微喷水肥一体化对土壤酶活性及水氮利用效率的影响

发布时间：2020-05-19 13:37

【摘要】：晋南农业生产中普遍存在大水漫灌和过量施肥现象,水氮运筹模式不合理会导致水肥资源浪费和土壤面源污染,已成为限制晋南农业可持续发展重要瓶颈。针对以上问题,于2016-2017年度在山西省临汾市尧都区韩村农场进行田间试验,试验设计了5个处理:W_1N_1、W_1N_2、W_2N_2、W_2N_2、CK。研究了微喷条件下水肥一体化对冬小麦-夏玉米生长发育、土壤酶活性、土壤水氮分布、氮素吸收、水氮利用效率和品质的影响,以期探究最佳水氮运筹模式,为麦玉增产、水氮高效利用,减少环境污染提供技术支撑和理论依据。试验结果表明通过研究得出如下结论:(1)微喷水肥一体化更加利于保持整个生育期0-20cm土壤含水量,促进作物生长发育。与微喷相比,漫灌仅在灌水后短时间内显著提高0-100cm土壤含水量;微喷4次(W_2)处理较微喷3次(W_1)处理更有利于提高冬小麦-夏玉米生育后期的土壤含水量。(2)与习惯施氮和大水漫灌处理相比,微喷水肥一体化有利于减少土壤氮素积累,减少硝态氮淋失风险。冬小麦季,微喷次数显著增加了土壤NO_3~--N向深层运动。微喷条件下,优化施氮可提高灌浆期0-20cm的土壤NO_3~--N含量,减少收获期土壤深层NO_3~--N含量。夏玉米季,小喇叭口期和灌浆期微喷4次处理0-60cm NH_4~+-N含量高于微喷3次。(3)微喷水肥一体化可以提高冬小麦-夏玉米主要生育期土壤几丁质酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、纤维素酶(CBH)、β-葡萄糖甘酶(BG)和木聚糖酶(BXYL)的活性。冬小麦季,在灌浆期和孕穗期,以W_2N_2处理的土壤NAG、LAP、β-葡萄糖苷酶活性(BG)、CBH活性最高。夏玉米季,W_2N_2处理使灌浆期土壤LAP活性最高;除成熟期和大喇叭口期外,W_2处理的土壤BG、木聚糖酶(BXYL)、CBH活性均高于W_1处理;施氮模式中优化施氮利于提高夏玉米生育后期土壤BG、BXYL、CBH活性。(4)微喷水肥一体化有利于促进冬小麦-夏玉米生长发育,增加干物质积累量。微喷水肥一体化中微喷4次,优化施氮的冬小麦拔节期单株茎蘖数最高,这说明少量多次水氮处理有利于增加单株茎蘖和干物质积累。夏玉米季,微喷4次与微喷3次相比,大喇叭口期灌水使灌干物质积累量提高1.43-8.26%,这表明大喇叭口期灌水利于提高夏玉米干物质积累。(5)微喷水肥一体化显著提高了冬小麦-夏玉米产量、水分利用效率和氮肥当季利用率,其中冬小麦产量和水分利用效率较CK提高27.6%和71.4%;夏玉米水分利用效率较CK提高71.79%。(6)微喷水肥一体化可以显著提高冬小麦-夏玉米蛋白质含量。冬小麦季,微喷次数相同,优化施氮的籽粒品质指标最高;施氮模式相同,蛋白质和湿面筋含量均以W_2W_1,所有处理中以W_2N_2品质最好。夏玉米季,W_2N_2处理籽粒蛋白质指数最高。微喷4次时,蛋白质含量以N_2N_1;灌水模式相同,淀粉和水分含量以N_2N_1。综上所述,晋南冬小麦和夏玉米采用微喷水肥一体化均以生育期微喷4次,优化施氮处理为最优组合,即小麦季微喷灌越冬水+拔节水+孕穗水+灌浆水,施纯氮225kg·hm~(-2),其中60%底施+30%拔节期追施+10%灌浆期追施;夏玉米季微喷灌出苗水+小喇叭口水+大喇叭口水+孕穗水,施纯N227.5 kg·hm~(-2),20%种肥+60%小喇叭口期追施+20%孕穗期追施,可保证耕层土壤含水量,减少硝态氮下渗,提高作物生育后期土壤酶活性,提高水氮利用效率而实现增产。因此,晋南冬小麦-夏玉米一年两熟区,采用微喷水肥一体化可替代漫灌实现节水省氮高产高效栽培,并以生育期微喷4次,优化施氮效果最好,是值得推广的水氮运筹模式。
【图文】：

技术路线图,技术路线

水分利用效率提高。（2）氮肥利用率当前，我国氮肥的有效利用率普遍很低，，水肥管理是氮肥利用率重要的影响因素。灌水量不同氮肥利用率不同，马伯威研究表明，喷灌模式下，降低灌水量可提高氮素生产效率[24]。施氮量与氮肥利用率呈现负相关。李艳等人研究表明，喷灌模式下，总体上作物氮素表观利用率随施氮量增加而降低。当施氮量高于 120 kg /ha 时施氮越多作物氮肥表观回收率越低。综上所述，国内外在微喷灌对农田土壤酶活性和水氮利用率的影响研究领域已取得了一定的研究结果，但由于目前试验对象多为蔬菜等经济作物，大田作物相对缺乏，今后有必要进行大田微喷灌与其他灌溉方式的长期比较试验研究，更精确地寻求微喷条件下农田尺度的最优水氮施用量。1.3 技术路线

生育期,土壤水分,冬小麦,山西师范大学

山西师范大学硕士学位论文层深度加深而不断变化。五个处理 0-20cm 土壤含水量受季节、降雨、蒸发、灌水时和灌水量、施氮时期和施氮量的影响，在各个生育期变化显著。20-80cm 土层水分淋作用较强，土壤保水性能差。80-100cm 土层壤质，质地粘重，透水性差，土壤水分此层蓄积。
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.11;S513

【参考文献】