不同降雨和灌溉模式对作物产量及农田氮素淋失的影响

【目的】定量化不同降雨和灌溉条件下农田氮素的淋失和作物产量,为不同降雨量年份的灌溉决策提供科学依据。【方法】在中国农业大学河北曲周实验站,依据该地40年(1966—2005)的气象资料,结合当地农民的习惯,设定了5种灌溉方式,即冬小麦季灌水3次,分别在越冬期、起身到拔节期和灌浆期,灌水量分别为:(A)无灌溉,(B)50 mm+50 mm+50 mm,(C)70 mm+70 mm+70 mm,(D)90 mm+90 mm+90 mm,(E)120 mm+120 mm+90 mm;夏玉米季灌水2次,分别在苗期和乳熟期,灌水量分别为:(A′)无灌溉,(B′)80 mm+0 mm,(C′)80 mm+70 mm,(D′)90 mm+80 mm,(E′)100 mm+100 mm。利用校验后的水氮管理模型,分析了不同降雨量和灌溉对氮素淋失和作物产量的影响。【结果】冬小麦产量随降雨和灌溉量的增加而增加。在综合考虑氮素淋失风险和作物产量的条件下,当降雨量<200 mm(发生概率87.2%)时,可采用D灌溉方式,相应氮淋失量为0—30.9 kg N·hm-2;当降雨量>200 mm(发生概率12.8%),可采用C灌溉方式,相应氮素淋失量为0.06—41.2 kg N·hm-2。夏玉米产量也随灌水量的增加而增加,但降雨和灌溉总量超过600 mm时,产量下降;按降雨量可分为<250 mm(发生概率17.9%)、250—450 mm(发生概率64.2%)、>450 mm(发生概率17.9%),分别采用D′、C′和B′的灌溉模式,相应的氮素淋失为0—7.3 kg N·hm-2,0—82.2 kg N·hm-2(其中84.2%的淋失水平为I级,淋失水平Ⅲ级只有5.3%)和0—61.6 kg N·hm-2(其中I级概率为86.8%,Ⅲ级只有2.6%)。【结论】不同降雨量采用不同的灌溉模式,既可以保证产量,又可以减少氮淋失。普通年份冬小麦季建议采用越冬期、起身到拔节期和灌浆期3次灌溉,每次灌水90 mm的模式。夏玉米季采用苗期和乳熟期灌溉,分别灌水80 mm和70 mm的模式。