东北黑土区玉米膜下滴灌水肥优化管理模式研究

Black soil region of Northeast China is one of the most important commodity grain bases in China. Long-term ineffective irrigation and unscientific nitrogen fertilizer management induced many environment problems, such as serious waste of agricultural water resources，soil quality deterioration, water pollution and so on. The present study will adopt drip irrigation and mulching technologies in black soil area of Northeast China and carry out by field trials for three years. In this way, the project will reveal soil water and nitrogen temporal and spatial distribution and interaction mechanism of nitrogen movement and drip irrigation under mulching, and then construct soil water and nitrogen migration model based on ridge tillage, mulching and drip irrigation model in black soil area of Northeast China. In addition, the study will clarify mechanism between soil water and nitrogen movement and crop nitrogen absorption and utilization caused by water and nitrogen management model of mulching and drip irrigation. The optimum nitrogen fertilizer management model for corn growth in black soil region of Northeast China will be suggested. The findings would be beneficial for food production and sustainable utilization of agricultural resources.

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地。当地农业生产长期采用粗放的灌溉、施肥方式，缺少科学合理的水氮管理模式，不仅造成了农业水资源的严重浪费，更造成了土壤质量下降和水体污染等环境问题。本项目针对东北黑土区玉米膜下滴灌技术，开展连续三年的田间定位试验，研究不同水肥管理模式下土壤水氮时空分布规律，明确膜下滴灌对土壤氮素迁移转化过程的影响机理，构建适用于东北黑土区“垄作+覆膜+滴灌”种植模式的土壤水氮迁移模型，明晰膜下滴灌水肥管理模式对农田土壤水氮迁移和作物氮素吸收利用的作用机制，提出适宜东北黑土区玉米生长的氮肥优化管理措施。研究成果对于协调东北黑土区粮食生产与农业资源可持续利用协同发展具有重要的现实意义。

该项目针对我国东北黑土区农业生产长期采用粗放的灌溉、施肥方式造成农业水资源浪费、土壤质量下降和水体污染的实际情况。主要研究不同水肥管理模式对土壤水氮迁移、作物氮素吸收利用及产量的影响，提出适宜东北黑土区玉米生长的水肥优化管理模式。.水分利用效率受耗水量和产量共同影响，在中等灌水量条件下，玉米水分利用效率较低灌水量和高灌水量有明显提升。不同水氮条件下玉米吸收肥料中氮素占总吸氮量的26.29%～41.08%，吸收土壤中氮素占总吸氮量的58.92%～73.71%。增加施氮量可以一定程度增加玉米对土壤中氮素的吸收量，但须同时适度增加灌水量，表层残留的肥料氮素会随灌水下移。不同处理下玉米氮肥损失率为21.31%～54.89%。.在灌水充足条件下，增加施氮量可以降低叶片衰老速率，延缓最大绿叶衰减速率出现时间。施氮量相同时，吐丝期叶片氮素积累量随灌水量增加呈先增加后减小趋势。籽粒灌浆速率呈先慢后快，最后趋于平缓的变化趋势，且在吐丝后30～40d籽粒灌浆速率达到最大。延缓叶片衰老速率有助于提高百粒质量和叶片氮素转移效率。土壤氮素转运量占总转运量的54.78%～71.18%，高于肥料氮素转运量。灌水量30mm，施氮量260kg/hm2时产量和水分利用效率均达到最优水平，是节水灌溉条件下东北黑土区适宜的水氮管理方案。.东北黑土区玉米种植采用适宜的施氮量与灌溉量相结合，可有效解决粗放灌溉、施肥方式造成的水肥资源利用率低、土壤质量下降的问题，在节水、增产的同时有效降低对环境的污染。