阿吉麥麥提-水氮耦合對苜蓿田中土壤水分合理動態(tài)變化的影響

塔里木大學畢業(yè)論文2015-學年第2學期六年級科學教案教師阿吉麥麥提·那買提學校塔庫提小學日期2015--3--2阿圖什市上阿圖什鎮(zhèn)塔庫提小學目錄TOC\o"1-3"\h\u12024摘要 塔里木大學畢業(yè)論文水氮耦合對苜蓿田中土壤水分含量動態(tài)變化的影響阿吉麥麥提.那買提（塔里木大學植物科學學院農學14-1班，新疆阿拉爾843300）摘要尋求提高苜蓿對最好的灌水量和氮素吸收利用效果最好的氮肥施用方案，以期為新疆苜蓿合理灌溉，采用兩因素四水平田間試驗方法，研究了氮肥不同施肥水平及水氮耦合對苜蓿田中土壤水分含量動態(tài)變化的影響。研究結果標明：6月份的含水量變化最明顯，其中分類比較土層土壤0-20cm比20-40cm的含水量變化最明顯，當灌水量適中在160m3/畝或200m3/畝氮肥施用量在2.5kg/畝時，對于土壤含水量分析由于水、氮的合理利用增加根系下扎的能力，提高根系附近的保水能力，0-20cm土層含水量影響來說當灌水量在160m3/畝，氮肥施用量在2.5kg/畝，對表層土壤能較好的鎖住水分，在淺土層則由于水分的下滲和苜蓿植株覆蓋與地表保墑使得20-40cm內土壤含水量變化差異不大。因此只有根據苜蓿生長的生理需要，恰當?shù)倪M行施肥與灌水，以及合理的田間管理，才能達到苜蓿的高產量、高質量。關鍵詞：苜蓿；水氮耦合；土壤水分；動態(tài)變化前言苜蓿稱“牧草之王”，適應性強，營養(yǎng)價值高，市場需求大，種植效益高。紫花苜蓿起源于以伊朗為中心的近東和中亞地區(qū)[1],中國則在公元前126年張騫出使西域時引入中國[2]。當時皇室里只把它作為一種觀賞植物,后來人們發(fā)現(xiàn)許多牲畜喜食,于是就將其作為一種牧草來栽培。隨著時代的進步,特別是分析化學的發(fā)展,研究者們分析發(fā)現(xiàn)苜蓿體內含多種營養(yǎng)物質,且含量遠大于其他牧草(蛋白質18%～22%、脂肪3.4%左右、纖維素12.7%左右,還含有各種氨基酸、維生素、胡蘿卜素、葉黃素、鈣、磷、異黃酮類物質),且其中纖維可消化度高,必需氨基酸種類齊全[3]。土壤水分是植物生長發(fā)育所需要水分的主要來源，掌握土壤含水量額變化是農作物進行科學用水管理的重要依據。苜蓿是一種優(yōu)質，高產，適應性強的多年生人工牧草，在我國旱區(qū)農業(yè)發(fā)展中具有十分重要的作用。在目前大力提倡退耕還林還草，改善生態(tài)環(huán)境的情況下，掌握灌溉苜蓿的土壤水分動態(tài)變化規(guī)律，通過定量描述干旱地區(qū)灌溉產種苜蓿生長期的土壤水分變化，采取采取相應的農業(yè)技術措施，有效的提高苜蓿種子產量和水分利用率。周永康(2000)認為，我國是一個水資源、土地資源極為短缺的人口大國和農業(yè)大國，在有限的水土資源條件下水肥耦合研究是促進我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一[4]。新疆是我國典型的極端干旱地區(qū)，惡劣的氣候條件對畜牧業(yè)生產帶來的嚴重的影響，尤其在牧草栽培上，使得牧草產量顯著降低。限制本區(qū)牧草栽培的主要因子是水資源匱乏，土壤貧瘡，水土流失嚴重（1995），以致養(yǎng)分利用率低，生物固氮作用減弱。新疆作為我國畜牧業(yè)發(fā)展的主要地區(qū)，苜蓿種植面積已達10萬hm2，但由于干旱當氣候條件的限制，產量在一直較低，因此通過水肥調控來提高根瘤結瘤量和產量，是最直接也是最有效的方法。耦合是物理學的一個概念，它是指兩個(或兩個以上的)體系或運動形式之間，通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。水肥藕合則是物理學概念的借用。它是指農田生態(tài)系統(tǒng)中，水分和肥料二因素或水分與肥料中的氮、磷、鉀等因素之間的相互作用對植物生長的影響及其利用效率[5]。因此研究水氮耦合對苜蓿田中土壤水分含量動態(tài)變化的影響具有十分深遠的意義，本研究以苜蓿田的土壤為研究對象，開展不同施肥量不同的灌水量對苜蓿田中土壤水分變化影響的試驗，尋求提高苜蓿對最好的灌水量和氮素吸收利用效果最好的氮肥施用方案，以期為新疆苜蓿合理灌溉，合理施肥制度的建立提供適當?shù)膮⒖家罁?.試驗設計與方法1.1試驗區(qū)概況塔里木大學水利與建筑工程學院實習基地位于新疆塔里木阿拉爾市，建設于2006年，目前基地建設總面積20000m2，基地設置有農業(yè)水土工程實驗演示室、日光溫室、自動氣象站、田間灌溉系統(tǒng)、水工建筑物演示試驗區(qū)等。試驗基地地處天山南麓、塔克拉瑪干沙漠北緣，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，極端最高氣溫35℃，太陽輻射年均133.7～146.3千卡/平方厘米。年均日照2556.3～2991.8小時，雨量稀少，冬季少雪，地表蒸發(fā)強烈，年均降水量為40.1～82.5毫米，年均蒸發(fā)量1876.6～2558.9毫米。近年來溫度逐漸上升降雨量增加[6]。前茬作物為棉花。1.2試驗方案與方法設計供試品種為大葉苜蓿，供試肥料為尿素、磷酸二銨、磷酸鉀鎂，本試驗不施有機肥，氮、磷、鉀肥按處理作基肥施入。灌水方法采用滴灌，在大田條件下進行小區(qū)試驗，在苜蓿生長的營養(yǎng)期、花期對其生長指標進行測定，在收割時測定其產量。采用2因素4水平完全隨機區(qū)組試驗設計，兩個因素分別為灌水量和氮肥施用量。灌水量設4個水平，分別為100m3/畝，160m3/畝,200m3/畝,240m3/畝。施氮肥量設置4個水平，分別為0kg/畝，，2.5kg/畝,5kg/畝,7.5kg/畝。每小區(qū)磷酸二銨7.5kg/畝，硫酸鉀鎂5kg/畝,共計16個處理（試驗方案見表1），隨機區(qū)組排列田間面積27m×27.6m，小區(qū)面積為2.1m×6.5m，播種行距為15cm，播種深度為1-2cm,播種量為1kg/畝[7]。在大田條件下進行小區(qū)試驗，在苜蓿生長的營養(yǎng)期、旺盛期采集土樣進行含水量測定。灌水量用水表計量。第一此在返青時施肥并灌水，第二次施肥和灌水都是在前茬刈割3-5天進行，肥料一次性基施。表1田間試驗方案設計表N1(0kg/畝)N2(2.5kg/畝)N3(5kg/畝)N4(7.5kg/畝)水1(100m3/畝)水1N1水1N2水1N3水1N4水2(160m3/畝)水2N1水2N2水2N3水2N4水3(200m3/畝)水3N1水3N2水3N3水3N4水4(240m3/畝)水4N1水4N2水4N3水4N41.3采樣與測定方法樣品采集方法：第一茬采樣時間為6月24日，第二茬為8月10日，第三茬為10月8日，每次均在苜蓿養(yǎng)分積累量最高和生物量最大的時候采樣，這兩個時期重合與花前。每小區(qū)選擇兩個地點，用土鉆取土0-20cm，20-40cm土層土壤后將兩個地點的不同土層土壤按標簽分類裝袋，拿到實驗室，以烘干法測定土壤的含水量。土壤含水量測定方法：含水率（%）=水質量/干土質量*100%。1.4數(shù)據處理方法基礎數(shù)據用EXCEL2003進行統(tǒng)計處理。2.結果與分析2.1水氮耦合對苜蓿田中0-20cm土層土壤水分含量動態(tài)變化的影響2.1.1相同N1施用量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖1可以看出，施肥量(N1=0kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水1>水3>水2>水4,水1時含水量最大，水4時最小，最大和最小值之間有明顯的差異，含水量先從最大值下降后增高又下降到最小值，8月份灌水量影響順序為水1=水2>水4>水3，水1=水2時含水量最大,水3時最小，最大和最小值之間沒有明顯的差異，10月份灌水量影響順序為水4>水2>水1>水3，水4時含水量最大,水3時最小。2.1.2相同N2施用量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖2可以看出，施肥量(N2=2.5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水1>水3>水2>水4,水1時含水量最大，水4時最小，最大和最小值之間有明顯的差異,含水量先從最大值下降后增高又下降到最小值。8月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1,水2時含水量最大，水1時含水量最小，最大和最小值之間有明顯的差異,含水量先從最小值增高到最高值后又下降。10月份灌水量影響順序為水2>水4>水1>水3,水2時含水量最大,水3時最小，最大和最小值之間有明顯的差異。2.1.3相同N3施用量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖3可以看出，施肥量(N3=5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水2=水3>水4>水1，水2和水3時含水量最大，水1時最小，最大和最小值之間有明顯的差異,含水量先從最小值上升達到最高值后又下降。8月份灌水量影響順序為水1>水4>水2>水3，水1時含水量最大，水3時最小，含水量先從最小值一直上升到最大值后又下降，最大和最小值之間沒有明顯的差異。10月份灌水量影響順序為水1>水2>水4>水3，水1時含水量最大，水3時最小，含水量先從最大值一直下降到最小值有增高，最大和最小值之間有明顯的差異。2.1.4相同N4施用量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖4可以看出，施肥量(N4=7.5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水1>水4>水3>水2,水1時含水量最大，水2時含水量最小，含水量先從最大值下降到最小值后又一直增高，最大和最小值之間有明顯的差異,8月份灌水量影響順序為水4>水2>水1>水3，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異,10月份灌水量影響順序為水2>水4>水1>水3，含水量最大值和最小值之間沒有明顯的差異。2.1.5相同水1灌水量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖5可以看出，灌水量（水1=100m3/畝）不變時6月份氮肥施用量影響順序為N1>N4>N2>N3,含水量先從最大值一直下降到最小值又增高，最小值和最大值之間有明顯差異,8月份氮肥施用量影響順序為N3>N1>N4>N2,氮肥施用量N3=（5kg/畝）時含水量最大值，N2=(2.5kg/畝)時含水量最小值,最小值和最大值之間有明顯差異,10月份氮肥施用量影響順序為N3>N1>N4>N2,含水量先從高值下降最小值后又增高到最大值后又下降，最小值和最大值之間有明顯差異。2.1.6相同水2灌水量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖6可以看出，灌水量（水2=160m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順序為N3>N1>N2>N4,含水量先從高值一點下降后又上升到最大值又下降到最小值，最小和最大值之間有明顯差異,8月份氮肥施用量影響順序為N2>N1>N3>N4,含水量的最大值和最小值之間沒有明顯的差異,10月份氮肥施用量影響順序為N2>N1>N3>N4,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.1.7相同水3灌水量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖7可以看出，灌水量（水3=200m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順序為N1>N3>N2>N4,含水量先從最大值一點下降后又增高后又下降到最小值，,含水量的最大和最小值之間有明顯的差異,8月份氮肥施用量影響順序為N4>N2>N3>N1,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異,10月份氮肥施用量影響順序為N4>N1>N2>N3,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.1.8相同水4灌水量下苜蓿0-20cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖8可以看出，灌水量（水4=240m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順N3>N4>N2>N1，施肥量(N3=5kg/畝)時含水量最大，施肥量(N1=0kg/畝)時含水量最小，含水量先從最小值一直增高到最高值后又下降，含水量的最大和最小值之間有明顯的差異，8月份氮肥施用量影響順序為N3>N1>N4>N2，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異，10月份氮肥施用量影響順序為N1>N2>N3>N4，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.2水氮耦合對苜蓿田中20-40cm土層土壤水分含量動態(tài)變化的影響2.2.1相同N1施用量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖9可以看出，施肥量(N1=0kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水4>水3>水1>水2，含水量先從高值一點下降后又一直增高到最大值，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異，8月份灌水量影響順序為水1>水3>水2=水4，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異,10月份灌水量影響順序為水4>水2>水3>水1，水4時含水量最大,水1時最小,含水量先從最小值增高到大值后又下降然后又增高到最大值，含水量的最大和最小值之間有明顯的差異。2.2.2相同N2施用量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖10可以看出，施肥量(N2=2.5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1，水,2時含水量最大，水1時最小，最大和最小值之間有明顯的差異，含水量先從最小值增高到最高值又下降后增高。8月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1，水,2時含水量最大，水1時最小，最大和最小值之間有明顯的差異，10月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1，水,2時含水量最大，水1時最小，最大和最小值之間有明顯的差異。2.2.3相同N3施用量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖11可以看出，施肥量(N3=5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1，水2時含水量最大，水1時最小,最大和最小值之間有明顯的差異，含水量先從最小值增高到最高值又下降后增高,8月份灌水量影響順序為水1>水3>水2>水4,最大和最小值之間沒有明顯的差異，，10月份灌水量影響順序為水2>水1>水3>水4，水,2時含水量最大，水4時最小，最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.2.4相同N4施用量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖12可以看出，施肥量(N4=7.5kg/畝)不變時6月份灌水量影響順序為水3>水4>水2=水1，水3時含水量最大，水1和水2時最小,含水量先從最小值增高到最高值又下降,最大和最小值之間有明顯的差異，8月份灌水量影響順序為水2=水3>水1>水4,最大和最小值之間沒有明顯的差異，10月份灌水量影響順序為水2>水4>水3>水1，最大和最小值之間沒有明顯的差異.2.2.5相同水1灌水量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖13可以看出，灌水量（水1=100m3/畝）不變時6月份氮肥施用量影響順序為N1>N3>N2=N4,含水量的最小值和最大值之間沒有明顯差異,8月份氮肥施用量影響順序為N1>N3>N4>N2,氮肥施用量N1=（0kg/畝）時含水量最大值，N2=(2.5kg/畝)時含水量最小值,含水量先從最大值下降到最小值后又增高。10月份氮肥施用量影響順序為N3>N1>N4>N2,含水量先從高值下降最小值后又增高到最大值后又下降，最小值和最大值之間有明顯差異。2.2.6相同水2灌水量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖14可以看出，灌水量（水2=160m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順序為N2>N3>N1>N4,N2=(2.5kg/畝)時含水量最大值，N4=(7.5kg/畝)時含水量最小值，含水量先從低值增高到最大值又一直下降到最小值，最小和最大值之間有明顯差異,8月份氮肥施用量影響順序為N2>N3>N4>N1,含水量的最大值和最小值之間沒有明顯的差異,10月份氮肥施用量影響順序為N2>N1>N3>N4,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.2.7相同水3灌水量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖15可以看出，灌水量（水3=200m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順序為N4>N2>N1>N3，N4=(7.5kg/畝)時含水量最大值，N3=(5kg/畝)時含水量最小值，,含水量的最大和最小值之間有明顯的差異,8月份氮肥施用量影響順序為N3>N4=N1>N2,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異,10月份氮肥施用量影響順序為N1>N4>N3>N2,含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異。2.2.8相同水4灌水量下苜蓿20-40cm土層土壤含水量動態(tài)變化從圖16可以看出，灌水量（水4=240m3/畝)不變時6月份氮肥施用量影響順N3>N2>N4>N1，施肥量(N3=5kg/畝)時含水量最大，施肥量(N1=0kg/畝)時含水量最小，含水量先從高值一直增高到最高值后又下降到最小值后又增高，含水量的最大和最小值之間有明顯的差異，8月份氮肥施用量影響順序為N2>N1>N4>N3，含水量的最大和最小值之間沒有明顯的差異，10月份氮肥施用量影響順序為N1>N4>N2>N3，含水量先從最大值一直下降到最小值又增高。3.結論與討論3.1水氮耦合對苜蓿田中土壤水分含量動態(tài)變化影響的調控經過試驗設計、規(guī)劃、田間管理、數(shù)據測量處理以及分析可得：不同灌水量以及氮肥施用量的組合處理對苜蓿田中土壤水分含量動態(tài)變化的影響有明顯差異，其中分類比較不同時期6月份，8月份，10月份之間6月份的含水量變化最明顯，其中分類比較土層土壤0-20cm比20-40cm的含水量變化最明顯，當灌水量適中在160m3/畝或200m3/畝氮肥施用量在2.5kg/畝時，苜蓿生長可得到較高的產量，能收到較好的經濟效益。施用氮肥過量，灌水量不適宜會造成不同程度的減產。3.2水氮耦合對土壤含水量的調控不同水氮用量組合對0-20cm土層含水量影響來說當灌水量在160m3/畝，氮肥施用量在2.5kg/畝，對表層土壤能較好的鎖住水分，對20-40cm土層當灌水量在200m3/畝，氮肥施用量7.5kg/畝，施用氮肥促進了作物根系發(fā)育，擴大了作物覓取水分和養(yǎng)分的土壤空間，能提高苜蓿蒸騰量，減少水分蒸發(fā)量，使水分得到更有效的利用。深層土壤含水量高原因是根系下扎的能力增強，從而提高根系附近的保水能力。本實驗在實行過程以及結果分析總結到：只有根據苜蓿生長的生理需要，恰當?shù)倪M行施肥與灌水，以及合理的田間管理，以達到苜蓿較高的生產產量、質量為目的，才能獲得良好的經濟效益、社會效益。希望本試驗結果能較好的應用指導于生產實踐。參考文獻：[1]HansonC.Alfalfascienceandtechn0logy.AmericanSocietyofAgronomy,Number15intheseriesAgronomy[M].AmericanSocietyofAgronomy,Inc.Publisher,Madison,Wisconsin.USA.1972[2]楊冬鶴,白