水肥耦合效应研究综述

水肥耦合效应研究综述

摘要土壤水分与肥料是农业生产的两大因素，两者具有协同效应，增水能够增加肥料的增产效应，增肥能够增加灌水的增产效应，两者既相互制约又相互协调促进。在农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。研究水肥耦合效应，对提高肥料和水分利用效率、提高农业生产的经济效益和生态效益、保障农业可持续发展有着重要的意义。

关键词以肥调水；以水促肥；水肥耦合

1水肥耦合概念及机理

农业生产中水分和养分（肥料）是影响作物生长的两个重要环境因子，水肥之间的关系相当复杂。在农田系统中，水分与养分之间、各养分之间以及作物与水肥之间都具有相互激励与拮抗的动态平衡关系。

水肥耦合则是指农田生态系统中，水分和肥料二因素或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用对作物生长的影响及其利用效率，也可以理解为在农业生态系统中，水与土壤矿质元素这两个体系融为一体，互相影响、相互作用，对植物的生长发育产生的现象或结果。水肥耦合技术则是在考虑水分和养分对作物生长的影响，在不同水分、养分基础条件下，所使用的因水施肥、以水定肥、以肥调水等技术。

水肥是影响作物产量的两个重要因子，在育种技术、耕作技术、栽培技术等的基础上，合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径之一。从水、肥对作物的生理生长影响过程来看，这两个因子在很大程度上既相互制约，又互相影响，水分不足影响作物根系对肥料的吸收，并直接影响作物的的产量；养分不足则同样限制作物对水分的充分利用并降低作物产量。增水能促进肥料的增产效应；增肥可明显改善旱作物叶片水分状况，增加光合速率、延缓叶片衰老，有利于作物后期维持一定的光合面积和作用时间，减小了土壤水分不足对产量的影响。

在实际农业生产中研究和发展水肥耦合机理及其技术，对节约并高效利用有限的农业水资源对农业可持续发展具有重要意义。只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，达到水分和养分的高效利用，并充分发挥水肥因子的整体增产

作用。

2研究进展

Viets指出，因为水分的有效性影响着土壤微生物、物理及植物生理过程，土壤中水分与养分之间的关系复杂而密切。Lahiri认为，在土壤干旱状况下施用

氮肥有效促进了农作物对土壤深层水分的利用并提高产量。Begg和Bhan等认为在土壤水分有限条件下增施氮肥可能会使作物水分胁迫加重，对产量造成不利影响。还有研究表明，养分和水分合理配合能有效提高水肥资源的利

用率。

我国自1991年以对将旱地农田水肥交互作用与耦合模型研究作为重点项目进行研究，通过多学科、多专业联合攻关，取得了许多重要成果，在一些实际应用领域获得了突破性进展。明确水肥有效供应的动力学特征和水肥耦合效应对产量影响的区域变异，建立水肥效应模型。

唐新莲等研究了施氮量和土壤水分对菜心产量和品质的影响，结果表明，在同一水分处理条件下，不同施氮处理的菜心产量存在显著差异；赵义涛等研究了水肥耦合效应对辣椒保护地土壤水分变化和灌溉水利用率的影响；贾彩建等对滴灌施肥进行了研究，试验表明，采用滴灌施肥能有效节水28.9%-31.0%，节肥17.9%-58.9%，通过滴灌施肥产量达到94 860.0 kg/hm2，比对照增产20.8%，同时有效提高了产品的品质；梁运江等研究了定额灌水、氮肥、磷肥对保护辣椒植株生长发育的影响，结果表明，对辣椒生育性状和产量影响最大的因子是灌水，其次是P和N，灌水和P的交互作用显著影响了分枝数和茎粗；不同土壤含水量对日光温室黄瓜的生理特性影响；陈碧华等研究了水肥耦合条件对番茄硝酸盐含量的影响，结果表明，边际硝酸盐含量随水分增加而减少，随着施肥量的提高而增加；陈修斌等研究了灌水量、氮肥、钾肥的耦合效应对番茄的影响，建立了水肥因子与产量的数学回归模型，也研究了灌水量、N、K的耦合效应对西葫芦产量的影响，建立了西葫芦产量对水肥因子的数学回归模型；张璐等通过对辽西半干旱地区丰水年与平水年的水肥交互效应进行估算发现，在该地区水肥交互作用显著，在施用有机肥的情况下，水肥交互作用有所降低；刘思春等对不同肥力水平下土壤-植物-大气连续系统水势温度效应进行研究表明，施用化肥和有机肥可提高土壤肥力，明显提高植株水势，并且随着土壤肥力提高，植物水的有效性随即增加。上官周平等在对旱作农田冬小麦水肥耦合增产效应进行研究后指出，增施肥料可明显改善旱作农田冬小麦叶片水分状况、同时增加光合速率并延缓叶片衰老，有利于小麦后期维持一定的光合面积和作用时间，有利于籽粒灌浆和增加每穗粒数，减小了由于土壤水分不充分对产量的影响；李法云、郑良等在进行辽西半干旱区水肥耦合作用对土壤水分动态变化的影响研究时发现，在小麦生育前期，施用氮肥能够有效促进小麦的生长发育，并能有效减少土壤表面水分的无效蒸发量，从而提高土壤水分的含量；梁智、周勃等对滴灌施肥条件下长绒棉水肥耦合效应进行了研究，研究表明，低施肥水平下，灌溉的增产效应不明显；高施肥水平的提高，灌溉的增产效应显著，说明施肥可以发挥灌水的增产作用。陈修斌等对温室西葫芦水肥耦合效应进行了实验研究并证明，H2O、N、K等三因素影响西葫芦产量的顺序为N>H2O>K，由此表明西葫芦对N的吸收量大于K；相关研究通过运用三元二次多项式拟合番茄产量与N、K用量及灌水下限间的关系，各因素对番茄产量影响作用的次序为：灌水下限>N>K，灌水下限与施肥有明显的正交互作用，且在灌水下限时K与灌水的交互作用小于N与灌水的交互作用；在研究冬小麦的水肥耦合时证明，当土壤含水量处于低水平时，籽粒产量随苗期施氮量增大而减少，相反土壤含水量处于高水平时，籽粒产量随着苗期施

氮量的增大而增大。

3展望

农业生产是一个复杂的综合体系，在进行水肥耦合相关研究时应明确以肥调水和以水促肥的前提，目前的研究虽然已经在很多方面取得了进展，但仍然存在着许多问题需进一步研究和解决。

1）很多研究对旱地大田作物进行了大量的水肥耦合效应研究，但研究多集中于对产量的研究上，而有关水肥耦合效应对作物品质及生态环境影响的研究还不够，今后的研究需在这方面

深入。

2）水肥耦合效应在一些领域已取得了突破性进展，但由于地域、气候、土壤等条件的限制，导致其在异地应用时效果不理想，因此在土壤质地和气候类型不同的地区进行水肥耦合的研究对农业的可持续发展具有重要意义。

3）随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的应用，在对不同类型土壤水肥耦合研究的基础上，运用人工智能、GIS技术，将作物、水肥因子与环境条件有机结合起来，建立水肥高效管理信息系统，将会对我国农业的增产有着重要的意义。

参考文献

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[2]唐新莲,杨博,李婷等.不同水氮处理对菜心产量和品质的影响[J].广西农业科学,2006,37(3):288-290.

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[5]梁运江,依艳丽,许广波等.水肥耦合效应对辣椒植株生长发育的影响[J].中国农村水利水电,2009(4):42-45.

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