旱地小麦土壤氮素移动与深层根系几何空间构型的研究

旱地小麦关键生育时期近年来干旱的发生频率呈增加趋势，土壤水分亏缺造成小麦减产，且抗旱技术短缺，严重制约着山西旱地小麦产量水平的提高。休闲期提前深耕或深松、提前深施有机肥或保水剂、提前秸秆还田的"三提前"蓄水保墒技术可增加土壤深层贮水，达到伏雨春用的目的，最终提高旱地小麦的产量。然而，不同土层土壤贮水量尤其深层土壤贮水量的提高可能会引起氮素向深层移动，导致部分氮素难以利用。为此，本项目借助山西闻喜实验基地，在"三提前"的栽培技术条件下研究施氮量、氮磷配比、施肥深度、播种方式（条播、沟播、地膜覆盖、宽幅精播）对0-300cm不同土层土壤氮素分布的影响，对根系几何空间构型的影响，对氮素吸收运转分配的影响。探索旱地小麦氮素移动深度与根系下扎深度的动态关系，明确提高土壤氮素吸收利用的最佳施肥和播种方式，建立旱地小麦"三提前"技术配套栽培技术体系，为提高旱地小麦氮素利用效率提供理论依据。

本项目从2009—2014年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验示范基地连续5年进行旱地小麦土壤氮素移动与深层根系几何空间构型的研究。本文通过不同降水年型休闲期耕作蓄保休闲期降水，研究施氮量、施磷量、氮磷配比、施肥深度、播种方式（条播、沟播、膜际条播、全膜覆土穴播、宽幅精播）0—300 cm土壤水分的变化、土壤氮素的分布、根系特性、植株氮素吸收利用、产量和品质形成的影响。主要结果如下：.1、明确了旱地小麦休闲期耕作的蓄水效果：休闲期深翻或深松较农户模式可提高播前0—300 cm土壤蓄水量37—112 mm，提高了土壤深层水分，尤其60—180 cm土壤蓄水量，可提高休闲期土壤蓄水效率24%—191%，且欠水年效果显著。.2、明确了氮磷肥对旱地麦田土壤养分的影响：欠水年，施氮量180 kg/hm2 +施磷量180 kg/hm2可提高土壤有机质、碱解氮、速效磷含量。深施磷肥可提高20—40 cm土层有机质含量、40—60 cm土层碱解氮含量、20—60 cm土层速效磷含量。丰水年，施氮量210 kg/hm2+氮磷比1：0.75可提高0—40 cm土壤有机质含量和速效磷含量，可提高0—100 cm各土层碱解氮含量。.3、明确了氮磷肥对旱地小麦根系特性的影响：丰水年，施氮量210 kg/hm2+施磷量180 kg/hm2可提高各生育时期根系活力和0—80 cm根系生长特性指标。深施磷肥可提高越冬—成熟期根系活力。底墒土壤水分600 mm左右，施氮量210 kg/hm2，氮磷比1：0.75，有利于提高各生育时期根系活力。.4、明确了氮磷肥对旱地小麦植株氮素吸收利用的影响：底墒土壤水分600 mm左右，施氮量210 kg/hm2，氮磷比1：0.75；底墒土壤水分500 mm左右，施氮量180 kg/hm2，氮磷为1：1，可提高出苗—拔节阶段吸氮量及比例、拔节—开花阶段吸氮量，提高花前氮素转运量和花前转运氮贡献率，促进成熟期籽粒氮素积累，提高氮素吸收效率、氮素收获指数、氮素生产效率。.5、明确了氮磷肥对产量和品质形成的影响，总结出旱地小麦“蓄水增加氮、稳磷深施”技术。即：播种时0—300 cm土壤蓄水量在400—700 mm范围内，每增加100 mm土壤水分应增加纯氮30 kg/hm2；播种期不同土壤水分，均采用施磷量180 kg/hm2，可获得较高产量和水分利用效率。