麦玉两熟制秸秆还田促腐措施对土壤和作物的影响研究

【摘要】：为探究黄淮海区冬小麦-夏玉米两熟制农田秸秆还田腐解规律及其培肥机理,2012年10月~2014年9月,以冬小麦西农979、夏玉米郑单958为供试作物,通过大田定位试验,在周年秸秆全量还田的基础上,设置:不施肥处理(CK),常规施肥(300 kg·hm-2纯氮)(SF),常规施肥+秸秆腐熟剂(SFD),常规施肥+精致有机肥(SFM)4个处理。系统研究了多种秸秆还田促腐方式对秸秆腐解及农田土壤物理化学生物性状、作物生长发育、产量形成的影响。主要结果如下:1.麦玉两熟制下秸秆还田配施有机肥处理(SFM)和配施秸秆腐熟剂处理(SFD)能够显著提高土壤耕层含水量和养分含量,改善土壤结构,增强土壤微生物活性。秸秆还田配施有机肥处理(SFM)和配施秸秆腐熟剂处理(SFD)能够显著提高表层(0-20cm)土壤0.25mm水稳性大团聚体比例,降低0.25mm水稳性微团聚体比例,夏玉米季的水稳性大团聚体比例整体较冬小麦季的高;能够提高土壤耕层含水量,增加土壤耕层碱解氮、速效磷、速效钾含量,增强小麦玉米生育期土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。2.麦玉两熟制下秸秆还田配施有机肥处理(SFM)和配施秸秆腐熟剂处理(SFD)能够提高作物光合能力和产量。秸秆还田配施有机肥处理(SFM)和配施秸秆腐熟剂处理(SFD)叶绿素SPAD值、开花期和灌浆期净光合速率(Pn)均大于单施化肥处理(SF),3种促腐处理则均明显大于施肥处理(CK);配施有机肥(SFM)处理小麦玉米干物质积累量及收获期地上部生物量明显高于其他处理;配施有机肥(SFM)和添加秸秆腐熟剂(SFD)处理的小麦玉米产量明显高于其他处理,其中在2014年小麦季3种促腐处理产量出现显著性差异。3.麦玉两熟制下秸秆还田促腐处理能明显降低周年氮盈余量,提高作物氮素利用效率,降低基础地力对产量的贡献率,提高农田经济效益。秸秆还田配施有机肥处理(SFM)和配施秸秆腐熟剂处理(SFD)明显提高作物氮收获指数、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力以及氮素产投比;从周年氮平衡看,单施秸秆会造成农田生态系统氮素亏缺,SFM、SFD处理则在施纯氮量300kg·hm-2时出现氮盈余,较SF处理明显降低了氮素盈余量,提高了氮素利用效率;从农田经济效益看,SFM、SFD处理资本投入较大,但周年经济效益及纯收益增长率比SF处理提高了37.99%、9.47%;从地力对产量贡献率看,秸秆还田促腐处理经过连续两年试验,能明显降低基础地力对产量的贡献率,其中SFM、SFD处理周年地力对产量的贡献率降低了9.39%、8.86%,降幅显著高于SF处理。4.采用尼龙网袋法研究麦秸、玉米秸腐解规律。以配施秸秆腐熟剂(SFD)和有机肥(SFM)处理的秸秆腐解率最大,小麦、玉米秸秆在不同促腐处理经过当季的分解,玉米秸秆累计腐解率大于小麦秸秆,分别为57.69%-67.79%、59.10%-67.43%,周年秸秆累计腐解率为58.37%-67.07%,各处理表现为SFMSFDSFCK;秸秆腐解率与时间的回归模型模拟中,玉米秸秆和小麦秸秆腐解以三次模型的拟合度最好R2为0.984-0.985,0.992-0.999,其中SFM、SFD处理秸秆完全腐解时间均为最短;不同秸秆促腐下玉米、小麦秸秆氮素释放了57.51%-68.80%、56.41%-65.81%,各处理表现与秸秆累计腐解率一致;因此还田秸秆促腐处理中以配施秸秆腐熟剂(SFD)和有机肥(SFM)秸秆腐解速率最大。 【关键词】：冬小麦 夏玉米 秸秆腐解 土壤养分 土壤酶活性 产量 氮素利用效率 氮平衡 经济效益 产量地力贡献率
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 致谢4-8
• 摘要8-10
• 1.文献综述10-17
• 1.1 还田秸秆腐解的影响因素11-12
• 1.1.1 秸秆类型11
• 1.1.2 环境影响11
• 1.1.3 耕作制度和栽培措施11-12
• 1.1.4 施肥和秸秆腐熟剂12
• 1.2 秸秆腐解特征及其研究方法12-13
• 1.2.1 秸秆腐解特征12-13
• 1.2.2 秸秆腐解研究方法13
• 1.3 秸秆腐解效果13-16
• 1.3.1 对土壤物理性状的影响13-14
• 1.3.2 对土壤化学性状的影响14-15
• 1.3.3 对土壤生物性状的影响15
• 1.3.4 对作物生长发育及产量形成的影响15-16
• 1.3.5 对生态环境及资源利用效率的影响16
• 1.4 总结16-17
• 2.引言17-18
• 3.材料和方法18-23
• 3.1 试验材料与试验方法18-20
• 3.1.1 试验地概况18
• 3.1.2 实验设计与管理18-20
• 3.2 测定项目与方法20-21
• 3.2.1 土样的采集与处理20
• 3.2.2 土壤水分含量20
• 3.2.3 土壤团聚体含量20
• 3.2.4 土壤速效养分含量20
• 3.2.5 土壤酶活性测定20-21
• 3.2.6 干物质测定21
• 3.2.7 叶绿素含量的测定21
• 3.2.8 光合参数21
• 3.2.9 植株全量氮磷钾测定21
• 3.2.10 土壤基础养分测定21
• 3.2.11 产量及其构成因素21
• 3.3 数据处理和统计分析21-23
• 3.3.1 麦玉两熟周年产投分析21-22
• 3.3.2 相关计算公式22-23
• 4.结果与分析23-48
• 4.1 促腐措施对两熟制秸秆还田土壤性状的影响23-35
• 4.1.1 对两熟制农田土壤物理性状的影响23-24
• 4.1.1.1 对土壤团聚体的影响23
• 4.1.1.2 对土壤水分含量的影响23-24
• 4.1.2 对两熟制农田土壤养分含量的影响24-29
• 4.1.2.1 对土壤碱解氮含量的影响24-26
• 4.1.2.2 对土壤速效磷含量的影响26-27
• 4.1.2.3 对土壤速效钾含量的影响27-29
• 4.1.3 对两熟制农田土壤酶活性的影响29-35
• 4.1.3.1 对土壤脲酶活性的影响29-31
• 4.1.3.2 对土壤蔗糖酶活性的影响31-33
• 4.1.3.3 对土壤碱性磷酸酶活性的影响33-35
• 4.2 促腐措施对冬小麦、夏玉米生长发育的影响35-40
• 4.2.1 对冬小麦、夏玉米叶片净光合速率的影响35-36
• 4.2.2 对冬小麦、夏玉米叶片SPAD含量的影响36-37
• 4.2.3 对冬小麦、夏玉米干物质积累变化的影响37-39
• 4.2.4 对冬小麦、夏玉米周年产量的影响39-40
• 4.3 促腐措施对两熟制农田周年N平衡及作物生产效率的影响40-44
• 4.3.1 对两熟制周年作物生产效率的影响40-41
• 4.3.2 对两熟制周年N平衡的影响41-42
• 4.3.3 对两熟制周年作物经济的影响42-43
• 4.3.4 对两熟制周年作物产量地力贡献率的影响43-44
• 4.4 田间原位秸秆腐解过程模拟44-48
• 4.4.1 秸秆促腐措施对两熟制秸秆腐解速率的影响44-46
• 4.4.2 秸秆促腐措施对两熟制秸秆氮释放的影响46-48
• 5.结论与讨论48-52
• 5.1 周年秸秆还田促腐措施对土壤性状的影响48-49
• 5.1.1 秸秆还田促腐措施对土壤理化性状的影响48
• 5.1.2 秸秆还田促腐措施对土壤酶活性的影响48-49
• 5.2 周年秸秆还田促腐措施对作物生长发育及产量形成的影响49
• 5.3 周年秸秆还田促腐措施对麦玉两熟周年氮平衡及养分利用效率的影响49-50
• 5.4 周年秸秆还田促腐措施对还田秸秆腐解特性的影响50-52
• 参考文献52-59
• ABSTRACT59-61

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