分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响

第25卷第6期农业工程学报V ol.25No.6 922009年6月Transactions of the CSAE Jun.2009

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响

李平，齐学斌※，樊向阳，吴海卿，乔冬梅，樊涛，赵志娟，黄仲冬，朱东海

（中国农业科学院农田灌溉研究所，新乡453003）

摘要：分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量，但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉（APRI）对马铃薯水氮利用效率的影响，通过田间小区试验，对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明：收获后，APRI处理（E、I、K）与充分灌水处理产量（F、J、L）差异不大，但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理（p=0.05）；充分灌水处理不同土层（0～30cm和30～60cm）土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高；APRI处理（I、K）作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理（J、L）（p=0.05）。因此，APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率，而且还能显著提高土壤矿质氮的活性，有利于作物对土壤氮素的吸收利用。

关键词：氮素吸收，氮素残留，分根区交替灌溉，地下滴灌，沟灌，马铃薯

doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.06.016

中图分类号：S275文献标识码：B文章编号：1002-6819(2009)-6-0092-04

李平，齐学斌，樊向阳，等.分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响[J].农业工程学报，2009，25(6)：92－95.

Li Ping,Qi Xuebin,Fan Xiangyang,et al.Effect of alternate partial root-zone irrigation on nitrogen and water use efficiency of potato[J].Transactions of the CSAE,2009,25(6)：92－95.(in Chinese with English abstract)

0引 言

马铃薯在世界各国农产品的生产比例仅次于小麦、水稻和玉米，列第4位[1]。马铃薯是一种根系生长较浅的作物，即使在比较湿润区域，灌水也是影响马铃薯生长一个至关重要的因素。同时，土壤氮素水平的高低也是影响马铃薯产量的一个重要因素[2]。马铃薯适宜生长在土壤质地较轻、保水能力较低的砂质壤土中，同时，大定额的灌水或降雨条件下，将会大大增加土壤氮素淋洗的风险。

由于水资源的日益短缺，为了减少灌水量，同时不造成作物减产和作物品质的降低，国内外的专家学者对灌溉技术进行了大量研究，如满足最小作物需水量的调亏灌溉技术[3]、分根区交替灌溉技术（Alternate Partial Root-zone Irrigation,APRI）[4]。分根区交替灌溉技术是在灌溉过程中使土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持干燥，而仅让一部分区域灌水湿润，在下次灌溉过程中，交替灌水湿润与非灌水干旱区域，使根系的不同区域经受一定程度的水分胁迫，刺激根系吸收补偿功能[5]，复水后提高作物对水肥的吸收[6-9]，同时提高氮肥利用效率[10,11]。APRI已经应用于不同的大田作物、果树和蔬菜[7-12]。大量试验研究结果表明：APRI灌溉可以显著提高灌溉水利用效率（WUE），同时保持作物产量[13]。但是有关地下滴灌条件下分根区交替灌溉对作物-土壤系统水肥利用效率的研究还不多见。本文主要探讨地下滴灌条件下APRI和充分灌溉对马铃薯水分利用效率和氮素利用效率的影响。

收稿日期：2007-11-28修订日期：2008-05-02

基金项目：欧盟第六框架项目（SAFIR-023168）；国际合作项目（2006DFA72190）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（0032009022）.

作者简介：李平（1979－），男，河南信阳人，主要研究方向农业水资源高效利用。新乡中国农业科学院农田灌溉研究所，453003。

Email：firilp@

※通讯作者：齐学斌（1963－），男，陕西户县人，研究员，博士，博士生导师，主要从事地表水与地下水相互作用、农业水资源与环境方面的研究工作。新乡中国农业科学院农田灌溉研究所，453003。

Email：qxb6301@ 1材料和方法

1.1试验概况

田间试验在中国农科院农田灌溉研究所洪门试验站进行，试验站地理位置为35°19’N，113°53’E，海拔73.2m。多年平均气温14.1℃，无霜期210d，日照时数2398.8h，多年平均降雨量588.8mm。试验作物为马铃薯（郑薯五），试验地土壤干容重及土壤质地见表1，土壤质地分类按照国际制土壤质地分类标准。

表1土壤容重和土壤质地分析结果

Table1Analysis results of soil bulk density and soil texture

各粒级所占百分数/%

深度

/cm

2～0.02mm0.02～0.002mm<0.002mm

质地

容重

/g·cm-3 0～3557.7530.7211.53砂壤土 1.40 35～6056.6025.4018.00砂质黏壤土 1.42 60～10049.9234.3115.77黏壤土 1.42 1.2试验设计

田间小区布置采用正交试验设计。田间试验设置了4个地下滴灌（E、F、I、J），2个沟灌（K、L），共计6个处理，每个处理3个重复。试验在18个小区进行，小区长宽分别为11.7、6.0m，小区面积70.2m2，试验小区布置见图1。马铃薯整个生育期内，充分灌水处理保持土壤含水率为田间持水量的90%。灌水处理开始后，APRI处理灌水量为充分灌水水量的70%。充分灌水处理日灌水量IA=(土壤水分亏缺量-10mm)+(实际日腾发量-日降雨量)，土壤水分亏缺量（soil water deficit，SWD）为田间持水量（Field Capacity，FC）与实测土壤含水率（soil water content，SWC）的差值，即SWD=FC-SWC。详细计算过程参考Shahnazari等[14]。土壤含水率通过田间埋设时域反射仪（TDR）测定，TDR埋设详见图2。马铃薯生育期内其他管理措施完全一致。

1.3测定内容与方法

1.3.1灌溉水氮素测定

APRI灌水处理时间为块茎开始形成至收获（马铃薯移栽后，参考《Growth stages of mono-and dicotyledonous plants BBCH Monograp》[15]，对马铃薯关键生育阶段进行灌水处理），