全 文 ：　文章编号:1000-1573(2000)04-0037-05
高寒半干旱区旱滩地莜麦肥水效应初析
文宏达1 , 　王殿武1 , 　李淑文1 , 　牛秀芬2 , 　宋崇信3
(河北农业大学 ,河北 保定 071001;2.河北省尚义县种了公司 ,河北 尚义 076750;
3.河北保定市农业局 , 河北 保定 071000)
摘要:从水肥耦合的角度 , 研究了高寒半干旱区旱滩地莜麦的水肥产量效应。结果表明:不同供水条件下 ,施肥量
的增加 ,使莜麦株高增大 , 穗部性状改善。从不同水肥处理的产量反应看 , 平水高肥处理(N120P90W350)增产效果最
大 ,较干旱年 N0P0 增产 581.7%,且其水分利用效率也达最高 , 为 3.44 kg·mm-1·hm-2。在相同施肥水平下 ,与干旱
年型相比 , 其它年型水分增产达 14.5%～ 322.6%;而同一降水年型下 , 不同施肥处理比 N0P0 增产仅 2.17%～
149.94%。水分增产效果大于施肥效果。水是旱滩地上莜麦产量提高的主要限制因子 ,地力次之。
关　键　词:莜麦;肥水效应;水分利用效率
中图分类号:S 147.5　　文献标识码:A
The effect of the water and fertilizer on naked oats in shoaly land
in semiarid region with cold and high elevation
WEN Hong-da1 , WANG Dian-wu1 , LI Shu-wen1 , NIU Xiu-fen2 , SONG Chong-xin3
(1.Agricultural University of Hebei , Baoding 071001 , China;2.Shangyi Seed Company of Hebei , Shangyi 076750 , China;
3.Baoding Agricultural Bureau of Hebei Province , Baoding 071000 , China)
Abstract:This paper studied the yield effect of water and fertilizer on naked oats in shoaly land in semiarid
region with cold and high elevation with the view of the water fertilizer coupling.The results showed that the
add of the amount of fertilizer application under the different irrigation norm in the period of duration of naked
oats , could raise the plant height , improve the ear character.The increase production effect of the treatment of
N120P90W350 was the largest , which increased by 581.7% than N0P0 in the dry year.And the water use effi-
ciency of N120P90W350was the highest as 3.44 kg·mm-1·hm-2.The yield of naked oats in different conditions
of fertilizer application and water was 14.5%～ 322.6% in other year types than that in dry year type under
the same level of fertilizer application.But the different fertilizer treatments increased only by 2.17%～ 149.
94% than N0P0 under the same precipitation year type.The increase production effect of waterwas larger than
that of the fertilizer application.Water was the main limiting factor for raising the yield of naked oats in shoaly
land while the fertility was the second factor.
Key words:　naked oats;effect of water and fertilizer;water use efficiency
冀西北高原位于内蒙古高原的南缘 ,属高寒半干旱生态类型区[ 1] 。该区气温低 ,无霜期短 ,年降水量在
250 ～ 450 mm之间 ,蒸发量却达 1 710 ～ 1 980 mm ,少雨高蒸散引起土壤干旱 。土壤以栗钙土为主 ,莜麦是该
区主要作物之一 。大部分土壤氮磷比例失调 。干旱贫瘠是限制该区农业持续稳产 、高产的主导因素 。从水
肥关系入手[ 2-5] ,探讨了旱滩地莜麦的水肥产量效应 ,为提高水肥利用效率及合理施肥提供理论依据 。
收稿日期:2000-04-02
基金项目:国家重点科技攻关项目(96-04-004-03)
作者简介:文宏达(1970-),男 ,河北省故城县人 ,农学硕士 , 讲师 ,从事土壤科学的教学与研究工作.
第23卷第 4期 河 北 农 业 大 学 学 报 Vol.23 No.4
2000年 10月 Journal of Agricultural University of Hebei 　Oct.2000
1　材料与方法
试验于 1993—1994年在国家重点科技攻关旱农张北试验区进行 。土壤类型为旱滩地草甸栗钙土 ,供试
土壤理化性质见表 1。
表 1　供试土壤的理化
Table 1　The physical and chemical properties of the tested soil
土壤类型
Soil type
土层深度
/ cm
Depth
of soil
有机质
/(g·kg-1)
Organic
matter
全氮
/(g·kg-1)
Total
N
全磷
/(g·kg-1)
Total
P
碱解氮
/(mg·kg-1)
Available
N
速效磷
/(mg·kg-1)
Available
P
CaCO3
/(g·kg -1)pH
<0.01mm
粘粒/ %
<0.01mm clay
质地
Texture
容重
/(g·cm-3)
Volume
weight
旱滩地草
甸栗钙土 0～ 20 30.7 1.71 0.455 116.3 9.8 43.6 7.70 37.38 中壤 1.22
图 1　莜麦田生育期降水频率分布(1956—1992)
Fig.1　Frequency distribution of precipitation in period
of duration of naked oats
　　试验设干旱年 150 mm(W150), 贫水年
250 mm(W250),平水年 350 mm(W350), 丰水年
450 mm(W450)4个水分梯度 ,生育期供水量是根
据该区1956—1992年的旬降水资料得到的(图
1)。肥料设N0P0、N60P0 、N0P45 、N60P45 、N60P90 、N120
P45 、N120P90共 7个水平 ,水肥共 28个处理 ,每处
理重复3 次 ,随机区组排列 。以尿素 、三料 、二
铵做氮 、磷肥基施。试验在盆口面积为 615.4
cm2 、大小通体一致的塑料盆内进行 。每盆装土
20 cm 高 ,容重 1.22 g·cm-3 。供试莜麦品种“品
14” ,播量 40粒·盆-1 。盆栽试验区上方安装长 、
宽 、高为 20 m×10 m×4.5 m ,边高 1.5 m 的旱
棚 ,以防降雨。
2　结果与讨论
2.1　不同水肥处理莜麦地上部生物学特性
表 2　旱滩地水肥试验生物学性状
Table 2　The biological character of water-fertilizer experiment in shoaly land
供水量/mm
Water application
处理
Treatments
株高/ cm
Plant height
穗长/ cm
Ear length
小穗数
Number of
spikletes
穗数/(万·hm-2)
Number of
the ears
千粒重/g
Thousand-kernel-weight
150 N0P0 33.6 10.1 7.8 309.0 19.19
150 N60P45 38.0 10.5 8.3 454.5 22.22
150 N120P90 41.4 11.1 8.4 414.0 18.78
250 N0P0 45.3 12.6 9.2 736.5 20.13
250 N60P45 46.0 12.5 8.9 910.5 22.94
250 N120P90 51.4 13.6 10.9 829.5 21.98
350 N0P0 50.4 12.6 10.4 853.5 20.92
350 N60P45 55.6 13.5 10.7 882.0 21.26
350 N120P90 59.9 14.7 13.9 898.5 22.32
450 N0P0 47.4 7.8 5.5 796.5 15.16
450 N60P45 54.4 13.0 9.0 853.5 18.25
450 N120P90 54.3 10.4 8.9 832.5 17.21
干 旱年 型
150 mm 下 ,由于
水分亏缺 , 地上
部植株生长发育
受阻 , 群个体和
穗部性状发育不
良(表 2)。在贫
水年 、平水年 ,随
水分改善和施肥
量增加 , 莜麦株
高增大 , 群体加
大 ,促进了小穗
发育 , 改善了穗
部性状 ,使穗长 、
小穗数 、千粒重
增大 , 从而为莜
38 河 北 农 业 大 学 学 报 第 23卷
麦产量的提高提供了有力保证 。但在高水分条件下 ,由于短期积水及贪青倒伏 ,使莜麦生长受阻 ,穗部性状
发育较差 ,从而影响产量的形成 ,使产量水平较低 。
2.2　莜麦产量对水肥耦合的响应
由表 3可知 ,在水分缺乏的干旱及贫水年型 ,产量均以氮 、磷低量配施(N60P45)处理最高 ,而在平水年型
则以高肥(N120P90)处理最高 ,较干旱年N0P0处理增产 581.7%,说明供水量的增加 ,提高了施肥效果 。但丰
水年型 ,由于高肥(N120P90)处理受贪青 、倒伏等因素的影响 ,产量反而略低。同一施肥水平下 ,与干旱年型相
比 ,其它年型水分的增产幅度达 14.5%～ 322.6%;而在同一降水年型下 、不同施肥处理比 N0P0 仅增产
2.17%～ 149.94%。水分的增产效果大于施肥效果。水是限制旱滩地草甸栗钙土农田莜麦生产的主要因
素 ,地力次之。
表 3　旱滩地莜麦水肥耦合试验结果
Table 3　Results of water-fertilizer coupling experiment on naked oats in shoaly land
供水量/mm
Water
application
处理
Treatment
产量/(kg·hm-2)
Yield
耗水量/mm
Water
consumption
水分增产/ %
Yield
increased
by water
施肥增产/ %
Yield
increased
by fertilizer
总增产/ %
Total
increasing
yield
水分利用效率/(kg·mm-1·hm-2)
WUE
150 N0P0 178.8 151.8 -　 -　 -　 1.18
150 N60P0 268.1 154.1 -　 49.9 49.9 1.74
150 N0P45 195.0 154.0 -　 9.1 9.1 1.27
150 N60P45 462.5 155.7 -　 158.7 158.7 2.97
150 N60P90 341.2 154.4 -　 90.8 90.8 2.21
150 N120P45 406.2 154.6 -　 127.2 127.2 2.63
150 N120P90 446.9 155.1 -　 149.9 149.9 2.88
250 N0P0 268.8 251.3 50.3 -　 50.3 1.07
250 N60P0 427.9 253.7 59.6 50.2 139.3 1.69
250 N0P45 373.7 253.6 91.6 39.0 109.0 1.47
250 N60P45 617.5 255.4 33.5 129.7 245.4 2.41
250 N60P90 487.5 254.0 42.9 81.4 172.7 1.92
250 N120P45 503.8 254.1 24.0 87.4 181.8 1.98
250 N120P90 511.9 254.9 14.5 90.4 186.3 2.01
350 N0P0 747.5 350.6 318.1 -　 318.1 2.13
350 N60P0 950.6 352.4 254.6 27.2 431.7 2.70
350 N0P45 763.7 352.0 291.6 2.2 327.1 2.17
350 N60P45 1 015.6 353.0 119.6 35.9 468.0 2.88
350 N60P90 1 023.8 353.3 200.1 37.0 472.6 2.90
350 N120P45 1 186.2 353.7 192.0 58.7 563.4 3.35
350 N120P90 1 218.8 354.1 172.7 63.1 581.7 3.44
450 N0P0 755.6 441.9 322.6 -　 322.6 1.71
450 N60P0 908.4 444.8 238.8 20.2 408.1 2.04
450 N0P45 780.0 436.0 300.0 3.2 336.2 1.79
450 N60P45 1 189.0 454.0 157.1 57.4 565.0 2.61
450 N60P90 1 078.2 450.9 216.0 32.7 503.0 2.39
450 N120P45 1 096.5 454.4 169.9 45.1 513.3 2.41
450 N120P90 1 145.0 452.7 156.2 51.5 540.4 2.53
　　在不同供水量条件下 ,随施肥量的增加 ,水分利用效率逐渐增大 ,且均以 N60P45和 N120P90处理较高 ,说明
氮磷配比以1∶0.75为较佳的施肥配比。平水年型N120P90处理WUE最高为3.44 kg·mm-1·hm-2 。由此说明 ,
施肥促进了莜麦对水分的吸收利用 ,并提高了水分利用效率 ,使产量提高。
2.3　不同水肥处理莜麦的肥料利用率
在水肥耦合条件下 ,莜麦的氮 、磷肥利用率各有特点 ,不同降水年型 ,氮肥利用率均以N60P45处理最高 ,
39第4期 文宏达等:高寒半干旱区旱滩地莜麦肥水效应初析
N60P90次之;而磷肥利用率则以 N60P45和 N120P45处理最高 ,说明配施磷素可促进作物对氮的吸收 ,增加氮素用
量也可提高磷肥利用率。氮 、磷合理配施增产效果显著。同时 ,生育期灌水量的增加 ,也提高了植物对 N 、P
肥料的利用率(表 4)。
表 4　不同水肥条件下莜麦的肥料利用率
Table 4　Fertilizer use efficiency of naked oats under different water and fertilizer levels
供水量/mm
Water
application
处理
Treatment
　产量
/(kg·hm-2)
　Yield
肥料利用率/ %＊
Fertilizer use efficiency
籽粒 N 植株 N 子粒 P2O5 植株 P2O5
Grain Plant Grain Plant
产投比
Ratio of output
and input
150 N0P0 178.8 - - - - -
150 N60P0 268.1 3.88 8.20 - - 1.49
150 N0P45 195.0 - - 0.69 7.76 1.24
150 N60P45 462.5 19.37 33.67 4.50 11.5 1.37
150 N60P90 341.2 6.92 32.03 1.28 6.44 0.69
150 N120P45 406.2 4.82 12.46 3.69 6.58 0.78
150 N120P90 446.9 5.85 9.50 2.18 2.93 0.66
250 N0P0 268.8 - - - - -
250 N60P0 427.9 8.02 23.80 - - 2.38
250 N0P45 373.7 - - 2.60 12.61 2.37
250 N60P45 617.5 17.72 43.67 7.09 19.93 1.83
250 N60P90 487.5 9.42 30.95 3.07 8.41 0.98
250 N120P45 503.8 5.16 35.19 5.93 14.41 0.97
250 N120P90 511.9 5.71 21.47 3.01 5.65 0.76
350 N0P0 747.5 - - - - -
350 N60P0 950.6 9.92 13.74 - - 5.28
350 N0P45 763.7 - - 2.46 17.42 4.85
350 N60P45 1 015.6 10.95 53.58 7.02 26.24 3.01
350 N60P90 1 023.8 13.32 62.32 2.91 4.06 2.07
350 N120P45 1 186.2 9.90 39.49 13.31 21.09 2.29
350 N120P90 1 218.8 9.57 30.51 7.10 9.87 1.81
450 N0P0 755.6 - - - - -
450 N60P0 908.4 6.88 34.35 - - 5.05
450 N0P45 780.0 - - 1.84 17.28 4.95
450 N60P45 1 189.0 17.85 53.93 12.87 13.59 3.52
450 N60P90 1 078.2 13.28 33.69 4.21 8.52 2.18
450 N120P45 1 096.5 7.17 19.52 10.96 26.68 2.12
450 N120P90 1 145.0 10.66 24.73 5.41 10.29 1.70
　　　　　　注:＊肥料利用率(%)=施肥植株养分含量(kg·hm-2)-对照植株养分含量(kg·hm-2)施肥量(kg·hm-2) ×100;＊＊1kg 莜麦 1.0元 , 1kg纯 N 3.0元 , 1kg纯 P2O5 3.5元.
2.4　莜麦水肥耦合效应
通过多元非线性回归方法建立了莜麦产量与氮(N)、磷(P)和水(W)的耦合效应模型:
Y =-422.98+3.76N+3.07P +4.21W+0.054NP+0.0045NW+0.0026PW-0.044N2-
0.067P2-0.0034W2　　　F=13.895＊＊ , R=0.935＊＊
对模型进行 F 检验达极显著水平 ,说明模型与实际值拟合较好 ,各因素对产量的效应是可靠的 。由水
肥耦合模型可知 ,氮与磷 、氮与水 、磷与水之间有较显著的正交互作用 。施氮效果好于施磷 ,而且氮磷合理配
施好于单施。随降(灌)水量的增加 ,经济最佳施肥量渐增 ,但在高水分条件下 ,由于贪青晚熟 ,倒伏等因素的
影响使产量随施肥量增加而出现拐点 ,从而使经济最佳施肥量降低。
40 河 北 农 业 大 学 学 报 第 23卷
由水肥耦合模型可预测生育期不同降水条件下莜麦的经济最佳施肥量(表 5)。生育期降水 150 ～ 450
mm范围内 ,经济最佳施肥量变化于 N:21.42 ～ 46.55 kg·hm-2 ,P2O5:8.33 ～ 24.28 kg·hm-2 ,N与 P2O5 配比变
化为 1∶0.4 ～ 1∶0.52 ,经济最佳产量范围 240.6 ～ 1 081.5 kg·hm-2。可见 ,随降水量减少 ,产量明显降低 ,最佳
施纯氮量及施磷量也随之减少 ,且减少的幅度氮大于磷 。当降水量由 150 mm向 450 mm等梯度(50 mm)增加
时 ,最佳经济产量递增幅度减小 ,由 179.5 kg·hm-2减少到 100.9 kg·hm-2 ,这符合报酬递减规律。此时施纯
氮量按4.19 kg·hm-2递增 ,施纯磷量按 2.66 kg·hm-2递增 ,说明当土质相同时 ,随降水等间距变化 ,实现莜麦
经济最佳产量之增量所需氮与磷为固定值。
表5　不同供水条件下莜麦经济最佳产量及所需施肥水平
Table 5　The best economic yield and fertilizer rate of naked oats with different water supply
项目
Item
模拟降水量/mm　Model precipitation
150 200 250 300 350 400 450
经济最佳产量/(kg·hm-2) 240.6 420.1 583.8 731.8 864.0 980.6 1081.5
施纯氮量/(kg·hm-2) 21.42 25.61 29.80 33.98 38.17 42.36 46.55
施纯磷量/(kg·hm-2) 8.33 10.99 13.65 16.31 18.96 21.62 24.28
3　小结
1)不同降水年型 ,
随施肥量的增加 , 可促
进莜麦生长 ,使株高增
大 ,穗部性状改善 ,不同
水肥处理以平水年 N120
P90处理产量最高 ,较干旱年 N0P0增产 581.7%。相同施肥水平下 ,水分的增产幅度为 14.5%～ 322.6%;而同
一降水年型下 ,不同施肥处理较N0P0 增产仅2.17%～ 149.94%。
2)施肥促进了莜麦对水分的吸收利用 ,以平水年 N120P90处理水分利用效率最高 ,为 3.44 kg·mm-1·
hm
-2 。氮磷合理配施及供水量的增加 ,提高了氮磷肥料利用率 。
3)由水肥耦合模型可预测生育期不同降水条件下莜麦的经济最佳施肥量。水分是限制旱滩地莜麦生产
潜力的主导因素 。
参考文献:
[ 1] 　钮薄.北方旱农地区农业生态类型及综合开发途径[ J].干旱地区农业研究 , 1990(1):1-11.
[ 2] 　樊小林 ,张成娥 , 李玲.黄土高原旱地农业水肥研究现状与展望[ A].中国土壤学会青年工作委员会.土壤资源的特性
与利用[ C].北京:北京农业大学出版社 , 1992.72-79.
[ 3] 　王小彬 ,高绪科 , 蔡典雄.旱地农田水肥相互作用的研究[ J].干旱地区农业研究 , 1993 , 11(3):6-12.
[ 4] 　孙志强.陇东旱地水肥产量效应的研究[ J].干旱地区农业研究 , 1992 , 10(4):57-61.
[ 5] 　汪德水 ,程宪国 , 姚晓晔 ,等.半干旱地区麦田水肥效应研究[ A].陈万金 ,信 诠.中国北方旱地农业综合发展与对策
[ C].北京:中国农业科技出版社 , 1993.156-160.
(编辑:石文川)
·重要启事· 本刊加入万方数据资源系统(ChinaInfo)数字化期刊群的声明
为了实现科技期刊编辑 、出版发行工作的电子化 ,推进科技信息交流的网络化进程 ,本刊现已入网“万方
数据资源系统(ChinaInfo)数字化期刊群” ,由本刊登载的文章将统一纳入万方数据资源系统(ChinaInfo),进入
因特网提供信息服务 ,本刊所付稿酬包含刊物内容上网服务报酬 ,不再另付 。如有不同意者 ,请在来稿时予
以声明 ,否则本刊将视为同意编入万方数据资源系统。
万方数据资源系统(ChinaInfo)数字化期刊群是国家“九五”重点科技攻关项目 ,截止 1999年底已有 1000
种期刊全文上网(网址:http://WWW.chinainfo.gov.cn/periodical)。本刊全文内容按照统一格式制作编入
万方数据资源系统(ChinaInfo),读者可上因特网进入万方数据资源系统(ChinaInfo)免费(一年后开始酌情收
费)查询浏览本刊内容 ,也欢迎各界朋友通过万方数据资源系统(ChinaInfo)向我刊提出宝贵意见 、建议 ,或征
订本刊。
《河北农业大学学报》编辑部
2000-10
41第4期 文宏达等:高寒半干旱区旱滩地莜麦肥水效应初析