旱作农田地表覆盖对土壤氮素矿化及玉米产量的影响

发布时间：2018-03-03 18:01

本文选题：地表覆盖　切入点：净氮矿化　出处：《西北农林科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：黄土高原降水少及变异性大决定了水资源短缺是农作物生产的主要限制因素,为有效利用有限降水,秸秆覆盖、砂砾覆盖和地膜覆盖等抑蒸技术被广泛应用。地表覆盖通过影响土壤温度与水分而改变土壤有机氮矿化,进而影响玉米各器官生物量和产量,该观点是本研究假设的基础。树脂芯法(RCT)是目前国内外研究土壤氮素矿化最常用的田间原位培养方法,已被国内外广泛用于森林、草地、农田土壤氮素矿化研究,而用以测定地表覆盖农田土壤氮素矿化的研究比较少见。基于以上两个问题,本试验依托陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站定位试验,设置对照不覆盖(BP)、秸秆覆盖(SM)和地膜覆盖(FM)3个处理,采用RCT法研究旱作地表覆盖农田土壤氮素矿化规律,并测定不同生育期玉米植株各器官生物量和玉米产量,以期为准确评价旱作覆盖农田土壤有机氮矿化以及选择最佳覆盖材料提供理论依据。主要研究结果如下:1、秸秆覆盖和地膜覆盖明显影响0~25 cm土层土壤温度。与对照相比,2015年和2016年SM处理土壤平均温度分别下降0.4和0.7℃,而FM处理平均温度分别增加1.3和0.6℃;不同生育阶段覆盖对土壤温度影响的效果不同,各生育期0~25cm土层温度两年均表现为FMBPSM,地膜覆盖显著提高耕层土壤温度。秸秆覆盖和地膜覆盖明显提高了0~20cm土层土壤含水量,2015生育期内平均分别增加9.8和14.3%,2016生育期内平均分别增加5.7和17.2%。地膜覆盖在不同阶段的影响程度不同:在PT-V10时期,2015和2016地膜覆盖土壤含水量均显著高于露地,但在以后生育阶段二者没有显著差异,说明在生育前期地膜覆盖保墒效果最佳。2、旱作玉米全生育期不同地表覆盖条件下0~20cm土层土壤氮素均呈净固持。但分生育阶段看,生育前期以固持为主,后期以净矿化为主,综合整个生育期表现为净固持。2015年地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖净固持量分别为68.0、20.0和17.9 mg kg-1,净矿化量分别为14.7、2.1和16.7 mg kg-1;2016年地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖净固持量分别为56.7、52.7和53.7mg kg-1,净矿化量分别为13.7、31.8和26.3 mg kg-1,2015年累积矿化量和累积固持量均小于2016年。3、2015年整个生育期各处理树脂硝态氮含量表现为SM(11.2mg kg-1)BP(11.1mg kg-1)FM(3.8mg kg-1),2016年表现为SM(10.5mg kg-1)BP(9.4mg kg-1)FM(2.0mg kg-1),两年不同覆盖处理树脂硝态氮含量基本一致,树脂吸附硝态氮含量与降雨量高度吻合。2016年秸秆覆盖的氮素净矿化量显著高于不覆盖对照,较高的矿化量同时也增加了秸秆覆盖0~20cm土壤矿质氮的淋失风险;地膜覆盖虽然显著提高了0~20cm土层土壤温度和水分,但土壤氮素净矿化量和氮素净矿化速率并未显著增加。4、秸秆覆盖处理降低了两年主要生育期各器官生物量,而地膜覆盖处理显著增加了两年主要生育期各器官生物量。与对照不覆盖相比,2015年V10、R1、R3、R5时期秸秆覆盖植株总生物量分别降低6.2、13.2、11.9和17.1%,地膜覆盖分别提高47.8、26.4、20.6和19.2%;2016年量秸秆覆盖分别降低6.7、18.8和增加0.6和4.1%,地表覆盖分别提高62.6、23.4、25.1和23.4%。5、不同材料地表覆盖对产量的影响效果不同。2015年和2016年秸秆覆盖玉米产量分别降低了18.8和36.1%;而地膜覆盖分别显著增产6.4和20.1%。虽然秸秆覆盖提高了耕层土壤水分含量,但秸秆覆盖的低温效应阻碍了玉米前期出苗和生物量积累,影响了玉米植株在整个生育期的正常生长,从而导致玉米产量降低。综合考虑对氮素矿化和玉米产量的影响,选用地膜覆盖较好。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S513;S153.6

【参考文献】