论文摘要
水分和养分是作物生长的基础条件,是影响我国农业,特别是旱地农业可持续发展的主要因素。从水分和养分之间的关系看,水分和养分又是一对耦联因子,水肥之间存在较大的交互作用。过去人们对水肥与产量之间的相互关系进行了大量研究,取得了重要进展。但研究主要集中在水肥数量和时间的耦合方面,而对空间耦合研究资料相对较少。本研究针对陕西关中地区的农业水资源现状、现有灌水量和方式,通过管栽土柱试验,以冬小麦为指示作物,以土垫旱耕人为土（塿土）为供试土样,采用隔层管栽土柱试验,模拟土壤水分、养分空间分布的几种状况,研究根区土壤不同湿润方式（整体湿润、上湿下干、上干下湿）和施肥方式（整体施肥、上层施肥、下层施肥）空间耦合对冬小麦生长发育、光合特性、根系活力、养分分配利用、水分利用效率和产量及构成的影响。通过研究,获得以下主要结论:（1）与整体湿润和上湿下干处理相比,上干下湿处理显著降低了扬花-灌浆期冬小麦的株高;从不同施肥方式看,下层施肥处理降低了拔节期前的株高和叶面积,但在扬花-灌浆期,不同施肥方式处理之间的差异较小,且各施肥方式处理的叶面积均在该时期达到最大值。不同水肥耦合处理对冬小麦的生物量及器官分配影响不一,上湿下干处理显著增加了地上部干重和总生物量,但根干重和根冠比以上干下湿处理最大;上层施肥和整体施肥处理的地上部干重、根系干重和总生物量均大于下层施肥处理,而根冠比没有差异。（2）光合速率与气孔导度呈显著正相关关系,维持较高的光合速率是以水分散失为代价的。光合速率与籽粒产量之间也存在显著正相关关系,尤其以开花后的光合速率对产量的影响最大,二者的相关性达到P<0.01极显著水平,较高光合速率是作物高产的基础。上干下湿处理不同程度降低了冬小麦的产量和收获指数,但水分利用效率有较大幅度提高;上层施肥方式处理的籽粒产量和水分利用效率均高于下层施肥处理;不同水肥耦合处理主要通过影响单穗粒数来影响产量。（3）扬花-灌浆期,整体湿润处理的根鲜重分别较上湿下干和上干下湿处理增加了5.63%和18.09%。整体湿润与上湿下干处理的根系活力差异不显著,但二者均显著高于上干下湿处理;从不同施肥方式来看,在分蘖期和拔节期,上层施肥和整体施肥处理的根鲜重、干重及根系活力高于下层施肥处理。但在扬花-灌浆期,下层施肥处理的根系活力降幅小于其它两种施肥方式。（4）冬小麦不同部位的氮、磷含量表现为:成熟期前,茎叶>根系;成熟期,籽粒>茎叶>根系。茎叶和根系的氮、磷含量随着生育进程的推进,呈逐渐减小的趋势。上干下湿处理不同程度降低了分蘖期和拔节期的茎叶和根系的氮、磷含量,但在杨花-灌浆期则高于其他两种湿润方式处理,成熟期不同湿润方式对茎叶和根系氮、磷含量的影响不一。下层施肥处理的茎叶和根系氮、磷含量在不同生育时期均较低,整体施肥处理更有利于茎叶和根系维持较高的氮、磷含量。（5）不同水肥耦合方式对铵态氮的分布影响较小,且不同生育时期各土层的铵态氮含量差异不大;但不同施肥方式对硝态氮和有效磷在土层中的分布影响显著,土层中的硝态氮和有效磷含量与该土层施肥量密切相关。（6）从整个生育期来看,上层施肥处理的株高、叶面积、光合特性、根系活力及生物量和籽粒产量的值均显著高于下层施肥处理,与整体施肥处理差异不显著。但上层施肥处理减少了硝态氮和有效磷在下层土壤中的残留,从而有利于下茬作物根系的吸收和因淋溶污染地下水。从生产实际角度考虑,在石灰性土壤中肥料氮的终产物以硝态氮为主,且容易移动,而磷肥不易在土壤中迁移这一特点,无论对整体湿润,还是最常见的上干下湿土壤水分分布状况,氮磷配施时,仍以施入0-35cm土层较好。