三江平原稻作灌溉模式及水肥效應(yīng)試驗的研究

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1、摘要ml—LunnlmlNI三江平原是我國著名的商品糧基地，水稻是其重要的糧食作物。該地區(qū)水資源總量相對豐富，但區(qū)域分布不均。在利用地表水資源灌溉的渠灌區(qū)，由于長期淹水灌溉，定額過大，浪費嚴重；在利用地下水灌溉的井灌區(qū)，定額過小，產(chǎn)量不高，且地下水開采嚴重超標。隨著近年來井灌水稻面積不斷擴大，地下水資源平衡受到了嚴重破壞。在長期的農(nóng)業(yè)開發(fā)過程中，引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如濕地面積日益減少，農(nóng)業(yè)非點源污染，水質(zhì)污染嚴重等，這些已成為其今后發(fā)展的制約因素。從節(jié)水灌溉的角度提出解決三江平原稻作生產(chǎn)中出現(xiàn)的上述

2、水資源問題正是本研究主要目的。水和肥是作物高產(chǎn)中兩大重要因素，一定程度上，對作物產(chǎn)量起決定性的作用，特別是在節(jié)水條件下，作物生長環(huán)境發(fā)生了變化，水肥之間的交互作用關(guān)系更為復(fù)雜，探討水肥與產(chǎn)量之間的關(guān)系更為困難。基于三江平原稻作區(qū)存在的水資源問題及環(huán)境問題，本研究從節(jié)水灌溉和環(huán)境保護兩個角度出發(fā)，以水稻的節(jié)水灌溉模式和水肥耦合為研究對象，通過探究最優(yōu)灌水模式、最佳水肥模式，建立水稻水肥生產(chǎn)函數(shù)模型，用于指導(dǎo)該地區(qū)節(jié)水節(jié)肥條件下的作物生產(chǎn)；同時通過分析稻田施肥的環(huán)境效應(yīng)，了解不同水肥條件下稻田田面水中氮素動態(tài)變

3、化特征，不同水肥條件下的土壤養(yǎng)分變化，建立稻田土壤肥力質(zhì)量評價標準，綜合評價不同水肥條件下稻田土壤肥力質(zhì)量，從而為三江平原地區(qū)稻田環(huán)境的改善和提高起到理論指導(dǎo)作用。．采用田間試驗與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法。論文第二章首先分析了不同節(jié)水灌溉模式對水稻生長狀況的影響，研究了不同灌溉模式的耗水規(guī)律。第三章針對水稻節(jié)水灌溉模式和水肥耦合技術(shù)對水稻及其生長環(huán)境的影響進行了分析比較；系統(tǒng)研究了水分脅迫與氮素虧缺、不同灌溉方式下氮、磷、鉀配比對作物生長發(fā)育的影響；分析了不同水肥耦合情況下稻田田面水中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的變化特征及

4、對各土壤養(yǎng)分指標的影響；采用模糊綜合評判法對土壤肥力質(zhì)量進行了綜合評價：第四章建立了分階段水稻水分生產(chǎn)函數(shù)，引入肥料效應(yīng)函數(shù)，提出了適用于該地區(qū)的水稻水、氮生產(chǎn)函數(shù)——，eIlsen模型：建立水稻水、氮動態(tài)生產(chǎn)函數(shù)一修正Morgan模型。并嘗試提出了水稻水、肥(氮磷鉀)生產(chǎn)函數(shù)生育階段模型——JeIls鋤模型和水稻水、氮磷鉀動態(tài)生產(chǎn)函數(shù)——修正Morgan模型，水稻水、氮生產(chǎn)函數(shù)模型前人已有很多研究，但水、氮磷鉀生產(chǎn)函數(shù)模型，目前還未看到相關(guān)文獻表述，這正是本文的創(chuàng)新之所在。本文主要結(jié)論如下：1)節(jié)水灌溉模

5、式不但節(jié)水效果顯著，而且深刻地影響著水稻生長發(fā)育，并進一步影響著生態(tài)環(huán)境，為水稻高產(chǎn)和促進生態(tài)環(huán)境的改善提供了有利條件。研究結(jié)果表明，濕潤灌溉的水稻在早期生育階段有最高的分蘗數(shù)，且極早達到分蘗高峰，控制灌溉和淹灌分蘗數(shù)耍低于濕潤灌溉，并且淹灌水稻分蘗末期的分蘗數(shù)高于控制灌溉的；不同灌溉模式對水稻株高、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文葉面積指數(shù)、地上部分干物質(zhì)積累和莖粗也有重要影響，這些因素綜合作用的結(jié)果是：從節(jié)水角度看，控制灌溉下水稻田間耗水量最小，濕潤灌溉比控制灌溉耗水量增加43．5％，淹灌最大；從水稻平均產(chǎn)

6、量角度看，控制灌溉產(chǎn)量不及濕潤灌溉和淹灌，濕潤灌溉比控制灌溉的高23．1％，淹灌比控制灌溉的高9．02％。在此基礎(chǔ)上，以寶清縣八五三農(nóng)場為例，對該場地下水資源作均衡計算，得出八五三農(nóng)場地下水處于負均衡狀態(tài)，并提出了在采用不同灌溉模式時，對應(yīng)的開采地下水及利用地表水水資源的方式，且這些方式都比較合理，能較大程度的節(jié)約水資源，促使地下水處于均衡狀態(tài)。2)通過分析水分脅迫與氮素虧缺對水稻生長狀況、水稻產(chǎn)量及水分利用效率的影響，得出如下結(jié)論：在相同灌溉方式下，高施氦量可以促進水稻分蘗；相同施氮水平下，W。灌溉條件下

7、的水稻葉面積最大，無氮處理的水分利用效率最小，中氮處理的次之。通過水分和氮素對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響效應(yīng)分析可知：氮肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子均表現(xiàn)為正效應(yīng)，且高施氮量的正效應(yīng)大于中施氮量的；控水效應(yīng)和水分脅迫與氮素互作效應(yīng)對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響多數(shù)為負效應(yīng)；水氮互作對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素中的每平米穗數(shù)影響最大，且氮肥對產(chǎn)量的影響要比水分對產(chǎn)量的影響顯著，以施氮量330kg／hra2和w3灌溉方式效果最好，產(chǎn)量最高，經(jīng)濟效益大，是高產(chǎn)節(jié)水的最佳組合。3)通過土壤養(yǎng)分分析可知，當施氮量為330kgdarn2

8、時，土壤中的氮素積累量比插秧前增加了44．5％。施氮量越高，相應(yīng)的氮素殘留越嚴重，隨著氮肥施入量的增加，土壤堿解氮含量也有所增加，但增加的幅度比較??；比較插秧前與收獲后土壤有機質(zhì)。除無氮處理、中氮的個別處理土壤有機質(zhì)有所降低外，隨著氮肥施用量的提高土壤有機質(zhì)含量呈微弱的增長趨勢，說明施用氮肥對土壤有機質(zhì)影響較小，同時也說明土壤有機質(zhì)比較穩(wěn)定：通過對稻田田面水中氮素濃度檢驗可知，施氮肥量越大，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度越高