而施氮肥对于葵花株高的增加同样具有显著促进作用。由2009年与2010年葵花茎粗分析可知，处理2与处理1相比，在常规灌水施氮基础上节水节氮各20％后，葵花茎粗分别减小了5．42％和1．62％，均无显著差异。而处理1与处理3相比，常规灌水施氮处理比不施肥处理葵花茎粗分别增加了37．77％和30．99％，分别在5％水平上显著。可见优化灌溉施氮处理与常规灌水施氮处理对于葵花茎粗的差异较小，与常规灌水不施肥相比，在相同的灌水量条件下，施加氮肥对于葵花茎粗的增加具有显著作用。

2．2　不同水肥处理对作物产量的影响

2009年、2010年小麦平均千粒质量处理2与处理1相比均无显著差异，说明在常规灌溉施氮基础上，节水节氮20％对于小麦千粒质量的影响较小，在该地区对于节水和节氮都有较大的空间。2009年、2010年小麦处理1与处理3分别在1％水平上极显著，说明施氮对于小麦千粒质量增加具有极显著作用。从总体上看，2009年葵花的平均百粒质量处理3小于处理1，处理1小于处理2。可见，在常规灌水施氮基础上节水节氮各20％后，葵花百粒质量反而最大，说明节水节氮后葵花籽的籽大且厚实，百粒质量比当地常规施肥情况下提高4．86％。从处理1和处理3的对比可以得出，施肥比不施肥的平均百粒质量增加7．57％，具有5％水平上的差异。2010年优化灌溉施氮条件下（处理2）的葵花的平均百粒质量最大，比常规灌水施氮（处理1）高出5．46％，无显著差异性。对比处理1和处理3可以得出，常规灌水施氮要比常规灌水不施氮百粒质量高出9．36％，在5％水平上显著。说明在葵花生长过程中，氮肥的作用是不可忽视的，施肥处理葵花的百粒质量显著大于不施肥处理，在一定范围内增加氮肥，可以使葵花的百粒质量得到增加。

由表2可知，2009年处理2小麦产量与处理1、处理3差异性分别在1％水平上极显著。2010年处理2小麦产量与处理1、处理3的差异性分别在5％水平上显著和在1％水平上极显著。由处理2与处理1对比可知，在常规灌水基础上节水20％以后，2009年与2010年小麦产量分别增加了19．5％和31．85％，可见在合理灌水量基础上，增加灌水量不会增加产量，主要是因为灌水量增加，导致表层施氮后淋溶水量中携带的氮素向下运移量增加，使得氮素利用效率降低。无论是2009年还是2010年，优化施氮和灌水条件下（处理2）小麦产量都是最高，而常规灌水和施氮的条件下（处理1）的产量位于中等水平，常规灌水不施氮的条件下（处理3）小麦的产量最小。说明在一定施氮量范围内，适量的施氮量会使小麦产量达到增产效应，而过量的施氮反而不利于小麦产量增加，提高施氮水平，可提供给作物更多的氮素养分，使根系生长旺盛，功能增强，提高作物叶片水势和渗透调节能力，抑制作物蒸腾。但氮肥用量过多，不利于营养器官中的碳水化合物向籽粒转移，最终导致产量降低［2］。2010年小麦产量与2009年相比，各处理都减产50％左右，主要是因为2009年小麦种植方式为机播种植，而2010年小麦种植方式采用人工种植。2009年与2010年2年3种处理的平均产量分别为4　889．10、6　041．03、3　474．45kg／hm2，可见，优化灌溉施氮条件下小麦产量仍为最大。由处理1和处理3小麦产量对比分析可以得出，2009年、2010年分别具有1％水平上的差异，说明在灌水量相同的条件下，施氮与不施氮具有明显区别，氮肥的使用对小麦产量的增加具有较大的促进作用。由表2可以看出，无论2009年还是2010年，处理2与处理1、处理3对于葵花花盘总质量分别具有5％和1％水平上的差异。由处理1和处理2对比分析，2009年与2010年在常规灌水施氮基础上节水节氮各20％后，葵花花盘平均总质量分别增加16．37％和18．44％，说明对于葵花，有效的利用水量和氮肥可以使花盘总质量及产量显著增加，而过多的增加灌水量和氮肥，不仅造成对灌溉水的浪费和土壤盐渍化程度增加，而且不利于葵花产量的增加。说明在该地区对于葵花的节水节氮的空间也较大，节水节肥应值得大力推广。从处理1和处理3对比看出，2009年、2010年处理1与处理3的花盘总质量分别具有5％ 水平上的差异，施肥处理比不施肥处理分别高出 15．99％ 和4．61％ 。说明在葵花生育期内，有效的施肥对于产量的增加也有积极作用，对于葵花节氮的空间也较大，在生育期有效的节氮，不仅对氮肥得到有效的利用，降低了对环境的污染，而且对黄河水环境及其下游湖泊生态安全形成了有效的保护。

3　结　论

河套灌区间作模式下常规灌水与施氮的基础上节水节氮各20％，小麦产量分别提高19．5％～31．85％，葵花花盘总质量提高16．37％～18．44％，说明在一定施氮量范围内，合理的施氮量会使小麦和葵花产量达到增产效应，而过量的施氮反而不利于小麦和葵花产量增加。对于春小麦来说，合理的氮肥利用则会产出优质，饱满颗粒的小麦。试验区田间对于小麦和葵花在常规灌水的基础上节水的空间较大，对于当地农业生产的可持续发展提供参考作用。并且对于当地常规施氮也存在较大的节约空间，在节氮的同时，不仅对地下水环境污染起到了有效的控制作用，而且对于小麦与葵花起到不同程度的增产作用。