猪粪和秸秆施用对成都平原稻麦轮作土壤氮素矿化特征的影响

发布时间：2017-11-04 13:20

  本文关键词：猪粪和秸秆施用对成都平原稻麦轮作土壤氮素矿化特征的影响

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【摘要】：土壤氮素是作物生长和产量形成的重要因素,氮素营养的缺乏会严重制约水稻、小麦作物的生产。发展循环农业是实现农业资源可持续利用的有效手段,也是解决现代农业发展的必然选择,利用种养废弃物(猪粪、秸秆)替代化肥投入农作生产被认为是一种很有前途的策略；土壤氮素的矿化程度与种养废弃物的投入量密切相关,合理的投入量可提高土壤氮素的供应能力,同时也能培肥土壤、影响土壤理化性质、提高土壤质量。成都平原水稻土面积广,且大部分主要以稻麦轮作的种植模式进行农业生产,但关于稻麦轮作土壤的供氮能力研究较少；因此,结合地区土壤特点,评价不同施肥措施下典型的成都平原稻麦轮作土壤供氮能力,为土壤制定科学合理的管理措施、确定合理的施氮量提供指导,对成都平原稻麦轮作种植体系具有重要意义。通过位于都江堰天马镇的田间定位试验以及室内模拟培养试验,主要结果如下：首先,在田间定位试验中,通过对水稻、小麦五个主要生育期采集的土壤、植株样品测定发现,在猪粪-无机肥、秸秆-无机肥、猪粪-秸秆-无机肥三大施肥模式中,猪粪-秸秆-无机肥的施肥模式最为合理,综合作物不同时期生长指标、最终产量和土壤氮素矿化情况,50%猪粪氮+50%化肥氮+秸秆全量的施用模式最为有利；其次,通过实验室模拟田间不同水分、温度条件,分析了22℃和30℃以及不同含水量下各施肥处理土壤氮素矿化过程的差异,发现各处理土壤矿化过程达到稳定状态时间较长,且累计矿化量很高；在猪粪-无机肥、秸秆-无机肥、猪粪-秸秆-无机肥三大施肥模式中,猪粪与化肥配施的处理氮素累积矿化量和矿化速率为最高；(1)温度和水分条件是土壤氮素矿化的两个主要影响因子。研究结果表明,在30℃的恒温培养温度下,与淹水条件相比,好气培养条件(土壤含水量为田间最大持水量的70%)对土壤氮素矿化的促进作用更为明显；在22℃的培养温度下,低含水量的土壤最终的氮素矿化累积量高于高含水量(田间最大持水量的80%)的土壤；说明水分含量过高会抑制土壤中氮素的矿化,原因是过多水分会影响土壤中微生物的活性,然后间接抑制土壤矿化作用；(2)在相同的培养温度、水分条件下,施用有机肥(猪粪、秸秆)或无机肥处理的土壤矿化速率和矿质氮累积量都大于不施肥的处理,当猪粪N等量替代化肥N、或者增加猪粪、秸秆投入,土壤矿质氮的累积量显著增加；(3)猪粪替代氮肥当量试验研究表明：相较与纯化学肥料的使用,适量的猪粪氮替代化肥氮对稻麦作物的株高、地上部物质累积量、产量有促进作用,最终表现为成熟期时水稻、小麦产量的提高；而不施肥和高量的猪粪氮投入则不利于水稻与小麦的生长以及最终产量的形成,且在不同生育期土壤中铵态氮(NH4+-N)与硝态氮(NO3--N)的含量差异明显；相较与单施化肥处理,施用猪粪让水稻在成熟期时地上部生物量提高了6.48%～17.42%,小麦提高了1.42%～28.25%,同时让水稻的最终产量提高了0.96%-11.31%,让小麦最终产量提高了0.44%～19.38%；(4)在施用无机肥的基础上,增加秸秆投入会提高土壤中铵态氮和硝态氮浓度含量,同时秸秆还田也会促进水稻、小麦株高、地上部物质累积量和产量；相较于单施化肥处理,施用秸秆与化肥让水稻在成熟期时地上部生物量提高了8.45%～13.18%,同时施用秸秆与化肥让水稻的最终产量提高了1.68%～2.14%,让小麦的最终产量提高了3.93%～5.34%：(5)在秸秆全量还田条件下,不同猪粪用量对水稻、小麦生长及最终产量影响较大,从株高来看,50%猪粪氮替代化肥氮水稻的株高优势最明显,从产量来看,50%的猪粪氮替代化肥氮让水稻季产量较高达到8827 kg/hm2,较单施化肥处理增产了9.58%；从小麦季的数据来看,50%猪粪氮替代化肥氮处理下小麦株高的优势最明显,150%猪粪氮替代化肥氮在小麦季增产最大,较施用化肥增产14.63%,其次是50%猪粪氮替代化肥氮在小麦季增产3.63%,产量分别为4614kg/hm2和4171 kg/hm2。因此综合考虑土壤氮素矿化情况以及不同时期生长指标、最终产量,认为50%猪粪氮+50%化肥氮+秸秆全量的施氮模式有利于成都平原稻-麦轮作区。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141;S153

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本文编号：1139593