播期和水氮互作对河西地区滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

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针对河西绿洲灌区农业生产水资源短缺和水肥利用效率低等问题,在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行大田滴灌试验,设置3个播种日期,即S1:(2018.4.10)、S2:(2018.4.20)、S3:(2018.4.30),2个灌水量水平,即I80:80%ETc、I100:100%ETc(ETc为作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平,即F0、F120(120 kg/hm2)、F180(180 kg/hm2)、F240(240 kg/hm2)。研究分析了滴灌条件下播期和水氮互作对春玉米生长、干物质累积和产量及水肥利用的影响,为合理的播期和水肥调控措施提供理论依据。试验的主要结果如下:(1)揭示了播期和水氮互作对春玉米生长指标和产量的影响,玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均与灌水和施肥呈正相关关系,水氮交互作用对产量影响显著。推迟播期,株高呈现先增大后减少的趋势。早播产量高,产量随灌水量增加而增加,随施肥量增加而先升后降,S1I100F180处理产量最大,为16830.29 kg/hm2,比S2I100F240处理增产7.35%,节肥14.29%,比S3I100F180处理增产12.55%。适时早播(4月10日)、100%ETc灌水量和N-P2O5-K2O 180-90-90 kg/hm2施肥量可作为河西地区石羊河流域最优的播种灌溉施肥模式。(2)分析了播期和水氮互作对春玉米耗水特性的影响,日耗水强度最强均在抽雄期至灌浆期,不同灌水施肥和播期处理下春玉米的耗水模数不相同,其规律是抽雄期至灌浆期>苗期至大喇叭口期>乳熟期至成熟期。水分利用效率与灌水和施肥呈正相关。S1I100F180处理水分利用效率为3.1 kg/m3,比S1I80F240处理高12.32%。高氮处理条件下,春玉米的灌溉水利用效率最高,其平均值为3.64kg/m3。(3)探讨了播期和水氮互作对春玉米植株氮素吸收分配和利用的影响,增大灌水和施氮会利于玉米植株对氮素的吸收累积,施氮量为240 kg/hm2时,整株及茎、叶、籽粒器官的氮素累积量随施氮量的增加而升高的趋势会有所降低,由大到小依次为F180>F240>F120>F0。茎、叶营养器官氮素累积量随播期由大到小依次为S3>S2>S1,籽粒氮素累积量由大到小依次为S1>S2>S3。春玉米不同器官中的氮素分配量在不同播期和水氮处理下的整体变化规律是籽粒>叶>茎>穗轴>苞叶。籽粒器官占比,随播期适当提前而增加,随增大灌水施肥量而增加。灌水会促进氮素吸收效率和氮肥生产效率的增加,而施氮与之相反会抑制其增加。S1I100F180处理氮肥生产效率为93.5 kg/kg,比S1I100F120处理降低4.9%,但增产42.65%。播期S1(4.10)、灌水100%ETc、施氮180 kg/hm2时,植株氮素吸收量积、累积量和氮素利用效率均最高。(4)讨论了播期对春玉米生长指标的影响,LAI在有效积温600℃左右增长速度最快,有效积温950℃左右LAI值达到最大值,S3I100F240处理叶面积指数最大;累积积温1500℃~2200℃范围内,干物质累积量增长迅速,S1I100F240干物质量最大,为27.15t/hm2。(5)研究了播期对春玉米生育进程和积温需求的影响,不同的播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著,生育期的天数随着播期的推迟呈缩减趋势,播期每推迟1天全生育期就缩短0.7d~1.3d,播种至出苗缩短0.1d~0.3d。合理播期的选择应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多;有效积温与活动积温一致均与生育进程天数之间呈现极显著正相关关系,早播玉米在花粒期积温需求更多,晚播玉米在播种至出苗、苗期阶段积温需求更多。
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