旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥協(xié)調(diào)土壤水肥供應(yīng)的效應(yīng)與機(jī)制

【摘要】：由于氮肥過量投入帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題,當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的巨大挑戰(zhàn)是在保證糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增長的同時,減少氮肥施用對環(huán)境的負(fù)面影響。因此,尋求其他環(huán)境友好型途徑來減少氮肥施用,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點。另外,水資源短缺和較低的水分利用效率是限制世界上很多地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因子。許多學(xué)者提出大力發(fā)展旱區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè),提高旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的作物生產(chǎn)能力是解決水資源短缺,保證糧食生產(chǎn)安全的重要措施。西北黃土高原旱地是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū),水分匱乏和土壤貧瘠是制約黃土高原旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的兩大關(guān)鍵因素。夏閑期合理的土壤管理方式是提高旱地土壤肥力和改善作物管理的重要途徑。秸稈覆蓋還田具有蓄水保墑、協(xié)調(diào)養(yǎng)分供應(yīng)、培肥改土和增加產(chǎn)量等作用;綠肥是養(yǎng)地作物,既能肥田、又能改土,因此,采取秸稈還田和種植綠肥的栽培措施是解決黃土高原“旱”與“薄”的有效途徑。本研究以常規(guī)的夏季裸地休閑為對照,研究了夏閑期覆蓋小麥秸稈、種植豆科綠肥以及二者結(jié)合協(xié)調(diào)土壤水肥供應(yīng)的效應(yīng)與機(jī)制,以期為提高黃土高原旱地的土壤肥力和生產(chǎn)能力提供有利的理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。取得的主要結(jié)論如下:(1)通過三年田間定位試驗,研究了夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥以及二者結(jié)合對冬小麥產(chǎn)量和水氮吸收利用的影響。結(jié)果表明:與對照相比,連續(xù)三年秸稈覆蓋還田均增加了夏閑期土壤蓄水量,但第三年冬小麥籽粒產(chǎn)量降低了8%,籽粒氮素含量在三個試驗?zāi)甓冉档土?–15%。而種植綠肥顯著降低了第一年和第三年夏閑期土壤蓄水量,但增加了冬小麥播前0–100 cm土壤硝態(tài)氮累積量,第三年冬小麥水分利用效率也增加了16%。在連續(xù)三年試驗期間,秸稈還田和種植綠肥二者的混合處理對夏閑土壤蓄水量和土壤硝態(tài)氮累積量均無顯著影響,但增加了第二季冬小麥籽粒產(chǎn)量和第三季冬小麥水分利用效率。可見,夏閑期秸稈覆蓋還田結(jié)合種植綠肥夠抵消其單獨實施的負(fù)面效應(yīng),對黃土高原旱地以及其他類似區(qū)域不失為一種行之有效的夏閑期土壤管理方式。(2)采用15N同位素示蹤法,利用兩年的田間微區(qū)試驗,研究了黃土高原旱地不同夏閑栽培方式下,綠肥、秸稈和肥料中的氮素在冬小麥生長季的去向。結(jié)果表明:綠肥氮在兩個冬小麥生長季的小麥累積吸收量為15.4 k g ha-1(22.4%),土壤殘留為35.4 kg ha-1(51.7%),損失量達(dá)17.7 kg ha-1(25.9%)。添加小麥秸稈顯著降低了綠肥氮在土壤中的殘留,但增加了累計損失。秸稈氮被兩季冬小麥累積吸收量為2.0 kg ha-1(8.3%),土壤殘留為7.5 kg ha-1(31.0%),損失量達(dá)到14.6 kg ha-1(60.7%)。添加綠肥顯著降低了秸稈氮被冬小麥吸收,既增加了其在土壤中的殘留,又減少了損失。另外,無機(jī)肥料氮被冬小麥兩季累積吸收量為44.7 kg ha-1(32.4%),土壤殘留量為44.6 kg ha-1(32.3%),累積損失高達(dá)48.6 kg ha-1(35.2%)。添加不同作物殘體顯著增加了冬小麥第二季肥料氮的吸收,減少了其在土壤中的殘留?？梢?無機(jī)肥料氮肥與適當(dāng)?shù)淖魑餁報w混合施用能夠提高肥料氮的利用率,減少旱地冬小麥-夏休閑輪作體系中肥料氮的損失。(3)通過室內(nèi)培養(yǎng)的方法,利用15N同位素示蹤技術(shù),研究不同種類豆科與非豆科綠肥地上部與根部的氮素礦化特性,分析不同作物殘體特性與其氮素礦化的關(guān)系。結(jié)果表明:豆科綠肥在整個培養(yǎng)周期表現(xiàn)出凈氮素礦化的規(guī)律,且在培養(yǎng)開始的前30天腐解速率較快;而非豆科綠肥在培養(yǎng)開始的前30天發(fā)生明顯的氮素固持作用。在培養(yǎng)結(jié)束時(第100天),豆科綠肥凈氮素礦化率顯著高于非豆科綠肥。豆科綠肥凈15N礦化率平均值為33.1%,而非豆科綠肥僅為19.7%?？傮w上,作物地上部的氮素礦化速率較根部快,不同品種綠肥地上部凈15N礦化率較根增加了1.4–15.3%。作物殘體凈氮素礦化率與其C/N比、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素都成線性負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中C/N比能更好的指示其氮素礦化特性。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,選擇C/N比較低的作物殘體還田應(yīng)考慮腐解初期與作物氮素吸收同步,而選擇C/N比較高的作物殘體還田初期應(yīng)添加適量氮肥以避免發(fā)生作物殘體腐解與作物爭氮的問題。(4)通過三年田間定位試驗,研究旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥以及二者結(jié)合對冬小麥磷、鉀吸收以及土壤磷、鉀數(shù)量變化的影響。結(jié)果表明:夏閑期種植綠肥和秸稈+綠肥處理降低了播前0–40 cm表層土壤有效磷數(shù)量,但種植綠肥提高了開花期以及第一年收獲期表層土壤有效磷數(shù)量。對冬小麥籽粒磷素含量和地上部磷素吸收沒有產(chǎn)生顯著影響。但夏閑期覆蓋秸稈提高了開花期以及第一年收獲期表層土壤有效磷數(shù)量,但降低了第三季冬小麥地上部磷素吸收,顯著降低了8.4%。連續(xù)三年進(jìn)行秸稈覆蓋還田,小麥地上部鉀素吸收降低了14%,對土壤速效鉀數(shù)量無顯著影響。夏閑期種植綠肥和秸綠處理對土壤速效鉀以及冬小麥地上部鉀素吸收沒有顯著影響。可見,夏閑期種植綠肥降低冬小麥播前表層土壤有效磷數(shù)量,但提高了開花和收獲期表層土壤有效磷數(shù)量。連續(xù)三年進(jìn)行秸稈覆蓋還田后,地上部磷鉀素吸收降低。而在夏閑期秸稈覆蓋的同時種植豆科綠肥能夠減緩地上部磷鉀吸收發(fā)生減少,因此不失為一項有效的夏閑土壤管理方式。 【關(guān)鍵詞】：旱地 冬小麥 夏閑期 秸稈覆蓋還田 綠肥
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S512.11;S55
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-29
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.2 秸稈覆蓋還田研究進(jìn)展16-20
• 1.2.1 秸稈覆蓋還田對小麥產(chǎn)量的影響16-17
• 1.2.2 秸稈覆蓋還田對土壤水分的影響17-18
• 1.2.3 秸稈覆蓋還田對氮素的影響18-19
• 1.2.4 秸稈覆蓋還田對磷素的影響19-20
• 1.2.5 秸稈覆蓋還田對鉀素的影響20
• 1.3 種植綠肥研究進(jìn)展20-24
• 1.3.1 種植綠肥對小麥產(chǎn)量的影響20-21
• 1.3.2 種植綠肥對土壤水分的影響21-22
• 1.3.3 種植綠肥對氮素的影響22-23
• 1.3.4 種植綠肥對磷素的影響23-24
• 1.3.5 種植綠肥對鉀素的影響24
• 1.4 作物殘體氮素腐解特征及其影響因素24-26
• 1.4.1 研究作物殘體腐解的方法24-25
• 1.4.2 作物殘體還田土壤后氮素腐解規(guī)律25
• 1.4.3 影響作物殘體腐解的因素25
• 1.4.4 不同質(zhì)量作物殘體配合施用調(diào)節(jié)氮素固持與供應(yīng)25-26
• 1.5 選題依據(jù)26-27
• 1.6 研究方法、內(nèi)容及技術(shù)路線27-29
• 第二章 旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥對冬小麥產(chǎn)量和水氮吸收利用的影響29-48
• 摘要29
• 2.1 前言29-31
• 2.2 材料與方法31-35
• 2.2.1 試驗區(qū)概況31-32
• 2.2.2 試驗設(shè)計32-33
• 2.2.3 樣品采集33-34
• 2.2.4 測定項目及方法34
• 2.2.5 計算及統(tǒng)計方法34-35
• 2.3 結(jié)果與分析35-45
• 2.3.1 降水量35
• 2.3.2 冬小麥產(chǎn)量、生物量和收獲指數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成因素35
• 2.3.3 冬小麥籽粒氮含量和地上部氮吸收35
• 2.3.4 冬小麥播前、開花與收獲期土壤硝態(tài)氮剖面分布35-42
• 2.3.5 冬小麥生育期耗水量和水分利用效率42
• 2.3.6 夏閑期土壤蓄水量42-45
• 2.4 討論45-47
• 2.4.1 冬小麥產(chǎn)量45
• 2.4.2 冬小麥籽粒氮含量和地上部氮吸收45-46
• 2.4.3 土壤氮素46
• 2.4.4 夏閑期土壤蓄水量和水分利用效率46-47
• 2.5 結(jié)論47-48
• 第三章 旱地夏閑期不同栽培方式下外源氮在冬小麥生長季的去向48-65
• 摘要48
• 3.1 前言48-50
• 3.2 材料與方法50-53
• 3.2.1 試驗區(qū)概況50
• 3.2.215N標(biāo)記豆科綠肥和小麥秸稈的準(zhǔn)備50
• 3.2.3 試驗設(shè)計50-51
• 3.2.4 樣品采集51-52
• 3.2.5 測定項目及方法52
• 3.2.6 計算及統(tǒng)計方法52-53
• 3.3 結(jié)果與分析53-61
• 3.3.1 綠肥氮去向53-55
• 3.3.2 小麥秸稈氮去向55-58
• 3.3.3 無機(jī)肥料氮去向58-61
• 3.4 討論61-64
• 3.4.1 綠肥氮去向61-62
• 3.4.2 秸稈氮去向62-63
• 3.4.3 無機(jī)肥料氮去向63-64
• 3.5 結(jié)論64-65
• 第四章 不同豆科與非豆科綠肥氮素礦化特性研究65-78
• 摘要65
• 4.1 前言65-66
• 4.2 材料與方法66-68
• 4.2.1 試驗材料66-67
• 4.2.2 氮素礦化培養(yǎng)試驗67
• 4.2.3 測定項目及方法67-68
• 4.2.4 計算及統(tǒng)計方法68
• 4.3 結(jié)果與分析68-75
• 4.3.1 不同作物殘體特性差異68-70
• 4.3.2 不同作物殘體凈氮素礦化率70-71
• 4.3.3 添加不同外源作物殘體對土壤凈氮素礦化與固持的影響71-72
• 4.3.4 不同作物殘體凈氮素礦化率與作物殘體特性的關(guān)系72-73
• 4.3.5 不同培養(yǎng)階段，凈氮素礦化率與作物殘體C/N比的關(guān)系73-75
• 4.4 討論75-77
• 4.4.1 不同種類作物殘體的凈氮素礦化75-76
• 4.4.2 不同種類作物殘體氮素礦化與殘體特性的關(guān)系76-77
• 4.5 結(jié)論77-78
• 第五章 旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥對冬小麥磷鉀吸收和土壤磷鉀數(shù)量的影響78-92
• 摘要78
• 5.1 前言78-80
• 5.2 材料與方法80
• 5.2.1 試驗區(qū)概況80
• 5.2.2 試驗設(shè)計80
• 5.2.3 樣品采集80
• 5.2.4 測定項目及方法80
• 5.2.5 計算及統(tǒng)計方法80
• 5.3 結(jié)果與分析80-89
• 5.3.1 冬小麥籽粒磷含量及地上部磷吸收80-81
• 5.3.2 冬小麥播前、開花與收獲期土壤有效磷剖面分布81-85
• 5.3.3 冬小麥籽粒鉀含量及地上部鉀吸收85
• 5.3.4 冬小麥播前、開花與收獲期土壤速效鉀剖面分布85-89
• 5.4 討論89-91
• 5.4.1 冬小麥磷吸收及土壤有效磷數(shù)量89-90
• 5.4.2 冬小麥鉀吸收及土壤速效鉀數(shù)量90-91
• 5.5 結(jié)論91-92
• 第六章 主要結(jié)論、創(chuàng)新點及進(jìn)一步研究的問題92-95
• 6.1 主要結(jié)論92-93
• 6.2 研究特色與創(chuàng)新93
• 6.3 有待進(jìn)一步研究的問題93-95
• 參考文獻(xiàn)95-112
• 致謝112-114
• 作者簡介114-115

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

發(fā)展綠肥生產(chǎn)是生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的有效措施    方珊清,孫時銀,汪雪薇

秸稈還田對作物產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響    李孝勇,武際,朱宏斌,王允青

綠肥與秸稈混合還土效果試驗    孫銳鋒;李劍;肖厚軍;鄧敏;徐彬;楊林;

渭北地區(qū)殘茬(秸稈)覆蓋農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)及應(yīng)用技術(shù)實例    趙鳳霞,溫曉霞,杜世平,王虎全,付增光

綠肥與化肥配施對小麥產(chǎn)量和土壤肥力的影響    張久東;包興國;胡志橋;王婷;曹衛(wèi)東;車宗賢;楊文玉;李全福;王健;

發(fā)展綠肥增加肥源    蔣維新,秦志前

夏閑期種植不同綠肥作物對土壤養(yǎng)分及冬小麥產(chǎn)量的影響    張春;楊萬忠;韓清芳;王丹;張坤;丁靜;喬靈芝;賈志寬;

長治市旱地果園土壤肥力狀況及培肥措施    楊承建

黑土中有機(jī)物料分解規(guī)律的研究    遲鳳琴

潮土中小麥秸稈腐解殘留率測定方法比較    楊首樂;

二月蘭的營養(yǎng)特性及其綠肥效應(yīng)研究    劉佳

秸稈還田條件下冬小麥高產(chǎn)高效的氮素管理與調(diào)控    黃婷苗

高鉀土壤冬小麥、夏玉米鉀肥適宜用量研究    江麗華,劉兆輝,張文君,張玉蘭,鄭東峰,楊立軍,陳永智

不同鉀肥用量對玉米產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響    鄭福麗;劉兆輝;張文君;江麗華;王梅;林海濤;

有機(jī)肥料對土壤可溶性氮素變化的影響及肥效研究    趙明;趙征宇;蔡葵;于秋華;王文嬌;

鉀、鋅、硒和優(yōu)化施肥對輕度鹽堿地玉米產(chǎn)量和肥料吸收的影響    王學(xué)君;董曉霞;孫澤強(qiáng);鄭東峰;劉兆輝;

基于時空特征的有效磷與速效鉀變異分析——以陜西省陳倉區(qū)為例    舒彥軍;張立亭;

潁上縣土壤鉀素變化特點及補鉀措施    褚敬東,高鳳云,熊永輝

橡膠實生苗對磷利用率研究    賀軍軍;林釗沐;羅微;林清火;蟻秀清;

秸稈還田對土壤特性和作物生產(chǎn)的影響    李東升;周為華;范佳;宋森楠;李春燕;朱新開;

作物鉀素營養(yǎng)與病蟲害防治效應(yīng)分析    張明;陳文武;

植物殘體在不同利用方式紅壤中的腐解及對紅壤微生物區(qū)系的影響    田林雙;戴傳超;史央;王興祥;趙慶新;

不同還田條件下稻田紫云英氮素釋放及效應(yīng)研究    唐杉;

安徽沿江地區(qū)水稻施鉀效應(yīng)研究    胡春艷;陶樂明;劉楓;趙俊蘭;

美盛肥料對油菜經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響    張祥明;

稻麥兩熟制不同耕作方式與秸稈還田周年生產(chǎn)力的綜合評價    劉世平;張洪程;戴其根;霍中洋;許軻;

從人口性比例和疾病狀況看西域在漢晉時期佛教東漸中的作用    高凱;

改革耕作方式 優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)    李立科;李隨院;洪曉強(qiáng);趙二龍;張航;張潤辛;魏世賢;李旭輝;

不同耕作方式下稻田土壤CH_4和CO_2的排放及碳收支估算    李成芳;曹湊貴;汪金平;翟中兵;梅少華;

植物對磷脅迫的適應(yīng)機(jī)理研究    習(xí)金根;孫光明;

HA(Humic acids)對灰漠土鉀素的影響    許詠梅;馬興旺;楊濤;劉驊;王斌;

水旱輪作體系中的鉀素循環(huán)與平衡    李小坤;魯劍巍;吳禮樹;

砂姜黑土區(qū)小麥玉米輪作秸稈全量還田對冬小麥的生理生態(tài)效應(yīng)    屈會娟

砂姜黑土區(qū)小麥玉米一年兩熟秸稈全量還田對夏玉米生育及產(chǎn)量影響研究    沈?qū)W善

保護(hù)性耕作對旱區(qū)小麥—菘藍(lán)輪作土壤生態(tài)及作物生理特性的影響    楊江山

綠洲棉田磷素養(yǎng)分資源高效利用機(jī)理和技術(shù)研究    陳波浪

金沙江支流龍川江流域河流輸沙特征及其對氣候和地表覆被變化的響應(yīng)    曾和平

新疆棉花長期連作土壤養(yǎng)分時空變化及可持續(xù)利用研究    韓春麗

滇中云南松適應(yīng)低磷環(huán)境的機(jī)理研究    戴開結(jié)

長期施用化肥和稻草下紅壤性水稻土鉀素肥力演變規(guī)律的研究    廖育林

黃土高原水土保持型灌木林地土壤質(zhì)量特征及評價    佘雕

葡萄連作障礙機(jī)理及調(diào)控途徑的研究    李坤

紫云英養(yǎng)分積累規(guī)律和還田腐解特性及其效應(yīng)研究    劉威

不同棉花基因型鉀吸收和利用效率差異的機(jī)理研究    夏穎

水稻—油菜輪作中鉀肥效應(yīng)及作物—土壤體系鉀素動態(tài)變化研究    王亞藝

油菜輕簡化生產(chǎn)中幾項養(yǎng)分管理關(guān)鍵技術(shù)的初步研究    蘇偉

不同磷水平下菌根真菌與解磷菌、根瘤菌對紫云英生長影響及其相互作用    信文娟

不同環(huán)境下水稻重要農(nóng)藝性狀的QTL定位分析    劉國玲

水土保持生態(tài)修復(fù)區(qū)域差異研究    聶斌斌

楓香人工林凋落物分解速率及其對土壤養(yǎng)分的影響    羅佳

油茶林土壤微生物、酶活性研究及高效解磷菌的篩選    郝艷

玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究    劉堯

綠肥對土壤的培肥改土作用和合理利用技術(shù)    王秀芝;

大力發(fā)展和綜合開發(fā)利用我省紫云英等綠肥    張祥明,何文進(jìn),王允青,劉英

烤煙干物質(zhì)和氮磷鉀吸收積累規(guī)律研究    王世濟(jì),崔權(quán)仁,趙第錕,劉小平,武家美

巢湖市綠肥生產(chǎn)現(xiàn)狀分析及對策    丁祖芬,彭浩

氮肥對蔬菜Vc和硝酸鹽含量影響的研究進(jìn)展    楊文平;胡喜巧;

綠肥壓青對芒果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響    吉家樂;

10種常見野菜的抗菌初步篩選研究    樊平;王世仙;

二月蘭的特征特性及其在城市綠化中的應(yīng)用    李秀蓮;王海濱;

廊坊市農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與對策    褚文會;張亞莉;周雪梅;

機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及配套機(jī)具(綜述)    夏萍,江家伍

耕作模式與施氮量對土壤理化性狀及小麥玉米產(chǎn)量、品質(zhì)的影響    江曉東

西北旱地殘留氮的作物利用及覆蓋土壤有機(jī)氮研究    王西娜

秸稈覆蓋條件下灌水和施氮對旱地冬小麥產(chǎn)量、水肥利用及土壤溫度的影響    董明蕾

黑龍江綠肥種植對土壤肥力及小麥產(chǎn)量的影響    王曉軍

小麥秸稈堆肥接種白腐菌的效果及作用條件探討    趙玉杰

長期秸稈還田改土培肥綜合效應(yīng)的研究    孫偉紅

綠肥對煙田土壤的改良作用及對煙葉品質(zhì)的影響    羅貞寶

施氮量對不同類型水稻磷鉀吸收利用的影響    張瑛

白三葉草對雜草化感作用的初步研究    劉迎

還田秸稈腐解特征及其對稻田土壤碳庫的影響研究    陳尚洪

套種綠肥對免耕春小麥產(chǎn)量及其生理特性和土壤理化性質(zhì)的影響    朱軍

野生綠肥在小白菜上的應(yīng)用效果研究    陳姣

聯(lián)合收割機(jī)農(nóng)閑期的維護(hù)和保養(yǎng)    邢翠華;

抓住冬閑期改造低產(chǎn)田    曹滌環(huán);譚剛;

稻田冬閑期CO_2氣體排放的觀測研究    尹春梅;謝小立;王凱榮;

    

抓住冬閑期改造低產(chǎn)田    李翠英

旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥協(xié)調(diào)土壤水肥供應(yīng)的效應(yīng)與機(jī)制    李富翠