阴山北麓马铃薯水氮耦合效应及合理利用机制研究

发布时间：2020-05-20 02:54

【摘要】：为探究阴山北麓地区马铃薯生产的适宜水氮投入量,本研究基于大田试验分析了不同水氮处理对马铃薯生长发育、产量和水肥利用效率的影响,提出了阴山北麓地区马铃薯种植的合理水氮投入水平,并探讨了 APSIM-potato模型在该区域的适用性。研究主要结果如下:1.水氮耦合显著影响马铃薯的生长、发育和产量构成。马铃薯生长过程中,叶面积指数呈现先上升后下降的单峰曲线,变化范围在0.1～2.7m2·m-2之间。随着灌水量的增加,马铃薯叶面积指数增加。马铃薯植株干物质积累动态过程呈现先慢后快的“S”型变化趋势。随着灌水量的增加,马铃薯植株干物质积累量增加。最大干物质积累量出现在W3N2处理,为236.50 g·株-1。马铃薯器官积累量表现为块茎叶茎根。不同水氮处理下马铃薯器官干物质分配比例无显著差异,根、茎、叶和块茎最大分配比例分别占到32.9%、32.8%、45.6%和68.4%。随着灌水量的增加,马铃薯产量增加。雨养条件下(W0),施氮90kg·ha-1时(N1),产量最高,为17.31kg·ha-1;灌溉条件下,灌溉90、180和360 mm时,马铃薯产量最高时对应的施氮量均为180 kg·ha-1,产量分别为21.60、31.94和37.40 t·ha-1,随着灌水的增加,施氮的增产作用增大。灌水和施氮对马铃薯商品薯率、商品薯单薯质量影响显著,最高值均出现在W2N2处理(灌水180 mm,施氮180 kg·ha-1),分别为 62.85%和 0.48 kg·粒-1。2.马铃薯植株的N素吸收量呈“S”型增长趋势。马铃薯器官吸收量表现为块茎叶茎根。水氮处理对马铃薯块茎和植株的N、P和K素携出量影响显著,随着灌水量的增加,马铃薯块茎和植株N、P和K素携出量呈线性增加趋势。雨养条件下,块茎和植株的N、P和K素携出量最大值出现在N1处理,块茎携出量分别为69.18、7.72和71.56 kg·ha-1,植株携出量分别为97.04、10.73和79.17kg·ha-1。灌溉条件下,块茎和植株的N、P和K素携出量最大最大值出现在W3N2处理,块茎携出量分别为137.80、16.10和113.84kg·ha-1;植株携出量分别为183.29、21.10和130.41 kg·ha-1。随着灌水量的增加,N肥利用效率增加。雨养条件下,最高N肥利用率出现在N1处理,为38.02%。灌溉条件下,最高N肥利用率出现在W3N2处理,为42.78%。随着灌水量的增加,马铃薯的N肥农学效率增加。雨养条件下,最高N肥农学效率出现在N1处理,为49.03 kg·kg-1。灌溉条件下,最高N肥农学效率出现在W3N2处理,为73.85 kg·kg-1。不同水氮处理下,生产1t马铃薯鲜薯的吸N量为4.39～5.83 kg。3.水氮耦合对土壤剖面水分含量有显著影响。随着灌水量的增加,0～100 cm 土壤剖面水分含量呈增加趋势。随着施氮量的增加,土壤含水量呈减少趋势。马铃薯年季休闲期0～100 cm 土壤水分亏缺1～30 mm,土壤水分亏缺补偿度为-1.1～-14.6%。施氮和灌水可缓解休闲期土壤水分的亏缺。水氮耦合对马铃薯生育期耗水有显著影响,生育期总耗水量随着灌水量的增加而增大。随着施氮量的增加,耗水量呈先增加后下降的趋势。灌水对水分利用效率无显著影响,在同一灌水水平下,随着施氮量的增加,水分利用效率先升高后下降。雨养条件下,最高水分利用效率出现在N1处理,为73.43 kg·ha-1·mm-1;灌溉条件下,最高水分利用效率出现在W2N2处理,为94.22 kg·ha-1·mm-1。4.水氮耦合对土壤剖面硝态氮含量有显著影响。随着灌水量的增加,土壤剖面硝态氮含量呈下降趋势;随着施氮量的增加,土壤剖面硝态氮含量增加。不同水分水平下,施氮量与耕层和1m的土壤矿质氮残留量呈指数相关关系。雨养条件下,当施氮量超过90 kg·ha-1时,土壤氮的残留量和损失量均显著增加;灌溉条件下,当施氮量超过180kg·ha-1时,土壤氮的残留量和损失量均显著增加。5.水量、施氮量与产量、植株氮素吸收量、土壤氮素残留量皆呈极显著二元二次相关关系。水量、施氮量与耗水量呈极显著二元一次相关。该地区马铃薯种植最优水量区间为300～420 mm,相对应最大产量下的施氮区间为191～218 kg·ha-1,产量最高可达到21.7～28.7 t·ha-1;马铃薯高产水量区间为420～690 mm,相对应最大产量下的施氮区间为225～279 kg·ha-1,产量最高可达到30.1～38.1 t·ha-1。6.基于APSIM-potato模型研究表明,只考虑水分和氮肥对产量影响模拟下,在雨养无补灌水时,马铃薯生产氮肥用量为30 kg·a-1;在不施用氮肥的情况下,干旱、正常和湿润年型下马铃薯的最佳灌溉量分别为120 mm、90 mm和60 mm;水氮交互条件下,灌水和施氮3次,灌水量180 mm、施氮90 kg·ha-1产量最高,马铃薯最佳灌溉和追肥时期为苗期、开花期和现蕾期。APSIM-potato模型在该地区的应用有待进一步完善。
【图文】：

叶面积指数,马铃薯植株,干物质积累量,物质积累

３．２逦不同水氮处理对干物质量的影响逡逑３．２．１不同水氮处理对马铃薯植株千物质积累的影响逡逑图３．２显示了不同水氮处理下马铃薯植株干物质积累的变化。不同水氮处理下，马铃薯植株逡逑千物质积累的动态过程呈现先慢后快的“Ｓ”型变化趋势。随着灌水量的增加，马铃薯植株干物质逡逑量增加。在出苗后０￣４５ｄ，施氮对马铃薯植株干物质积累量没有显著影响，不同施氮量处理下马逡逑铃薯植株干物质积累量差异不大。出苗４５邋ｄ后，，不同施氮量对马铃薯干物质积累量产生显著影响。逡逑出苗９０邋ｄ后，植株干物质积累量达到最大值。之后由于植株茎叶的衰老脱落，马铃薯植株干物质逡逑量有下降的趋势。在雨养情况下（图３．２ａ），马铃薯植株干物质积累量在４．６７？１０９．８７邋ｇ？株°之间。逡逑最大千物质积累量出现在Ｎ１处理，不同施氮处理表现为Ｎｌ＞Ｎ２＞ＮＯ＞Ｎ３，变化范围为逡逑９１．５５？１０９．８７邋ｇ．株＇邋Ｎ１处理植株干物质积累量较ＮＯ、Ｎ２、Ｎ３处理分别提高２５％、丨丨％和４０％。逡逑在Ｗ１（图３．２ｂ）水平下，马铃薯植株干物质积累量在４．６７￣丨３７．０６邋ｇ？株ｄ之间。eA欠千物质积累姑逡逑出现在Ｎ１处理

积累动态,干物质积累量,积累量,马铃薯植株

中国农业大学博士学位论文逦第三章水氮耦合对马铃薯生长发育的影响逡逑处理植株干物质积累量较ＮＯ、Ｎ２和Ｎ３处理分别提高２７％、９％和１６％。在Ｗ２（图３．２ｃ）水平下，逡逑马铃薯植株干物质积累量在４．７０？１８３．０９ｇ？株ｕ之间。最大干物质积累量出现在Ｎ２处理，不同施逡逑氮处理表现为犯＞犯＞川＞＞＾，变化范围为］３５．０１？丨８３．０９邋§株－１，犯处理植株干物质积累量逡逑较ＮＯ、Ｎ１和Ｎ３处理分别提高３６％、１３％和７％？在Ｗ３（图３．２ｄ）水平下，马铃薯植株干物质积逡逑累量在４．７０￣２３６．５０邋ｇ？株之间。最大干物质积累量出现在Ｎ２处理，不同施氮处理表现为Ｎ２＞逡逑Ｎ３＞Ｎ１＞Ｎ０，变化范围为１６１．５０？２３６．５０邋ｇ．株＇邋Ｎ２处理植株干物质积累量较ＮＯ、Ｎ１和Ｎ３处逡逑理分别提高４６％、２６％和１６％。逡逑１２０邋１邋（邋）邋１６０邋１邋０＞）逡逑ｉ邋１００－（ａ邋＾邋ｉ邋：：：：逦＾逡逑＊１＝邋６０邋＇逦ＩｊＣｉ＇…ｎｏ邋＿邋芸邋８０邋－逦ｉｆ逦…？？…ＮＯ逡逑？ｓ￡逦１／ｇ逦ｓｇ｜邋６０邋－逦／逡逑４０邋－逦－－？－－Ｎｌ邋＾邋＾逦Ｊｉ逦－－■－－Ｎｌ逡逑￡邋２0－邋Ｊ邋—邋Ｊ邋：：邋：邋Ｊ邋—逡逑忯逦－邋0？邋Ｎ３邋忯逦，－ＪＰ－逦－邋ｏ－邋Ｎ３逡逑０逦１５邋３０邋４５邋６０邋７５邋９０邋１０５逦０逦１５邋３０邋４５邋６０邋７５邋９０邋１０５逡逑出苗后天数（ｄ）邋Ｄａｙ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ逦出苗后天数（ｄ）邋Ｄａｙ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ逡逑２００邋１邋
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S532

【参考文献】