中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (11): 2125-2142.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.11.007
卜明娜(), 杨习文(), 滕政凯, 胡乃月, 张烁, 王春艳, 杨键, 梁文宪, 马文奇, 贺德先(), 周苏玫()
收稿日期:
2023-12-04
接受日期:
2024-03-12
出版日期:
2024-06-01
发布日期:
2024-06-07
通信作者:
联系方式:
卜明娜,E-mail:mingnabu@stu.henau.edu.cn。杨习文,E-mail:yangxiwen@henau.edu.cn。卜明娜和杨习文为同等贡献作者。
基金资助:
BU MingNa(), YANG XiWen(), TENG ZhengKai, HU NaiYue, ZHANG Shuo, WANG ChunYan, YANG Jian, LIANG WenXian, MA WenQi, HE DeXian(), ZHOU SuMei()
Received:
2023-12-04
Accepted:
2024-03-12
Published:
2024-06-01
Online:
2024-06-07
摘要:
【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。【方法】试验于2021—2023年在河南农业大学原阳科教示范园区进行,采用池栽定位试验,设置3个施肥处理(F0:不施肥;F1:N、P、K肥浅施;F2:N、P、K肥1/3浅施+2/3深施)和3个灌水处理(W1:底墒水;W2:底墒水+拔节水;W3:底墒水+拔节水+扬花水),共计9个组合处理,测定0—100 cm不同层次的土壤养分和根系性状。【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】分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调,增强了根系在20—40 cm土层的分布比例,有利于土壤氮磷钾的协同吸收和产量提高。
卜明娜, 杨习文, 滕政凯, 胡乃月, 张烁, 王春艳, 杨键, 梁文宪, 马文奇, 贺德先, 周苏玫. 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[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2125-2142.
BU MingNa, YANG XiWen, TENG ZhengKai, HU NaiYue, ZHANG Shuo, WANG ChunYan, YANG Jian, LIANG WenXian, MA WenQi, HE DeXian, ZHOU SuMei. Effects of Layered Fertilization Under Different Irrigation Conditions on Vertical Distribution of Soil Nutrients and Root Growth and Function of Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(11): 2125-2142.
图2
不同灌水条件下分层施肥对土壤不同土层中硝态氮含量的影响(2021—2023) AS:开花期 Anthesis stage;MS:成熟期 Mature stage;W1:底墒水 Priors to sowing irrigation;W2:底墒水+拔节水 Prior to sowing irrigation plus irrigation at jointing stage;W3:底墒水+拔节水+扬花水 Prior to sowing irrigation plus irrigations both at jointing and anthesis;F0:不施肥 No fertilization;F1:N、P、K肥浅施 Shallow application of N, P, K fertilizer;F2:N、P、K肥1/3浅施+2/3深施 1/3 shallow application plus 2/3 deep application of N, P, K fertilizer。下同 The same as below"
表1
不同土层小麦根系形态和功能指标与土壤养分指标的相关性"
土层 Soil layer (cm) | 项目 Item | 硝态氮 NO3--N | 铵态氮 NH4+-N | 有效磷 Available phosphorus | 速效钾 Available potassium |
---|---|---|---|---|---|
0—20 | 根长密度 Root length density | 0.716** | 0.927** | 0.760** | 0.564** |
根表面积密度 Root surface area density | 0.690** | 0.914** | 0.770** | 0.680** | |
根体积比 Root volume ratio | 0.749** | 0.836** | 0.711** | 0.579** | |
根干重密度 Root dry weight density | 0.783** | 0.891** | 0.788** | 0.544** | |
根系生理势 Root physiological potential | 0.785** | 0.905** | 0.773** | 0.542** | |
20—40 | 根长密度 Root length density | -0.206 | 0.704** | 0.587** | 0.737** |
根表面积密度 Root surface area density | -0.195 | 0.772** | 0.700** | 0.849** | |
根体积比 Root volume ratio | 0.602** | -0.087 | -0.195 | -0.501** | |
根干重密度 Root dry weight density | 0.666** | 0.832** | 0.713** | 0.445** | |
根系生理势 Root physiological potential | 0.610** | 0.819** | 0.641** | 0.428** | |
40—60 | 根长密度 Root length density | -0.118 | 0.829** | 0.457** | 0.443** |
根表面积密度 Root surface area density | 0.874** | -0.087 | 0.050 | -0.302* | |
根体积比 Root volume ratio | 0.670** | -0.642** | -0.519** | -0.812** | |
根干重密度 Root dry weight density | 0.264 | 0.302* | 0.407** | 0.188 | |
根系生理势 Root physiological potential | 0.381** | 0.460** | 0.491** | 0.277* | |
60—80 | 根长密度 Root length density | 0.350** | 0.489** | 0.400** | 0.263 |
根表面积密度 Root surface area density | 0.758** | 0.160 | 0.172 | -0.276* | |
根体积比 Root volume ratio | 0.732** | -0.602** | -0.450** | -0.882** | |
根干重密度 Root dry weight density | 0.331* | 0.574** | 0.524** | 0.314* | |
根系生理势 Root physiological potential | — | — | — | — | |
80—100 | 根长密度 Root length density | 0.522** | 0.165 | 0.006 | -0.098 |
根表面积密度 Root surface area density | 0.771** | 0.021 | 0.150 | -0.197 | |
根体积比 Root volume ratio | 0.808** | -0.665** | -0.483** | -0.838** | |
根干重密度 Root dry weight density | 0.301* | 0.492** | 0.483** | 0.353** | |
根系生理势 Root physiological potential | — | — | — | — |
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