麥玉兩熟制秸稈還田促腐措施對土壤和作物的影響研究

【摘要】：為探究黃淮海區(qū)冬小麥-夏玉米兩熟制農(nóng)田秸稈還田腐解規(guī)律及其培肥機(jī)理,2012年10月~2014年9月,以冬小麥西農(nóng)979、夏玉米鄭單958為供試作物,通過大田定位試驗(yàn),在周年秸稈全量還田的基礎(chǔ)上,設(shè)置:不施肥處理(CK),常規(guī)施肥(300 kg·hm-2純氮)(SF),常規(guī)施肥+秸稈腐熟劑(SFD),常規(guī)施肥+精致有機(jī)肥(SFM)4個(gè)處理。系統(tǒng)研究了多種秸稈還田促腐方式對秸稈腐解及農(nóng)田土壤物理化學(xué)生物性狀、作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成的影響。主要結(jié)果如下:1.麥玉兩熟制下秸稈還田配施有機(jī)肥處理(SFM)和配施秸稈腐熟劑處理(SFD)能夠顯著提高土壤耕層含水量和養(yǎng)分含量,改善土壤結(jié)構(gòu),增強(qiáng)土壤微生物活性。秸稈還田配施有機(jī)肥處理(SFM)和配施秸稈腐熟劑處理(SFD)能夠顯著提高表層(0-20cm)土壤0.25mm水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例,降低0.25mm水穩(wěn)性微團(tuán)聚體比例,夏玉米季的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例整體較冬小麥季的高;能夠提高土壤耕層含水量,增加土壤耕層堿解氮、速效磷、速效鉀含量,增強(qiáng)小麥玉米生育期土壤脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶的活性。2.麥玉兩熟制下秸稈還田配施有機(jī)肥處理(SFM)和配施秸稈腐熟劑處理(SFD)能夠提高作物光合能力和產(chǎn)量。秸稈還田配施有機(jī)肥處理(SFM)和配施秸稈腐熟劑處理(SFD)葉綠素SPAD值、開花期和灌漿期凈光合速率(Pn)均大于單施化肥處理(SF),3種促腐處理則均明顯大于施肥處理(CK);配施有機(jī)肥(SFM)處理小麥玉米干物質(zhì)積累量及收獲期地上部生物量明顯高于其他處理;配施有機(jī)肥(SFM)和添加秸稈腐熟劑(SFD)處理的小麥玉米產(chǎn)量明顯高于其他處理,其中在2014年小麥季3種促腐處理產(chǎn)量出現(xiàn)顯著性差異。3.麥玉兩熟制下秸稈還田促腐處理能明顯降低周年氮盈余量,提高作物氮素利用效率,降低基礎(chǔ)地力對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率,提高農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益。秸稈還田配施有機(jī)肥處理(SFM)和配施秸稈腐熟劑處理(SFD)明顯提高作物氮收獲指數(shù)、氮肥生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力以及氮素產(chǎn)投比;從周年氮平衡看,單施秸稈會造成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素虧缺,SFM、SFD處理則在施純氮量300kg·hm-2時(shí)出現(xiàn)氮盈余,較SF處理明顯降低了氮素盈余量,提高了氮素利用效率;從農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益看,SFM、SFD處理資本投入較大,但周年經(jīng)濟(jì)效益及純收益增長率比SF處理提高了37.99%、9.47%;從地力對產(chǎn)量貢獻(xiàn)率看,秸稈還田促腐處理經(jīng)過連續(xù)兩年試驗(yàn),能明顯降低基礎(chǔ)地力對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率,其中SFM、SFD處理周年地力對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率降低了9.39%、8.86%,降幅顯著高于SF處理。4.采用尼龍網(wǎng)袋法研究麥秸、玉米秸腐解規(guī)律。以配施秸稈腐熟劑(SFD)和有機(jī)肥(SFM)處理的秸稈腐解率最大,小麥、玉米秸稈在不同促腐處理經(jīng)過當(dāng)季的分解,玉米秸稈累計(jì)腐解率大于小麥秸稈,分別為57.69%-67.79%、59.10%-67.43%,周年秸稈累計(jì)腐解率為58.37%-67.07%,各處理表現(xiàn)為SFMSFDSFCK;秸稈腐解率與時(shí)間的回歸模型模擬中,玉米秸稈和小麥秸稈腐解以三次模型的擬合度最好R2為0.984-0.985,0.992-0.999,其中SFM、SFD處理秸稈完全腐解時(shí)間均為最短;不同秸稈促腐下玉米、小麥秸稈氮素釋放了57.51%-68.80%、56.41%-65.81%,各處理表現(xiàn)與秸稈累計(jì)腐解率一致;因此還田秸稈促腐處理中以配施秸稈腐熟劑(SFD)和有機(jī)肥(SFM)秸稈腐解速率最大。 【關(guān)鍵詞】：冬小麥 夏玉米 秸稈腐解 土壤養(yǎng)分 土壤酶活性 產(chǎn)量 氮素利用效率 氮平衡 經(jīng)濟(jì)效益 產(chǎn)量地力貢獻(xiàn)率
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 致謝4-8
• 摘要8-10
• 1.文獻(xiàn)綜述10-17
• 1.1 還田秸稈腐解的影響因素11-12
• 1.1.1 秸稈類型11
• 1.1.2 環(huán)境影響11
• 1.1.3 耕作制度和栽培措施11-12
• 1.1.4 施肥和秸稈腐熟劑12
• 1.2 秸稈腐解特征及其研究方法12-13
• 1.2.1 秸稈腐解特征12-13
• 1.2.2 秸稈腐解研究方法13
• 1.3 秸稈腐解效果13-16
• 1.3.1 對土壤物理性狀的影響13-14
• 1.3.2 對土壤化學(xué)性狀的影響14-15
• 1.3.3 對土壤生物性狀的影響15
• 1.3.4 對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響15-16
• 1.3.5 對生態(tài)環(huán)境及資源利用效率的影響16
• 1.4 總結(jié)16-17
• 2.引言17-18
• 3.材料和方法18-23
• 3.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法18-20
• 3.1.1 試驗(yàn)地概況18
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理18-20
• 3.2 測定項(xiàng)目與方法20-21
• 3.2.1 土樣的采集與處理20
• 3.2.2 土壤水分含量20
• 3.2.3 土壤團(tuán)聚體含量20
• 3.2.4 土壤速效養(yǎng)分含量20
• 3.2.5 土壤酶活性測定20-21
• 3.2.6 干物質(zhì)測定21
• 3.2.7 葉綠素含量的測定21
• 3.2.8 光合參數(shù)21
• 3.2.9 植株全量氮磷鉀測定21
• 3.2.10 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分測定21
• 3.2.11 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素21
• 3.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析21-23
• 3.3.1 麥玉兩熟周年產(chǎn)投分析21-22
• 3.3.2 相關(guān)計(jì)算公式22-23
• 4.結(jié)果與分析23-48
• 4.1 促腐措施對兩熟制秸稈還田土壤性狀的影響23-35
• 4.1.1 對兩熟制農(nóng)田土壤物理性狀的影響23-24
• 4.1.1.1 對土壤團(tuán)聚體的影響23
• 4.1.1.2 對土壤水分含量的影響23-24
• 4.1.2 對兩熟制農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量的影響24-29
• 4.1.2.1 對土壤堿解氮含量的影響24-26
• 4.1.2.2 對土壤速效磷含量的影響26-27
• 4.1.2.3 對土壤速效鉀含量的影響27-29
• 4.1.3 對兩熟制農(nóng)田土壤酶活性的影響29-35
• 4.1.3.1 對土壤脲酶活性的影響29-31
• 4.1.3.2 對土壤蔗糖酶活性的影響31-33
• 4.1.3.3 對土壤堿性磷酸酶活性的影響33-35
• 4.2 促腐措施對冬小麥、夏玉米生長發(fā)育的影響35-40
• 4.2.1 對冬小麥、夏玉米葉片凈光合速率的影響35-36
• 4.2.2 對冬小麥、夏玉米葉片SPAD含量的影響36-37
• 4.2.3 對冬小麥、夏玉米干物質(zhì)積累變化的影響37-39
• 4.2.4 對冬小麥、夏玉米周年產(chǎn)量的影響39-40
• 4.3 促腐措施對兩熟制農(nóng)田周年N平衡及作物生產(chǎn)效率的影響40-44
• 4.3.1 對兩熟制周年作物生產(chǎn)效率的影響40-41
• 4.3.2 對兩熟制周年N平衡的影響41-42
• 4.3.3 對兩熟制周年作物經(jīng)濟(jì)的影響42-43
• 4.3.4 對兩熟制周年作物產(chǎn)量地力貢獻(xiàn)率的影響43-44
• 4.4 田間原位秸稈腐解過程模擬44-48
• 4.4.1 秸稈促腐措施對兩熟制秸稈腐解速率的影響44-46
• 4.4.2 秸稈促腐措施對兩熟制秸稈氮釋放的影響46-48
• 5.結(jié)論與討論48-52
• 5.1 周年秸稈還田促腐措施對土壤性狀的影響48-49
• 5.1.1 秸稈還田促腐措施對土壤理化性狀的影響48
• 5.1.2 秸稈還田促腐措施對土壤酶活性的影響48-49
• 5.2 周年秸稈還田促腐措施對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響49
• 5.3 周年秸稈還田促腐措施對麥玉兩熟周年氮平衡及養(yǎng)分利用效率的影響49-50
• 5.4 周年秸稈還田促腐措施對還田秸稈腐解特性的影響50-52
• 參考文獻(xiàn)52-59
• ABSTRACT59-61

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