施肥对小麦—大豆轮作体系产量可持续性与温室气体排放的影响
发布时间：2021-03-22 15:48
小麦-大豆轮作体系是重要的作物种植系统,世界小麦与大豆产量到2050年分别需提高40%和80%才能满足需求,持续稳定地提高该系统的生产力对粮食安全至关重要。人为温室气体排放增加是气候变暖的主要驱动因子,而农业源温室气体占人为温室气体排放的比例高达19%29%,农田温室气体减排意义显著。施肥是作物丰产稳产的主要农业措施之一,同时施肥又会显著影响土壤温室气体排放。因此,研究施肥对作物产量可持续性与温室气体排放的影响,对保障粮食安全和减缓气候变化意义突出。关于施肥对作物产量与温室气体排放的影响,尽管前人已有研究,但较少涉及小麦-大豆轮作体系,且现有研究多针对施肥的当季,对其后效的研究较少,对于净温室效应也缺少相关研究。本研究借助安徽萧县与蒙城县两个30多年的长期施肥试验,探讨有机肥、氮磷钾化肥以及氮磷钾配施不同有机物料对小麦-大豆轮作体系产量可持续性与温室气体排放的影响,拟为我国黄淮海区域小麦-大豆轮作体系丰产低碳排放的生产技术创新提供理论依据。本研究获得的主要结果如下:（1）氮磷钾配施粪肥可获得最高的产量与可持续性。氮磷钾配施有机物料的产量及其可持续性优于单施氮磷钾,...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
试验期间萧县小麦-大豆轮作体系的日平均气温与日总降水量Fig.2-1Dailymeanairtemperatureandtotalprecipitationinthesoybean-wheatcroppingsystemduringexperimental
图 2-2 试验期间蒙城县小麦-大豆轮作体系的日平均气温与日总降水量Fig. 2-2 Daily mean air temperature and total precipitation in the soybean-wheat cropping system during experimentalperiod in Mengcheng County2.1.2 试验设计2.1.2.1 萧县试验设计试验采用随机区组设计，设置 7 个处理，3 次重复，小区面积 14.0 m × 7.9 m。试验处理分别为：单施粪肥（M），氮磷钾平衡施肥（NPK），氮磷钾加粪肥（NPKM），氮磷肥加秸秆（NPS），氮磷钾加饼肥（NPKC），氮磷钾加粪肥加饼肥（NPKMC），以及不施肥对照（CK）。小麦播种前，所有的氮磷钾化肥与有机肥均做基肥一次性施入，结合旋耕均匀施入耕层土壤（0-20 cm），大豆季不再施肥。各施肥处理的氮投入总量相等，均为 240 kg ha-1，磷、钾素不统一定量。试验中 M 与 NPKM、NPKMC 处理中采用的粪肥为牛粪，NPS 处理的秸秆为上一年的小麦秸秆，NPKC 和 NPKMC 处理中的饼肥为菜籽饼，氮、磷、钾化肥分别为尿素、过磷酸钙与硫酸钾。其中 NPKM、NPS 与 NPKC 处理的化肥氮与有机物料投入氮各占 50%左右，NPKMC 处理中牛粪投入的氮占 50%左右，化肥与饼肥投入的氮各占 25%左右。不同年份施用的有机物料尽量保证来源一致，每 3~5 年测定其养分含量，并据此确定每种肥料的具体施用量。以本研究田间监测与取样的年份（2013—2015 年）为例，牛-1
图 2-3 施肥对小麦与大豆产量可持续性的影响（萧县）Fig. 2-3 Effects of fertilization on yield sustainability of wheat and soybean (Xiao County)(a)小麦产量变异系数 CV of wheat yield; (b)大豆产量变异系数 CV of soybean yield; (c)小麦可持续性产量指数 SYof wheat yield; (d)大豆可持续性产量指数 SYI of soybean yield2.2.4.2 蒙城县小麦、大豆产量可持续性图 2-4 结果显示，长期不施肥下小麦产量的 CV 最高、SYI 最低，长期施肥使 CV 降低、S提高，且不同施肥处理间的 CV、SYI 均存在差异。各施肥处理下小麦产量的 CV 均在 10%~20之间，SYI 在 0.5~0.7 之间，与 NPK 处理相比，NPK 加秸秆或粪肥的处理下 CV 较低、SYI 较高另外 NPK 加粪肥的处理下 CV 低于 NPK 加秸秆、SYI 高于 NPK 加秸秆，NPKCM 处理的 CV 低（14.1%）、SYI 最高（0.67）。长期不施肥下大豆产量的 CV 最高、SYI 最低，长期施肥使 CV 降低、SYI 提高，且不同肥处理间的CV、SYI均存在差异。各施肥处理下大豆产量的CV均在10%~30%之间，SYI在0.5~0之间，与 NPK 处理相比，NPK 加秸秆或粪肥的处理下 CV 较低、SYI 较高，另外 NPK 加粪肥处理下 CV 低于 NPK 加秸秆、SYI 高于 NPK 加秸秆，NPKCM 处理的 CV 最低（12.2%）、S最高（0.72）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期不同施肥模式下南方水稻土有机碳的平衡特征[J]. 李艳,陈义,唐旭,吴春艳,计小江,唐良梁. 浙江农业学报. 2018(12)
[2]长期施肥下黑土不同团聚体氮组分的植物有效性差异[J]. 杨洪波,申艳,徐明岗,史天昊,段英华. 植物营养与肥料学报. 2018(06)
[3]施肥对中国农田土壤微生物群落结构与酶活性影响的整合分析[J]. 肖琼,王齐齐,邬磊,蔡岸冬,王传杰,张文菊,徐明岗. 植物营养与肥料学报. 2018(06)
[4]化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响[J]. 杨丹,叶祝弘,肖珣,闫颖,刘鸣达,谢桂先. 农业环境科学学报. 2018(11)
[5]有机物料等氮量施用对紫色土氮形态及温室气体排放的影响[J]. 黄容,高明,黎嘉成,徐国鑫,王富华,李娇,陈仕奇. 中国农业科学. 2018(21)
[6]秸秆和生物炭添加对关中地区玉米-小麦轮作农田温室气体排放的影响[J]. 陈静,张建国,赵英,张阿凤,成功,冯浩. 水土保持研究. 2018(05)
[7]晚稻施氮量对冬种紫云英生长季温室气体排放与土壤碳库的影响[J]. 马艳芹,黄国勤. 江苏农业科学. 2018(11)
[8]等氮量下不同分施次数对燥红壤N2O排放的影响[J]. 方雅各,解鈺,王丽华,杨霖,赵伶茹,赖倩倩,田伟,孟磊. 土壤. 2018(02)
[9]氮肥品种和含水量对水稻土N2O排放速率及排放过程的影响[J]. 席瑞泽,付庆灵,杨永强,尤锦伟,朱俊,胡红青,叶磊. 农业环境科学学报. 2017(12)
[10]不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响[J]. 李平,郎漫,李淼,魏玮,李凯凯. 环境科学. 2018(05)
博士论文
[1]黄淮不同年代小麦品种氮素利用和麦田温室气体排放的差异[D]. 陈欢.中国农业大学 2018
[2]长期施肥对红壤旱地玉米生产力和土壤肥力的影响及其机制研究[D]. 李昌新.南京农业大学 2009
[3]长期施肥下我国典型农田作物产量演变特征和机制[D]. 李忠芳.中国农业科学院 2009
[4]长期施肥下我国典型农田土壤钾素演变特征及机理[D]. 张会民.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]不同施氮水平下陇中黄土高原春小麦田温室气体排放特征[D]. 李叶杉.甘肃农业大学 2018
[2]施用氮肥对石灰性土壤碳释放及其来源研究[D]. 于伟家.西北农林科技大学 2018
[3]东北黑土区春玉米控释肥施用的生态环境效应研究[D]. 宋梓璇.中国农业科学院 2018
[4]长期定位施肥对红壤旱地玉米产量和土壤肥力的影响[D]. 孙惠娟.江西农业大学 2013
[5]长期施肥条件下黑土肥力变化特征研究[D]. 周宝库.中国农业科学院 2011
[6]长期定位施肥对不同品质类型小麦籽粒产量与品质的效应研究[D]. 俞建飞.南京农业大学 2004
本文编号：3094088
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
试验期间萧县小麦-大豆轮作体系的日平均气温与日总降水量Fig.2-1Dailymeanairtemperatureandtotalprecipitationinthesoybean-wheatcroppingsystemduringexperimental
图 2-2 试验期间蒙城县小麦-大豆轮作体系的日平均气温与日总降水量Fig. 2-2 Daily mean air temperature and total precipitation in the soybean-wheat cropping system during experimentalperiod in Mengcheng County2.1.2 试验设计2.1.2.1 萧县试验设计试验采用随机区组设计，设置 7 个处理，3 次重复，小区面积 14.0 m × 7.9 m。试验处理分别为：单施粪肥（M），氮磷钾平衡施肥（NPK），氮磷钾加粪肥（NPKM），氮磷肥加秸秆（NPS），氮磷钾加饼肥（NPKC），氮磷钾加粪肥加饼肥（NPKMC），以及不施肥对照（CK）。小麦播种前，所有的氮磷钾化肥与有机肥均做基肥一次性施入，结合旋耕均匀施入耕层土壤（0-20 cm），大豆季不再施肥。各施肥处理的氮投入总量相等，均为 240 kg ha-1，磷、钾素不统一定量。试验中 M 与 NPKM、NPKMC 处理中采用的粪肥为牛粪，NPS 处理的秸秆为上一年的小麦秸秆，NPKC 和 NPKMC 处理中的饼肥为菜籽饼，氮、磷、钾化肥分别为尿素、过磷酸钙与硫酸钾。其中 NPKM、NPS 与 NPKC 处理的化肥氮与有机物料投入氮各占 50%左右，NPKMC 处理中牛粪投入的氮占 50%左右，化肥与饼肥投入的氮各占 25%左右。不同年份施用的有机物料尽量保证来源一致，每 3~5 年测定其养分含量，并据此确定每种肥料的具体施用量。以本研究田间监测与取样的年份（2013—2015 年）为例，牛-1
图 2-3 施肥对小麦与大豆产量可持续性的影响（萧县）Fig. 2-3 Effects of fertilization on yield sustainability of wheat and soybean (Xiao County)(a)小麦产量变异系数 CV of wheat yield; (b)大豆产量变异系数 CV of soybean yield; (c)小麦可持续性产量指数 SYof wheat yield; (d)大豆可持续性产量指数 SYI of soybean yield2.2.4.2 蒙城县小麦、大豆产量可持续性图 2-4 结果显示，长期不施肥下小麦产量的 CV 最高、SYI 最低，长期施肥使 CV 降低、S提高，且不同施肥处理间的 CV、SYI 均存在差异。各施肥处理下小麦产量的 CV 均在 10%~20之间，SYI 在 0.5~0.7 之间，与 NPK 处理相比，NPK 加秸秆或粪肥的处理下 CV 较低、SYI 较高另外 NPK 加粪肥的处理下 CV 低于 NPK 加秸秆、SYI 高于 NPK 加秸秆，NPKCM 处理的 CV 低（14.1%）、SYI 最高（0.67）。长期不施肥下大豆产量的 CV 最高、SYI 最低，长期施肥使 CV 降低、SYI 提高，且不同肥处理间的CV、SYI均存在差异。各施肥处理下大豆产量的CV均在10%~30%之间，SYI在0.5~0之间，与 NPK 处理相比，NPK 加秸秆或粪肥的处理下 CV 较低、SYI 较高，另外 NPK 加粪肥处理下 CV 低于 NPK 加秸秆、SYI 高于 NPK 加秸秆，NPKCM 处理的 CV 最低（12.2%）、S最高（0.72）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期不同施肥模式下南方水稻土有机碳的平衡特征[J]. 李艳,陈义,唐旭,吴春艳,计小江,唐良梁. 浙江农业学报. 2018(12)
[2]长期施肥下黑土不同团聚体氮组分的植物有效性差异[J]. 杨洪波,申艳,徐明岗,史天昊,段英华. 植物营养与肥料学报. 2018(06)
[3]施肥对中国农田土壤微生物群落结构与酶活性影响的整合分析[J]. 肖琼,王齐齐,邬磊,蔡岸冬,王传杰,张文菊,徐明岗. 植物营养与肥料学报. 2018(06)
[4]化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响[J]. 杨丹,叶祝弘,肖珣,闫颖,刘鸣达,谢桂先. 农业环境科学学报. 2018(11)
[5]有机物料等氮量施用对紫色土氮形态及温室气体排放的影响[J]. 黄容,高明,黎嘉成,徐国鑫,王富华,李娇,陈仕奇. 中国农业科学. 2018(21)
[6]秸秆和生物炭添加对关中地区玉米-小麦轮作农田温室气体排放的影响[J]. 陈静,张建国,赵英,张阿凤,成功,冯浩. 水土保持研究. 2018(05)
[7]晚稻施氮量对冬种紫云英生长季温室气体排放与土壤碳库的影响[J]. 马艳芹,黄国勤. 江苏农业科学. 2018(11)
[8]等氮量下不同分施次数对燥红壤N2O排放的影响[J]. 方雅各,解鈺,王丽华,杨霖,赵伶茹,赖倩倩,田伟,孟磊. 土壤. 2018(02)
[9]氮肥品种和含水量对水稻土N2O排放速率及排放过程的影响[J]. 席瑞泽,付庆灵,杨永强,尤锦伟,朱俊,胡红青,叶磊. 农业环境科学学报. 2017(12)
[10]不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响[J]. 李平,郎漫,李淼,魏玮,李凯凯. 环境科学. 2018(05)
博士论文
[1]黄淮不同年代小麦品种氮素利用和麦田温室气体排放的差异[D]. 陈欢.中国农业大学 2018
[2]长期施肥对红壤旱地玉米生产力和土壤肥力的影响及其机制研究[D]. 李昌新.南京农业大学 2009
[3]长期施肥下我国典型农田作物产量演变特征和机制[D]. 李忠芳.中国农业科学院 2009
[4]长期施肥下我国典型农田土壤钾素演变特征及机理[D]. 张会民.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]不同施氮水平下陇中黄土高原春小麦田温室气体排放特征[D]. 李叶杉.甘肃农业大学 2018
[2]施用氮肥对石灰性土壤碳释放及其来源研究[D]. 于伟家.西北农林科技大学 2018
[3]东北黑土区春玉米控释肥施用的生态环境效应研究[D]. 宋梓璇.中国农业科学院 2018
[4]长期定位施肥对红壤旱地玉米产量和土壤肥力的影响[D]. 孙惠娟.江西农业大学 2013
[5]长期施肥条件下黑土肥力变化特征研究[D]. 周宝库.中国农业科学院 2011
[6]长期定位施肥对不同品质类型小麦籽粒产量与品质的效应研究[D]. 俞建飞.南京农业大学 2004
本文编号：3094088
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