全 文 ：第 l0卷 第 1期
2 0 0 2年 3月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chh,ese journal of Eco—Agriculture
V0I．10 N0 l
March， 2002
干旱条件下施肥效应及其作用机理
关军锋 李广敏
(河北省农林科学院农业物理生理生化研究所 石家庄 050051)
摘 要 干旱J司题是制约作特生长和产量的王要逆境国素之一。合理施用 N、P、K肥可 偿干旱务件下诈物生长
受抑和产量降低的不良兢应，改善植拣的生理功能，提高永舟刮庠效率。在呈产实际 实行 肥耦台运等．可充苛
发挥见效，达到节水高产的目的。
关键词 作袖 干旱 施肥 舟利用效率 肥耦合
Effects and mechanism of fertilization under drought GUAN Jun—Feng，LI Guang—Min (Institute of Agr~>Physics．
Ham Physiology andBiochemistry，HebeiAcademy of A窖rieuhura]and Forestry Seienc~，Sh~iazhuang 050051)，CJEA，
2002，10(1)：59-61
A~tract Drought is the main factor restricting crop growth and yield The proper app[ication of nitrogen，phosphorus
and pora~ium fertilizers could oompensate the inhibition effects of crop growth and yietd by drought-m㈣ intpruve the
plan t physiologica[function，and increase waEer use efficiency The application of coupling of~vRter and ferti Lizer could suf
ficiently take advantage of the fertilizer effects，Nave water and get high yield
Key w~rds Carop，Drca~ght．Fertilizer，W ater e efficieacy，Coup(ing o{’Ⅳater aad fert~izer
世界范围的干旱问题 日趋严重 ，因而开展以节水高产为中心的机理与技术研究意义重大：近年研究结
果表明，施肥可使作物增产，补偿干旱条件下作物生长受抑和产量降低的不良效应，在抗旱栽培和提高水分
利用率方面发挥重要作用。
1 施肥补偿干旱条件下作物生长受抑的不良效应
地上部。施用 N、P、K肥，增加 N、P、K素营养 ，能够补偿水分胁迫下作物表现出的叶面积减小、叶片伸
展缓慢和产量下降等不良效应，促进干物质生产 。在水分胁迫下 N、P施用量对小麦产量的影响呈抛物
线形分布，且 N肥和P肥最佳施用量随另一方施用量增加而降低 ，随水分胁迫加剧，施用 N肥效果逐渐降
低 ，而施 P肥的效应增大 ，因此在水分胁迫下增施 P肥可缓解 干旱对产量 的不利影响 。在我国典 型的干
旱半干旱区甘肃省定西地区浇灌底墒水而整个生育期不浇水，施 P肥比不施 P肥可提高春小麦产量
29 79％ 。
地下部。在不同土壤水分状况下施肥对地下部根系发育的作用效果不同 ，在旱地条件下适量施用 N、
P肥 ．一方面可增加单株次生根条数，另一方面还增加根系生物总量和深层根系的数量，并能提高根系活力。
相对于施 N肥而言，施 P肥对根系发育的促进作用更为明显。N、P配合施用，比单一施用 N肥或 P肥促进
根系发育的效果更为显著 与施 N肥相比，施 P肥能显著促进根系发育，加速根系生长，提高根干物质
量：尤其在土壤严重干旱(土壤相对含水量为40％)时其增效作用更为显著
根／冠比值。施 N肥可降低干旱条件下小麦根／冠比值” ，说明高 N对地上部的促进作用大于对地下部
的促进作用
2 施肥改善干旱条件下作物生理功能
2．1 光合作用
干旱条件下小麦叶片气孔阻力增加，叶肉光台活性降低，叶绿素含量减少，光合作用下降，这种光台速率
(Pn)的明显下降主要是中度以上的土壤干旱(土壤相对含水量为 40％～25％) 。施 N肥对干旱条件下叶
片光台速率的影响与干旱程度、施 N肥水平有密切的关系。与不施 N肥相比，施用 N肥能提高干旱条件下小
· 河北省科委 农业 省校台作基金项 目(98Z1305)责助
收稿 日期 ：2000—08-16 改回 日期：2000—10一10
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中 国 生 志 农 业 学 报 第 l0卷
麦叶片的光合速率 。 。 干旱条件下光合速率随施 N肥量增加而增大 严重下旱条件下施用 N肥影响光
合速率的主要因素不是气孔，而是叶肉光台能力。衙上官周平 ”认为，在干旱条件下小麦的光合速率主要
受制于非气孔因素，此时使用 N肥可加剧干旱对叶绿体光合能力的抑制：在旱地条件下 1次施用 N肥，能
增大叶面积，提高功能叶片的叶绿素、总糖和可溶性糖含量 ，这是施N肥增加叶片同化物的一个佐证。施
P、K肥增加干旱条件下小麦叶片的叶绿素含量 ，降低叶片 C。 补偿点 ，提高单叶光台速率一
2．2 水分状况
施用化肥和有机肥可提高土壤肥力，明显提高植株水势，随土壤肥力提高，植物水有效性相应增
加 。这表 明施肥在一定程度上可缓解干旱对植物的胁迫伤害。施 N、P肥的效 果国土壤水分状况不 同
I酊异 从水势 j二看，在轻度干旱条件下 N、P营养对叶片水势的影响不大，但在中度～严重下旱下随水分胁
迫加剧，叶水势明显降低，施 N肥反而降低叶片水势和相对含水量，施 P肥则相反，从叶水势日变化来看，与
N素营养相比，干旱条件下增加 P营养能维持叶片在 ld内较长时间具有较高的水分含量 ．提高根系水势和
叶片束缚水含量 ，增强组织原生质的耐脱水能力 土壤中度干旱时混施 N、P、K肥的小麦叶片水势和相对
含水量明显低于不施肥的叶片，但离体叶片的保水能力增强 。
2．3 渗透调节
施肥能提高干旱条件下小麦叶片的渗透调节能力 ，这样作物本身通过降低渗透势使叶片维持一定
的膨压，以利于干旱条件下叶片的正常生理代谢进行。从渗透调节物质 E看 水分胁迫下单独施用 N、K肥
和混施能提高叶片中脯氨酸含量。通过对室内培养的玉米幼苗营养液中有无P的效应研究表明，在渗透胁
迫下有P处理者大量积累渗透物质(可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸和脯氨酸)的时间较无 P处理滞后约 3d左
右 ，维持较高渗透物质积累量的时间较长 ，表明 P对促进作物适应干旱胁迫及御旱性有显著的作用0。。
2．4 蒸腾与蒸发
施用 N、P肥可促进地上部发育，增加植株蒸腾量，减少土壤水分蒸发量 ，薛青武等。认为随土壤含
水量的下降．高 N和中N条件下叶片的气孔导度和蒸腾速率下降很快，而低 N叶片则下降较慢。在严重水
分胁迫下(30％和25％的土壤毛管持水量)高 N和中 N叶片的气 L导度和蒸腾速率反而小于低 N叶片．}兑
明施 N肥提高了小麦叶片对水分胁迫的敏感性，即提高了气孔的调节能力。但在土壤严重干旱条件下 N营
养引起蒸腾蒸发量明显下降，表现为负作用，P营养则为正作用，只是效果不及轻度干旱或不干旱的情况．同
时施 P肥小麦叶片蒸腾速率低，日变化的双峰现象减弱，这种情况一方面加大了土壤 根系一空气的水势梯
度，便于植物执干燥的土壤中吸收水分；另一方面增加了植株的失水量，不利于维持水分，再加上施肥后植株
叶面积增大，蒸腾耗水量高。
2．5 N代谢
水分胁迫时施 N肥有利于提高小麦叶片的硝酸还原酶活性 ，从而有利于土壤中 NO N向 卜L N的
转化，有利于植物对 N的利用，且降低蛋白酶、肽酶及核糖核酸酶活性，使蛋白质和 RNA保持在较高的水
平，减缓 N代谢紊乱 。
2．6 其他生理指标
在渗透胁迫的初期和渗透胁迫程度轻时，小麦根系中无机磷含量高于对照，但根系活力则随胁迫程度的
加重而降低 ，而施用 P肥能明显提高根系比表面积 ，降低根系呼吸速率。干旱时施 K植株叶片细胞透性
低于未施 K者 ，表明施 K提高植物抗旱性。但严重干旱条件下施用 N肥多时增大细胞膜透性 ，表明过
量施用 肥对植株的发育并不利。
3 水分利用效率与水肥耦台
3．1 施肥与水分利用效率的关系
用不同的植物材料和水分利用效率表示方法都证明，适当施肥可明显提高水分利用效率。如施用 N、P
肥提高小麦幼苗水分利用效率(干物质量与耗水量的比值)，最优的施肥方案是在严重干旱下施用 P肥；在
土壤较为干旱时适当增施 N肥，水分条件较好时适当少施 N肥。水分胁迫下施 N肥后小麦叶片短时水分
利用效率(蒸腾单位质量水所同化的CO 量，P”／Tr)有所提高，甚至与正常供水的相当，这说明困水分胁迫
导致的短时水分利用效率的降低可通过增施 N肥得到部分补偿，但严重干旱条件下高 N处理反而降低短时
间水分利用效率 。叶面喷施 KH P。4能提高玉米幼苗叶片的短时间水分利用效率 。 盆栽和大田实验
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第 1期 关军锋等：干旱条件下施肥效应及其作用机理
结果表明，施肥，特别是 N、P、K肥配施町显著提高小麦水分利用效率(产量与土壤耗水比值)c党廷辉 在
分析冬小麦产量与水肥的关系后指出，施肥方式、种类和数量直接影响水分利用效率和底墒利用效率．适当
增施有机肥、N肥和P：0 能明显改善水分利用效率和底墒利用率。N肥有利于提高水分利用效率，而 P：0s
则有利于提高底墒利用率，增强对土壤深层水的利用 从热力学上看，施肥提高作物水分利用效率的机理在
于增加土壤与植物问的水分热力学函数——偏摩尔自由能梯度，提高植株的提水作用，平抑不同土壤含水量
所导致的土壤一植株问水分自由能梯度的差异 。
3．2 水肥耦合效应
鉴于水分胁迫影响肥效和施肥提高干旱条件下作物生产能力，因此在实际生产中合理实行水肥耦合运
筹 ⋯，可大大提高水分利用效率，发挥肥效，以保证在干旱条件下作物不减产，甚至增产。研究表明，小麦
对 N、P的吸收随土壤含水量的增加而增加 ，产量亦随之提高；相对含水量在 54％～67％时肥水交互作用属
列比希协同作用类型；相对含水量达 80％时肥水交互作用则转变为顺序加和性类型 樊小林等 研究证
明，在轻度干旱条件下选用中度抗旱的小麦品种，配合施用偏重和中等水平的 N肥，可达到最高籽粒产量
至于旱地施肥策略，李生秀等 提出在养分上要注意合理配合，用量上要考虑土壤供水，方法上要重视有机
肥底施，各种肥料深施和早施。总之，从长远来看，今后应注意加强干旱胁迫下肥效的作用机理研究，考虑实
际情况下干旱区的施肥问题，以解决旱区水源紧张和粮食产量偏低的重大难题。
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