依托于973项目、948项目、公益性行业（农业）科研专项项目的支持，研究团队于2003-2015年期间，以小麦、玉米为研究作物，运用室内盆栽和大田长期定位相结合方法，对三类土壤进行了土、肥、水互作试验比较研究，探明不同区域土、肥、水交互效应的异同点，并结合研究小麦、玉米在不同生育阶段的光合指标和主要衰老生理指标的变化规律，揭示不同区域土、肥、水交互效应的生理机制，为实现小麦-玉米种植制度下的高产稳产和土肥水资源高效利用的协调发展提供科学指导。

前言

土、肥、水是农业八字宪法的前三位要素，说明其在农业生产中的重要性。我国地域广阔，土壤类型多样，不同土壤对水肥的利用状况必然有一定的差异。因此，深入研究我国不同土壤条件下的水肥互作效应，并探明其机制，不仅可以提高水肥利用效率，而且还可以为从宏观上把握水肥投入的区域性差异提供决策依据。依托于国家973项目、948项目、公益性行业（农业）科研专项、中央级公益性科研院所专项基金等项目的支持，研究团队于20032011 年，以小麦、玉米为研究作物，运用室内盆栽和大田长期定位相结合方法，对三类土壤进行了土、肥、水互作试验比较研究，探明不同区域土、肥、水交互效应的异同点，并结合研究小麦、玉米在不同生育阶段的光合指标和主要衰老生理指标的变化规律，揭示不同区域土、肥、水交互效应的生理机制，为实现小麦玉米种植制度下的高产稳产和土肥水资源高效利用的协调发展提供科学指导。

逄焕成，男，博士，博士生导师，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员，土壤耕作与种植制度创新团队首席科学家、土壤耕作与种植制度研究室主任,中国农业科学院节水灌溉与施肥学科杰出人才，中国土壤学会盐渍土专业委员会副主任委员，中国农学会耕作制度研究会常务理事，北京市土壤学会理事，《土壤学报》编委。

第一章研究背景…………………………………………………………………… 1

第一节研究背景与意义…………………………………………………………1

一、研究背景……………………………………………………………… 1

二、研究意义……………………………………………………………… 3

第二节国内外研究进展……………………………………………………… 5

一、作物生产中的水肥关系机制………………………………………… 5

二、国内外肥料长期定位试验研究情况………………………………… 10

参考文献………………………………………………………………………13

第二章研究内容与方法……………………………………………………………19

第一节研究目标………………………………………………………………19

第二节研究内容………………………………………………………………19

一、三种土壤类型下小麦玉米水肥交互效应盆栽试验研究…………… 19

二、不同土壤类型下长期定位施肥对小麦玉米生长及生理生化特性的影响………………………………………………………………… 20

第三节技术路线………………………………………………………………21

第四节试验方案与测定指标…………………………………………………21

一、室内盆栽试验研究…………………………………………………… 21

二、长期定位试验研究…………………………………………………… 25

参考文献………………………………………………………………………31

第三章潮土下小麦水氮磷钾互作效应……………………………………………32

第一节水氮磷钾互作对小麦生长发育的影响………………………………32

一、水氮磷钾互作对小麦株高的影响…………………………………… 33

二、水氮磷钾互作对小麦叶面积的影响………………………………… 34

第二节水氮磷钾互作对小麦光合指标的影响………………………………36

一、水氮磷钾互作对小麦净光合速率的影响…………………………… 37

二、水氮磷钾互作对叶片蒸腾速率和气孔导度的影响………………… 40

第三节水氮磷钾互作对小麦叶片保护酶和丙二醛含量的影响………………44

一、水氮磷钾互作对小麦叶片SOD的影响…………………………… 44

二、水氮磷钾互作对小麦叶片POD的影响…………………………… 45

三、水氮磷钾互作对小麦叶片CAT 的影响……………………………… 46

四、水氮磷钾互作对小麦叶片MDA的影响…………………………… 46

第四节水氮磷钾互作对小麦生物产量的影响………………………………47

一、W1条件下氮磷钾互作对小麦生物产量的影响…………………… 49

二、W2条件下氮磷钾互作对小麦生物产量的影响…………………… 50

第五节水氮磷钾互作对小麦经济产量的影响………………………………52

第六节水氮磷钾互作对小麦氮磷钾吸收状况的影响………………………56

第七节本章小结………………………………………………………………57

参考文献………………………………………………………………………58

第四章潮土下玉米水氮磷钾互作效应……………………………………………60

第一节水氮磷钾互作对玉米生长发育的影响………………………………60

一、水氮磷钾互作对玉米株高的影响…………………………………… 60

二、水氮磷钾互作对玉米叶面积的影响………………………………… 61

第二节水氮磷钾互作对玉米干物质积累的影响……………………………62

一、水氮磷钾互作对5叶期玉米干物质积累的影响…………………… 62

二、水氮磷钾互作对8叶期玉米干物质积累的影响…………………… 64

三、水氮磷钾互作对12叶期玉米干物质积累的影响………………… 65

四、水氮磷钾互作对15叶期玉米干物质积累的影响……………… 67

五、水氮磷钾互作对18叶期玉米干物质积累的影响………………… 68

六、不同叶龄期水氮磷钾单因子影响综合比较………………………… 69

七、不同叶龄期水氮磷钾双因子影响综合比较………………………… 69

第三节水氮磷钾互作对玉米养分吸收的影响………………………………70

第四节水氮磷钾互作对玉米光合生理的影响………………………………71

一、8叶期玉米光合生理………………………………………………… 71

二、15叶期玉米光合生理……………………………………………… 73

第五节水氮磷钾互作对叶片保护系统的影响………………………………76

一、水氮磷钾互作对8叶期玉米叶片保护系统的影响………………… 76

二、水氮磷钾互作对15叶期玉米叶片保护系统的影响……………… 78

第六节本章小结………………………………………………………………81

参考文献………………………………………………………………………82

第五章黑垆土下小麦水氮磷钾互作效应…………………………………………83

第一节水氮磷钾互作对小麦生长发育的影响………………………………83

一、水氮磷钾互作对小麦株高与叶面积的影响………………………… 83

二、水氮磷钾互作对小麦光合指标的影响……………………………… 87

第二节水氮磷钾互作对小麦叶片保护酶和丙二醛含量的影响……………94

一、水氮磷钾互作对叶片保护酶的影响………………………………… 94

二、水氮磷钾互作对小麦叶片MDA含量的影响……………………… 96

第三节水氮磷钾互作对小麦生物产量的影响………………………………97

一、水氮磷钾互作对W1条件下小麦生物产量的影响………………… 99

二、水氮磷钾互作对W2条件下小麦生物产量的影响……………… 100

第四节水氮磷钾互作对小麦经济产量的影响…………………………… 102

第五节水氮磷钾互作对小麦氮磷钾吸收状况的影响…………………… 105

第六节本章小结…………………………………………………………… 106

参考文献……………………………………………………………………107

第六章黑垆土下玉米水氮磷钾互作效应……………………………………… 109

第一节水氮磷钾互作对玉米生长发育的影响…………………………… 109

一、水氮磷钾互作对玉米株高的影响………………………………… 109

二、水氮磷钾互作对玉米叶面积的影响……………………………… 111

第二节水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米干物质积累的影响…………… 112

一、水氮磷钾互作对5叶期玉米干物质积累的影响………………… 112

二、水氮磷钾互作对8叶期玉米干物质积累的影响………………… 113

三、水氮磷钾互作对12叶期玉米干物质积累的影响……………… 115

四、水氮磷钾互作对15叶期玉米干物质积累的影响……………… 115

五、水氮磷钾互作对18叶期玉米干物质积累的影响……………… 117

六、不同叶龄期水氮磷钾单因子影响综合比较……………………… 118

七、不同叶龄期水氮磷钾双因子影响综合比较……………………… 118

第三节水氮磷钾互作对玉米养分吸收的影响…………………………… 119

第四节水氮磷钾互作对玉米光合生理的影响…………………………… 119

一、水氮磷钾互作对8叶期玉米光合生理的影响…………………… 120

二、水氮磷钾互作对15叶期玉米光合生理的影响………………… 122

第五节水氮磷钾互作对玉米叶片保护系统的影响……………………… 124

一、水氮磷钾互作对8叶期玉米叶片保护酶和丙二醛含量的影响… 125

二、水氮磷钾互作对15叶期玉米叶片保护酶和丙二醛含量的影响127

第六节本章小结…………………………………………………………… 129

一、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米株高与叶面积的影响………… 129

二、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米干物质积累的影响…………… 130

三、水肥互作对玉米养分吸收的影响………………………………… 130

四、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米光合生理的影响……………… 130

五、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米叶片保护系统的影响………… 130

参考文献……………………………………………………………………131

第七章红壤下小麦水氮磷钾互作效应………………………………………… 133

第一节水氮磷钾互作对小麦生长发育的影响…………………………… 133

第二节水氮磷钾互作对小麦光合指标的影响…………………………… 136

一、水氮磷钾互作对小麦叶片净光合速率的影响…………………… 137

二、水氮磷钾互作对叶片蒸腾速率和气孔导度的影响……………… 141

第三节水氮磷钾互作对小麦叶片保护酶和丙二醛含量的影响………… 144

一、水氮磷钾互作对叶片保护酶的影响……………………………… 144

二、水氮磷钾互作对小麦叶片丙二醛含量的影响…………………… 146

第四节水氮磷钾互作对小麦生物产量的影响…………………………… 147

一、W1条件下氮磷钾配施对小麦生物产量的影响………………… 149

二、W2条件下氮磷钾配施对小麦生物产量的影响………………… 150

第五节水氮磷钾互作对小麦经济产量的影响…………………………… 152

第六节水氮磷钾互作对小麦氮磷钾吸收状况的影响…………………… 154

第七节本章小结…………………………………………………………… 155

参考文献……………………………………………………………………156

第八章红壤下玉米水氮磷钾互作效应………………………………………… 158

第一节水氮磷钾互作对玉米生长发育的影响…………………………… 158

一、水氮磷钾互作对玉米株高的影响………………………………… 158

二、水氮磷钾互作对玉米叶面积的影响……………………………… 159

第二节水氮磷钾互作对玉米干物质积累的影响………………………… 160

一、水氮磷钾互作对5叶期玉米干物质积累的影响………………… 160

二、水氮磷钾互作对8叶期玉米干物质积累的影响………………… 162

三、水氮磷钾互作对12叶期玉米干物质积累的影响……………… 163

四、水氮磷钾互作对15叶期玉米干物质积累的影响……………… 163

五、水氮磷钾互作对18叶期玉米干物质积累的影响……………… 164

六、不同叶龄期水、氮、磷、钾单因子影响综合比较……………… 165

七、不同叶龄期水、氮、磷、钾双因子影响综合比较……………… 165

第三节水氮磷钾互作对玉米养分吸收的影响…………………………… 166

第四节水氮磷钾互作对玉米光合生理的影响…………………………… 167

一、8叶期玉米光合生理分析………………………………………… 167

二、15叶期玉米光合生理分析……………………………………… 169

第五节水氮磷钾互作对玉米叶片保护系统的影响……………………… 171

一、红壤下8叶期玉米叶片保护和丙二醛含量分析………………… 172

二、红壤下15叶期玉米叶片保护和丙二醛含量分析……………… 174

第六节本章小结…………………………………………………………… 176

一、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米株高与叶面积的影响………… 176

二、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米干物质积累的影响…………… 177

三、水氮磷钾互作对玉米养分吸收的影响…………………………… 177

四、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米光合生理的影响……………… 177

五、水氮磷钾互作对不同叶龄期玉米叶片保护系统的影响………… 177

参考文献……………………………………………………………………178

第九章三种土壤类型水氮磷钾互作效应比较………………………………… 180

第一节三种土壤类型小麦水氮磷钾互作效应比较……………………… 180

一、水、氮、磷、钾单因子影响序列比较分析……………………… 180

二、水、氮、磷、钾因子交互影响的比较分析……………………… 183

第二节三种土壤类型玉米水氮磷钾互作效应比较……………………… 191

一、水、氮、磷、钾互作对玉米生长发育的影响比较分析………… 191

二、水、氮、磷、钾互作对不同叶龄期玉米干物质积累的影响比较分析…………………………………………………………… 193

三、水、氮、磷、钾互作对玉米养分吸收的影响比较分析………… 195

四、水、氮、磷、钾互作对玉米光合生理的影响比较分析………… 196

五、水、氮、磷、钾互作对玉米叶片保护系统的影响比较分析…… 196

第三节本章小结…………………………………………………………… 197

一、三种土壤类型小麦水氮磷钾交互效应比较……………………… 197

二、三种土壤类型玉米水氮磷钾交互效应比较……………………… 198

参考文献……………………………………………………………………199

第十章河南封丘潮土长期不同施肥对冬小麦与夏玉米的物质生产及生理特性的影响……………………………………………………………… 201

第一节长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米生长发育的影响………… 201

一、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米株高的影响……………… 201

二、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶面积指数的影响……… 202

三、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米干物质积累的影响……… 204

第二节长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片光合生理特性的影响205

一、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片叶绿素含量的影响205

二、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片光合速率的影响…207

三、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片气孔导度的影响…… 208

四、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片胞间CO2浓度的影响………………………………………………………………………209

五、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片蒸腾速率的影响…… 211

第三节长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片保护酶系统的影响…………………………………………………………………………212

一、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片POD活性的影响… 212

二、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片CAT 活性的影响…… 214

三、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片SOD活性的影… 215

四、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片MDA含量的影响… 216

五、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米叶片可溶性蛋白含量的影响………………………………………………………………… 217

第四节长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米产量及产量构成因素的影响…………………………………………………………………219

一、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米产量性状的影响………… 219

二、长期不同施肥处理对冬小麦、夏玉米周年产量的影响………… 220

三、产量构成因素与冬小麦、夏玉米产量的通径分析……………… 221

第五节本章小结…………………………………………………………… 222

参考文献……………………………………………………………………223