长期施肥下作物碳同化氮吸收分配特征及其影响因素

发布时间：2017-03-20 18:01

  本文关键词：长期施肥下作物碳同化氮吸收分配特征及其影响因素，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：利用潮土21年长期定位试验,通过取样分析不同施肥措施下冬小麦、夏玉米不同生育期的地上地下生物量、碳氮含量、碳氮比,及土壤样品微生物量碳、微生物量氮、土壤养分(有机质,全氮,全磷,全钾,速效磷,速效钾),结合通径和逐步回归分析,阐明作物碳同化氮吸收对不同施肥的响应规律,以及土壤微生物量碳、微生物量氮和土壤养分对作物碳、氮的影响机制,为合理施肥和作物增产提供科学依据。试验包括不施肥(Control)、单施氮肥(N2)、施氮磷肥,不施钾肥(N2P)、施氮钾肥,不施磷肥(N2K)、低量氮肥和磷钾肥(N1PK)、氮磷钾平衡配施(N2PK)、施氮磷钾肥+有机肥(N2PKM)、高量氮肥和磷钾肥(N4PK)、施氮磷钾肥+玉米秸秆(N2PKS)、中量氮肥和磷钾肥(N3PK)10个处理。主要研究结果和结论如下:1.对长期施肥下小麦碳同化氮吸收研究表明,N2PK,N2PKM和N2PKS处理小麦成熟期地上部分碳含量分别为13310,10799和13242 kg/hm2,比Control处理高239%,175%和237%。地下部分N2PK,N2PKM和N2PKS处理小麦成熟期碳含量分别为562,376和592 kg/hm2,比Control处理高186%,91%和201%。N2PKM处理小麦越冬期至成熟期地上部分碳含量变化范围131-10799 kg/hm2,地下部分碳含量变化范围28.5-376 kg/hm2,其中85.5-97.0%分配在地上。N2PK,N2PKM和N2PKS处理小麦成熟期地上部分氮含量分别为413,339和325 kg/hm2,比Control处理高294%,223%和209%。地下部分N2PK,N2PKM和N2PKS处理小麦成熟期氮含量分别为10.7,8.39和2.54 kg/hm2,约为Control处理的9倍,7倍和2倍。N2PKM处理小麦越冬期至成熟期地上部分氮含量变化范围12.5-339 kg/hm2,地下部分氮含量变化范围1.44-8.39 kg/hm2,其中91.7-97.8%分配在地上。小麦碳氮分配对不同施肥处理响应不同,氮磷钾平衡配施及有机-无机肥配施能有效提高小麦植株的碳氮含量,降低碳氮在地下部分的分配比例,这类施肥模式有助于小麦产量提升并有益于农业可持续发展。2.对长期施肥下玉米碳同化氮吸收研究表明,N2PK,N2PKM和N2PKS处理玉米成熟期地上部分碳含量分别为7335,6810和6893 kg/hm2,比Control处理高202%,180%和183%。地下部分N2PK,N2PKM和N2PKS处理玉米成熟期碳含量分别为258,276和312 kg/hm2,比Control处理高44%,55%和75%。N2PKM处理玉米苗期至成熟期地上部分碳含量变化范围49.1-6810 kg/hm2,地下部分碳含量变化范围15.2-276 kg/hm2,其中74.4-95.9%分配在地上。N2PK,N2PKM和N2PKS处理玉米成熟期地上部分氮含量分别为306,313和299 kg/hm2,比Control处理高164%,170%和158%。地下部分N2PK,N2PKM和N2PKS处理玉米成熟期氮含量分别为5.78,5.59和6.23 kg/hm2,均为Control处理的3倍。N2PKM处理玉米苗期至成熟期地上部分氮含量变化范围3.84-313 kg/hm2,地下部分氮含量变化范围0.768-5.59 kg/hm2,其中82.8-98.1%分配在地上。玉米碳氮分配对不同施肥处理响应不同,氮磷钾平衡配施及有机-无机肥配施能有效提高玉米植株的碳氮含量,降低碳氮在地下部分的分配比例,这类施肥模式有助于玉米产量提升并有益于农业可持续发展。3.对长期施肥下小麦季土壤微生物量碳氮研究表明,在0-20cm土层,小麦成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量碳分别为154,209和206 mg/kg,比Control处理高29%,75%和73%。小麦成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量氮分别为24,28和36 mg/kg,比Control处理高89%,115%和176%。在20-40cm土层,小麦成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量碳分别为175,221和232 mg/kg,比Control处理高35%,70%和79%。小麦成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量氮分别为8,22和18 mg/kg,与Control处理差异不显著。与不施肥(Control)相比,有机无机配施(N2PKM)和秸秆还田处理(N2PKS)显著增加了耕层(0-20cm)土壤微生物量碳和土壤微生物量氮,秸秆还田处理(N2PKS)对增加土壤微生物量碳、氮的作用并未明显高于有机无机配施(N2PKM)处理。4.对长期施肥下玉米季土壤微生物量碳氮研究表明,在0-20cm土层,玉米成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量碳分别为267,343和329 mg/kg,比Control处理高56%,101%和93%。玉米成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量氮分别为43,57和54 mg/kg,比Control处理高164%,249%和233%。在20-40cm土层,玉米成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量碳分别为221,243和249 mg/kg,比Control处理高89%,108%和113%。玉米成熟期N2PK,N2PKM和N2PKS处理土壤微生物量氮分别为38,51和43 mg/kg,约为Control处理的4倍,6倍和5倍。与不施肥(Control)相比,有机无机配施(N2PKM)和秸秆还田处理(N2PKS)显著增加了耕层(0-20cm)土壤微生物量碳和土壤微生物量氮,秸秆还田处理(N2PKS)对增加土壤微生物量碳、氮的作用并未明显高于有机无机配施(N2PKM)处理。5.对长期施肥下不同土壤因素对作物碳氮含量的影响研究表明,在已测定的土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤养分及p H中,与小麦碳含量最直接相关的土壤因素是土壤微生物量碳、全磷、全钾、速效磷和速效钾,决定系数为0.999,其中,土壤全磷和速效磷对小麦碳含量的直接影响最大,二者的直接通径系数分别为2.12和-1.15;与小麦氮含量最直接相关的土壤因素是土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、全磷、全钾和速效磷,决定系数为0.994,其中,土壤全磷和速效磷对小麦氮含量的直接影响最大,二者直接通径系数分别为2.50和-1.23;与玉米碳含量最直接相关的土壤因素是土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、有机质、全钾和p H,决定系数为0.992,其中,土壤微生物量碳和有机质对玉米碳含量的直接影响最大,二者直接通径系数分别为2.33和-1.31;与玉米氮含量最直接相关的土壤因素是土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、有机质、全氮和全钾,决定系数为0.994,其中,土壤微生物量碳对玉米氮含量的直接影响最大,直接通径系数为2.25。
【关键词】：长期施肥 碳含量 氮含量 分配比例
【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】：S158.3
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 文献综述14-27
• 1.1 引言14
• 1.2 国内外研究概况14-25
• 1.2.1 作物碳氮代谢研究进展14-19
• 1.2.2 不同养分调控对作物碳氮代谢的影响19-22
• 1.2.3 作物干物质积累特性的研究22-24
• 1.2.4 作物碳氮积累分配特性的研究24-25
• 1.3 存在问题25-27
• 第二章 研究内容与方法27-29
• 2.1 选题依据27
• 2.2 研究内容和技术路线27-29
• 第三章 长期施肥下小麦碳同化氮吸收动态变化29-42
• 3.1 前言29
• 3.2 材料与方法29-31
• 3.2.1 试验点基本情况29-30
• 3.2.2 试验设置30
• 3.2.3 样品采集与处理30
• 3.2.4 测定项目及方法30-31
• 3.2.5 数据处理31
• 3.3 结果与分析31-40
• 3.3.1 长期施肥下小麦各生育期干重31-32
• 3.3.2 长期施肥下小麦各生育期碳氮浓度32-34
• 3.3.3 长期施肥下小麦各生育期碳氮含量34-36
• 3.3.4 长期施肥下小麦各生育期碳氮分配36-38
• 3.3.5 长期施肥下小麦各生育期碳氮比38-40
• 3.4 讨论40-41
• 3.5 结论41-42
• 第四章 长期施肥下玉米碳同化氮吸收动态变化42-55
• 4.1 前言42
• 4.2 材料与方法42-44
• 4.2.1 试验点基本情况42-43
• 4.2.2 试验设置43
• 4.2.3 样品采集与处理43-44
• 4.2.4 测定项目及方法44
• 4.2.5 数据处理44
• 4.3 结果与分析44-52
• 4.3.1 长期施肥下玉米各生育期干重44-45
• 4.3.2 长期施肥下玉米各生育期碳氮浓度45-47
• 4.3.3 长期施肥下玉米各生育期碳氮含量47-49
• 4.3.4 长期施肥下玉米各生育期碳氮分配49-51
• 4.3.5 长期施肥下玉米各生育期碳氮比51-52
• 4.4 讨论52-53
• 4.5 结论53-55
• 第五章 长期施肥下小麦季土壤微生物量碳氮动态变化55-62
• 5.1 前言55
• 5.2 材料与方法55-57
• 5.2.1 试验点基本情况55
• 5.2.2 试验设置55-56
• 5.2.3 样品采集与处理56
• 5.2.4 测定项目及方法56
• 5.2.5 数据处理56-57
• 5.3 结果与分析57-60
• 5.3.1 长期施肥下小麦各生育期土壤微生物量碳的变化57-58
• 5.3.2 长期施肥下小麦各生育期土壤微生物量氮的变化58-59
• 5.3.3 长期施肥下小麦各生育期土壤微生物量碳氮比的变化59-60
• 5.4 讨论60
• 5.5 结论60-62
• 第六章 长期施肥下玉米季土壤微生物量碳氮动态变化62-69
• 6.1 前言62
• 6.2 材料与方法62-64
• 6.2.1 试验点基本情况62
• 6.2.2 试验设置62-63
• 6.2.3 样品采集与处理63
• 6.2.4 测定项目及方法63
• 6.2.5 数据处理63-64
• 6.3 结果与分析64-67
• 6.3.1 长期施肥下玉米各生育期土壤微生物量碳的变化64-65
• 6.3.2 长期施肥下玉米各生育期土壤微生物量氮的变化65-66
• 6.3.3 长期施肥下玉米各生育期土壤微生物量碳氮比的变化66-67
• 6.4 讨论67
• 6.5 结论67-69
• 第七章 长期施肥下不同土壤因素对作物碳氮含量影响机制69-77
• 7.1 前言69
• 7.2 材料与方法69-71
• 7.2.1 试验点基本情况69
• 7.2.2 试验设置69-70
• 7.2.3 样品采集与处理70-71
• 7.2.4 测定项目及方法71
• 7.2.5 数据处理71
• 7.3 结果与分析71-75
• 7.3.1 不同土壤因素对小麦碳含量的影响71-72
• 7.3.2 不同土壤因素对小麦氮含量的影响72-73
• 7.3.3 不同土壤因素对玉米碳含量的影响73-74
• 7.3.4 不同土壤因素对玉米氮含量的影响74-75
• 7.4 讨论75-76
• 7.5 结论76-77
• 第八章 主要结论、创新点及进一步研究问题77-79
• 8.1 主要结论77-78
• 8.2 主要创新点78
• 8.3 进一步研究的问题78-79
• 参考文献79-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

【参考文献】

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