肥料与水的有效利用

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1、肥料与水的有效利用　　作物生长不良时常轻率地被归咎于缺水，其实与养分缺乏、病虫害和其他因素也密切相关。人们常谈论年景好坏，大多数情况下可将无灌溉地区的好年景理解为丰雨年份。其实，生育期中雨量分配与总雨量同等重要。　　迄今，水一般首先满足农业灌溉。但随着工业、旅游和城市用水压力的增大，这也许不再会无限地继续下去了。农业将被证明值得用水，并且农业用水将与其他用水进行综合平衡。　　以上这些都意味着必须尽可能有效地利用水分。找出提高水分利用率的途径是对农业的主要挑战。根据现有的知识来估计，灌溉农业中水分利用率仅约50%。此值可能远远低于非灌溉地区的效率。任何增产的生长因素一般都

2、会提高水分利用率。这些因素包括耕作、品种、种植密度、病虫防治、播种期和植物养分供应。　　施肥对作物需水量的重要影响很早已被认识。1913年USDA的科学家Briggs和Shantz做出这样的描述：　　在此引用的试验几乎毫无例外地说明，使用肥料会减少需水量。在生产力高的土壤上，这一减少量只占很小比例。在贫瘠土壤上，施入肥料可能使需水量减少1/2甚至2/3。通常缺乏某种植物营养元素导致高需水量。当该元素的供应趋于耗竭时，由CO2同化测定的生长速率大大降低而蒸腾并无明显变化。其结果必然是需水增加。　　大约50年后，另一位USDA科学家Viets（1962）说：　　无论是根本没

3、增加肥料的消耗性利用，还是只略有增加，总能证明以下结论：如果肥料提高了产量，水分利用效率（即单位耗水生产的干物质）便会大大提高。所以，给所有作物施足肥料在水分有效利用和保护水资源上都至关重要。肥料还会增加土壤中的根系发育，使土壤水在高吸力下和更深的层次得以利用。旱地农业，甚至湿润地区农业在干旱期内，这种效应十分重要。　　很明显，肥力充足有助于作物更有效地利用水分，而且每毫米水生产更多作物。改善作物耐干旱环境的能力可部分地解释如下：　　(a)肥力充足可加深根系扎入土壤。肥力充足有利于扩大根系的生长和繁茂。根系每深扎入土壤1厘米，就能多获得0.85~1.7毫米水。　　(b)

4、大部分磷和钾沿包裹土粒的水膜扩散向根移动。缺水时，水膜薄，离子运动路程加长。因此磷、钾向根的运移减少。增加土壤中磷和钾的浓度（即增加其在土壤溶液中的浓度）可增进其向根的输送。　　(c)高土壤水吸力（低湿度）对根系施加生理影响。随着吸力增加，根毛的长度缩短、膨压降低且数量减少。线粒体发育减缓，载体浓度和磷酸化过程降低。所有这些都会减少养分的吸收。　　(d)肥力充足降低水分需求，蒸腾减少。业已证明，钾帮助关闭气孔，因而减少失水。　　(e)植冠增加，加快覆盖土壤。这样直接从土壤蒸发到空气的水分减少，而大部分被植物利用。在美国佐治亚州进行的调查表明，9月份只有35%的大豆田植冠

5、覆盖完全。化验结果，69%的田块土壤pH值小于6.9，另39%的田块磷含量中等偏低，79%的田块钾含量中等偏低。　　(f)肥力充足可加速成熟。这对玉米特别重要，有助于其在夏旱前保证授粉。同样，生长延迟的小粒谷物因在抽穗期及其后出现夏旱，也受到不利影响。　　(g)植物及根系残体量增加。在任何一种耕作措施下，较多量的残茬都会阻止雨滴的冲击，减缓水流运动，增加水分入渗。风蚀影响也因残茬而减弱。　　第一节土壤含水量和养分吸收　　一、水对养分吸收机制的影响　　水在三种养分吸收机制中都是关键因素。　　(一)截留　　因为在湿润土壤比在水分含量低的土壤中生长的根系范围更广，所以能截获更

6、多的养分离子。这对钙和镁尤其重要。　　(二)质流　　供应蒸腾流的土壤水质流能向根系运送大部分的硝酸盐、硫酸盐、钙和镁。　　(三)扩散　　通过前两种方式，根系一般不能得到足够的磷和钾。扩散作为第三种方式就显得很重要。植物吸收根附近的养分，造成浓度梯度。然后养分从高浓度区缓慢地向低浓度区扩散，但其距离不超过3.2~6.4毫米。因该过程通过水膜发生，故扩散速率部分地取决于土壤含水量。水膜越厚或土壤养分浓度越高，营养元素扩散越快。　　在建立土壤湿度和植物吸收养分的关系式上已做了大量工作。养分吸收直接受土壤含水量影响，也间接受水分对植物代谢活动、土壤通气和土壤溶液中盐浓度的影响。

7、　　在美国衣阿华州，湿度亏缺增加，则玉米叶片中氮、磷、钾浓度降低。施用氮、磷、钾增加了植株中养分含量，但仍低于最佳浓度范围。　　二、水对植物吸收矿质营养元素的影响　　(一)钾　　土壤水分减少（pF值增高）对降低玉米生长的影响示于图16-1。但随着钾饱和度的增加，所有三个湿度水平上的生长量都增加。因此，足量的养分（此例中为钾）有助于克服水分供应差造成的某些胁迫。(图：图16-1生长21天后玉米干物质产量与钾饱和度及水分供应的关系)　　降雨（6月、7月、8月）与玉米对钾的反应有关。降雨越少，反应越大。这至少涉及两个因素：　　(a)大多数被吸收