[发明专利]一种基于作物根系生长分布规律的水肥一体化施肥方法

说明书

本发明涉及一种基于作物根系生长分布规律的水肥一体化施肥方法。本发明根据作物根系生长分布规律以及土壤水和溶质运移规律，对传统水肥一体化技术进行了改进，基于作物相对根长密度分布特征，灌水过程中分时段分比例施肥，使养分在根区各土层中的分布方式与根系的分布方式更加吻合：根系多的土层中养分含量高，根系少的土层中养分含量低。本发明可使养分从土壤运移至根系表面的距离缩短，阻力变小，从而促进作物吸收利用、减少深层渗漏与挥发等损失以及环境污染，并最终提高作物产量。新疆膜下滴灌棉田应用效果表明，相对于传统水肥一体化技术，单次灌水前、中、后期分别按11％、32％、57％施肥可增产6‑16％，极具大规模推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种施肥方法，尤其涉及一种水肥一体化施肥方法。

背景技术

根系是作物从土壤中吸收养分的唯一器官，因此，制定施肥制度必须以根系生长分布规律为基础。科学合理的施肥制度不仅有利于提高作物产量与肥料利用效率，同时还会减少环境污染并降低农业生产成本。一般情况下，随着作物生长，扎根深度逐渐增大，各土层中的根系也逐渐增多，但总体而言，从表层至最大扎根深度处根系逐渐减少。理论上，当土壤中养分的分布方式与根系的分布方式相吻合时(即根系分布较多的土层中养分含量较高，根系分布较少的土层中养分含量较低)，养分从土壤运移至根表面的距离较短，阻力较小，更有利于作物吸收利用，从而提高养分利用率并减少深层渗漏与挥发等损失。因此，在施肥过程中，应尽可能使得养分与根系的分布方式相吻合。

已有大量研究表明，相对于传统施肥技术，水肥一体化技术可显著提高肥料利用效率，因此近年来得到了广泛关注与应用。水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的农业高效节水省肥新技术：在遵循作物需水、需肥规律的基础上，根据土壤水分与养分状况，通过管道系统将肥液与灌溉水一起直接输送至作物根区。在实施水肥一体化技术时，往往都是在单次灌水过程中在某一较短时段内集中施肥或全程均匀施肥，很少顾及施肥过程对土壤养分分布的影响(CN201610312193.3；CN201710307752.6)，常导致养分分布与根系分布相背离(即根系分布较多的土层中养分含量较低，根系分布较少的土层中养分含量较高)或养分过度集中分布于某一土层，不利于作物吸收利用。因此，有必要基于作物根系生长分布规律，对单次灌水过程中的施肥方案予以优化，使得土壤养分分布与根系分布更加吻合，从而促进作物对养分的吸收利用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于作物根系生长分布规律的水肥一体化施肥方法，以便促进作物吸收利用、减少环境污染、提高肥料利用效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于作物根系生长分布规律的水肥一体化施肥方法，包括以下步骤：

1)对于某一作物，先获取式(1)中的根系形参p；

L_nrd(z_r)＝p(1-z_r)^p-1 (1)

式中，z_r为相对土层深度，z_r＝z/L_r，z为土层深度，单位为cm；L_r为最大扎根深度，单位为cm；L_nrd(z_r)为相对根长密度；p为根系形参。

2)根据所获得的根系形参p，根据式(1)为该作物绘制相对根长密度分布图；

3)将单次灌水过程从开始至最后均匀分为n段，相应地，也将作物根区从最大扎根深度至地表分为n段；

4)在相对根长密度分布图上分别计算各段对应的闭合图形的面积及其所占百分比；

5)从最大扎根深度处至地表各段对应的图形面积所占百分比作为单次灌水过程中从开始至最后各段施肥所占百分比；