不同灌水条件下分层施肥对土壤养分垂直分布与小麦根系生长和功能的影响

文摘   2024-06-19 09:02   江苏  

文章来源:中国农业科学期刊官网

【目的】探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响,塑造良好的根系构型,为麦田的科学施肥和高产高效生产提供理论依据。【本研究切入点】科学的施肥方式是调控土壤养分分布和根系功能的重要措施,前人对于不同的施肥灌水方式的研究一方面集中于对根系生长与分布的影响,另一方面多关注土壤养分的响应,而按比例分层深浅施肥结合灌水频次探讨0—100 cm不同层次的养分分布与根系生长及其功能的相互关系的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】优化土壤养分与小麦根系的空间匹配,塑造合理的根系构型,提高小麦植株对氮、磷、钾的吸收利用能力,从而促进小麦籽粒产量的提高。

【方法】采用池栽定位试验,设置3个施肥处理和3个灌水处理,共计9个组合处理。施肥处理分别为F0不施肥,F1浅层施肥:N、P、K肥浅施(距地表10 cm处),F2分层施肥:N、P、K肥1/3浅施(距地表10 cm处)+2/3深施(距地表30 cm处)。灌水处理分别为W1:浇灌底墒水,W2:底墒水+拔节水,W3:底墒水+拔节水+扬花水。处理简称分别为F0W1、F1W1、F2W1、F0W2、F1W2、F2W2、F0W3、F1W3、F2W3水泥池四周防水处理,池深1.5 m,池栽小区面积为4 m2(2 m×2 m),3次重复。肥料用量分别为氮肥(尿素,N)240 kg∙hm-2,磷肥(过磷酸钙,P2O5)120 kg∙hm-2,钾肥(硫酸钾,K2O)60 kg∙hm-2。磷、钾肥全部作为基肥一次施用,施氮量基追比为6﹕4,于拔节期追施(开沟施于10 cm左右)。试验中底墒水、拔节水和开花水根据降水条件和土壤相对含水量进行灌溉,灌水达到田间持水量的80%(±5%)。分别于2021年10月23日和2022年10月18日播种,2022年6月2日和2023年5月31日收获。生育期间人工拔除杂草,除施肥和灌水处理外,各小区田间管理一致。

【结果】在不同灌水频次下,土壤耕层养分含量较高,随着土层加深,有效养分减少,0—60 cm土层养分含量表现出F2>F1>F0。分层施肥(F2)明显增加了20—40 cm土层肥力,较浅层施肥(F1)相比,不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了16.03%、7.67%、8.82%、6.32%。80—100 cm土层硝态氮和全氮含量上升,灌水增大了富集效应;0—100 cm土层速效钾含量呈“S”分布,且成熟期含量升高,出现钾素外排现象。小麦根系主要集中在0—40 cm土层中,分层施肥(F2)显著提高了根系在20—40 cm土层根系的形态分布和功能,根长密度、根表面积密度、根体积比、根干重密度、根系活力和根系生理势两年均值比浅层施肥分别提高38.42%、16.93%、25.65%、43.07%、33.12%、31.10%。相关分析表明,0—20 cm土层各养分指标与根系形态指标呈极显著的正相关关系(P<0.01),0—60 cm土层根系生理势在与土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关关系。

【结论】按比例分层施肥(1/3浅施10 cm处+2/3深施30 cm处)结合灌水处理更有利于增加深层土壤养分含量,促进小麦根系下扎,显著提高20—40 cm土层中的根长密度、根表面积密度、根体积比、根系生理势等指标,塑造良好的根系构型,促进土壤有效养分的利用向深度迁移,实现根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调,为小麦的高产高效生产提供指导意义。

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土壤培肥与植物健康管理
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