水肥耦合效應(yīng)研究綜述

摘#8195;要土壤水分與肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的兩大因素，兩者具有協(xié)同效應(yīng)，增水能夠增加肥料的增產(chǎn)效應(yīng)，增肥能夠增加灌水的增產(chǎn)效應(yīng)，兩者既相互制約又相互協(xié)調(diào)促進(jìn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥調(diào)水、以水促肥，并充分發(fā)揮水肥因子的整體增產(chǎn)作用。研究水肥耦合效應(yīng)，對(duì)提高肥料和水分利用效率、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益、保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

關(guān)鍵詞以肥調(diào)水；以水促肥；水肥耦合

中圖分類(lèi)號(hào)S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2012)041-0235-01

1水肥耦合概念及機(jī)理

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水分和養(yǎng)分（肥料）是影響作物生長(zhǎng)的兩個(gè)重要環(huán)境因子，水肥之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。在農(nóng)田系統(tǒng)中，水分與養(yǎng)分之間、各養(yǎng)分之間以及作物與水肥之間都具有相互激勵(lì)與拮抗的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。

水肥耦合則是指農(nóng)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(duì)作物生長(zhǎng)的影響及其利用效率，也可以理解為在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，水與土壤礦質(zhì)元素這兩個(gè)體系融為一體，互相影響、相互作用，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的現(xiàn)象或結(jié)果。水肥耦合技術(shù)則是在考慮水分和養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，在不同水分、養(yǎng)分基礎(chǔ)條件下，所使用的因水施肥、以水定肥、以肥調(diào)水等技術(shù)。

水肥是影響作物產(chǎn)量的兩個(gè)重要因子，在育種技術(shù)、耕作技術(shù)、栽培技術(shù)等的基礎(chǔ)上，合理的灌溉與施肥是作物增產(chǎn)的主要途徑之一。從水、肥對(duì)作物的生理生長(zhǎng)影響過(guò)程來(lái)看，這兩個(gè)因子在很大程度上既相互制約，又互相影響，水分不足影響作物根系對(duì)肥料的吸收，并直接影響作物的的產(chǎn)量；養(yǎng)分不足則同樣限制作物對(duì)水分的充分利用并降低作物產(chǎn)量。增水能促進(jìn)肥料的增產(chǎn)效應(yīng)；增肥可明顯改善旱作物葉片水分狀況，增加光合速率、延緩葉片衰老，有利于作物后期維持一定的光合面積和作用時(shí)間，減小了土壤水分不足對(duì)產(chǎn)量的影響。

在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中研究和發(fā)展水肥耦合機(jī)理及其技術(shù)，對(duì)節(jié)約并高效利用有限的農(nóng)業(yè)水資源對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥調(diào)水、以水促肥，達(dá)到水分和養(yǎng)分的高效利用，并充分發(fā)揮水肥因子的整體增產(chǎn)

作用。

2研究進(jìn)展

Viets指出，因?yàn)樗值挠行杂绊懼寥牢⑸铩⑽锢砑爸参锷磉^(guò)程，土壤中水分與養(yǎng)分之間的關(guān)系復(fù)雜而密切。Lahiri認(rèn)為，在土壤干旱狀況下施用氮肥有效促進(jìn)了農(nóng)作物對(duì)土壤深層水分的利用并提高產(chǎn)量。Begg和Bhan等認(rèn)為在土壤水分有限條件下增施氮肥可能會(huì)使作物水分脅迫加重，對(duì)產(chǎn)量造成不利影響。還有研究表明，養(yǎng)分和水分合理配合能有效提高水肥資源的利

用率。

我國(guó)自1991年以對(duì)將旱地農(nóng)田水肥交互作用與耦合模型研究作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行研究，通過(guò)多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，取得了許多重要成果，在一些實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域獲得了突破性進(jìn)展。明確水肥有效供應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征和水肥耦合效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量影響的區(qū)域變異，建立水肥效應(yīng)模型。

唐新蓮等研究了施氮量和土壤水分對(duì)菜心產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在同一水分處理?xiàng)l件下，不同施氮處理的菜心產(chǎn)量存在顯著差異；趙義濤等研究了水肥耦合效應(yīng)對(duì)辣椒保護(hù)地土壤水分變化和灌溉水利用率的影響；賈彩建等對(duì)滴灌施肥進(jìn)行了研究，試驗(yàn)表明，采用滴灌施肥能有效節(jié)水28.9%-31.0%，節(jié)肥17.9%-58.9%，通過(guò)滴灌施肥產(chǎn)量達(dá)到94 860.0 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)20.8%，同時(shí)有效提高了產(chǎn)品的品質(zhì)；梁運(yùn)江等研究了定額灌水、氮肥、磷肥對(duì)保護(hù)辣椒植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果表明，對(duì)辣椒生育性狀和產(chǎn)量影響最大的因子是灌水，其次是P和N，灌水和P的交互作用顯著影響了分枝數(shù)和莖粗；不同土壤含水量對(duì)日光溫室黃瓜的生理特性影響；陳碧華等研究了水肥耦合條件對(duì)番茄硝酸鹽含量的影響，結(jié)果表明，邊際硝酸鹽含量隨水分增加而減少，隨著施肥量的提高而增加；陳修斌等研究了灌水量、氮肥、鉀肥的耦合效應(yīng)對(duì)番茄的影響，建立了水肥因子與產(chǎn)量的數(shù)學(xué)回歸模型，也研究了灌水量、N、K的耦合效應(yīng)對(duì)西葫蘆產(chǎn)量的影響，建立了西葫蘆產(chǎn)量對(duì)水肥因子的數(shù)學(xué)回歸模型；張璐等通過(guò)對(duì)遼西半干旱地區(qū)豐水年與平水年的水肥交互效應(yīng)進(jìn)行估算發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)水肥交互作用顯著，在施用有機(jī)肥的情況下，水肥交互作用有所降低；劉思春等對(duì)不同肥力水平下土壤-植物-大氣連續(xù)系統(tǒng)水勢(shì)溫度效應(yīng)進(jìn)行研究表明，施用化肥和有機(jī)肥可提高土壤肥力，明顯提高植株水勢(shì)，并且隨著土壤肥力提高，植物水的有效性隨即增加。上官周平等在對(duì)旱作農(nóng)田冬小麥水肥耦合增產(chǎn)效應(yīng)進(jìn)行研究后指出，增施肥料可明顯改善旱作農(nóng)田冬小麥葉片水分狀況、同時(shí)增加光合速率并延緩葉片衰老，有利于小麥后期維持一定的光合面積和作用時(shí)間，有利于籽粒灌漿和增加每穗粒數(shù)，減小了由于土壤水分不充分對(duì)產(chǎn)量的影響；李法云、鄭良等在進(jìn)行遼西半干旱區(qū)水肥耦合作用對(duì)土壤水分動(dòng)態(tài)變化的影響研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，在小麥生育前期，施用氮肥能夠有效促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，并能有效減少土壤表面水分的無(wú)效蒸發(fā)量，從而提高土壤水分的含量；梁智、周勃等對(duì)滴灌施肥條件下長(zhǎng)絨棉水肥耦合效應(yīng)進(jìn)行了研究，研究表明，低施肥水平下，灌溉的增產(chǎn)效應(yīng)不明顯；高施肥水平的提高，灌溉的增產(chǎn)效應(yīng)顯著，說(shuō)明施肥可以發(fā)揮灌水的增產(chǎn)作用。陳修斌等對(duì)溫室西葫蘆水肥耦合效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究并證明，H2O、N、K等三因素影響西葫蘆產(chǎn)量的順序?yàn)镹>H2O>K，由此表明西葫蘆對(duì)N的吸收量大于K；相關(guān)研究通過(guò)運(yùn)用三元二次多項(xiàng)式擬合番茄產(chǎn)量與N、K用量及灌水下限間的關(guān)系，各因素對(duì)番茄產(chǎn)量影響作用的次序?yàn)椋汗嗨孪?gt;N>K，灌水下限與施肥有明顯的正交互作用，且在灌水下限時(shí)K與灌水的交互作用小于N與灌水的交互作用；在研究冬小麥的水肥耦合時(shí)證明，當(dāng)土壤含水量處于低水平時(shí)，籽粒產(chǎn)量隨苗期施氮量增大而減少，相反土壤含水量處于高水平時(shí)，籽粒產(chǎn)量隨著苗期施氮量的增大而增大。

3展望

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的綜合體系，在進(jìn)行水肥耦合相關(guān)研究時(shí)應(yīng)明確以肥調(diào)水和以水促肥的前提，目前的研究雖然已經(jīng)在很多方面取得了進(jìn)展，但仍然存在著許多問(wèn)題需進(jìn)一步研究和解決。

1）很多研究對(duì)旱地大田作物進(jìn)行了大量的水肥耦合效應(yīng)研究，但研究多集中于對(duì)產(chǎn)量的研究上，而有關(guān)水肥耦合效應(yīng)對(duì)作物品質(zhì)及生態(tài)環(huán)境影響的研究還不夠，今后的研究需在這方面

深入。

2）水肥耦合效應(yīng)在一些領(lǐng)域已取得了突破性進(jìn)展，但由于地域、氣候、土壤等條件的限制，導(dǎo)致其在異地應(yīng)用時(shí)效果不理想，因此在土壤質(zhì)地和氣候類(lèi)型不同的地區(qū)進(jìn)行水肥耦合的研究對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在對(duì)不同類(lèi)型土壤水肥耦合研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用人工智能、GIS技術(shù)，將作物、水肥因子與環(huán)境條件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立水肥高效管理信息系統(tǒng)，將會(huì)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)有著重要的意義。

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