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不同种稻方式对稻麦轮作系统土壤氮和微生物特征的影响

作　者: 张富国
导　师: 徐阳春
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 水稻旱作稻麦轮作氮素累积量氮素利用率土壤微生物量碳氮微生物区系
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

淡水资源不足是制约我国农业生产可持续发展的重要因素之一。传统的水稻种植方式耗水量巨大,占农业用水的80%,加剧了我国淡水资源短缺的矛盾。因此,开展水稻节水栽培研究和推广具有重要意义。本文通过设在江苏省盐城农科院农场的田间试验,研究了常规淹水、覆盖薄膜旱作、覆盖秸秆旱作和裸地旱作4种不同栽培方式下,稻-麦轮作系统中作物生物量,土壤生产力,土壤矿质氮动态,氮肥利用率,土壤微生物区系,微生物生物量碳、氮,水稻伤流强度和叶绿素含量等的变化。旨在阐明水稻不同栽培方式对稻-麦轮作系统中土壤供氮特征、微生物学特征及作物生长的影响机制,为水稻旱作进一步推广提供理论依据。试验结果表明,旱作处理水稻生物量平均比水作高4.4%,除裸露旱作较常规水作低外,覆膜和盖草旱作分别比水作高6.6%和13.3%。旱作水稻籽粒产量均超过常规水作稻,其中以盖草旱作产量最高,覆膜和裸露旱作分别比常规水作增产10.4%和8.7%。水稻后茬大麦生物量以盖草处理最大,达24554 kg·hm-2,该处理分别比覆膜、裸露和水作三个处理的后茬增产3424、6059、6961 kg·hm-2。旱作后季大麦籽粒产量较水作后茬增加2.8%-25%。在不施肥条件下水稻旱作不能明显提高土壤生产力,而施肥后土壤生产力有了显著提高。施肥条件下,与水作系统相比,盖草旱作系统土壤生产力水平显著提高(29.0%)；覆膜系统略有提高(14.7%)；而裸露系统则降低了土壤生产力水平。水稻地上部氮素累积量,只有盖草旱作稻超过传统水作稻,盖草比水作、覆膜、裸露处理分别高4.12%、12.19%和22.24%；而后茬大麦地上部氮素累积量三个旱作后茬均高于水作后茬。综合整个稻-麦轮作体系,旱作处理利于植株对氮素的吸收,其中盖草旱作处理累积最多。旱作稻的氮肥农学利用率均比水作高,且差异显著；氮肥生产率旱作与水作处理差异不显著。后茬大麦氮肥农学利用率以盖草处理最高,分别比覆膜、裸露、水作高0.88、2.19和7.97 kg·kg-1；氮肥生产率的高低顺序与氮肥农学利用率相似,盖草分别比覆膜、裸露、水作高2.79、6.97和13.34kg·kg-1。比较大麦季和水稻两季,水稻季的氮肥农学利用率和氮肥生产率较大麦季平均降低了12.46kg·kg-1和10.58kg·kg-1。水稻旱作后,不仅当季土壤细菌、真菌、放线菌总数及微生物量C、N增加,后季大麦也是如此,其中盖草旱作较覆膜和裸露增幅明显。从水稻整个生育期土壤细菌、真菌、放线菌总数来看,覆膜、盖草和裸露旱作分别是常规水作的1.61、1.9和1.49倍。覆膜、盖草和裸露旱作后茬大麦整个生育期土壤细菌、真菌、放线菌的总数分别是水作后茬的1.21、1.85和0.96倍。水稻季旱作处理的土壤微生物量C以盖草处理最高,裸露处理最低,盖草分别比覆膜和裸露高14.2%和30.0%；三个旱作处理的土壤微生物量N平均值也以盖草处理最高,裸露处理最低,盖草分别比覆膜和裸露高27.8%和52.3%。旱作后茬大麦土壤微生物量C以盖草处理最高,裸露处理最低,盖草分别比覆膜和裸露高19.94%和25.56%；土壤微生物量也以盖草处理最高,裸露处理最低,盖草分别比覆膜和裸露高16.95%和25.35%。长期进行秸秆覆盖,大大提高了土壤微生物群落数及土壤微生物生物量C、N含量。水分与氮素供应水平是影响伤流强度的主要因素。在施氮量相同的情况下,水分是决定伤流强度的首要因素。水稻全生育期基部结节伤流强度为水作>旱作,旱作处理中以盖草最大,裸露处理最低,表明盖草在保持土壤含水量和增强旱作稻根系活力方面有明显的作用。水分与氮素供应水平也是影响叶绿素含量的主要因素,在水稻分蘖期-拔节期,旱作处理叶片叶绿素含量高于水作；水稻生长后期,旱作处理下降明显,平均比水作低0.14 mg／g。表明旱作处理生长后期叶绿素分解加快,这与后期旱作处理受到的水分胁迫严重有关。总之,长期水稻覆盖秸秆旱作在一定程度上改变了土壤氮素存在形态和含量,增加了土壤微生物量含量,提高了土壤肥力,促进了作物对氮肥的吸收累积,提高了作物的氮肥利用率,增加了稻麦产量,在农业生产上具有重要的推广价值。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
文献综述  12-26
  1 发展旱作水稻的必要性  12-14
    1.1 我国水资源现状  12-13
    1.2 传统水稻氮肥利用率低  13
    1.3 传统水稻对环境的污染较重  13-14
    1.4 发展旱作水稻的意义  14
  2 国内外旱作水稻研究进展  14-20
    2.1 国际旱作水稻的种植情况  14
    2.2 国内旱作水稻的种植情况  14-15
    2.3 水稻旱作模式及研究近况  15-17
    2.4 旱作水稻土壤微生物区系及土壤微生物量研究进展  17-20
  3 旱作水稻生长发育特性  20-22
    3.1 旱作水稻的生理基础  20
    3.2 旱作水稻的形态变化  20
    3.3 水稻旱作的氮素营养特征  20-21
    3.4 旱作水稻水分利用效率研究  21
    3.5 旱作水稻产量构成因素分析  21-22
  4 提高肥料利用效率的研究  22-26
    4.1 土壤氮素的损失途径及危害  22
    4.2 影响氮肥利用率的因素  22-23
    4.3 提高氮肥利用率的途径  23-26
材料与方法  26-32
  1 供试土壤与作物  26
    1.1 试验地点自然状况  26
    1.2 供试作物  26
  2 试验方案  26-32
    2.1 试验处理和小区设计  26-27
    2.2 水肥管理  27-28
    2.3 样品的采集  28
    2.4 分析方法  28-32
第一章不同种稻方式对麦稻生物量和产量的影响  32-38
  1 引言  32
  2 结果与分析  32-36
    2.1 不同种稻方式下麦稻生物量的动态变化  32-34
    2.2 不同种稻方式下的麦稻产量  34-35
    2.3 不同种稻方式对作物年生产力的影响  35-36
  3 讨论  36-37
  4 小结  37-38
第二章不同种稻方式下麦稻生育期内的氮素效应  38-48
  1 引言  38
  2 结果与分析  38-45
    2.1 不同种稻方式下麦稻地上部吸氮量及阶段吸氮量  38-40
    2.2 不同种稻方式下麦稻生长期间土壤矿质态氮动态变化  40-43
    2.3 不同种稻方式对作物氮肥农学利用率和氮肥生产率的影响  43-45
  3 讨论  45-47
    3.1 不同种稻方式下地上部植株的吸氮量  45
    3.2 不同种稻方式下土壤矿质态氮的变化  45-46
    3.3 不同种稻方式下麦稻的氮肥农学利用率、氮肥生产率  46-47
  4 结论  47-48
第三章不同种稻方式下土壤微生物量及微生物区系的动态变化  48-60
  1 引言  48-49
  2 结果与分析  49-56
    2.1 不同种稻方式对后茬大麦季土壤微生物量动态变化的影响  49-51
    2.2 不同种稻方式对水稻土壤微生物量的影响  51-53
    2.3 不同种稻方式对后茬大麦土壤微生物区系的影响  53-55
    2.4 不同种稻方式对水稻土壤微生物区系的影响  55-56
  3 讨论  56-58
    3.1 不同覆盖方式下水稻及其后茬大麦土壤微生物量C、N的差异  56-57
    3.2 不同覆盖方式下水稻及其后茬大麦土壤微生物区系的差异  57-58
    3.3 影响微生物类群数量变化的因素  58
  4 结论  58-60
第四章不同地表覆盖处理水稻在生育期内伤流强度和叶绿素含量的动态变化  60-66
  1 引言  60-61
  2 结果与分析  61-62
    2.1 不同地表覆盖处理对水稻伤流强度的影响  61
    2.2 不同地表覆盖处理对水稻叶绿素的影响  61-62
  3 讨论  62-64
    3.1 不同地表覆盖处理对水稻伤流强度的影响  62-63
    3.2 影响植株伤流强度的因素  63
    3.3 不同地表覆盖处理对水稻叶绿素含量的影响  63-64
  4 结论  64-66
全文结论  66-68
研究展望  68-70
参考文献  70-82
致谢  82-84
作者简介  84

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