作物水肥耦合产量效应模型研究进展

付茂宁　胡代玉

摘 要：农业生产力提高的关键因素为水和肥，使水肥增产效应充分发挥能够更好地促进我国农业发展、保证粮食安全。因此，需要积极采取相关措施促进水肥关系有效协调，从而实现养分和水分经济、合理利用。

关键词：水肥耦合；产量效应；模型研究

中图分类号：S31 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180733043

在農业生产期间，肥料和水分能够对作物生长产生严重影响。水肥和作物间、各养分间、养分和水分间具有相关的动态平衡关系，同时作物的产量和生长发育影响上述相互作用的情况称之为水肥耦合效应。长时间以来，在我国北方，低下的肥力和亏缺的水分对农业生产力水平的增高具有严重制约作用，在南方存在严重浪费水资源的情况，过高的化肥用量严重污染了环境，降低了肥料利用率[1]。

1 作物产量和水肥耦合之间的相关关系

在植物生长发育过程中，水是其必备条件之一；肥料能够促进作物在生长期间对矿质元素有效获取。作物产量、合理施肥和灌溉3者之间的关系十分密切。相关研究显示，过高或过低的使用N肥，会严重影响作物产量；过高的施用量还会降低作物产量，并对环境产生危害。P肥对根系发达具有积极促进作用，促进作物抗病、抗寒及抗旱能力不断增强，缩短作物成熟时间。如果P肥不能满足作物的需求，则会抑制相关代谢过程，延长作物成熟时间。在生物体内，K作为一种活化剂能够促进作物抗倒伏能力增强。且养分和水分两者之间具备一定的协同效应，增水可促进肥料增产效应提高，增肥可使灌水产量效应增加。为此，需要做到合理施肥和灌溉，使水肥因子积极匹配，从而促进水肥因子的增产效应得到充分发挥，促进水分和肥料利用率提高和作物产量增加，避免因施肥不合理导致肥料流失、水体和土壤污染的情况发生，有利于生态环境良性循环[2]。

2 作物产量模型和水肥耦合效应

近年来，深入广泛地研究了水肥效应，结果显示，在对作物产量起主要作用的肥和水的研究中出现不完全一致的结论，导致上述情况出现的原因主要为存在不同的分析方法和研究条件。大部分研究显示，在半干旱和干旱地区，水分为对作物产量产生限制的关键影响因素，而在丰水年，作物产量受施肥量的影响较大。在正常年份的湿润和半湿润地区具有充足的降水，此时补充灌水具有较小的作用。

2.1 小麦产量受水肥耦合效应的影响

2.1.1 主因素影响

水分在干旱年会对冬小麦产量产生严重限制，且为主要因素，配合不协调的N、P或过大的施肥量均会降低作物产量和施肥效益。部分学者研究指出，相比于肥料，春小麦水分存在较大的平均主效应[3]。

2.1.2 交互因子相互作用和模型

在特定范围中水分和N素之间存在一定的协同作用，但P水、N、P存在不明显的交互作用，部分情况下水能够与P进行替换。同时阈值反应存在于小麦水肥配合中，如果比阈值下限水平低，则N、P的增产效应不明显，会出现较低的水分利用率；如果比阈值上限水平高，则水肥互作效应的趋势为下降；但在阈值内时，水肥互作则存在十分显著的增产效应。

2.2 小麦产量受水肥耦合效应的影响

2.2.1 与水效相比，肥效较大

在北方旱作环境中，如果土壤存在较低的自然肥力水平，则与水分增产效果相比，玉米施肥具有较大的增产效果，相关平衡系数存在于水肥间。

2.2.2 与肥效相比，水效较大

相关研究显示，在半干旱和干旱地区，玉米生长的关键影响因素为水分。水分能够决定玉米的生长，在灌溉的特定范围中，增加灌水量可以显著增加玉米产量和玉米生物量；玉米性状受N肥的影响稍小。

2.2.3 水肥耦合模型

在深入研究下，部分研究者对水肥耦合空间耦合有所涉及。通过对玉米产量受不同空间耦合方式的影响情况进行积极研究，结果显示，灌水量为300m3/hm2和562.5m3/hm2的情况下，水肥耦合方式的不同会出现相同规律的玉米产量。且水肥因子和报酬递减定律有效符合[4]。

3 结语

分水在干旱年是对冬小麦产量产生限制的关键因素，在丰水年份或平水年，降水时间分布、降水量及土壤底墒等因素会对作物产量产生影响。且产量受N水效应的影响最大，为交互和协调作用。在阈值内，小麦水肥互作存在显著的增产效应。玉米具有十分复杂的水肥效应，耦合效应的大小根据试验情况决定，也有阈值反应存在，同时水肥因子与报酬递减定律相符合。可见，积极研究水肥耦合，能够有效提高水分和肥料的利用率，从而保护环境和解决资源紧缺问题。

参考文献

[1]谭茂玲，贾晓凤，蔡晓曼，等.水肥耦合对苦荞产量的影响[J].成都大学学报（自然科学版），2015，34（4）：331-335.

[2]王亮，黄初女，朱浩哲，等.滴灌施肥条件下玉米水肥耦合效应的研究[J].农业与技术，2017，37（7）：100-101.

[3]程洪森，徐宁，马策，等.北方设施切花月季水肥耦合对切花产量的影响[J].中国园艺文摘，2014（5）：29-31.

[4]成军花.水肥耦合对作物的影响研究进展[J].现代农业科技，

2014（5）：233-234，236.