河北省水肥耦合及平衡施肥节水效果研究.docx

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河北省水肥耦合及平衡施肥节水效果研究

河北省水肥耦合及平衡施肥节水效果研究

摘要

土壤水分与肥料是农业生产的两大因素，两者具有协同效应，增水能够增加肥料的增产效应，增肥能够增加灌水的增产效应，既相互制约又相互协调促进。

在实际农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，并充分发挥水肥因子的整体增产作用，但目前已有的研究多集中于水、肥单因素与产量关系的研究。

此外，河北省水资源严重不足，地域和季节分布不均衡，严重制约了地区经济和社会的发展。

为此，协调好肥料使用量、利用效率与水分之间的关系、提高水分生产效率、从水肥耦合角度来评价农业生产具有重要意义。

研究水肥耦合效应，弄清水分与养分的相互作用机理，对指导河北省合理施肥、提高肥料和水分利用效率、提高农业生产的经济效益和生态效益、保障农业可持续发展是必要且重要的。

本文的研究主要分为以下几个方面：

（1）搜集河北省土壤与施肥技术、主要作物和不同分区、不同土壤类型的的水肥耦合与平衡施肥技术相关资料，分析水肥耦合及平衡施肥技术的节水增产机理。

（2）分析河北省1980-2000年水肥耦合及平衡施肥技术的变化状况，主要包括各区化肥用量变化情况、各区水肥耦合与平衡施肥技术节肥量变化情况、各区水肥耦合与平衡施肥技术增产量。

（3）提出水肥耦合及平衡施肥技术虚拟性节水量计算模型，对水肥耦合及平衡施肥技术的虚拟性节水量进行计算，主要包括各区水肥耦合及平衡施肥技术增加利用的土壤水资源量和各市水肥耦合及平衡施肥技术增加利用的土壤水资源量。

（4）对河北省水肥耦合及平衡施肥技术节水量进行了预测。

主要包括人口及耕地面积预测、水肥耦合及平衡施肥技术面积预测、水肥耦合及平衡施肥技术节水量预测（各区预测结果、各市预测结果）。

关键词：

水肥耦合；节水效果；土壤水资源量；增产量；河北省

StudyonWater-savingEffectofFertilizerCouplingandBalancedFertilization

inHebeiProvince

Abstract

Soilmoistureandfertilizerarethetwomajorfactorsinagriculturalproduction,whichhaveasynergisticeffect.Howtocoordinatewaterandfertilizerrelationsgetsgreatattention,througheffectivemeasures,inordertoreasonableandeconomicalusingofwaterandnutrientsbetter.Waterorfertilizerisstudiedasthesinglefactorwiththerelationshipbetweenyield,butwaterandnutrientsplayaninteractionforcropgrowthanddevelopment.Soinrecentyearswaterandnutrientsareregardedasaunifiedwholetobestudiedwiththecropyield.

Ontheotherhand,shortageofwaterresourcesandunevengeographicalandseasonaldistributionseriouslyhampertheregion'seconomicandsocialdevelopmentofHebeiprovince.So,itisverysignificancetoevaluateagriculturalproductionfromfertilizercouplingperspective,coordinatefertilizerusagewell,relationshipbetweenefficiencyandwater,improvingwaterusingefficiency.

Thisstudyisdividedintofouraspects:

（1）Collectrelativedataaboutfertilizercouplingandbalancedfertilizationtechnologyindifferentzonestoanalysisofyieldmechanism.

（2）Analysisthechangeoffertilizercouplingandbalancedfertilizationtechnologyfrom1980to2000.Itincludes:

changesoffertilizationamount、changesofsavingfertilizationamount、changesofincreasingproduction.（3）Calculatethevirtualwatersavingamountasthebasisofcalculatingmodelincludingeachzoneandeachcity.（4）Forecastwatersavingamount.Includingareasofpopulationandarableland、areasoffertilizercouplingandbalancedfertilizationtechnologyandwatersavingamountineachzoneandeachcity.

Keywords:

Waterandfertilizationcoupling；Water-savingeffect；Soilwaterresources

；Increaseinproduction；Hebeiprovince

目录

1引言1

1.1研究背景与研究意义1

1.2国内外研究现状2

1.3本文研究思路与研究内容4

1.3.1本文研究思路4

1.3.2本文研究内容5

2河北省水肥耦合及平衡施肥技术概况7

2.1水肥耦合概念及机理7

2.2河北省水肥耦合及平衡施肥技术发展简述7

2.2.1河北省分区研究7

2.2.2河北省各区水肥耦合发展研究9

2.31980-2000年河北省不同分区水肥耦合情况11

2.3.1坝上高原区水肥耦合情况11

2.3.2冀西北山地丘陵盆地区水肥耦合情况13

2.3.3燕山山地丘陵区水肥耦合情况14

2.3.4太行山山地丘陵区水肥耦合情况15

2.3.5山麓平原区水肥耦合情况16

2.3.6海河平原区水肥耦合情况18

2.3.7滨海平原区水肥耦合情况19

3现状年河北省农业增产节水效果研究21

3.1现状年河北省水肥耦合及平衡施肥技术节肥量及增产量21

3.1.1河北省各区节肥量及增产量21

3.1.2河北省各市节肥量及增产量22

3.2现状年河北省水肥耦合及平衡施肥技术节水量23

3.2.1土壤水节水计算模型23

3.2.2各区增加利用的土壤水资源量24

3.3各市水肥耦合及平衡施肥技术增加利用的土壤水资源量31

4河北省水肥耦合及平衡施肥技术节水量预测35

4.1人口及耕地面积预测35

4.2水肥耦合及平衡施肥技术面积预测35

4.2.1预测模型35

4.2.2预测结果37

4.3水肥耦合及平衡施肥技术节水量预测37

5结论与展望40

5.1结论40

5.2展望40

参考文献42

在读期间发表的论文44

个人简介45

致谢46

1引言

1.1研究背景与研究意义

水、肥是作物生长发育不可或缺的重要因子，二者相互影响、互相制约。

传统的农业生产时“大水大肥，不用问人”的粗放式水肥管理模式，导致农业产量低、品质劣，土壤盐分增加、酸化加重，土壤可持续生产能力下降。

在育种技术、耕作技术、栽培技术等没有多大突破的情况下,合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径，因此因地制宜调节水分和肥料，使其处于合理范围，达到“以水促肥”和“以肥调水”的目的，对节约水肥资源和保护环境具有重要的意义。

但以往的研究多集中于水肥单因子效应方面,对于水肥耦合效应并未进行深入系统的研究。

作物生长发育是水肥多因子交互作用的结果,其关系要比单因子作用复杂得多。

长期以来，提高旱作农田生产力水平一直是世界各国普遍关注的问题。

我国旱作农区土地资源丰富，在我国农业生产中占据重要地位。

然而由于气候干旱和土壤贫瘠，限制了农业生产力水平的持续提高。

因此，通过水肥耦合理论的研究，不断强化旱作农田作物水肥两大生活要素的调控力度，是提高作物对有限降水利用效率的一个重要途径；同时，将水肥耦合理论用于指导旱地农业生产，是不断增进旱作农田有限水分的生产潜力，实现旱地农业可持续发展的重要方面。

传统农业并不十分重视“以水促肥、以肥调水”，人们着重把增加化肥用量作为提高作物产量的重要手段，导致产量增长速度远远低于化肥用量的增加速度，加上肥料利用率很低，过多的施用肥料不仅造成了地下水和地表水的严重污染，还增加了农业产品中有毒物质的残留，并对农业可持续发展带来很大的危害。

为此，发达国家于20世纪80年代提出了精确农作和可持续发展的概念。

随着环境问题日益受到重视，如何根据土壤水分条件，在不增加施肥量的前提下提高水、肥的利用效率，在保证作物优质高产的同时，防止或尽量减少作物生产带来的环境污染便成为函待解决的问题。

从水肥对作物的生理生长影响过程来看，这两个因子在很大程度上既相互影响，又互相制约，水分不足影响作物的产量，进而影响作物根系对肥料的吸收利用，养分不足则同样降低产量并限制作物对水分的充分利用。

增水能够增加肥料的增产效应；增肥可明显改善旱作物叶片水分状况，增加光合速率、延缓叶片衰老，有利于作物后期维持一定的光合面积和作用时间，减小了土壤水分不足对产量的影响，肥料的施用还可以提高水分的利用效率。

在实际农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，达到水分和养分的高效利用，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。

我国年均降水量居世界第6位,人均水资源占有量居世界第121位,是联合国认定的“水资源紧缺”国家。

河北省又是水资源严重短缺的省份之一，多年平均降水量536mm，人均水资源占有量仅311m3，为全国平均值的1/7。

另外，河北省水资源具有时空分布不均、年际年内变化大的特点，导致河北省洪涝相继，旱涝灾害频繁发生。

因此，研究和发展水肥耦合机理及其技术，节约、高效利用有限的农业水资源，对于河北省农业可持续发展具有重要意义。

水分和养分之间具有协同效应。

在实际农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。

因此，研究农田土壤在降水和不同水肥条件下水分的变化规律及对作物生长发育的影响是提高作物产量及增加经济效益的关键，同时对改善农田生态环境也具有重要意义。

1.2国内外研究现状

水肥耦合是物理学的一个概念，它是指两个（或两个以上的）体系或运动形式之间，通过各种相互作用而彼此影响的现象。

水肥耦合则是物理学概念的借用，指水分和肥料二因素或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用对植物生长及其利用效率的影响[1]。

自2