长期增施有机肥对氢氧同位素分布与小麦水分利用的影响

来源：农业机械学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：杨永辉，邬佳宾，高翠民，张运红，潘晓莹，何方，韩伟锋

单位：河南省农业科学院;农业农村部作物高效用水原阳科学观测实验站,水利部牧区水利科学研究所,河南省农业科学院;河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站,河南省农业科学院;河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站,河南省农业科学院;农业农村部作物高效用水原阳科学观测实验站,河南省农业科学院;农业农村部作物高效用水原阳科学观测实验站,河南省农业科学院;河南省黄河流域节水农业野外科学观测研究站,

摘要：为探明长期增施有机肥对土壤水分分布与水分利用的作用机理，采用室内分析与田间试验相结合，研究了长期增施有机肥和单施化肥对土壤水稳性大团聚体含量、土壤有机碳含量、饱和导水率、氢氧同位素分布、小麦光合生理特征及水分利用的影响。结果表明：增施有机肥显著提高土壤大团聚体含量、土壤有机碳含量和土壤饱和导水率，土壤结构稳定性明显提高。随土层加深，氢氧同位素丰度表现为逐渐降低趋势。在拔节期，长期单施化肥主要利用0~60cm土层水分，长期增施有机肥主要利用0~20cm土层水分，而二者0~20cm土层水分贡献率明显高于其他土层，达50%以上。在抽穗期，长期单施化肥和增施有机肥均主要利用0~20cm土层水分，且该土层水分贡献率仍超过50%。到灌浆期，长期单施化肥仍主要利用0~20cm土层水分。而长期增施有机肥主要利用20~40cm土层水分，其贡献率达50.2%。随小麦生育期推进，不同施肥措施土壤储水量均呈逐渐降低趋势。长期增施有机肥较单施化肥更利于降低小麦生长前期土壤水分无效损耗，提高土壤储水量，进而促进小麦生长后期水分供应。同时，与单施化肥相比，长期增施有机肥更利于提高小麦不同生育期的光合速率、气孔导度及叶片水分利用效率。随小麦生育期推进，其地上生物量逐渐增加且增施有机肥大于单施化肥。长期增施有机肥显著提高了小麦产量和水分利用效率。相关分析表明，在小麦生长过程中，拔节期40~60cm、80~100cm和灌浆期20~80cm土层水分供应更利于提高小麦产量，而拔节期40~60cm和80~100cm、抽穗期60~100cm、灌浆期20~40cm和60~80cm土层水分供应对水分利用效率的提高更为有利。综上，长期增施有机肥改善了土壤结构，增强了降水在土壤中的蓄、保、用能力，改善了小麦光合生理特性，促进了增产与节水增效。

关键词：有机肥;土壤结构;氢氧同位素;光合生理特征;水分利用

基金资助：河南省农业科学院科技创新团队项目（2024TD27）、河南省中央引导地方项目（Z20231811180）和河南省农业科学院自主创新基金项目（2021ZC038、2024ZC054）