第26卷第2期农业工程学报V ol.26No.2
2010年2月Transactions of the CSAE Feb.2010135调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响
刘小刚1,2，张富仓2※，杨启良1,2，李志军2，吴立峰2
（1．昆明理工大学现代农业工程学院，昆明650024；2．西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，杨凌712100）
摘要：为探索调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响，采用盆栽玉米试验，研究了水分调亏时期和不同施氮量对玉米根区土壤硝态氮迁移动态和水氮利用的影响。结果表明：施氮量决定根区土壤硝态氮含量，各生育阶段的灌水量和养分吸收影响硝态氮的变化动态。调亏灌溉的玉米根区中、下层土壤硝态氮含量介于常规灌溉的高水和低水处理之间。抽穗期结束时根区中、下层土壤硝态氮含量与施氮量呈正相关关系。施氮量、调亏时期对干物质和全氮累积量影响显著。拔节期水分亏缺对干物质累积量影响最大，苗期水分亏缺影响次之，抽穗期水分亏缺影响最小。苗期亏水、高氮处理的水分利用效率最高。高氮处理的植株全氮累积量最大，是无氮处理的2.54～3.23倍。低氮调亏灌溉的氮肥表观利用效率都大于30%，比高氮调亏灌溉的高约6.6%。最佳的水氮组合为抽穗期亏水低氮处理。
关键词：灌溉，水，氮，迁移，有效性，水氮利用效率，玉米
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.02.023
中图分类号：S275，S158.3文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-02-0135-07
刘小刚，张富仓，杨启良，等.调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响[J].农业工程学报，2010，26(2)：135－141.
Liu Xiaogang,Zhang Fucang,Yang Qiliang,et al.Effects of regulated deficit irrigation and nitrogen nutrition on validity of water and nitrogen in maize rootzone soil[J].Transactions of the CSAE,2010,26(2):135－141.(in Chinese with English abstract)
0引言
调亏灌溉（regulated deficit irrigation）是20世纪70年代中后期出现的一种新的节水灌溉技术。大量研究表明，调亏灌溉不仅适宜于果树，也适宜于玉米、小麦、棉花、烟草等大田作物，与充分灌溉相比，调亏灌溉具有一定的节水增产功效[1-13]。近年来，国外学者对调亏灌溉条件下作物水肥高效利用的机理进行了初步研究：Pandey等的田间试验表明，在小麦苗期进行亏缺灌溉，作物对氮素的吸收能力降低；在生长中期复水后，小麦对氮素的吸收有强烈的补偿效应[14-15]。Dioufa等研究表明，调亏灌溉的生育期不同，作物对氮肥的吸收和利用状况也不同，适宜时期的亏水和复水对水分和养分的吸收、提高水肥利用效率有重要作用[16]。国内学者开始把调亏灌溉和施肥结合起来进行研究：黄高宝等[17]采用池栽法，对不同水分调亏水平下水、肥与根系的时空协调性进行了研究，结果表明在小麦拔节后期（玉米苗期）以土壤相对含水率（soil relative water content，SRW）的50%进行亏缺灌水，可明显提高春小麦/春玉米间套系统总的生产力。张步翀等[13]研究了河西绿洲灌区春小麦调亏灌溉2a后的土壤碱解氮和全氮的变化，结果表明0～
收稿日期：2008-10-19修订日期：2009-12-07
基金项目：国家自然科学基金（50579066，50879073）；国家科技支撑计划（2007BAD88B10）；昆明理工大学人才科研基金项目
作者简介：刘小刚（1977－），甘肃镇原人，博士，研究方向为节水灌溉理论与技术。昆明昆明理工大学现代农业工程学院，650024。
Email:liuxiaogang888@https://www.doczj.com/doc/d216967752.html,
※通信作者：张富仓（1962－），陕西武功人，教授，博士生导师，研究方向为节水灌溉理论与技术。杨凌西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，712100。Email:zhangfc@https://www.doczj.com/doc/d216967752.html, 40cm土层的土壤全氮与小麦全生育期供水量呈线性负相关，而碱解氮与全生育期供水量呈线性正相关。莫江华等[18]研究表明，在较低施肥条件下进行烤烟伸根期轻度水分亏缺处理（占田间持水率的50%～60%）可明显提高烟叶产量和水分利用效率。目前国内对调亏灌溉条件下的水肥高效利用机理报道较少。
本研究对盆栽玉米进行调亏灌溉和氮肥处理，研究了调亏灌溉条件下玉米根区的水氮变化动态、水氮的有效性和水氮利用效率，以期摸清调亏灌溉条件下的水分、养分高效利用的机理及效应，为调亏灌溉的水氮高效利用和最优调控提供理论基础。
1材料与方法
1.1试验材料
试验于2008年4－7月在西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室温室里进行。供试玉米品种为“沈单16号”，种于内径26cm、高28cm的植物生长盆内，盆底铺有细砂，盆底均匀打有5个小孔以提供良好的通气条件。供试土壤为西北农林科技大学节水灌溉试验站的大田土壤，土壤自然风干、磨细过2mm筛，装土体积质量为 1.30g/cm3。土壤的基本理化参数为：pH=8.14、有机质质量分数6.08g/kg、全氮0.89g/kg、全磷0.72g/kg、全钾13.8g/kg、碱解氮55.93g/kg、速效磷8.18g/kg、速效钾102.30g/kg，田间持水率（θF）24%。玉米在24℃恒温培养箱中催芽，2008年4月23日播种，每桶1棵。
1.2试验设计
试验设不同生育期水分亏缺和施氮水平2个因素。不同生育期水分亏缺分别设苗期亏水、拔节期亏水、抽雄
136农业工程学报2010年
期亏水3个处理，另外设置全生育期不亏水和亏水处理
作为对照。亏水（W L）和不亏水（W H）处理以控制土壤
含水率占田间持水率（θF）的百分数表示，亏水：W L
（50%～65%）θF，不亏水：W H（65%～80%）θF；氮肥
设不施氮（N Z）、低氮（N L）和高氮（N H）3个水平，低
氮和高氮处理分别按0.15g/kg、0.30g/kg施入，氮肥用
尿素。磷肥施用KH2PO4，所有处理均施P2O50.15g/kg，
氮肥和磷肥均用分析纯试剂。试验共15个处理，每个处
理重复6次，共90盆，随机区组排列，试验处理组合见
表1。试验在生长盆（上口内径26cm、下口内径20cm、
高28cm）中进行，种植前各处理均灌至85%θF。
表1玉米不同生育阶段亏水灌溉和施氮水平
Table1Water deficit and nitrogen fertilizer levels at different
growing stages
水氮组合氮肥
水平
苗期
灌水水平
拔节期
灌水水平
抽穗期
灌水水平
N Z W L W H W H无（N Z）低（W L）高（W H）高（W H）
N Z W H W L W H无（N Z）高（W H）低（W L）高（W H）
N Z W H W H W L无（N Z）高（W H）高（W H）低（W L）
N L W L W H W H低（N L）低（W L）高（W H）高（W H）
N L W H W L W H低（N L）高（W H）低（W L）高（W H）
N L W H W H W L低（N L）高（W H）高（W H）低（W L）
N H W L W H W H高（N H）低（W L）高（W H）高（W H）
N H W H W L W H高（N H）高（W H）低（W L）高（W H）
N H W H W H W L高（N H）高（W H）高（W H）低（W L）
N Z W H W H W H无（N Z）高（W H）高（W H）高（W H）
N Z W L W L W L无（N Z）低（W L）低（W L）低（W L）
N L W H W H W H低（N L）高（W H）高（W H）高（W H）
N L W L W L W L低（N L）低（W L）低（W L）低（W L）
N H W H W H W H高（N H）高（W H）高（W H）高（W H）
N H W L W L W L高（N H）低（W L）低（W L）低（W L）
1.3测定项目
在苗期、拔节期和抽穗期结束时取玉米根区土样和植物样。在离玉米5cm处用小土钻取土，每6cm取一个土样，分上、中、下共3层。土壤硝态氮用紫外可见分光光度计测定。采集各处理根系及地上部分,105℃杀青30min，60℃烘至恒质量，测其质量，干物质磨碎后测定全氮，全氮测定用凯氏法[19]。水分利用效率（WUE）用干物质总质量与总耗水量的比值表示，氮肥表观利用效率（%）=（施氮处理的氮吸收量-未施氮处理的氮吸收量）×100%/氮肥用量。
2结果与分析
2.1调亏灌溉和氮肥水平对玉米根区土壤硝态氮分布
的影响
图1为调亏灌溉和氮肥处理条件下玉米根区土壤硝态氮变化动态。由图1a可知，在无氮条件下，根区土壤硝态氮质量分数都小于32mg/kg，并且变化幅度不超过19mg/kg。播后38d土壤硝态氮含量比播后73、87d的硝态氮含量略大。总体而言，上层土壤的硝态氮含量随着灌水处理时间的延长而减少，中、下层的硝态氮含量偶尔增高可能是因为土壤矿物氮硝化和上层的硝态氮向下迁移形成。播后73d，下层土壤的硝态氮质量分数略大于上层土壤的质量分数，都约为20mg/kg。由于玉米吸收和灌水处理，全生育期低水处理的硝态氮含量残留量最大，是全生育期高水处理的1.30倍。处理结束时，各处理盆内硝态氮质量分数的均值在16～21mg/kg之间。
图1b为低氮水平条件下调亏灌溉玉米根区硝态氮分布状况。播后38d，土壤硝态氮含量从上层到下层依次增加，低水处理的上层硝态氮质量分数是高水处理相同层次上的1.47～1.72倍，低水处理的中层土壤硝态氮质量分数约为高水处理的1.1倍，与灌水量呈负相关。各处理下层硝态氮质量分数受水分处理和玉米根系吸收的影响不大，都集中在140mg/kg左右。这是由于苗期灌水量较小，并且玉米根系集中在中、上层土壤，下层的硝态氮对玉米来说是无效的。经过苗期和拔节期水分处理后，各处理中、上层土壤硝态氮含量都显著降低，其中常规灌溉高水处理的下层含量略低于调亏灌溉的下层含量，这说明常规灌溉高水处理在拔节期结束时已造成了土壤硝态氮的淋失。拔节期亏水处理的中、下层土壤硝态氮含量比苗期调亏的含量略高，这主要是因为拔节期玉米需水量较大，低水处理抑制了玉米生长和对养分的吸收。和播后38、73d相比，播后87d土壤硝态氮含量在同一层次上明显降低。低氮条件下（W L W L W L处理除外），中、上层硝态氮质量分数约为18～23mg/kg，下层硝态氮含量表现出不同程度的累积，其中W L W L W L下层含量约是W H W H W H的2.6倍。抽穗期结束时，调亏灌溉土壤硝态氮均值是充分灌溉均值的1.20～1.31倍，其中拔节期亏水的均值略大。相同水分条件下低氮处理的土壤硝态氮均值是无氮处理的1.59～2.92倍。
由高氮条件下根区硝态氮动态分布（图1c）可知，盆内土壤硝态氮含量从上层到下层表现出递增的趋势。播后38d的盆内硝态氮含量最大，上层硝态氮质量分数大于135mg/kg，下层含量是上层的1.25～2.14倍。这主要是因为苗期玉米对水分和养分的需求量不大，盆内的硝态氮表现出富余。经过苗期和拔节期水分处理后，W L W L W L处理的中层土壤硝态氮质量分数还大于200mg/kg，其余处理盆内硝态氮含量大幅度降低，其质量分数均小于110mg/kg。拔节期亏水的中、下层土壤硝态氮含量比苗期亏水的略大，这和低氮处理的结果一致。抽穗结束时（播后87d）各处理的根区中、上层土壤硝态氮质量分数都降低到85mg/kg以下，下层的含量依次为：W L W L W L＞W H W L W H＞W H W H W L＞W L W H W H＞W H W H W H，其中W H W H W H的下层含量仅约为W L W L W L 的3.6倍。处理结束时，常规高水灌溉的盆内硝态氮质量分数均值约占调亏灌溉的56%～66%，常规低水其均值最大为126mg/kg。
2.2调亏灌溉和氮肥水平对水氮利用的影响
土壤水分、养分状况直接影响玉米的生长发育和氮素吸收。表2表示调亏灌溉和氮肥处理对玉米干物质累积及氮素吸收的影响。
第2期刘小刚等：调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响137
图1不同生育阶段亏水和施氮水平条件下玉米根区土壤硝态氮迁移动态
Fig.1
Dynamics of soil NO 3--N in maize rootzone under water deficit and nitrogen fertilizer levels
at different growing stages
表2调亏灌溉和氮肥水平对玉米水分利用和氮素吸收的影响
Table 2
Effects of regulated deficit irrigation and nitrogen rate on water use efficiency and nitrogen absorption
施氮量苗期水分拔节期水分
抽穗期水分
单株冠层质量/g 单株根系
质量/g 水分利用效率/
(kg ·m -3)冠层氮质量分
数/(mg ·kg -1)根系氮质量分
数/(mg ·kg -1)单株氮素
累积量/g 高（W H ）——9.255±1.011 3.065±0.120 1.334±0.07822.990±1.42313.699±0.8170.255±0.037无（N Z ）低（W L ）—— 5.485±0.233 1.925±0.064 1.185±0.01626.071±0.40315.650±0.7940.173±0.009高（W H ）——10.070±0.283 2.985±0.148 1.506±0.02928.454±0.62419.673±0.4500.345±0.016低（N L ）低（W L ）—— 6.805±0.488 1.895±0.078 1.469±0.12229.664±0.34917.880±0.9600.236±0.014高（W H ）——7.385±1.322 1.060±0.085 1.198±0.02530.259±1.34620.988±0.0960.247±0.052高（N H ）
低（W L ）
—
—
3.615±0.841
0.660±0.042
0.745±0.146
25.258±0.622
16.703±0.422
0.103±0.024
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施氮量苗期水分拔节期水分抽穗期水分单株冠层
质量/g
单株根系
质量/g
水分利用效率/
(kg·m-3)
冠层氮质量分
数/(mg·kg-1)
根系氮质量分
数/(mg·kg-1)
单株氮素
累积量/g 显著性检验（P值）
氮肥0.0120<0.00010.00700.00330.00400.0093苗期水分0.0008<0.00010.00550.69620.04150.0107氮肥×苗期水分0.89220.00700.03200.00500.03010.5483高（W H）高（W H）—41.425±1.49213.020±0.693 2.943±0.1187.506±0.218 6.041±0.4680.390±0.033
高（W H）低（W L）—35.305±1.77510.215±0.742 3.190±0.1769.786±0.1377.504±0.0120.422±0.022
低（W L）高（W H）—36.845±2.2989.465±0.629 3.010±0.1909.672±0.8038.509±0.1930.436±0.056无（N Z）
低（W L）低（W L）—31.190±0.3118.600±0.523 3.426±0.0729.166±0.665 6.107±0.1250.338±0.026
高（W H）高（W H）—51.615±0.53013.300±0.453 3.510±0.05318.341±0.56014.509±0.124 1.139±0.044
高（W H）低（W L）—39.010±0.2128.970±0.127 3.329±0.02321.423±1.49314.614±0.1440.966±0.066
低（W L）高（W H）—42.980±1.2739.495±0.021 3.488±0.08620.714±1.05413.768±0.058 1.021±0.073低（N L）
低（W L）低（W L）—28.563±0.7037.225±0.346 3.221±0.09522.146±2.18811.884±1.4300.718±0.083
高（W H）高（W H）—59.495±1.37919.445±0.516 4.327±0.13923.314±1.69716.415±0.372 1.706±0.091
高（W H）低（W L）—44.350±0.99011.575±0.460 4.259±0.11023.071±0.69315.852±0.171 1.206±0.006
低（W L）高（W H）—47.820±1.62611.535±0.276 4.804±0.11522.753±0.34116.658±0.126 1.280±0.020高（N H）
低（W L）低（W L）—27.205±2.355 5.660±0.495 3.133±0.27222.354±0.493 6.041±0.4680.642±0.044
显著性检验（P值）
施氮量0.03010.0431<0.00010.03780.0063<0.0001
苗期水分0.04070.03140.13170.91750.07080.0478
拔节水分<0.0001<0.00010.00890.02020.0401<0.0001施氮量×苗期水分0.00970.00670.00950.00860.02860.4009
施氮量×拔节期水分<0.00010.0689<0.00010.17160.03380.0052
苗期水分×拔节期水分0.03910.04560.00380.18750.00600.0237施氮量×苗期水分×拔节期水分0.08160.98490.08060.21480.20000.5525低（W L）高（W H）高（W H）44.440±1.5569.320±0.792 2.818±0.123 6.613±0.4328.299±0.0310.372±0.036
高（W H）低（W L）高（W H）37.240±0.721 6.790±0.156 2.431±0.04911.380±0.25211.438±0.0720.502±0.020无（N Z）
高（W H）高（W H）低（W L）47.765±0.34614.340±0.636 2.978±0.0138.548±0.1998.650±0.0950.532±0.013
低（W L）高（W H）高（W H）53.795±0.4609.605±0.375 3.369±0.00417.106±0.12016.138±0.070 1.075±0.009
高（W H）低（W L）高（W H）44.400±0.5807.715±0.148 2.872±0.04020.970±0.39517.425±0.040 1.066±0.032低（N L）
高（W H）高（W H）低（W L）61.965±0.04912.740±0.594 3.587±0.02516.694±0.04216.828±0.218 1.248±0.010
低（W L）高（W H）高（W H）59.020±0.14110.950±0.156 4.107±0.00117.086±0.77117.966±0.773 1.205±0.054
高（W H）低（W L）高（W H）49.235±0.12010.685±0.332 3.574±0.01322.359±0.34619.039±0.572 1.304±0.007高（N H）
高（W H）高（W H）低（W L）67.885±0.55911.440±0.297 3.843±0.04516.826±0.42218.414±0.746 1.352±0.020
显著性检验（P值）
施氮量<0.00010.00370.0029<0.0001<0.0001<0.0001
亏水时期<0.00010.00210.00670.04290.0392<0.0361施氮量×亏水时期0.00500.00430.06430.06040.20350.0601
对照（CK）
无（N Z）高（W H）高（W H）高（W H）53.755±1.69010.510±0.240 2.891±0.0878.639±0.1489.223±0.0160.561±0.025无（N Z）低（W L）低（W L）低（W L）32.885±0.0787.320±0.099 2.846±0.01311.859±0.0769.381±0.1050.459±0.001低（N L）高（W H）高（W H）高（W H）67.305±0.02111.320±0.212 3.549±0.01114.584±0.08615.958±0.029 1.162±0.002低（N L）低（W L）低（W L）低（W L）35.535±0.148 5.585±0.064 3.015±0.01617.253±3.86118.302±0.1410.716±0.142高（N H）高（W H）高（W H）高（W H）71.310±1.48511.865±0.078 4.174±0.07115.872±1.90817.887±0.077 1.345±0.157高（N H）低（W L）低（W L）低（W L）34.850±0.863 6.530±0.141 3.224±0.05616.660±3.02216.638±0.0590.691±0.118注：表中数值为平均值±标准误差。
2.2.1苗期亏水灌溉和氮肥水平对水分利用和氮素吸收的影响
从表2的统计结果可知，施氮量和苗期水分对干物质累积量、水分利用效率、根系含氮量和植株氮素累积量影响显著，而苗期水分处理对玉米冠层含氮量影响不显著。施氮量和苗期水分的交互作用对根系干质量、水分利用效率、植株含氮量达到了显著水平。
低氮处理的干物质总质量最大，无氮的次之，高氮的最小。在高水条件下，无氮处理的干物质质量是高氮处理的1.45倍；在苗期亏水条件下，无氮处理的是高氮
第2期刘小刚等：调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响139
处理的1.73倍。无氮处理的根冠比为0.34，是低氮处理和高氮处理的1.22和2.05倍。低氮条件下水分利用效率可达1.45kg/m3以上，约为高氮苗期亏水处理的2倍。这主要是因为高氮处理使土壤硝态氮含量偏大，玉米的正常生理活动受阻，抑制了根系对土壤中的水分和养分的汲取，限制了根系生长，降低了干物质总质量。苗期植株含氮量和施氮量呈正相关，同一处理的冠层含氮量大于根系含氮量。植株氮素累积量受干物质总质量和全氮含量的影响，低氮处理的氮素累积量最大，这说明苗期低氮处理能为玉米提供了较为适宜的水氮环境，有利于玉米的干物质累积和水氮的有效累积。在玉米苗期，高氮处理可以提高植株的全氮含量，但没能显著提高玉米的干物质、氮素累积量。
2.2.2苗期、拔节期亏水灌溉和氮肥水平对水分利用和氮素吸收的影响
由表2试验结果可知，苗期水分处理对水分利用效率、植株含氮量影响不显著，施氮量、苗期水分、拔节期水分对表中所列指标的影响都达到了显著水平，其中2因素的交互作用对水分利用效率的影响也达到了显著水平；施氮量×拔节期水分、苗期水分×拔节期水分对单株氮素累积量影响显著。3因素的交互作用对表中列出的所有指标影响不显著。
高水高氮处理（N H W H W H）的干物质总质量最大，是低水高氮处理（N H W L W L）的 2.4倍。除低水处理（W L W L）外，低氮处理的干物质总质量是无氮处理的1.05～1.19倍。这说明在水分充足的条件下，施氮能显著地提高玉米干物质总量；当水分持续亏缺时，根系吸收的水分不能满足冠层的光合和蒸腾损失，使冠层的光合作用受到抑制，新生同化产物数量减少，表现出植株的总抑制量增大。和高水处理相比，苗期亏水和拔节期亏水对作物干物质总量影响不同。施氮条件下拔节期亏水对干物质总质量的影响超过苗期亏水的影响，无氮处理的则相反。无氮处理的植株全氮质量分数基本上小于10mg/kg，明显低于施氮处理的全氮含量。在施氮条件下，低水处理（W L W L）的植株全氮含量最小；在无氮条件下，高水处理（W H W H）的全氮含量较小。这说明植株全氮含量不但与施氮量有关，还与土壤水分状况有关。无氮处理的植株单株全氮累积量变幅仅约为0.1g，这主要是由于各处理的植株单株全氮含量普遍较低所致；低氮的变幅超过0.4g，高氮处理的超过0.9g。在同一氮肥水平条件下，苗期调亏处理（W L W H）的氮素累积量比拔节调亏处理（W H W L）的氮素累积量稍大。这是由于苗期的水分胁迫产生了补偿效应，拔节期生长和吸收养分的速率大大增强；在生长旺盛的拔节期，低水处理（W H W L）抑制了干物质的累积，降低了氮素累积量。
2.2.3苗期、拔节期、抽穗期亏水灌溉和氮肥水平对水分利用和氮素吸收的影响
统计结果（表2）表明，施氮量、亏水时期及其交互作用对干物质累积量的影响达到了显著水平，其单因素对水分利用效率、植株全氮含量以及氮素累积量也影响显著。
施氮会增加玉米的干物质累积量，高、低氮处理的干物质总质量均值比无氮处理的高约16.44、10.10g/株。亏水时期影响干物质累积总量，试验结果表明拔节期水分亏缺对干物质累积量影响最大，苗期水分亏缺影响次之，抽穗期水分亏缺影响最小。和同一氮素水平下常规灌溉（W H W H W H）相比，低氮拔节期亏水（N L W H W L W H）的单株干物质累积量降幅最大，可达约26.51g，无氮抽穗期亏水（N Z W H W H W L）的降幅最小仅为2.16g。同一水分条件下，高氮处理的水分利用效率较高，其中高氮苗期调亏（N H W L W H W H）的水分利用效率可达4.17kg/m3；无氮处理的水分利用效率都小于3.00kg/m3。这说明土壤水分适宜的情况下，施氮可以提高水分利用效率。低水处理（W L W L W L）的水分利用效率没有显著降低，但这是以牺牲干物质的累积量为代价的。植株的全氮含量和施氮量相关，无氮处理的全氮含量明显低于低氮、高氮处理的全氮含量。高氮处理的植株氮素累积量最大，是无氮处理的2.54～3.23倍，是低氮处理的1.08～1.20倍。低水高氮处理（N H W L W L W L）的单株氮素累积量仅约为高水高氮处理（N H W H W H W H）的一半，比低氮低水处理（N L W L W L W L）的累积量还低0.025g。这说明低水处理降低了养分的有效性，降低了氮肥的利用效率。计算氮肥的表观利用效率可知，低氮调亏灌溉的氮肥表观利用效率都大于30%，其中抽穗期调亏灌溉（N L W H W H W L）的表观效率最高为39.80%，高氮调亏灌溉表观效率均值为23.34%，明显低于低氮处理的利用效率。低水高氮处理（N H W L W L W L）的氮肥表观利用效率最低，约为高氮调亏灌溉的1/2。
3讨论
调亏灌溉的灌水量介于常规灌溉高水、低水处理之间，而灌水量是硝态氮迁移的主要因素[20]，表现为调亏灌溉中、下层土壤硝态氮含量介于常规高水、低水处理之间。高氮调亏灌溉条件下干物质、水分利用效率和氮素累积量相对较大，这说明氮肥能促进玉米对土壤水氮的利用，提高玉米生物量[21]。研究表明高氮处理的氮肥表观利用效率偏低，这和高氮处理盆内下层硝态氮含量偏大一致。在所有处理中，低水处理（W L W L W L）的干物质累积和全氮累积量最小，这主要是由于水分亏缺影响土壤溶液浓度，浓度过高抑制根系的生长和对水分、养分的吸收。同时土壤水分是保证氮肥充分发挥作用的主要因子，对氮肥在土壤中的转化、迁移（质流与扩散）、植物吸收以及在体内的代谢均有很大的影响[22]。由试验结果可以看出，调亏灌溉亏水程度、调亏生育期以及施氮量对玉米干物质和氮素累积量的交互作用明显。如在抽穗期结束时高氮苗期亏水处理（N H W L W H W H）的单株干物质累积量比高氮拔节期亏水处理（N H W H W L W H）的高10g；高氮拔节期亏水（N H W H W L W H）的单株全氮累积量比苗期亏水（N H W L W H W H）的大约0.1g。同样苗期亏水，低氮处理（N L W L）的干物质累积量大于高氮处理（N H W L）的累积量。说明在不同施氮水平和土壤肥力条件下，适宜的亏水时期和亏水程度与玉米的生育阶段密
140农业工程学报2010年
切相关。
本试验只对玉米某一生育期进行调亏灌溉做了研究，而2个以上生育期的调亏问题还有待研究。在大田中结合氮肥处理的调亏灌溉对作物产量及其水氮利用效率还需进一步研究。
4结论
施氮量决定调亏灌溉盆内土壤硝态氮含量，各生育阶段的灌水量和养分吸收影响硝态氮的动态变化。根区土壤硝态氮随着生育期的推进逐渐向下层运移，拔节、抽穗期下层硝态氮含量明显增大。调亏灌溉的玉米根区中、下层土壤硝态氮含量介于常规灌溉的高水、低水处理之间。抽穗期结束时根区上层土壤硝态氮含量都降至同一水平，而中、下层土壤硝态氮含量与施氮量呈正相关关系。
施氮量、调亏时期对干物质、氮素累积量影响显著。拔节期水分亏缺对干物质累积量影响最大，苗期水分亏缺影响次之，抽穗期水分亏缺影响最小。高氮苗期亏水处理的水分利用效率最高。高氮处理的植株氮素累积量最大，是无氮处理的2.54～3.23倍。低氮调亏灌溉的氮肥表观利用效率都大于30%，比高氮调亏灌溉的约高6.6%。最佳的水氮组合为抽穗期亏水低氮处理。
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Effects of regulated deficit irrigation and nitrogen nutrition on validity of water and nitrogen in maize rootzone soil
Liu Xiaogang1,2,Zhang Fucang2※,Yang Qiliang1,2,Li Zhijun2,Wu Lifeng2
(1.Faculty of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650024,China;
2.Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas of Ministry of Education,
Northwest Agriculture and Forestry University,Yangling712100,China)
Abstract:The objective of this study was to explore the effects of regulated deficit irrigation and nitrogen nutrition on validity of water and nitrogen in maize rootzone soil with pot experiment.The influence of regulated deficit irrigation and nitrogen nutrition on dynamics of NO3--N in rootzone soil and validity of water and nitrogen were studied.Results showed that soil NO3--N content was determined by N rate,and the dynamics of NO3--N in rootzone soil was affected by irrigation amount and nutrient uptake in each growing stage.Soil NO3--N contents in middle and lower soil layer of regulated deficit irrigation were at between that of low and high irrigation amount of normal irrigation,and there was a positive correlation between the content of NO3--N in middle and lower soil layer and N rate at the end of heading stage. N rate and water deficit period had a notably significant effect on accumulative dry matter and total nitrogen.Water deficit at jointing stage affected accumulative dry matter mostly,followed by that at seedling stage,and the least at heading stage.The treatment with high nitrogen rate and water deficit at seedling stage had the maximum water use efficiency;the treatment with high nitrogen rate had the maximum total nitrogen accumulation,which was2.54-3.23 times of that in the treatment of zero nitrogen.The nitrogen apparent using efficiency under regulated deficit irrigation and low nitrogen was greater than30%,which was6.6%more than that under regulated deficit irrigation and high nitrogen.The best coupling treatment was water deficit at heading stage and low nitrogen.
Key words:irrigation,water,nitrogen,transport,validity,water and nitrogen use efficiency,maize
调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响
作者：刘小刚， 张富仓， 杨启良， 李志军， 吴立峰， Liu Xiaogang， Zhang Fucang， Yang Qiliang， Li Zhijun， Wu Lifeng
作者单位：刘小刚,杨启良,Liu Xiaogang,Yang Qiliang(昆明理工大学现代农业工程学院,昆明,650024;西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100)， 张富仓,李志军,吴立峰,Zhang Fucang,Li
Zhijun,Wu Lifeng(西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100)
刊名：
农业工程学报
英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING
年，卷(期)：2010,26(2)
参考文献(22条)
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本文链接：https://www.doczj.com/doc/d216967752.html,/Periodical_nygcxb201002023.aspx