水氮耦合对土壤氮素动态、娃娃菜根系形态及产量形成的影响OA

为探究西北寒旱区膜下滴灌条件下娃娃菜高产高效的水氮协同机制,于2024年在甘肃省武威寒旱区开展田间试验,采用裂区设计,以灌水水平为主区,生育期灌水设置高水(W1,100%常规灌水量)、中水(W2,较常规减量20%)、低水(W3,较常规减量40%)3个梯度;以施氮水平为副区,设置高氮(N1,100%常规追肥量)、中氮(N2,80%常规追肥量)、低氮(N3,60%常规追肥量)3个梯度,以当地传统水氮管理(W1N1)为对照,系统分析水氮耦合对根区土壤氮素时空分布、娃娃菜根系形态建成、干物质积累分配、经济产量及水氮利用效率的影响,并采用通径分析解析产量形成的关键驱动因子。结果表明:水氮耦合显著影响土壤无机氮的时空动态,硝态氮为主导形态,整体呈现莲座期表层累积、结球期骤降、收获期深层迁移的变化规律,其中,W2N2处理结球期20~40 cm土层硝态氮含量最低,较对照降低73.34%;收获期深层(40~60 cm)硝态氮残留较最高残留处理(W3N1)降低49.29%,可有效抑制氮素淋溶风险。根系形态方面,W2N2处理根系综合性状表现优异,收获期总根长、根表面积、根体积较对照分别提升89.44%、69.27%和22.95%。干物质积累方面,W2N2处理收获期地上部干物质积累量较对照显著提高29.82%。通径分析显示,地上部干物质积累量是决定产量的首要核心因子(直接通径系数1.552),根表面积是唯一兼具正向直接效应(0.158)和正向间接效应(1.302)的根系性状。W2N2处理经济产量达100605.35 kg·hm^(-2),较对照增产36.70%;水分利用效率和氮肥偏生产力均居首位,分别较对照提高44.14%和54.80%。综合来看,W2N2处理(全生育期灌溉定额1410 m^(3)·hm^(-2)+总施氮量422.1 kg·hm^(-2))可通过构建“根系高效吸肥—根层氮素高效利用—冠层协同生长”的良性互作体,同步实现娃娃菜增产、节水、减氮多重目标。