秸秆还田和施氮量对寒地水稻生长及土壤养分的影响

【摘要】：水稻秸秆中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素,是农业生产重要的有机肥源之一。土壤微生物对还田后的秸秆进行腐解,作物吸收利用了从秸秆中释放出来的氮、磷、钾等养分,可以相对减少化肥投入,提高经济效益及产投比。黑龙江省是全国重要的商品粮基地,为保证国家粮食安全做出了积极的贡献,2014年黑龙江省水稻播种面积已超过400万公顷,水稻秸秆大量剩余。目前,关于黑龙江省秸秆还田问题的报道较多,但是,针对黑龙江省水稻秸秆还田后对土壤理化性状、植株生长的影响缺乏系统研究。本研究以黑龙江省稻田土壤研究对象,以寒地粳稻为试验材料,在秸秆全量还田的条件下,设置了纯氮0 kg·hm-2、73 kg·hm-2、103kg·hm-2、133 kg·hm-2、163 kg·hm-2、193kg·hm-2共计6个施氮水平,主要研究了不同施氮水平下寒地粳稻生长发育、产量、氮磷钾积累量及肥料利用率；还田后秸秆的腐解及其养分释放规律；不同秸秆还田量(0 kg·hm-2、 2500kg·hm-2、5000kg·hm-2、7500kg·hm-2)对稻田土壤养分的影响。结果如下：秸秆还田降低了水稻生育前期的分蘖数量；秸秆还田下,施氮肥能够提高水稻株高、分蘖、叶面积指数、SPAD值,且表现为随着氮肥用量的增加而增加,在氮肥量在133-193kg·hm-2范围内时,先后出现最大值。秸秆还田提高了水稻根系的伤流量、增加了分蘖期的根表面积；秸秆还田下随着氮肥的增加,水稻根系伤流量、根长、根表面积、根体积亦呈现增加的趋势,并在氮肥用量(纯氮)为133～193kg·hm-2时达到最大值。秸秆还田能够增加水稻的有效分蘖,秸秆还田下,随着施氮量的增加,干物质积累量显著增加,氮肥用量(纯氮)为193kg·hm-2最大；而产量及有效分蘖、平方米穗数随着施氮量的增加,呈先上升后降低的趋势,在氮肥用量(纯氮)为133kg·hm-2最高。秸秆还田抑制灌浆期水稻植株氮、磷、钾素积累；秸秆还田下,施氮肥显著提高植株氮、磷、钾的积累量,随着氮肥用量的增加,植株氮、磷、钾素积累量逐渐增加,在氮肥用量(纯氮)为163～193kg·hm-2时氮磷钾积累最多。秸秆还田提高了水稻氮素利用效率、氮素生理利用率；秸秆还田下,随着施氮量的增加,水稻氮素利用效率、氮素生理利用率呈先升高后降低的趋势。水稻秸秆腐解第一年最快,累积腐解率为51.16%,第二年为26.74%,两年累积腐解率为78.77%；经过两年腐解水稻秸秆碳、氮、磷、钾含量分别降低了12.74%、10.34%、56.25%、91.04%,两年累计释放碳素81.47%、释放氮素80.80%、释放磷素91.00%、释放钾素98.10%。秸秆还田能够提高土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、铵态氮含量,随着秸秆还田量的增加,土壤有机质、全磷、全钾、速效磷、速效钾含、铵态氮量显著增加；还田对土壤硝态氮含量无影响；施氮肥显著提高了土壤全氮、速效氮、NH4+-N含量,对土壤全磷、全钾、速效磷、速效钾、硝态氮含量无明显影响。土壤溶液速效氮和NH4+-N含量在移栽后一个月内维持较高水平,之后迅速降低。施氮肥显著提高了生育前期土壤溶液NH4+-N含量,对后期影响不明显。土壤溶液N03--N显著低于NH4+-N含量,且一直维持较低的水平,施氮肥对土壤溶液硝态氮影响不显著。 【关键词】：水稻秸秆还田 生长发育 养分吸收 腐解规律 土壤养分
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 中文摘要10-12
• 英文摘要12-14
• 第一章 前言14-28
• 1.1 研究目的与意义14-15
• 1.2 国内外研究动态15-28
• 1.2.1 秸秆还田对土壤物理性质的影响15-16
• 1.2.2 水稻秸秆还田对土壤养分的影响16-22
• 1.2.3 水稻秸秆腐解规律22-23
• 1.2.4 秸秆还田对水稻生长发育的影响23-24
• 1.2.5 秸秆还田对水稻产量的影响24-26
• 1.2.6 秸秆还田与氮肥配施对水稻氮、磷、钾吸收的影响26-28
• 第二章 水稻秸秆腐解及其养分释放规律的研究28-47
• 2.1 材料与方法28-30
• 2.1.1 试验材料28-29
• 2.1.2 试验设计29
• 2.1.3 取样方法29
• 2.1.4 测定项目及计算方法29-30
• 2.2 结果与分析30-46
• 2.2.1 秸秆腐解质量动态变化特征30-32
• 2.2.2 水稻秸秆腐解碳素变化动态32-36
• 2.2.3 水稻秸秆腐解氮素变化动态36-40
• 2.2.4 水稻秸秆腐解磷素变化动态40-43
• 2.2.5 水稻秸秆腐解钾素变化动态43-46
• 2.3 本章小结46-47
• 第三章 秸秆还田和施氮量对水稻生长发育的影响47-67
• 3.1 材料与方法48-49
• 3.1.1 试验材料48
• 3.1.2 试验设计48-49
• 3.2 测定项目与指标49-50
• 3.2.1 株高及分蘖的测定49
• 3.2.2 水稻叶面积指数(LAI)及SPAD值的测定49
• 3.2.3 根系形态指标及伤流量的测定49-50
• 3.2.4 干物积累量的测定50
• 3.2.5 水稻产量的测定50
• 3.3 结果与分析50-66
• 3.3.1 秸秆还田和施氮量对水稻株高动态的影响50-51
• 3.3.2 秸秆还田和施氮量对水稻分蘖动态的影响51-53
• 3.3.3 秸秆还田和施氮量对水稻叶面积指数的影响53-54
• 3.3.4 秸秆还田和施氮量对水稻叶片SPAD的影响54-55
• 3.3.5 秸秆还田和施氮量对水稻根系伤流量的影响55
• 3.3.6 秸秆还田和施氮量对水稻根部形态的影响55-58
• 3.3.7 秸秆还田和施氮量对水稻干物质积累的影响58-59
• 3.3.8 秸秆还田和施氮量对水稻农艺性状的影响59-65
• 3.3.9 秸秆还田和施氮量对水稻产量的影响65-66
• 3.4 本章小结66-67
• 第四章 秸秆还田和施氮量对水稻植株养分吸收的影响67-79
• 4.1 材料与方法67-68
• 4.1.1 试验材料67
• 4.1.2 试验设计67-68
• 4.2 测定指标与项目68-69
• 4.2.1 测定指标68
• 4.2.2 计算方法68-69
• 4.3 结果与分析69-77
• 4.3.1 秸秆还田和施氮量对水稻植株氮肥吸收及利用率的影响69-73
• 4.3.2 秸秆还田和施氮量对水稻植株磷素积累的影响73-75
• 4.3.3 秸秆还田和施氮量对水稻植株钾素积累的影响75-77
• 4.4 本章小结77-79
• 第五章 秸秆还田和施氮量对土壤养分的影响79-99
• 5.1 材料与方法80-81
• 5.1.1 试验设计80
• 5.1.2 样品采集与处理80-81
• 5.2 测定指标与项目81
• 5.2.1 测定指标81
• 5.2.2 测定方法81
• 5.3 结果与分析81-97
• 5.3.1 秸秆还田和施氮量对土壤有机质的影响81-83
• 5.3.2 秸秆还田和施氮量对土壤氮的影响83-92
• 5.3.3 秸秆还田和施氮量对土壤磷的影响92-95
• 5.3.4 秸秆还田和施氮量对土壤钾的影响95-97
• 5.4 本章小结97-99
• 第六章 讨论99-107
• 6.1 水稻秸秆腐解养分释放规律99-100
• 6.2 秸秆还田和施氮量对水稻生长发育的影响100-103
• 6.3 秸秆还田和施氮量对水稻植株养分吸收的影响103-104
• 6.4 秸秆还田和施氮量对土壤养分的影响104-107
• 全文结论107-108
• 参考文献108-124
• 致谢124-126
• 攻读学位论文期间发表的文章126

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