太湖流域不同肥力土壤稻—麦轮作系统最佳养分管理技术研究

论文摘要

农田氮肥施用量过高及作物产量徘徊不前是目前农业生产中面临的主要问题,太湖流域具有土壤肥力和稻麦产量水平较高、施肥量（主要是氮肥）大等特点,因此,控制氮肥施用量,合理调配其他养分的施用,同步提高作物产量和肥料利用率成为当前可持续农业发展的重要措施之一。本试验于2008～2010年在江苏省苏州常熟市白茆试验点（中肥力土壤）和辛庄试验点（高肥力土壤）进行了稻-麦两年四季的最佳养分管理研究,探讨太湖地区稻-麦轮作系统的最佳养分管理试验方案,以期为实现太湖流域水稻和小麦的高产优质高效生产提供理论依据。主要研究结果如下：1.最佳养分管理技术可以在减少农户习惯氮肥施用量17.6～48.6%的情况下,维持甚至提高水稻和小麦产量,同时有效提高氮肥利用率。太湖流域高肥力土壤施氮量为180 kg·hm-2,中肥力土壤施肥量为210 kg·hm-2,可获得较高的水稻产量,分别为9598 kg·hm-2和9141 kg·hm-2,较当地农户习惯处理（FFP）分别增产0.4%和12.8%；辛庄高效处理（HE）的氮肥农学效率（AEN）、回收利用率（REN）与偏生产力（PFPN）分别为10.2 kg·kg-1,28.5%和53.5 kg·kg-1,白茆试验点高产高效处理2 （HYHE2）的氮肥利用率分别为AEN 12.1 kg·kg-1、REN 31.5%、PFPN43.5 kg·kg-1,高肥力土壤HE处理与中肥力土壤HYHE2处理的氮肥农学效率较当地FFP处理增幅分别为45.7%和98.4%。为同步实现小麦高产和氮肥利用高效,中、高肥力土壤均可采用施氮量为180～210kg·hm-2,产量能够达到6000 kg·hm-2以上,氮肥农学效率分别为14.5～22.3 kg·kg-1和17.7～24.6 kg·kg-1,较当地FFP处理最大产量增幅分别为白茆23.6%,辛庄5.0%,提高氮肥农学利用效率白茆为40.3%～74.7%,辛庄6.2%～39.0%。2.土壤肥力（基础地力）显著影响水稻季的基础产量,高肥力土壤水稻基础产量高,可达7803 kg·hm-2,中肥力土壤水稻2008年与2009年分别为6375 kg·hm-2和6590kg·hm-2,两试验点CK产量已高于全国水稻平均产量水平（6300kg·hm-2）,施肥后仍能显著增产,但幅度较小,仅为22.9%～39.7%。小麦季辛庄对照（CK）的产量2009年仅为1412kg·hm-2,较白茆减产765kg·hm-2,采取适宜的氮肥运筹和管理措施后作物增产幅度达到97%～319%。相比当地FFP处理,采用最佳养分管理技术白茆小麦增产9.3%-26.3%,辛庄仅增产3.3%-5.0%。3.在太湖中、高肥力土壤上,基础地力对水稻产量的贡献最大（贡献率在70%以上）,而且初级养分贡献率高于高级养分贡献率；小麦产量以初级养分贡献为主,贡献率白茆为47.5%,辛庄达71.8%,中肥力土壤高级养分贡献率明显高于高肥力土壤。4.水稻植株氮素积累量除中肥力土壤CK与FFP处理在返青-拔节期增加量最大,其他处理均为抽穗-成熟期积累最快,为成熟期氮积累量的30.7%-39.2%；小麦季植株氮肥积累量在拔节-齐穗期增加最快,为整个生育期的30.6%-46.3%,氮肥后移施肥模式可以充分满足小麦生长后期对氮素的需求,同时有利于提高小麦植株在灌浆期间对氮素的吸收利用,提高作物产量。5.最佳养分管理技术综合作物高产栽培管理理论,有利于改善和提高水稻、小麦植株的生长发育状况,在中高肥力土壤上都表现出提高水稻成熟期地上部生物量,减缓小麦灌浆-成熟期生物量的降低；有利于维持适宜的叶面积指数LAI和较高水平的叶片SPAD值,减缓叶片衰老。6.通过最佳养分管理技术可以将土壤中的Nmin保持在一个比较平稳的水平,既有利于作物生长对土壤氮素的吸收,同时降低作物收获后土壤中残留Nmin的含量。综上所述,在太湖地区进行最佳养分管理试验通过协调作物生长养分吸收规律、干物质积累规律及土壤养分供应规律,可以维持良好的作物生长状况,实现减少氮肥投入、提高作物产量和氮肥利用效率的目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 太湖流域稻-麦轮作体系施肥现状
• 1.1 我国肥料施用概况
• 1.2 太湖流域农业生产现状
• 1.3 引发的环境问题
• 2 稻-麦轮作体系的生产力现状
• 3 国内外养分管理模式研究进展
• 3.1 养分管理模式研究背景
• 3.2 国内外养分管理模式
• 4 最佳养分管理模式的提出及应用
• 4.1 最佳养分管理模式的提出
• 4.2 最佳养分管理模式的应用
• 4.3 本文的研究目的和意义
• 第二章 材料与方法
• 1. 材料与方法
• 1.1 供试土壤与作物
• 1.1.1 试验地点
• 1.1.2 试验材料
• 2 试验设计
• 2.1 试验设计
• 2.2 肥料用量的确定
• 2.3 田间管理
• 3 样品的采集
• 3.1 水稻样品的采集
• 3.2 小麦样品的采集
• 3.2 土壤样品的采集
• 4 分析方法
• 4.1 叶片SPAD值的测定
• 4.2 叶面积的测定及LAI的计算
• 4.3 植株地上部生物量的测定
• 4.4 产量及产量构成因素的统计
• 4.5 植株氮素积累量的分析
• 4.6 土壤矿质氮含量的分析
• 5 氮肥利用率计算
• 6 收获指数的计算
• 7 数据处理
• 第三章 不同肥力土壤最佳养分管理技术对水稻的影响
• 1 引言
• 2 试验处理
• 3 结果与分析
• 3.1 不同养分管理对水稻产量及产量要素的影响
• 3.2 不同养分管理对水稻养分利用率的影响
• 3.3 不同养分管理对水稻各生育期氮素积累量的影响
• 3.4 不同养分管理对水稻生长的影响
• 3.4.1 不同养分管理对水稻地上部生物量的影响
• 3.4.2 不同养分管理对水稻SPAD值的影响
• 3.4.3 不同养分管理对水稻叶面积指数的影响
• 4 讨论
• 4.1 不同养分管理对水稻产量及氮肥利用率的影响
• 4.2 不同养分管理对水稻氮素积累量的影响
• 4.3 不同养分管理对水稻生长状况的影响
• 5 小结
• 第四章 不同肥力土壤最佳养分管理技术对小麦的影响
• 1 引言
• 2 试验处理
• 3 结果与分析
• 3.1 不同养分管理对小麦产量及产量要素的影响
• 3.2 不同养分管理对小麦氮素利用率的影响
• 3.3 不同养分管理对小麦植株体内氮素分配的影响
• 3.3.1 不同养分管理对小麦各生育期氮素积累量的影响
• 3.3.2 小麦齐穗期氮素在植株各器官中的积累量
• 3.3.3 小麦成熟期氮素在植株各器官中的积累量
• 3.4 不同养分管理对小麦生长的影响
• 3.4.1 不同养分管理对小麦生物量的影响
• 3.4.2 不同养分管理对小麦SPAD值的影响
• 3.4.3 不同养分管理对小麦叶面积的影响
• 4 讨论
• 4.1 不同养分管理对小麦产量和氮肥利用率的影响
• 4.2 不同养分管理对小麦氮素积累量的影响
• 4.3 不同养分管理对小麦生长指标的影响
• 5 小结
• 第五章 最佳养分管理技术对稻-麦周年的影响
• 1 引言
• 2 试验设计
• 3. 结果与讨论
• 3.1 不同养分管理对稻麦周年产量的影响
• 3.2 不同养分管理对稻麦周年养分利用率的影响
• 3.3 不同养分管理对稻麦周年地上部生物量及收获指数的影响
• 3.3.1 不同养分管理对稻麦周年地上部生物量的影响
• 3.3.2 不同养分管理对稻麦周年收获指数的影响
• 3.4 不同养分管理对稻麦季土壤矿质氮的影响
• 3.4.1 不同养分管理对水稻季土壤矿质氮的影响
• 3.4.2 不同养分管理对小麦季土壤矿质氮的影响
• 4 讨论
• 4.1 不同养分管理对稻麦周年产量及氮肥利用率的影响
• 4.2 不同养分管理对稻麦周年作物生物量的影响
• 4.3 不同养分管理对稻麦周年土壤矿质氮的影响
• 5 小结
• 第六章 全文结论与研究展望
• 1 全文结论
• 2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士在读期间发表的论文