干旱条件下施氮水平对夏玉米生长及干旱阈值的影响

论文摘要

干旱是影响植物生长发育的重要逆境因子,已经成为许多地区农业发展的限制因素。提高植物的抗旱性对农业生产和环境保护都具有极其重要的作用。施肥是农业生产中的关键技术措施,而氮素具有一定的抗旱效果,通过氮肥的合理施用来调节作物水分状况,从而减轻水分胁迫造成的危害是行之有效的途径。本研究目的是通过氮肥水平对不同干旱程度夏玉米生长、干旱阈值反应、土层干旱指标D以及作物水分胁迫指数CWSI的影响来研究施氮水平在作物连续干旱过程中的抗旱作用。本研究在田间小区遮雨条件下,采用有交互作用的双因素试验方法,设置了连续干旱0d～32d等7个水分处理及N0、N1和N2(0、140和280 kg·hm-2)3个氮肥处理。2006年6月28日播种,7月18日（拔节期）开始干旱处理,8月22日（灌浆期）干旱处理结束。干旱过程中定期观测夏玉米叶长、叶宽、株高和茎粗等形态指标;选择晴天的10:00、12:00和14:00点利用STProPlus便携式红外温度计定时测量夏玉米冠层温度;DT-321S温湿度计观测空气温度、空气相对湿度;利用美国santaBarbara公司生产的MiniTrase TDR时域反射仪观测土壤耕作层水分的变化;收获后考种。主要研究结果如下。氮肥水平对不同干旱程度夏玉米的生长产生不同影响。具体表现为,轻度干旱条件下,高氮水平使夏玉米的各项指标增加;中度干旱时,N1处理有利于夏玉米生长,N0和N2水平夏玉米的各项指标都低于N1水平;土壤严重干旱时,随着氮肥施用量的增加夏玉米的各项指标呈逐渐下降趋势。N0、N1及N2条件下的夏玉米干旱阈值反应分别发生在干旱处理第21、20和19天,即本试验条件下随着施氮量的增加,夏玉米干旱阈值反应时间相应提前。三种氮肥水平的夏玉米干旱程度阈值也不同,N0条件下作物干旱程度阈值为D=0.4164;N1的干旱阈值为干旱程度D=0.4360;N2的干旱阈值为干旱程度D=0.5209,即提高施氮水平会增加干旱阈值反应发生时作物的干旱胁迫程度。在研究夏玉米冠层温度时发现,充分供水条件下,各氮肥水平的夏玉米冠-气温差（Tc-Ta）与空气饱和水汽压差VPD都呈显著的负线性关系。轻度水分胁迫条件下,夏玉米的CWSI值随着施氮量的增加而减小;水分胁迫加重时,高氮水平的夏玉米CWSI值大于低施氮量。同时本研究发现,三种氮肥水平下的夏玉米产量与CWSI表现出显著的负线性关系,利用三种氮肥条件下的线性方程计算出夏玉米发生干旱阈值反应时的作物水分胁迫指数CWSI的值。氮肥水平N0的作物水分胁迫指数CWSI超过0.115产量开始明显下降,临界产量为6034kg·hm-2;N1处理中CWSI超过0.113,产量开始明显下降,临界产量为6257kg·hm-2;N2的CWSI临界值为0.111,临界产量为5991kg·hm-2。本研究表明,施氮水平和土壤水分含量对作物生长存在明显的交互作用,应该根据不同的土壤水分状况合理地施用氮肥。氮肥水平对干旱指标D和CWSI的影响表现出一致性,无论施氮水平高低都会促使作物干旱阈值反应提前发生,同时也增加了干旱阈值反应发生时作物的水分胁迫程度。这并不表示施氮会降低作物的抗旱性能,而是告诉我们在作物受旱时要根据不同的干旱程度选择合适的施肥水平。在作物干旱阈值反应发生以前,即作物遭受轻度和中度干旱时适量施用氮肥可以减少干旱带来的损失。在一定干旱条件下合理施氮甚至可以起到增产的作用,这是水肥交互作用的最佳效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 农业干旱指标
• 1.2.2 作物对土壤干旱的反应
• 1.2.3 施氮水平对受旱作物生长的影响
• 1.3 研究内容和目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验区地理位置及气候特点
• 2.2 供试土壤性质
• 2.3 试验方法
• 3 结果与分析
• 3.1 施氮水平及不同干旱程度对夏玉米生长的影响
• 3.1.1 不同干旱程度对夏玉米形态指标及生物量的影响
• 3.1.2 施氮水平对不同干旱程度夏玉米形态指标和生物量的影响
• 3.1.3 施氮水平对不同干旱程度夏玉米产量的影响
• 3.1.4 小结
• 3.2 作物干旱程度的定量表达
• 3.2.1 利用土层干旱指标D表达作物干旱程度
• 3.2.1.1 土层干旱指标的推导
• 3.2.1.2 土层干旱指标D的计算
• 3.2.2 利用作为水分胁迫指数CWSI表达作物干旱程度
• 3.2.2.1 作物水分胁迫指数CWSI经验模型的推导
• 3.2.2.2 作物水分胁迫指数CWSI的计算
• 3.2.3 小结
• 3.3 施氮水平对夏玉米干旱阈值的影响
• 3.3.1 利用干旱程度D表达夏玉米干旱阈值
• T的确定'>3.3.1.1 夏玉米干旱阈值D_T的确定
• T的影响'>3.3.1.2 施氮水平对D_T的影响
• 3.3.2 利用作物水分胁迫指数CWSI表达夏玉米干旱阈值
• T的确定'>3.3.2.1 夏玉米干旱阈值CWSI_T的确定
• T的影响'>3.3.2.2 施氮水平对CWSI_T的影响
• 3.3.3 小结
• 4 讨论
• 4.1 不同氮肥水平下受旱作物生长状况
• 4.2 不同氮肥水平下的土层干旱指标
• 4.3 不同氮肥水平下的作物水分胁迫指标
• 4.4 干旱指标综合分析
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文