斜发沸石对AWD驱动下稻田氨挥发和氮素淋失的影响研究
发布时间：2021-06-17 22:48
水资源短缺和氮损失引起的农田面源污染问题正威胁着我国水稻生产系统的可持续发展。在确保水稻产量安全的同时,研究如何降低水稻生产系统的资源和环境代价具有重要意义。干湿交替灌溉（AWD）是一种被广泛认可的有效节水灌溉模式,然而其有氧与厌氧环境的交替变化会改变稻田氮损失过程。斜发沸石持水控氮的能力,能有效减少氨挥发,氮素淋溶,氮径流等多种途径的氮损失,提高植株氮积累和作物产量,在许多室内模拟和旱作物的试验研究上已取得了显著效果。目前,将斜发沸石应用到持续淹灌（CF）稻田以减少氮损失的研究较少,有关AWD驱动下斜发沸石对氨挥发和氮素淋失的影响几乎未见报道。因此,本研究将斜发沸石应用到AWD水稻生产系统,通过AWD模式实现水稻节水,用斜发沸石来减缓稻田氮素损失和提高水稻产量,进一步实现水稻绿色高产高效栽培。本研究于2016和2017年在辽宁省东港市水稻种植区运用非称重式蒸渗仪（测坑）,采用裂区试验设计,研究了两种灌溉模式（CF和AWD）和三种沸石施用量(0 t·ha-1,5 t·ha-1,10 t·ha-1)下的稻田田面水氮素动态变...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻田氮素循环图
沈阳农业大学博士学位论文21图2-1东港试验站点2016和2017水稻生长季的日平均气温（A）和ET0（B）Fig.2-1Dailyaverageairtemperature（A）andET0（B）duringthe2016and2017rice-growingperiodattheexperimentalsiteinDonggang,China2.2试验设计试验采用裂区试验设计，两因子分别为灌溉模式（I）和斜发沸石施用量（Z），共三次重复。主区为灌溉模式，设持续淹灌（Continuousfloodingirrigation,CF）和干湿交替灌溉（Alternatewettinganddryingirrigation,AWD）两个水平；子区为施斜发沸石量，设0t·ha-1（Z0）、5t·ha-1（Z5）、10t·ha-1（Z10）三个水平。本试验的不同斜发沸石量设置依据之前在本研究区域的试验结果确定（Wuetal.,2016a,2016b;Chenetal.,2017a,2017b）。本试验在设有自动遮雨棚的非称重式蒸渗仪中进行，每个蒸渗仪的规格为2.55m（长）×2.62m（宽）×2.55m（高）=6.67m2，共18个。蒸渗仪由钢筋混凝土浇制而成，以防止水分和养分侧向横流。试验设计及布置图见2-2。CF模式为水稻移栽后田间保持1~5cm水层，整个生育期不晒田，收获前15d左右自然落干；AWD模式为返青期田间保持2~3cm浅水层，之后进行干湿交替循环，当田间由浅水层自然落干至土壤水分能量为10~15kPa时，灌水至3~4cm。收获前15d左右自然落干。每天8:00am用水位尺监测水层深度，当水层深度降到下限时，灌水至上限。用水银负压计（中科院土壤研究所）监测土壤水势（SoilWaterPotential,SWP），负压计安装在距离土表15cm深度。灌水量由安装在水管上的体积水表计量。为模拟大田深层淋溶，各小区通过距离土壤表面大约200cm的PVC管排水1.5mm·d-1。肥料施用标准为当地施肥方法，即氮肥（150kg·ha-1）按基肥（两年均为5月28日）、第一次追肥（2016年6月9日，201
第二章材料与方法22定斜发沸石在下一个生长季的正效应，添加沸石的处理仅在2016年施入斜发沸石，2017年不再追施，除此之外，两年试验布置完全一致。为避免杂草危害水稻生长发育，对小区进行定期的手工除草。其他栽培技术、农药选择和田间管理遵循当地传统方法。插秧行距为30cm，株距为14cm，每穴插3株。两年均为5月28日插秧，9月18日收割，本田生育期共114天。图2-2裂区试验设计及布置图Fig.2-2Theexperimentaldesign(A)andlayout(B)ofsplitplotexperiment2.3测定项目与方法2.3.1氨挥发稻田氨挥发采用通气法（图2-3）（Wangetal.,2004），捕获装置采用4mm厚的不透光的PVC管制成（外直径16cm，高20cm），分别将两块厚度均为2cm，直径为16cm的海绵均匀浸以15mL的磷酸甘油溶液（50mL磷酸-40mL丙三醇，定容至1000mL）后，置于硬质塑料管中，上层的海绵与管顶部相平，下层海绵与上层海绵之间留1cm空隙，将PVC管插入土中，下层海绵用来吸收土壤挥发的氨，上层海绵吸收空气中的氨（上层海绵根据干湿程度7天更换一次），并防止其进入装置内被下层海绵吸收，装置见图2-3。取样时间为：施肥后第1周，每天取样1次；第2~3周，视测到的挥发速率大小，每1~3d取样1次，以后取样间隔可延长至一周到两周，直到水稻收获。取样后，将装置中下层的海绵分别装入500mL的玻璃瓶中，加300mL1.0mol·L-1的KCl溶液（称取149.1gKCL，用蒸馏水定容至2L），使海绵完全浸于其中，振荡1h（盖盖子后震荡）。浸取液中的铵态氨用连续流动分析仪（SealAnalytical,Autoanalyzer3，德国）测定。然后按照下式计算氨挥发速率（Xuetal.,2012）：
本文编号：3236064
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻田氮素循环图
沈阳农业大学博士学位论文21图2-1东港试验站点2016和2017水稻生长季的日平均气温（A）和ET0（B）Fig.2-1Dailyaverageairtemperature（A）andET0（B）duringthe2016and2017rice-growingperiodattheexperimentalsiteinDonggang,China2.2试验设计试验采用裂区试验设计，两因子分别为灌溉模式（I）和斜发沸石施用量（Z），共三次重复。主区为灌溉模式，设持续淹灌（Continuousfloodingirrigation,CF）和干湿交替灌溉（Alternatewettinganddryingirrigation,AWD）两个水平；子区为施斜发沸石量，设0t·ha-1（Z0）、5t·ha-1（Z5）、10t·ha-1（Z10）三个水平。本试验的不同斜发沸石量设置依据之前在本研究区域的试验结果确定（Wuetal.,2016a,2016b;Chenetal.,2017a,2017b）。本试验在设有自动遮雨棚的非称重式蒸渗仪中进行，每个蒸渗仪的规格为2.55m（长）×2.62m（宽）×2.55m（高）=6.67m2，共18个。蒸渗仪由钢筋混凝土浇制而成，以防止水分和养分侧向横流。试验设计及布置图见2-2。CF模式为水稻移栽后田间保持1~5cm水层，整个生育期不晒田，收获前15d左右自然落干；AWD模式为返青期田间保持2~3cm浅水层，之后进行干湿交替循环，当田间由浅水层自然落干至土壤水分能量为10~15kPa时，灌水至3~4cm。收获前15d左右自然落干。每天8:00am用水位尺监测水层深度，当水层深度降到下限时，灌水至上限。用水银负压计（中科院土壤研究所）监测土壤水势（SoilWaterPotential,SWP），负压计安装在距离土表15cm深度。灌水量由安装在水管上的体积水表计量。为模拟大田深层淋溶，各小区通过距离土壤表面大约200cm的PVC管排水1.5mm·d-1。肥料施用标准为当地施肥方法，即氮肥（150kg·ha-1）按基肥（两年均为5月28日）、第一次追肥（2016年6月9日，201
第二章材料与方法22定斜发沸石在下一个生长季的正效应，添加沸石的处理仅在2016年施入斜发沸石，2017年不再追施，除此之外，两年试验布置完全一致。为避免杂草危害水稻生长发育，对小区进行定期的手工除草。其他栽培技术、农药选择和田间管理遵循当地传统方法。插秧行距为30cm，株距为14cm，每穴插3株。两年均为5月28日插秧，9月18日收割，本田生育期共114天。图2-2裂区试验设计及布置图Fig.2-2Theexperimentaldesign(A)andlayout(B)ofsplitplotexperiment2.3测定项目与方法2.3.1氨挥发稻田氨挥发采用通气法（图2-3）（Wangetal.,2004），捕获装置采用4mm厚的不透光的PVC管制成（外直径16cm，高20cm），分别将两块厚度均为2cm，直径为16cm的海绵均匀浸以15mL的磷酸甘油溶液（50mL磷酸-40mL丙三醇，定容至1000mL）后，置于硬质塑料管中，上层的海绵与管顶部相平，下层海绵与上层海绵之间留1cm空隙，将PVC管插入土中，下层海绵用来吸收土壤挥发的氨，上层海绵吸收空气中的氨（上层海绵根据干湿程度7天更换一次），并防止其进入装置内被下层海绵吸收，装置见图2-3。取样时间为：施肥后第1周，每天取样1次；第2~3周，视测到的挥发速率大小，每1~3d取样1次，以后取样间隔可延长至一周到两周，直到水稻收获。取样后，将装置中下层的海绵分别装入500mL的玻璃瓶中，加300mL1.0mol·L-1的KCl溶液（称取149.1gKCL，用蒸馏水定容至2L），使海绵完全浸于其中，振荡1h（盖盖子后震荡）。浸取液中的铵态氨用连续流动分析仪（SealAnalytical,Autoanalyzer3，德国）测定。然后按照下式计算氨挥发速率（Xuetal.,2012）：
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