长期不同种植方式稻麦轮作系统中土壤养分和作物营养特性的互作研究

论文摘要

淡水资源的不足和大量耗竭将严重影响我国农业的可持续发展,因此,人们对消耗我国农业用水80%左右的传统水稻栽培提出了挑战,其中水稻旱作栽培作为一种有效的农业节水途径而受到越来越多的关注,而地膜覆盖旱种水稻和利用半腐解秸秆替代地膜的覆盖旱种水稻都受到了广泛的重视。在我国南方地区,一般实行一年两熟稻麦轮作制度。近年来,许多研究集中在水稻栽培方式上,而关于水稻栽培方式对后茬作物的影响报道鲜见。本试验通过在盐城农科院实验场2006年和2007年两年的田间试验,研究了常规淹水栽培、覆盖薄膜旱作栽培、覆盖秸秆旱作栽培和裸地旱作等不同栽培方式下,稻麦轮作系统中作物生物学特征,土壤生产力差异,氮肥利用率差异,土壤微生物量碳氮和土壤矿质氮动态变化。试验旨在阐明水稻栽培方式对稻麦轮作系统中土壤供氮特征及其对作物的生长影响机制,为提高氮肥利用效率和增加土壤肥力提供解决方法,并为水稻旱作进一步推广提供理论依据。试验结果表明,与常规水作相比,覆盖秸秆旱作水稻能够达到或超过常规淹水栽培水稻的产量,2006年水稻生物量常规水作处理、覆膜旱作处理和覆秸秆旱作处理无显著差异,但显著高于覆膜旱作处理,分别比裸露旱作处理高了16.7%、12.7%和10.8%;而2007年覆秸秆旱作处理生物量则显著高于其他处理,并且各处理之间的差异也达到显著水平,以裸露旱作处理的水稻生物量为最低。覆秸秆旱作处理分别比常规水作处理、覆膜旱作处理和裸露旱作处理处理高了1.6%、10.0%和17.6%。2006年和2007年均以覆秸秆旱作处理产量最高。以常规水作处理为对照,在整个生育期内,覆秸秆旱作处理的土壤有机质和速效钾含量均始终高于其他旱作处理,而覆膜旱作处理的土壤速效磷含量则始终高于其他处理;覆秸秆旱作处理水稻与常规水作处理水稻的产量无明显差异,但覆秸秆旱作处理水稻的总生物量、产量和经济系数均高于其他旱作处理水稻。其中覆秸秆旱作处理水稻的籽粒产量比覆膜旱作处理和裸露旱作处理水稻的产量分别高8.57%和28.94%。在营养生长和生殖生长前期,覆秸秆旱作水稻处理后茬大麦的土壤速效氮、速效磷以及速效钾含量均比其他水稻旱作后茬处理高;其大麦生物量、产量和经济系数也均最高。其中前茬为覆秸秆旱作水稻处理大麦的籽粒产量比前茬为水作水稻和裸露旱作水稻处理的大麦分别高16.9%和16.4%。覆盖秸秆可以促进旱作水稻碳水化合物和氮素向籽粒的转移:扬花前,覆盖秸秆处理的水稻干物质累积量分别比淹水处理、覆膜处理和裸露处理的高37%,12%,和5%,氮素转移量则高出19%,19%和24%。从氮素表观平衡角度来看,旱作处理更能促进氮素盈余;覆盖秸秆处理能增加土壤无机氮残留,提高氮素有效性。覆盖秸秆比常规淹水处理增产13.3%,氮肥利用率达33.5%。因此,旱作水稻覆盖秸秆不仅能取得较高产量,而且具有良好的生态效应。在旱作条件下,覆秸秆处理微生物量碳分别比水作、覆膜和覆秸秆处理高出50.7%,18.1%,和31.9%,微生物量氮高出55.4%,11.83%和48.9%。从总体上看,在不同种稻方式下,铵态氮呈现为:水作处理＞覆秸秆处理＞覆膜处理＞裸露处理,而硝态氮表现为:覆秸秆处理＞覆膜处理＞裸露处理＞水作处理,因此,以覆秸秆处理土壤的无机氮含量最高。此外,与水作处理不同,3个旱作处理土壤的无机氮与微生物量碳、氮之间存在着显著线性相关性;同时,尽管覆秸秆处理的无机氮残留最高,分别比覆膜处理和裸露处理高出13.7%和32.8%;但其氮肥利用率也最高,为33.5%,分别比水作处理、覆膜处理和裸露处理高出4.6%,27.2%和39.6%。由此可见,覆盖秸秆旱作水稻不但能够培肥土壤,提高土壤肥力,而且还提高氮肥利用率,是一种良好的种稻方式。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 文献综述
• 1 发展节水农业和水稻旱作种植技术的必要性
• 1.1 我国水资源现状
• 1.2 发展节水农业的必要性
• 2 水稻旱作的意义
• 2.1 水稻旱作的意义
• 2.2 旱作水稻在我国和世界的发展概况
• 3 水稻旱作的生理学基础
• 3.1 水稻具有水陆两栖的特征
• 3.2 旱作水稻的生理特征
• 3.3 旱作水稻的生长发育特征
• 4 旱作水稻的栽培方式
• 4.1 覆膜旱作水稻
• 4.2 覆秸秆旱作水稻
• 5 旱作水稻的营养特征
• 5.1 旱作水稻栽培后土壤速效养分的变化状况
• 5.2 旱作水稻的营养状况
• 6 水分胁迫条件下作物的氮素营养与氮肥的合理施用
• 6.1 水分胁迫对氮素吸收的影响
• 6.2 水分胁迫对氮素分配的影响
• 6.3 不同氮素水平下植株对水分胁迫的反应
• 6.4 氮肥施用可以提高作物的水分利用效率
• 材料与方法
• 1 供试土壤与作物
• 1.1 试验地点自然状况
• 1.2 供试作物
• 2 试验方案
• 2.1 试验处理和小区设计
• 2.2 水肥管理
• 2.3 样品的采集
• 3 分析方法
• 3.1 植株吸氮量的测定
• 3.2 植株吸磷量的测定
• 3.3 植株吸钾量的测定
• 3.4 土壤有机质的测定 重铬酸钾容量法——外加热法。
• 3.5 土壤矿质氮的测定
• 3.8 土壤微生物量的测定
• 3.9 氮肥利用率计算公式
• 第1章 不同地表覆盖处理作物在生育期内的生物量和产量效应
• 1 引言
• 2 结果与分析
• 2.1 水稻不同旱作栽培处理全生育期内的生物量变化特征
• 2.2 水稻不同旱作方式对稻麦轮作系统作物产量的影响
• 2.3 水稻不同旱作方式对年内土壤生产力的影响
• 3 讨论
• 4 小结
• 第2章 长期不同种植方式稻麦轮作系统中2006水稻季土壤养分和作物营养特性的互作
• 1 引言
• 2 结果与分析
• 2.1 不同地表覆盖早作对水稻生物量和产量的影响
• 2.2 不同地表覆盖对水稻地上部养分累积的影响
• 2.3 不同地表覆盖对稻田土壤有机质含量动态变化的影响
• 2.4 不同地表覆盖对土壤速效养分动态变化的影响
• 3 讨论
• 4 小结
• 第3章 长期不同种植方式稻麦轮作系统中2006大麦季土壤养分和作物营养特性的互作
• 1 引言
• 2 结果与分析
• 2.1 不同地表覆盖旱作对后茬大麦生物量和产量的影响
• 2.2 不同地表覆盖对水稻地上部养分累积的影响
• 2.3 不同水稻旱作方式对后茬大麦生长期间土壤有机质含量动态变化的影响
• 2.4 不同水稻旱作方式对后茬大麦生长期间土壤速效养分含量动态变化的影响
• 3 讨论
• 3.1 不同地表覆盖条件下长期稻-麦轮作系统中土壤养分的供应容量与强度
• 3.2 不同水稻旱作方式对后茬大麦生物量和籽粒产量的影响
• 3.3 不同水稻旱作方式对后茬大麦生长期间土壤速效养分含量动态变化的影响
• 4 小结
• 第4章 早作条件下不同覆盖方式对水稻氮素和干物质转移利用的影响
• 1 引言
• 2 结果与分析
• 2.1 旱作方式对水稻生物量和产量的影响
• 2.2 旱作方式对水稻吸氮强度的影响
• 2.3 不同处理对氮肥利用率的影响
• 2.4 不同处理对水稻干物质转移的影响
• 2.5 不同处理对水稻氮素转移的影响
• 2.6 不同处理铵态氮、硝态氮的动态变化
• 2.7 不同处理对氮素残留与氮素表观平衡的影响
• 3 讨论
• 3.1 不同覆盖旱作处理的水稻产量和氮肥利用率的差异
• 3.2 不同覆盖旱作处理的土壤无机氮含量和水稻经济利用效率的差异
• 3.3 旱作水稻生育期间的氮肥损失与氮肥运筹
• 4 小结
• 第5章 不同地表覆盖旱作水稻对土壤微生物量及无机氮动态变化和氮素平衡的影响
• 1 引言
• 2 结果与分析
• 2.1 不同地表覆盖旱作水稻种植方式对土壤微生物碳的影响
• 2.2 不同地表覆盖旱作水稻对微生物量氮的动态变化
• 2.3 不同处理对土壤中铵态氮、硝态氮动态变化的影响
• 2.4 不同处理土壤微生物量与铵态氮、硝态氮相关性
• 2.5 不同处理对氮素残留与氮素表观平衡的影响
• 2.6 不同处理对氮肥利用率的影响
• 3 讨论
• 4 小结
• 全文结论
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介