保护性耕作下水稻田氮素动态变化研究

论文摘要

在川中丘陵区水稻田上，利用自制的稻田渗漏器，通过田间试验，在相同施肥条件和不同耕作措施下，2007年大春季对麦稻轮作和油稻轮作两轮作田的4个处理：A常规翻耕移栽秧苗（CK）、B翻耕覆盖秸秆移栽秧苗、C免耕覆盖秸秆移栽秧苗、D免耕覆盖秸秆摆栽秧苗的土壤入渗情况以及渗漏水和田面水铵态氮、硝态氮的动态变化特征进行研究分析。研究结果表明：（1）07年秋收后麦稻轮作田B处理的容重低于其他处理，与其他各处理差异显著（P<0．05）。B处理的秸秆与表层土壤发生混合，秸秆密度小于土壤矿质颗粒，从而会降低其表层容重。油稻轮作田在实施保护性耕作后，土壤容重表现为D>C>A>B。在麦稻轮作田中，B处理总孔度较2005年相比，总孔度变大，且与其他三个处理在5％水平差异显著，C和D的总孔度降低。油稻轮作田土壤总孔隙度相对于两年前来说，各个处理都有增加，这跟每个处理的土壤容重变化一致。具体表现为B>A>C>D，但处理之间差异不明显。麦稻轮作田四个处理的稳渗速率表现为：A>D>C>B。C的初始入渗率比B低，但最终稳渗率高于B。油稻轮作田四个处理的稳渗速率表现为C>D>A>B。统计分析麦稻轮作田中A处理和B、C处理间的饱和导水率差异显著（P<0．05）。油稻轮作田中，C处理和B处理之间的饱和导水率差异达到显著水平。该结果表明，免耕覆盖可以显著提高土壤饱和导水率，增加土壤水分入渗。水分入渗试验表明，在开始入渗阶段，土壤入渗速度较快，但随着时间的增加，入渗速率逐渐下降，大约在80-90min以后，可以达到稳渗速率。（2）田面水中氮以NH4+-N为主，麦稻轮作田中浓度变幅最大的是D处理，为0．90-28．47 mg/L；施肥的两天后，油稻轮作田D处理也最高，为26．51 mg/L。除了常规翻耕处理A以外，其他三个处理在施肥后一周内NH4+-N浓度值较高，如果水稻田施肥一周内有强降雨形成径流，则会造成氮肥的流失。油稻轮作田田面水中硝态氮含量在第10天达到最大值16．55 mg/L。免耕处理的小区田面水氮含量始终比翻耕处理的高，对于实施免耕和秸秆覆盖的农田来说，发生降雨后，产生氮素流失的风险更大。（3）在稻田淹水条件下，渗漏水中NO3--N含量高于NH4+-N含量，铵态氮不易随水渗漏流失，土壤对其有较强吸附力。铵态氮浓度高峰时间滞后于施肥时间四五天，铵态氮渗漏速度取决于土壤吸附铵态氮能力趋于饱和的时间，时间越快，渗漏速度也越快。移栽秧苗后的10天内，稻麦轮作田中几个处理渗漏水中硝态氮含量在1．05-12．92 mg/L范围内变化，前3天表现为A>B>D>C，随后基本表现为D>C>B>A。移栽后第4天，油稻轮作田中渗漏水硝态氮浓度表现为D>C>B>A。C、D处理免耕结合秸秆覆盖，水分入渗快，硝态氮容易迁移下渗。即使在追肥以后，渗漏水中铵态氮和硝态氮含量增加，但由于进入作物生长旺期，吸收了更多养分，各个处理渗漏液中无机氮含量都差异不明显。（4）水稻收获后，水稻田0-60 cm土层中铵态氮含量明显高于硝态氮含量。对麦稻轮作田各处理0-20 cm，20-40 cm，40-60 cm土壤铵态氮、硝态氮含量进行方差分析，结果表明NH4+-N含量随土层深度的增加而递增。0-20 cm，20-40 cm，40-60cm土壤中A和其他处理间的铵态氮含量差异极显著。在40-60cm土层中，常规耕作A土壤中NO3--N含量与其他三者差异极显著。油稻轮作田各土层土壤中A处理铵态氮和硝态氮含量与其他三个处理差异均达到极显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 国内外保护性耕作技术研究现状
• 1.2.1 保护性耕作的现状
• 1.2.2 保护性耕作的类型和生产效益
• 1.2.3 保护性耕作对土壤理化性质的影响
• 1.2.3.1 保护性耕作对土壤结构的影响
• 1.2.3.2 保护性耕作对稻田土壤水分入渗的影响
• 1.2.3.3 保护性耕作对土壤水分的影响
• 1.2.3.4 保护性耕作的土壤热效应
• 1.2.3.5 保护性耕作的土壤肥力效应
• 1.2.4 施肥及耕作对水稻田氮素流失的影响
• 1.2.5 小结
• 2 研究方案
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究区概况
• 2.4 试验设计
• 2.5 观测项目及其测定方法
• 2.5.1 测定项目
• 2.5.2 分析方法
• 2.6 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 保护性耕作对稻田土壤水分入渗的影响
• 3.1.1 保护性耕作对土壤容重的影响
• 3.1.1.1 保护性耕作下麦稻轮作田土壤容重变化
• 3.1.1.2 保护性耕作下油稻轮作田土壤容重变化
• 3.1.2 保护性耕作对土壤孔隙度的影响
• 3.1.2.1 保护性耕作下麦稻轮作田土壤孔隙度的变化
• 3.1.2.2 保护性耕作下油稻轮作田土壤孔隙度的变化
• 3.1.3 不同耕作方式下的土壤入渗速率
• 3.1.4 不同耕作方式下的土壤入渗特征
• 3.2 水稻田田面水无机态氮动态变化特征
• 3.2.1 麦稻轮作田田面无机态氮浓度动态变化
• 3.2.1.1 麦稻轮作田田面水铵态氮变化特征
• 3.2.1.2 麦稻轮作田田面水硝态氮变化特征
• 3.2.2 油稻轮作田田面水无机态氮浓度动态变化
• 3.2.2.1 油稻轮作田田面水铵态氮变化特征
• 3.2.2.2 油稻轮作田田面水硝态氮变化特征
• 3.3 稻田渗漏水无机氮动态变化研究
• 3.3.1 麦稻轮作田中渗漏水无机态氮动态变化特征
• 4⁺-N的动态变化'>3.3.1.1 麦稻轮作田中渗漏水NH₄⁺-N的动态变化
• 3^--N的动态变化'>3.3.1.2 麦稻轮作田渗漏水NO₃^--N的动态变化
• 3.3.2 油稻轮作田渗漏水无机态氮动态变化特征
• 3.3.2.1 油稻轮作田渗漏水硝态氮动态变化
• 3.3.2.2 油稻轮作田渗漏水铵态氮浓度的动态变化特征
• 3.4 水稻田土壤无机态氮含量变化
• 4 结论与讨论
• 4.1 保护性耕作对土壤水分入渗的影响
• 4.2 水稻田田面水无机氮动态变化
• 4.3 水稻田渗漏水无机氮动态变化
• 4.4 水稻田土壤无机氮含量变化
• 4.5 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文