沼液农用对土壤和小麦—玉米系统氮平衡的影响

发布时间：2017-09-17 16:47

  本文关键词：沼液农用对土壤和小麦—玉米系统氮平衡的影响

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【摘要】：随着规模化养殖业的迅速发展,养殖场废弃物的大量排放成为我国环境安全的一大隐患,同时我国农业还面临肥料过度施用导致的土壤肥力下降以及地下水硝酸盐污染等环境问题。通过沼气工程对养殖场产生的粪污进行厌氧发酵,解决了养殖场废弃物排放问题,也产生了富含植株所需的N、P等营养元素的沼液沼渣。近些年,这种将养殖业与种植业通过沼气工程结合的经济生产模式,符合农业可持续发展的要求,备受国内外农场的推崇。本论文通过在2013~2014年冬小麦-夏玉米与土壤的系统中,进行不同氮投入量(0,192,315,and 477 kg·ha-1)的沼液农用试验和农民习惯施肥(420 kg·ha-1)试验,监测农田中氮的来源和去向,其中去向包括植株氮的吸收量,土壤无机氮残留量,土壤氮淋溶量。通过植株和土壤氮素监测试验揭示沼液农用过程中氮平衡规律,从而寻求沼液农用最佳的氮投入量。主要结论如下:1)用沼液代替肥料施用于华北地区冬小麦-夏玉米农田,沼液农用年氮投入量在315~477kg·ha-1时,可以保证植株产量和植株吸氮量与农民习惯施肥相当。2)沼液农用处理与农民习惯施肥处理0~200 cm土壤的无机氮分布规律显著不同,农民习惯施肥处理NO_3~--N在0~200 cm土壤剖面的分布呈“W”型分布,沼液农用呈处理“C”型分布。农民习惯施肥处理NO_3~--N浓度土壤表层较高,随着土壤深度的增加先减少后增加再减少,累积高峰出现在100~140 cm土层。沼液农用处理表层土壤NO_3~--N最高,20~200 cm土壤NO_3~--N含量较低,在200 cm处略有增加。农民习惯施肥处理0~200 cm土壤剖面NO_3~--N的残留量(239.49~319.10kg·ha-1)显著大于沼液农用(15.19~133.58 kg·ha-1)。农民习惯施肥在土壤剖面NO_3~--N的高残留量增加了土壤氮淋溶的风险,沼液农用处理残留量较低,降低了氮淋溶的风险。3)农民习惯施肥和CK零氮投入施肥处理土壤水分淋失量显著大于沼液农用处理,由于土壤结构被破坏,土壤保水性降低,土壤水分淋失量增加,从而氮淋溶风险增加。4)在观测氮淋溶的试验中发现在沼液农用和施肥灌溉后会出现氮淋溶高峰,在5~7天后恢复到原始水平。土壤溶液中NO_3~--N浓度随沼液农用处理和农民习惯施肥处理氮投入量的增加而增加。高氮投入量的沼液农用处理会增加氮淋溶的风险。中192 kg·ha-1氮投入量的沼液农用处理氮淋溶量与CK处理相当,不会加剧氮淋溶风险。5)0~200 cm土壤中NH_4~+-N浓度较低,在0~10 mg·kg-1,累积量在100 kg·ha-1以下。200 cm处土壤淋溶液中NH_4~+-N浓度较低1 mg·L-1。所以氮投入量在477 kg·ha-1以下或者在沼液浓度低时的沼液农用处理可以不用考虑NH_4~+-N淋溶的问题。6)在2013~2014年整个小麦-玉米轮作期内,沼液农用处理超过50%氮总投入量被植株吸收,仅有约为10%的分别残留于土壤和淋溶到下层土壤。结果表明合理的沼液农用(在小麦越冬期,拔节期和玉米种植后农田施用沼液,年氮投入量控制在315 kg·ha-1)既保证作物产量同时降低了农田NO_3~--N的淋溶量,取得了经济和环境的双赢。
【关键词】：牛场沼液 冬小麦-夏玉米 植株吸氮量 氮平衡 NO_3~--N淋溶
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1;S513;X713
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 英文缩略表12-13
• 第一章 引言13-19
• 1.1 项目研究背景13
• 1.2 国内外研究进展13-17
• 1.2.1 沼液农用研究进展13-16
• 1.2.2 土壤与小麦-玉米系统氮素迁移研究进展16
• 1.2.3 沼液农用植株-土壤氮平衡影响机制16-17
• 1.3 研究目的17
• 1.4 研究内容17-18
• 1.5 技术路线18-19
• 第二章 试验材料和方法19-25
• 2.1 试验区概况19
• 2.2 试验设计19-21
• 2.2.1 供试沼液和土壤基本理化性质19-21
• 2.2.2 试验设计21
• 2.3 观测内容和测定方法21-23
• 2.3.1 样品采集和观测指标21-22
• 2.3.2 观测指标测定方法22-23
• 2.4 数据计算和数据分析23-25
• 第三章 植株对氮的吸收25-29
• 3.1 植株产量25-26
• 3.1.1 小麦籽粒产量25
• 3.1.2 玉米籽粒产量25-26
• 3.2 植株吸氮量26-28
• 3.2.1 小麦吸氮量26-27
• 3.2.2 玉米吸氮量27-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 土壤无机氮的残留29-35
• 4.1 土壤硝态氮的分布和累积29-32
• 4.1.1 0~200 cm土壤剖面NO_3~--N分布规律29-30
• 4.1.2 0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积规律30-32
• 4.2 土壤铵态氮的分布和累积32-34
• 4.2.1 0~200 cm土壤剖面NH_4~+-N分布规律32
• 4.2.2 0~200 cm土壤剖面NH_4~+-N累积规律32-34
• 4.3 本章小结34-35
• 第五章 氮损失35-41
• 5.1 土壤水分淋失35-36
• 5.1.1 土壤水分淋失规律35-36
• 5.2 土壤NO_3~--N淋溶36-38
• 5.2.1 土壤NO_3~--N淋溶规律36-37
• 5.2.2 土壤NO_3~--N淋溶通量37-38
• 5.3 土壤NH_4~+-N淋溶38-39
• 5.3.1 土壤NH_4~+-N淋溶规律38-39
• 5.3.2 土壤NH_4~+-N淋溶通量39
• 5.4 本章小结39-41
• 第六章 氮平衡41-45
• 6.1 植株-土壤氮平衡规律41-45
• 第七章 结论与展望45-47
• 7.1 主要结论45-46
• 7.2 存在问题和展望46-47
• 参考文献47-53
• 致谢53-54
• 作者简历54

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本文编号：870561