黄土高原雨养冬小麦水氮利用及土壤氨挥发对保护性耕作的响应

发布时间：2018-04-13 17:42

本文选题：氨挥发 + 氮肥利用率　；参考：《西北农林科技大学》2015年博士论文

【摘要】：黄土高原雨养冬小麦生产受水分缺乏及氮素养分不足问题的制约。通过氮肥投入可提高小麦产量,但易造成氮素资源损失、氨挥发环境污染,还可能造成农田水分过度消耗,影响本地区雨养冬小麦可持续发展。保护性耕作具有改善土壤水分状况、优化土壤养分供应的优点,因而在雨养作物生产中受到推荐。然而,有关保护性耕作对黄土高原雨养冬小麦生产、水氮资源利用以及土壤氨挥发的影响研究较少,对其响应机制缺乏系统研究。本研究于2011-2014冬小麦生长季在黄土高原杨凌地区开展了3年连续田间试验,研究了保护性耕作对冬小麦水氮吸收利用及土壤氮素平衡的影响。研究采用裂区试验设计,以耕作模式为主区因素,包含1种常规栽培和5种保护性耕作(秸秆覆盖、平膜覆盖、垄作无覆盖、垄上覆膜、垄上覆膜沟中覆草);以氮肥处理为副区因素,包含不施氮处理(N0)和施氮180 kg N ha-1处理(N180),共12个处理,每个处理重复3次。分析了保护性耕作和氮肥对黄土高原雨养冬小麦籽粒产量与产量要素、植株形态与同化能力、水分利用、氮素吸收转运及利用、土壤速效氮动态、土壤微生物量氮、土壤氨挥发等的影响,以期为揭示保护性耕作对本地区雨养冬小麦产量、水氮资源利用及土壤氨挥发损失的影响机制提供理论依据。主要研究结果如下:(1)籽粒产量与籽粒库容量、公顷穗数、穗粒数显著正相关(P0.01)。保护性耕作显著提高籽粒库容量、收获指数、穗粒数(P0.05)。保护性耕作的平均籽粒产量为3862~4270 kg ha-1,比常规栽培(3705 kg ha-1)提高4.2%~15.2%。籽粒产量由高到低依次为:平膜覆盖垄上覆膜沟中覆草秸秆覆盖垄上覆膜垄作无覆盖常规栽培。施氮肥可显著提高籽粒库容量和公顷穗数(P0.05)。施氮处理平均籽粒产量为5045 kg ha-1,比不施氮处理(2961 kg ha-1)提高70.4%(P0.05)。(2)籽粒产量与生物量、叶面积指数、叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量显著正相关(P0.01或P0.05)。通过耕作措施结合施氮肥可调控叶面积指数、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量。保护性耕作可通过调节形态或同化能力参数而影响小麦生长。施氮肥可显著提高叶面积指数、叶片叶绿素含量,增强同化能力,进而显著提高生物量(P0.05)。(3)籽粒产量与农田蒸散量、水分利用率、冠层含水量显著正相关(P0.01)。通过耕作措施结合施氮肥可调节农田蒸散量、水分利用率和冠层含水量。保护性耕作可显著降低农田蒸散量,提高水分利用率(P0.05),还可提高冠层含水量。保护性耕作平均水分利用率为13.3~15.6 kg ha-1 mm-1,比常规栽培(11.4 kg ha-1 mm-1)提高16.7%~36.8%(P0.05)。施氮肥显著提高农田蒸散量和水分利用率(P0.05),还可提高冠层含水量。施氮处理平均水分利用率为16.6 kg ha-1 mm-1,比不施氮处理(10.7 kg ha-1 mm-1)提高55.1%(P0.05)。(4)保护性耕作提高氮素吸收量,其平均氮素吸收量为74.0~101.1 kg N ha-1,比常规栽培(73.8 kg N ha-1)提高0.3%~37.0%。籽粒产量与氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率、营养器官(叶片、茎秆、颖壳)氮素转运量、转运效率、叶片氮素贡献率显著正相关(P0.01);与颖壳氮素转运效率、颖壳氮素贡献率显著负相关(P0.01)。通过耕作措施结合施氮肥可调节氮素吸收量、氮素收获指数以及营养器官(叶片、茎秆、颖壳)的氮素转运量、转运效率和氮素贡献率。保护性耕作提高小麦氮素吸收量、氮素收获指数、叶片氮素转运量、茎秆氮素转运效率、颖壳氮素转运效率,降低叶片氮素转运效率和贡献率、颖壳氮素转运量和贡献率。施氮肥显著提高氮素吸收量、营养器官氮素转运量、叶片氮素贡献率(P0.05),显著降低氮素收获指数、营养器官(叶片、茎秆、颖壳)氮素转运效率、茎秆氮素贡献率和颖壳氮素贡献率(P0.05)。(5)施氮条件下,保护性耕作的土壤铵态氮、亚硝态氮、硝态氮的峰值和平均值高于常规栽培;不施氮条件下,保护性耕作季内土壤铵态氮、亚硝态氮含量与常规栽培接近,硝态氮含量则高于常规栽培。(6)通过耕作措施结合施氮肥可调控耕层土壤微生物量氮。保护性耕作降低土壤微生物量氮。施氮条件下,保护性耕作降低土壤微生物量氮;不施氮条件下,平膜覆盖提高土壤微生物量氮,有利于土壤有机氮矿化释放速效氮。施氮显著提高土壤微生物量氮(P0.05)。(7)土壤氨挥发峰值出现在施肥后10 d内,在施肥30 d后稳定在低水平。施氮肥显著增加土壤氨挥发(P0.05)。单季土壤氨累积挥发量为3.25~7.45 kg N ha-1。施氮条件下,保护性耕作降低土壤氨累积挥发量和氨挥发强度;不施氮条件下,秸秆覆盖和3种垄作模式提高土壤氨累积挥发量,平膜覆盖降低氨挥发强度。土壤氨累积挥发量由小至大依次为:平膜覆盖垄作无覆盖垄上覆膜垄上覆膜沟中覆草秸秆覆盖常规栽培。土壤铵态氮含量、土壤含水量和土壤温度是影响土壤氨挥发的主要土壤环境因素。保护性耕作的氮肥氨挥发损失量为0.65~1.65 kg N ha-1,比常规栽培(2.84 kg N ha-1)减少41.9%~77.1%,其中,平膜覆盖的氮肥氨挥发损失量和氨挥发强度最小。综上所述,通过保护性耕作结合施氮肥可提高籽粒产量和水氮资源利用效率,减少氨挥发损失。因此,推荐在黄土高原雨养冬小麦种植区采用平膜覆盖(其籽粒产量最高而土壤氨挥发损失最低)等保护性耕作模式。
[Abstract]:The effects of conservation tillage and nitrogen fertilizer on the yield of winter wheat , the utilization of soil microbial biomass and the volatilization of nitrogen in soil were studied . The results were as follows : ( 1 ) The yield of winter wheat in the Loess Plateau was significantly higher than that of conventional cultivation ( P 0.01 ) . Soil yield and biomass , leaf area index , leaf chlorophyll content and carotenoid content were significantly correlated ( P0.01 or P0.05 ) . ( 4 ) The nitrogen uptake , N harvest index , nitrogen transport capacity , nitrogen transport efficiency and nitrogen contribution rate were significantly correlated with the N uptake , N harvest index , nitrogen transport efficiency , nitrogen transport efficiency , nitrogen transport efficiency and nitrogen contribution rate ( P 0.01 ) . ( 5 ) Under the condition of nitrogen application , the soil ammonium nitrogen , nitrite nitrogen and nitrate nitrogen were higher than those of conventional cultivation under the condition of nitrogen fertilizer application .

【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.11

【参考文献】