施肥增碳对华北地区土壤水分及作物水分利用的影响

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1、灌溉排水学报２０１５年６月第３４卷第６期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０６－００５０－０４施肥增碳对华北地区土壤水分及作物水分利用的影响李银坤１，夏旭２，陈敏鹏２，王利春１，梅旭荣２（１．北京农业智能装备技术研究中心，北京１０００９７；２．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，农业部农业环境重点实验室，北京１０００８１）摘要：通过田间微区试验，研究了相同施氮水平下单施无机氮（Ｃ０）、５０％无机氮＋５０％有机氮配施（Ｃ１）和单施有机氮（Ｃ２）对冬小麦－夏玉米体系

2、土壤水分变化和水分利用的影响。结果表明，冬小麦和夏玉米体系内土壤水分周年变化规律明显，可分为：土壤水分调整期、土壤水分相对稳定期、快速失墒期和土壤水分恢复期４个阶段。相同施氮水平下增碳可提高０～１６０ｃｍ土壤贮水量０．５２％～０．８３％和底墒８．０８～１６．１ｍｍ，可降低茬口水分损失１．４２～４．９０ｍｍ。周年耗水量、产量和水分利用效率随碳用量的提高而增加，与Ｃ０处理相比，Ｃ１和Ｃ２处理周年水分利用效率分别提高了４．１２％和７．２６％。关键词：无机有机氮；碳用量；土壤水分；水分利用效率中图分类号：Ｓ１５３．６；Ｓ１５２．７文献标志码

3、：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０６．０１１李银坤，夏旭，陈敏鹏，等．施肥增碳对华北地区土壤水分及作物水分利用的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（６）：５０－５３．１材料与方法试验于２０１１年１０月—２０１２年９月在山东省淄博市桓台县华北集约化农业生态系统试验站进行。试验区年均气温１１．８～１２．９℃，多年平均降雨量５４３ｍｍ，降雨时空分布不均，５３％的降雨集中在７、８月，春季干旱严重。试验区土壤为冲积潮褐土，０～２０ｃｍ土层土壤密度１．５５ｇ／ｍ３，全氮质量分数１．１３ｇ／ｋｇ，有效磷质量分

4、数１８．８ｇ／ｋｇ，速效钾质量分数１１３．０ｇ／ｋｇ，有机质质量分数１９．１ｇ／ｋｇ，田间持水率２５．３％。当地主要种植模式为冬小麦和夏玉米轮作，供试冬小麦品种为济麦２２，于２０１１年１０月９日播种，２０１２年６月９日收获；夏玉米品种为郑单９５８，于２０１２年６月１６日播种，９月２４日收获。以施用不同有机氮表示增加的碳量，试验设单施有机氮（Ｃ０）、５０％无机氮＋５０％有机氮（Ｃ１）和单施有机氮（Ｃ２）３个处理，各处理施氮量相同，冬小麦季施氮量均为２００ｋｇ／ｈｍ２；夏玉米季施氮量均为１５２ｋｇ／ｈｍ２，并以单施无机氮为对照，３次重复

5、，完全随机排列。试验小区面积３ｍ×４ｍ，小区与小区之间用１．６ｍ深包裹双层薄膜的ＰＶＣ板进行隔离，地表边界由水泥砌成。有机氮为鸡粪，全氮质量分数为１１．５ｇ／ｋｇ，有机碳质量分数为１２５．６ｇ／ｋｇ。磷钾肥用量均相同，磷肥为重过磷酸钙（含Ｐ２Ｏ５３０％），钾肥为硫酸钾（含Ｋ２Ｏ５０％）均作基肥１次性施入。无机氮为尿素表１试验方案ｋｇ／ｈｍ２（含Ｎ４６％），基肥与追肥比例为４∶６。处理无机氮用量鸡粪用量折算为碳量Ｐ２Ｏ５用量Ｋ２Ｏ用量各处理灌水量相同，灌水时间与当地农Ｃ０２００（１５２）０（０）０（０）１２０（９０）９０（９０）民保持

6、一致，灌溉方式为管灌，由水表Ｃ１１００（７６）８６９２（６６０６）１０９２（８３０）１２０（９０）９０（９０）控制灌水量。其中冬小麦季灌水量Ｃ２０１７３８５（１３２１３）２１８４（１６６０）１２０（９０）９０（９０）１５０ｍｍ，夏玉米季灌水量１００ｍｍ。试注括号内数据为夏玉米季用肥量。验方案及碳用量详见表１。收稿日期：２０１４－１０－２８基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目（ＢＳＲＦ２０１３１１，１６１０１２２０１２００３）；国家自然科学基金项目（３１１７１４８９）作者简介：李银坤（１９８２－），男，山东菏泽人。

7、博士，主要从事农田水分和养分研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙｋ＠ｎｅｒｃｉｔａ．ｏｒｇ．ｃｎ通讯作者：梅旭荣（１９６３－），男，山东莱州人。研究员，主要从事节水农业研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｉｘｒ＠ｉｅｄａ．ｏｒｇ．ｃｎ５０试验期间，通过试验站气象自动观测站获取降雨量数据；由ＴＤＲ测定１６０ｃｍ土体土壤水分，２０ｃｍ为１层，测定周期为７～１０ｄ，降雨或灌水前后加测，但土壤封冻期间停止水分测定。２结果与分析２．１表层土壤水分和土壤贮水动态由图１可以看出，各处理表层土壤水分（０～２０ｃｍ）和土壤贮水量（０～１６０ｃｍ）变化趋势相同。２０１１年１

8、０—１１月为冬小麦苗期生长阶段，期间气温下降趋势明显，平均气温１１．７℃，冬小麦生理需水不大，蒸发量小，土壤水分变化主要受降雨（８９．８ｍｍ）的影响，表层土壤含水率和土壤贮水量分别由冬小麦播种时的２４．６％和４２４．５ｍｍ增加至土壤封