北方旱地免耕下土壤氮储量及肥料氮去向研究

发布时间：2020-07-31 11:25

【摘要】：保护性耕作具有良好的经济与环境效益,在我国北方旱作农业区广泛应用。免耕对土壤-作物系统中的氮素循环产生很大影响,研究长期免耕下土壤氮库的变化规律,阐明免耕下肥料氮素的去向及分配规律,对于评估北方旱区免耕覆盖提升土壤肥力和环境效益的作用具有重要意义,可为免耕措施确定合理施肥量和减少肥料损失提供理论和技术依据。本研究依托92年开始的保护性耕作定位试验,采用同位素示踪技术等方法,对上述问题进行了研究,取得了以下主要结论:(1)长期免耕对土壤氮库的影响与传统耕作(CT)相比,免耕覆盖(NT)显著提高了土壤表层的全氮和氮储量及其活性氮组分含量。0-60 cm土层氮储量NT比CT高6.6%,达到3.38 Mg ha-1。NT中颗粒性有机氮(PON)、微生物氮(MBN)和水溶性有机氮(WEON)在0-5 cm和5-10 cm土层分别比CT高52.3%、116%和69.4%,41.6%、108%和44.9%,而在10-60 cm土层无显著性差异。对于土壤无机氮库,与CT相比,NT显著提高0-10 cm土层中NO3-N含量,对10-60 cm土层无影响,然而在0-60 cm土层NT中NH4-N含量均显著低于CT。(2)长期免耕下肥料氮素在土壤氮库中分布规律免耕影响肥料氮素在土壤中的分布,在土壤有机氮库方面,肥料氮素主要以重组有机氮(HFOMN)形态存在,NT和CT中残留量分别为27.72 kg/hm2和32.94 kg/hm2,分别占施氮量的14.2%和16.9%;而以轻组有机氮(LFOMN)形态存在的较少,NT和CT中肥料氮素残留量分别占施肥量的2.5%和2.0%。在土壤全氮方面,CT(72.3 kg/hm2)比NT(67.9kg/hm2)高6.4%,分别占施氮量的36.5%和34.8%,其中残留肥料氮素90%-93%分布在0-20cm土层。(3)长期免耕下肥料氮素气体损失的规律免耕覆盖显著增加农田土壤N2O排放量和氨挥发量。在整年内,免耕覆盖处理土壤N2O排放通量整体上高于传统耕作。同样的,肥料氮素以N2O形式损失的规律与农田N2O排放基本相似,整体上NT高于CT。对于N2O总排放量,NT(0.96 kg N hm-2 yr-1)比CT(0.73 kg N hm-2 yr-1)提高了32%,其中分别有32%和30%来自于肥料氮素。在氨挥发方面,NT(54.0 kg N hm-2)比CT(43.9 kg N hm-2)显著提高了22.9%。NT中肥料氮素以气体形式(N2O和NH3等)损失率为38.3%,比CT高7.9%。(4)长期免耕下作物对肥料氮素的吸收利用和分配规律在旱作农业区,免耕覆盖能显著提高冬小麦产量,较CT提高22.6%-31.6%。连续两年的同位素示踪数据表明,在2014和2015年CT和NT的肥料利用率分别为33%和31%,28%和26%,免耕覆盖降低了肥料氮的利用率,但差异不显著。与CT相比,在2014年和2015年NT中冬小麦吸收氮素总量分别为151.4 kg N hm-2和132.5 kg N hm-2,分别比CT高16.7%和6.4%;而CT和NT吸收肥料氮量无差异,这说明长期免耕覆盖冬小麦更倾向于吸收和利用土壤氮素。
【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】：S153

【参考文献】