减氮配施腐植酸对冬小麦夏玉米轮作系统的增产效应及机理研究

发布时间：2017-12-20 20:38

  本文关键词：减氮配施腐植酸对冬小麦夏玉米轮作系统的增产效应及机理研究　出处：《甘肃农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：氮肥的过量施用和低效利用造成了一系列生态环境问题,威胁着农业生态安全和可持续发展。适度减少氮肥的投入量,科学配施化肥等措施降低氮素损失、提高氮肥利用率,有效防控农业面源污染已成为目前我国农业可持续发展和生态环境建设的迫切需要。本研究在冬小麦-夏玉米轮作系统下,通过施用腐植酸减少氮肥用量的氮肥运筹模式,探讨了单施磷钾肥(T1)、常规施肥即单施氮磷钾(T2)、单施腐植酸(T3)、常规施肥+腐植酸(T4)、常规施肥减氮15%+腐植酸(T5)和常规施肥减氮30%+腐植酸(T6)6种施肥处理对河南省两个主要生态类型区(豫北潮土区和豫南黄褐土区)的土壤理化性状、作物生理特性、氮素吸收利用、作物产量及氮肥增益效应的影响。旨在揭示小麦-玉米轮作系统中作物对减氮配施腐植酸的响应机制。主要研究结果如下:1.腐植酸与氮肥配施可以有效改善土壤的理化性质,以常规施肥减氮15%配施腐植酸(T5)的效果最佳。在豫北潮土区和豫南黄褐土区,以T5处理的土壤容重最低,显著低于其他处理3.67%~8.88%和0.73%~4.91%(P0.05);而T5处理的土壤有机质含量、氮素含量、有效磷含量和速效钾含量最高,与常规施肥相比,土壤有机质增加了0.44%、4.58%,土壤全氮和碱解氮显著增加了5.41%和2.16%、21.76%和9.82%(P0.05),土壤有效磷增加了4.66%、2.68%,土壤速效钾增加了1.65%、1.84%。豫北潮土区耕层土壤的pH值以T1处理最高,T5处理最低,较T1处理低8.98%(P0.05),而在豫南黄褐土区不同处理的pH值差异不显著(P0.05)。2.腐植酸与氮肥配施能有效改善冬小麦和夏玉米的光合特性,以常规施肥减氮15%配施腐植酸(T5)的效果最佳。在豫北潮土区和豫南黄褐土区,冬小麦和夏玉米叶片的SPAD值、净光合速率(Pn)、气孔导度降(Gs)和蒸腾速率(Tr)变化趋势基本一致,均随着生育时期的推移呈先升后降的趋势,而胞间CO2浓度(Ci)却与之完全相反。T5处理的冬小麦和夏玉米叶片的SPAD值、净光Pn、Gs和Tr最高,而Ci最低,与常规施肥T2处理相比,冬小麦叶片的SPAD值增加5.77%~32.19%和4.84%~61.34%,Pn增加12.08%~21.66%和2.21%~51.02%,Gs增加8.78%~14.97%和16.57%~49.70%,Tr增加10.53%~26.98%和12.37%~27.00%,而Ci降低8.32%~24.02%和8.32%~30.93%;夏玉米叶片的SPAD值增加4.52%~18.98%和6.48%~16.58%,Pn增加12.08%~21.66%和12.10%~22.16%,Gs增加14.29%~34.97%和14.38%~46.06%,Tr增加14.87%~27.02%和14.88%~73.28%,Ci降低16.10%~40.32%和24.23%~40.33%。3.腐植酸与氮肥配施可以有效促进冬小麦和夏玉米植株各器官氮素的吸收和累积,以T5处理效果最佳。与T2处理相比,T5处理的冬小麦籽粒氮含量和籽粒氮素累积量以及地上部总氮累积量在豫北潮土区和豫南黄褐土区分别显著增加了24.24%、29.12%、21.96%和23.02%、29.12%、18.92%(P0.05)。对于夏玉米的籽粒氮含量和氮累积量及地上部总氮累积量而言,在豫北潮土区和豫南黄褐土区,T4处理显著高于T1和T3处理(P0.05),而较T2处理分别增加1.79%和0.98%、14.69%和5.54%、9.14%和6.11%,差异不显著(P0.05)。不同氮肥与腐植酸配施处理下,以T5处理的地上部总氮累积量最高,在两个生态区分别显著高于T4、T6处理1.43%、21.04%和2.56%、18.87%。4.腐植酸与氮肥配施对冬小麦和夏玉米的籽粒产量和氮肥利用效率及经济效益具有明显的促进作用,以T5处理效果最佳。在豫北潮土区和豫南黄褐土区,与T2处理相比,T4处理的冬小麦产量分别增加了6.09%(P0.05)和0.15%(P0.05),夏玉米产量分别提高10.74%(P0.05)和4.55%(P0.05)。T5处理的冬小麦产量在两个生态区分别较T4、T6处理显著增加了5.29%、6.86%和4.80%、3.68%,而在豫北潮土区,T5处理的夏玉米产量分别高于T4、T6处理1.94%(P0.05)和25.32%(P0.05),而在豫南黄褐土区分别比T4、T6处理增加了3.94%和22.25%,差异显著(P0.05)。对于冬小麦的氮肥利用效率而言,在两个生态区均以T5处理的最高,分别比T2、T4、T6处理显著增加了82.34%、51.93%、15.89%和67.45%、60.79%、9.27%,且与T2和T4处理间差异显著(P0.05)。与T2处理相比,T5处理下夏玉米的氮肥利用效率在两个生态区分别显著增加了59.86%和52.00%(P0.05),且明显高于其他配施处理。不同处理下冬小麦-夏玉米轮作系统的经济效益在两个生态区均以T5处理的最高,分别高于其他施肥处理7.15%~64.98%和7.23%~64.96%,差异显著(P0.05)。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S513;S512.11

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本文编号：1313356