水肥耦合

適用于各類作物。

水肥耦合效應(yīng)與土壤狀況、作物種植方式等密切相關(guān)，不同作物在不同的土壤條件下，水肥耦合關(guān)系也會不同。因此，使用水肥耦合技術(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，將灌水與施肥技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，調(diào)控水分和養(yǎng)分的時(shí)空分布，從而達(dá)到以水促肥，以肥調(diào)水，進(jìn)而使作物產(chǎn)量最高，經(jīng)濟(jì)效益最好。

與其他節(jié)水措施的關(guān)聯(lián)性

水肥耦合技術(shù)可以跟各種田間灌水技術(shù)、節(jié)水高效灌溉制度、以及其他農(nóng)藝節(jié)水措施相結(jié)合，進(jìn)行集成配套，形成節(jié)水、增產(chǎn)、增效的綜合技術(shù)模式。

(1)平衡施肥

平衡施肥是指作物必需的各種營養(yǎng)元素之間的均衡供應(yīng)和調(diào)節(jié)，以滿足作物生長發(fā)育的需要，從而充分發(fā)揮作物生產(chǎn)潛力及肥料的利用效率，避免使用某一元素過量所造成的毒害或污染。平衡施肥的技術(shù)要領(lǐng):

a. 采集土樣分析;

b. 確定土壤肥力基礎(chǔ)產(chǎn)量;

c. 確定最佳元素配比與最佳肥料施用量;

d. 合理施用。

(2)有機(jī)肥、無機(jī)肥結(jié)合施用

有機(jī)肥與無機(jī)肥配合施用，能提高土壤調(diào)水能力，而且增產(chǎn)效果較好。但施用時(shí)應(yīng)根據(jù)有機(jī)肥料和無機(jī)肥料種類的特點(diǎn)，適時(shí)、適量運(yùn)用。使用中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):

a. 有機(jī)肥料含有改良土壤的重要物質(zhì)，其形成腐殖質(zhì)后，具有改善土壤水穩(wěn)結(jié)構(gòu)和增進(jìn)土壤保水、保肥能力的作用，能提高作物對土壤水的利用率;化學(xué)肥料只能提供作物礦質(zhì)養(yǎng)分，無改土作用，對中下等肥力土壤應(yīng)盡量多使用有機(jī)肥料，并根據(jù)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分狀況配合施用一定量化肥。

b. 有機(jī)肥料在分解過程中會產(chǎn)生各種有機(jī)酸和碳酸，可促進(jìn)土壤中一些難溶性磷養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成有效性養(yǎng)分，在一定程度上了提高土壤磷養(yǎng)分總量。因此，可以適當(dāng)降低使用化肥磷量的標(biāo)準(zhǔn)。

c. 有機(jī)肥料供肥時(shí)間長，肥效緩慢，化肥肥效快，兩者具有互補(bǔ)性。因此，有機(jī)肥應(yīng)適當(dāng)早施，化肥則可根據(jù)作物需肥情況按需施肥。

d. 在施用碳氮比比較高的有機(jī)肥(如秸稈還田)時(shí)，要適量增施氮肥，防止作物脫氮早衰，避免產(chǎn)量下降。

e. 由于種植作物種類及輪作方式不同，作物所需有機(jī)肥與化肥比例會有較大差異。如豆科作物可能需要有機(jī)肥、磷肥量多一些，氮肥需要量就很少;對于玉米，有機(jī)肥、化肥均應(yīng)多施一些。所以，有機(jī)肥、化肥施用中應(yīng)根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況、作物需肥和種植方式情況不同而不同。

(3)采用適宜的施肥方式

對密植作物宜用耬播溝施，對寬行稀植作物以穴施為好，施肥后隨即澆水;花生、棉花、油菜等作物根據(jù)生長需要還可結(jié)合運(yùn)用根外追肥。

(4)控制灌水定額

研究表明，灌水定額超過1050立方米每公頃便容易造成肥料淋失，在畦灌條件下灌水定額宜控制在825立方米/每公頃以內(nèi)。

作物根系對水分和養(yǎng)分的吸收雖然是兩個(gè)相對獨(dú)立的過程，但水分和養(yǎng)分對于作物生長的作用卻是相互制約的，無論是水分虧缺還是養(yǎng)分虧缺，對作物生長都有不利影響。這種水分和養(yǎng)分對作物生長作用相互制約和耦合的現(xiàn)象，稱為水肥耦合效應(yīng)。研究水肥耦合效應(yīng)，合理施肥，達(dá)到“以肥調(diào)水”的目的，能提高作物的水分利用效率，增強(qiáng)抗旱性，促進(jìn)作物對有限水資源的充分利用，充分挖掘自然降水的生產(chǎn)潛力。

不同水分脅迫條件下，水肥對作物的生長發(fā)育和生理特性有著不同的作用機(jī)理和效果。首先，在水分脅迫較輕時(shí)，養(yǎng)分能顯著促進(jìn)作物的根系和冠層生長發(fā)育，不僅增強(qiáng)了根系對水分和養(yǎng)分的吸收能力，而且提高葉片的凈光合速率，降低氣孔導(dǎo)度，維持較高的滲透調(diào)節(jié)功能，改善植株的水分狀況，從而促進(jìn)光合產(chǎn)物的形成，最終表現(xiàn)為產(chǎn)量和WUE的提高。然而，隨著水分脅迫的加劇，養(yǎng)分的作用機(jī)理和效果發(fā)生了不同的變化。氮素的促進(jìn)作用隨水分脅迫的加劇慢慢減弱，在土壤嚴(yán)重缺水時(shí)甚至表現(xiàn)為負(fù)作用。說明氮肥并不能完全補(bǔ)償干旱帶來的損失。因此，隨干旱脅迫的加重應(yīng)適當(dāng)減少氮肥的用量。與氮肥相反，在嚴(yán)重水分虧缺條件下，磷肥能促進(jìn)作物的生長與抵御干旱脅迫的傷害。氮、磷有很強(qiáng)的時(shí)效互補(bǔ)性和功能互補(bǔ)性，合理搭配能顯著增產(chǎn)，達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和提高水分利用效率的目的。

對氮素和水分相互關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，由于含氮化合物需要相對較大的能量用于合成和維持生命，限制氮素的供應(yīng)則可能導(dǎo)致含氮化合物在老的組織中轉(zhuǎn)移并供同樣需要能量的幼嫩組織利用。在氮素虧缺條件下，植株地上部與地下部比率下降，導(dǎo)致非光合組織相對增加，因而不利于水分利用效率的提高。有研究指出，施肥使冬小麥葉水勢下降，增加了深層土壤水分上移的動力，使下層暫時(shí)處于束縛狀態(tài)的水分活化，擴(kuò)大了土壤水庫的容量，提高了土壤水的利用率，達(dá)到了“以肥調(diào)水”的目的。

通過對一定區(qū)域水肥產(chǎn)量效應(yīng)的研究，同時(shí)預(yù)測底墑、降水量，就可以根據(jù)模型確定目標(biāo)產(chǎn)量，擬定合理的施肥量，為“以水定產(chǎn)”和“以水定肥”提供依據(jù)，就可以在區(qū)域內(nèi)“以肥調(diào)水”、“以水促肥”、“肥水協(xié)調(diào)”，提高水分和肥料的利用效率，對大面積農(nóng)業(yè)增產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。但因?yàn)椴煌貐^(qū)水量、熱量、土壤肥力等條件不同，其肥水激勵(lì)機(jī)制也存在明顯差異。所以在某一區(qū)域建立的水肥耦合互饋效應(yīng)模型，只能在相似地區(qū)適用，在另一地區(qū)用的效果則不理想或不適用。

據(jù)中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所在河南新鄉(xiāng)的研究表明，不同灌水條件下，對冬小麥、玉米、花生等作物進(jìn)行適宜的水肥管理，與原灌水量相比，地面灌可節(jié)水15~20%，噴灌可節(jié)水35~60%;主要作物增產(chǎn)幅度為9%~17%，化肥有效利用率提高15%~20%，主要作物的水分生產(chǎn)率達(dá)到1.5~2.1千克每立方米。

1.水肥耦合對紫云英苗期地上部分的影響

測定水肥耦合對紫云英干物質(zhì)重、株高、葉片葉綠素含量和葉片丙二醛含量的影響。結(jié)果表明:不同的水肥條件影響紫云英苗期，濕潤條件下紫云英的生長受到脅迫，但促進(jìn)干物質(zhì)的積累。高肥條件下紫云英在越冬期出現(xiàn)肥害現(xiàn)象，而常規(guī)水肥條件下，紫云英生長正常。干旱條件下，紫云英生長受到脅迫，但是未出現(xiàn)死苗現(xiàn)象。

2.水肥耦合對紫云英苗期地下部分的影響

測定水肥耦合對紫云英根干重、根長、根系表面積、根系吸收活躍表面積的影響，結(jié)果表明:水分虧缺和肥料虧缺促進(jìn)根的生長，但肥料虧缺條件下抑制根干重的積累。輕度降低土壤水分，紫云英根系可以通過提高活躍吸收表面積來適應(yīng)脅迫環(huán)境，但土壤水分過低，活躍吸收表面積會降低。水分過多時(shí)紫云英根系活力成先上升后下降的趨勢;在土壤水分過低和低肥條件下紫云英的根系活力受到抑制。

3.水肥耦合條件下土壤肥力的變化

測定土壤速效N、P、K含量，結(jié)果表明:不同水肥耦合條件下.土壤速效N、P、K含量均有所積累，其中土壤速效P含量增加幅度最大，其增幅為121.39%，土壤速效N增加幅度最小，其增幅為7.22%，說明種植紫云英能有效改善土壤肥力，但水分過多抑制土壤速效N、P、K含量增加。

1)推廣應(yīng)用情況:我國從“八五”開始，在水肥交互作用及耦合模式研究方面開展了大量工作，取得了很大的進(jìn)展，目前水肥耦合技術(shù)在我國南北各地都有一定的應(yīng)用，但推廣面積不大。

2)限制因素:

一是缺乏成熟的技術(shù)模式。盡管我國在“八五”以來一直把水肥耦合作為重點(diǎn)攻關(guān)課題之一，也取得了一定的研究成果，但是,由于各地區(qū)氣候、土壤條件不同，在某一地區(qū)取得的成果，在另一地區(qū)應(yīng)用的效果則不理想或不適用。二是基層農(nóng)技服務(wù)部門的示范、宣傳工作不到位，農(nóng)民對水肥耦合技術(shù)提高產(chǎn)量、節(jié)本增效的認(rèn)識不夠。

3)推廣措施:

① 領(lǐng)導(dǎo)重視，健全組織:縣農(nóng)業(yè)局成立了測土配方施肥工作領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)整個(gè)行動的工作組織協(xié)調(diào)、技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)督檢查。

② 廣泛建立示范區(qū):選擇有條件的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)建立示范區(qū)，化驗(yàn)土樣，免費(fèi)為農(nóng)民提供技術(shù)服務(wù)。

③ 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn):在電視臺開辦固定節(jié)目，在《農(nóng)民增收致富信息》上辦?？?，充分利用舉辦培訓(xùn)班、專家下鄉(xiāng)講課等形式，加強(qiáng)測土配方施肥技術(shù)的宣傳、培訓(xùn)力度。

9、技術(shù)支撐條件

技術(shù)依托單位:各農(nóng)業(yè)高等院校、科研單位、各地農(nóng)技推廣部門、各地土肥所(站)。

農(nóng)戶使用水肥耦合技術(shù)一般不需要增加額外的投入。

1、河北省武安市水肥耦合技術(shù)

河北省武安市耕地面積5.35萬公頃，其中坡耕地3.6萬公頃，占全市耕地面積的67.5%，主要農(nóng)作物有玉米、小麥、棉花、谷子、豆類等。坡耕地土層瘠薄，缺水少肥，生產(chǎn)條件差，糧食單產(chǎn)一般在3375千克/ 公頃，皮棉570 千克/公頃。該市開展了坡耕地測土配方施肥行動，推廣測土配方技術(shù)0.6萬公頃，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效225萬元。其中，為提升耕地地力水平，該市建立玉米核心示范區(qū)333公頃，帶動0.33萬公頃，每公頃節(jié)本增效375元以上，農(nóng)民獲益125萬元;建立棉花核心示范區(qū)133公頃，帶動0.133萬公頃，皮棉每公頃增產(chǎn)67.5千克，節(jié)本增效450元，農(nóng)民獲益60萬元;建立谷子核心示范區(qū)133公頃，帶動0.133萬公頃，每公頃增產(chǎn)240千克，節(jié)本增效300元，農(nóng)民獲益40萬元。通過建立高效節(jié)水、測土配方施肥樣板，典型示范，輻射帶動，形成了武安坡耕地培肥模式，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益同步增長。

2、河南新鄉(xiāng)小麥、玉米、花生水肥耦合技術(shù)

中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所“九五”開始對河南新鄉(xiāng)地區(qū)主要作物開展水肥耦合技術(shù)模式研究。結(jié)果表明，不同灌水條件下，對冬小麥、玉米、花生等作物進(jìn)行適宜的水肥管理，與傳統(tǒng)灌水量相比，地面灌可節(jié)水15~20%，噴灌可節(jié)水35~60%;主要作物增產(chǎn)幅度為9%~17%，化肥有效利用率提高15%~20%，主要作物的水分生產(chǎn)率達(dá)到1.5~2.1千克每立方米。

3、河南商丘地區(qū)冬小麥、夏玉米水肥耦合技術(shù)

針對豫東地區(qū)水、肥利用效率較低的狀況，“八五”期間中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所在河南商丘開展了氮肥、磷肥和灌水的綜合效應(yīng)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明:冬小麥、玉米水肥耦合存在閾值反應(yīng)。冬小麥水肥耦合的閾值是:N(90~240千克每公頃)，P2O5(56.25~221.25千克每公頃)，灌溉定額1500~3750立方米每公頃，夏玉米水肥耦合的閾值是:N(105~255千克每公頃)，P2O5(52.5~127.5千克每公頃)，灌溉定額1500~3000立方米每公頃。低于閾值下限水平，N、P無明顯增產(chǎn)效應(yīng)，水分利用效率(WUE)低;高于閾值上限，水肥互作效應(yīng)呈減小趨勢;在閾值范圍，水肥互作增產(chǎn)效應(yīng)顯著。