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耕作与施肥方式对稻田氮素损失及利用效率的影响

作　者: 杨金花
导　师: 曹凑贵
学　校: 华中农业大学
专　业: 生态学
关键词: 水稻免耕氮素氮素转化氮素损失氮素利用效率
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

耕作和施肥方式对稻田氮肥利用有较大影响。耕作影响着土壤的空间结构和水肥状况,为作物生长创造了不同的土壤环境,改变了土壤中氮素的迁移转化过程,进而对作物产量、肥料利用率产生不同影响。本研究以湖北省武穴市油菜-水稻复种连作稻田为研究对象,通过大田试验研究了不同耕作方式和施肥条件下氮肥的损失规律及其利用效率。主要研究了稻田不同耕作方式下,N的N20释放、氨挥发、N03-下渗等损失过程及其影响因素,探讨土壤与微生物对N的固定规律,明确稻田土壤中N的转化和去向,同时分析这些损失对氮肥利用率的影响。旨在发现该地区免耕稻田的氮素损失过程和转化特征,为高效利用N肥和降低N的环境危害提供科学依据。试验主要结论有：1、耕作与施肥对稻田土壤氮素转化的研究1)耕作与施肥有利于氮素养分在土壤表层富集。施肥显著提高0-10 cm土层的NH4+含量和0-5 cm土层的N03-的含量。免耕显著提高0-5 cm土层的NH4+含量和5-10cm土层的N03-的含量。2)土壤固定态铵含量呈明显的分层现象,10-20 cm土层的固定态铵含量明显小于0-5 cm和5-10 cm土层。施肥显著提高0-5 cm土壤的固定态铵含量,并有利于铵的释放。免耕施肥处理表现出较强的固铵能力和释放铵的能力。3)土壤微生物量N随土层增加而降低。施肥略提高各土层微生物量N含量。免耕施肥处理的微生物量N含量在0-10 cm土层比翻耕施肥处理高,10-20 cm土层比翻耕施肥处理低。4)土壤酶活性均随土层增加而降低。施肥显著提高了0-10 cm土层中脲酶、蛋白酶活性和0-5 cm土层的脱氢酶活性。免耕显著提高0-5 cm土层的脲酶、蛋白酶和脱氢酶活性。2、耕作与施肥对稻田土壤氮素损失的研究1)施肥能显著提高稻田渗漏水中各形态氮素的浓度。翻耕施肥处理的渗漏水氮素浓度和氮渗漏总量都显著低于免耕施肥处理。氮素渗漏高峰主要发生在施肥后2d内。且在基肥后氮素渗漏量最大,占总渗漏量的45%-46%。2)施肥显著提高了N20排放,免耕施肥处理N20排放通量和释放总量显著高于翻耕施肥处理。各处理N20排放通量在施用氮肥1周后达到最大值,随后迅速降低。且底肥施用后1周内N20释放量最大,占总释放量的12%-14%。3)施肥显著增加了氨挥发。免耕施肥处理氨挥发通量和总的氨挥发损失量都显著高于翻耕处理。施肥后各处理氨挥发通量立即达到峰值随后迅速降低。最大氨挥发通量发生在基肥时期,且基肥施用后1周内NH3挥发损失量最大,占总氨挥发量的10%-13%。4)稻田N的损失主要以NH3的挥发为主,占总的N损失量的64.7%-72.9%。施肥显著提高各处理总的N损失量,免耕可增加总的N损失量和N肥最大损失率。3、不同耕作方式下氮素利用率的研究1)施肥有利于水稻生长,施肥处理的水稻产量和水稻吸氮量分别比不施肥处理高33.7%-34%和46.9%-53.7%。但施肥也降低了氮收获指数,有利于水稻植株的奢侈耗氮。免耕施肥处理的水稻吸氮量和产量略低于翻耕施肥处理,且土壤氮素依存率也略低于翻耕施肥处理,表明免耕条件下,水稻对土壤氮的依赖性较弱。2)免耕施肥处理的氮肥吸收利用率与翻耕施肥处理相当,分别为15.75%和14.50%,而氮肥生理利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别比翻耕施肥处理少12.63 kg.kg-1、0.18 kg.kg-1和1.17 kg.kg-1。表明免耕施肥处理不利于提高氮素利用率。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
缩略语表  10-11
1 前言  11-21
  1.1 研究目的及意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-19
    1.2.1 稻田免耕的研究进展  12-14
      1.2.1.1 免耕的发展  12-13
      1.2.1.2 稻田免耕对土壤肥力特性的影响  13-14
    1.2.2 稻田土壤氮素的转化和损失及其影响因素  14-17
      1.2.2.1 氮肥的固定及释放  15-16
      1.2.2.2 NH_3挥发损失  16
      1.2.2.3 氮素的硝化—反硝化损失与N_2O排放  16-17
      1.2.2.4 N淋失  17
    1.2.3 稻田氮肥使用及利用率  17-19
  1.3 研究内容与技术路线  19-21
    1.3.1 研究内容  19-20
    1.3.2 技术路线图  20-21
2 材料与方法  21-24
  2.1 试验地点和材料  21
  2.2 试验设计及田间管理  21
  2.3 样品采集与分析  21-24
    2.3.1 水样的采集与分析  21-22
    2.3.2 土样的采集与分析  22-23
    2.3.3 气体的采集与分析  23
    2.3.4 相关评价指标  23-24
3. 结果与分析  24-40
  3.1 耕作与施肥对稻田土壤氮素转化的影响  24-32
    3.1.1 耕作与施肥对稻田土壤有效氮的影响  24-27
      3.1.1.1 土壤NH_4~+的变化  24-25
      3.1.1.2 土壤NO_3~-的变化  25-26
      3.1.1.3 土壤TN的变化  26-27
    3.1.2 耕作与施肥对稻田土壤固定态铵含量及释放的影响  27-29
    3.1.3 耕作与施肥对土壤微生物量N的影响  29-30
    3.1.4 耕作与施肥对土壤酶活性的影响  30-32
  3.2 耕作与施肥对稻田氮素损失的影响  32-39
    3.2.1 稻田N素的淋失  32-35
      3.2.1.1 稻田渗漏水中各形态N素动态变化特征  32-35
      3.2.1.2 稻田各形态N的淋失量  35
    3.2.2 稻田N_2O的排放  35-37
      3.2.2.1 稻田N_2O排放量的动态特征  35-36
      3.2.2.2 稻田不同时期N_2O释放量  36-37
    3.2.3 稻田NH_3挥发  37-38
      3.2.3.1 稻田NH_3挥发通量的动态特征  37-38
      3.2.3.2 稻田不同时期NH_3挥发损失量  38
    3.2.4 稻田总的N损失量  38-39
  3.3 不同耕作方式下氮素吸收及氮素利用率的研究  39-40
    3.3.1 不同耕作方式下氮素吸收状况的差异  39
    3.3.2 不同耕作方式下氮肥利用率的差异  39-40
4 讨论  40-47
  4.1 耕作与施肥对土壤氮素转化的影响  40-43
    4.1.1 耕作与施肥对稻田土壤有效氮的影响  40-41
    4.1.2 耕作与施肥对稻田土壤固定态铵的影响  41-42
    4.1.3 耕作与施肥对稻田土壤微生物量N和土壤酶活性的影响  42-43
  4.2 耕作与施肥对土壤氮素损失的影响  43-46
    4.2.1 稻田N素淋失的影响  43-44
    4.2.2 稻田N_2O排放的影响  44-45
    4.2.3 稻田NH_3挥发的影响  45-46
  4.3 耕作与施肥对氮素吸收及利用效率的影响  46-47
5 结论  47-49
  5.1 耕作与施肥对稻田土壤氮素转化的影响  47
  5.2 耕作与施肥对稻田土壤氮素损失的影响  47-48
  5.3 不同耕作方式下氮素利用率的研究  48-49
参考文献  49-58
致谢  58

耕作与施肥方式对稻田氮素损失及利用效率的影响

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