秸秆还田条件下氮肥的高效调控与施用技术研究

【摘要】：本文采用室内培养试验和田间小区试验相结合的方法，以河北省太行山山前平原区和黑龙港地区两个典型的生态类型区为研究区域，探讨了秸秆还田条件下氮素的调控技术对氮素转化、作物产量及氮素利用的影响，以及小麦/玉米秸秆还田后在实际生产环境中的的腐解和养分释放特征。主要研究结果如下： （1）脲酶抑制剂UIa、UIb对尿素水解均可以起到抑制作用，但有效抑制时间短暂。而与硝化抑制剂NI的配合施用则对土壤氮素转化起到了协同调控的效果，其中以UIb与NI的配合施用效果更佳。 （2）室内培养试验结果表明，无论秸秆还田与否，NI的施用均可以显著抑制土壤的硝化作用强度。但由于秸秆还田对微生物群落数量和活性的刺激，表现为土壤呼吸速率的显著提高，从而使得微生物固持氮量明显增加，所以与秸秆不还田相比较，秸秆还田条件下，硝化抑制剂NI的施用对土壤硝化作用的表观抑制作用更强。对其机理进一步解析，发现NI的施用可以显著抑制土壤的硝化作用潜势和硝酸还原酶活性，但对土壤总的微生物群落或活性不会产生明显影响，进一步说明了NI的专一性抑制作用。 （3）在小麦/玉米轮作体系实际生产条件下，全生育期内玉米秸秆的累积腐解率为50%左右，小麦秸秆的累积腐解率为32%~46%。两种秸秆的养分累积释放率均表现为钾元素最快，磷次之，氮最慢。玉米、小麦秸秆在全生育期氮素累积释放量分别为11.36~23.62kg/hm2和13.78~22.18kg/hm2；磷素累积释放量分别为32.68~40.62kg/hm2和4.37~12.94kg/hm2；钾素累积释放量则分别为114.18~120.38kg/hm2和92.74~98.14kg/hm2。 （4）不同生态区的大田试验结果表明，小麦季在农民常规施肥的基础上适当减少氮肥用量不会对小麦产量产生明显影响；玉米季氮肥配施氮素调控剂一次性施用对玉米增产效果明显。与单施尿素相比，抑制剂的添加尤其是UI与NI的配施可使小麦、玉米产量分别提高23.1%~26.1%和5.2%~12.3%，使氮肥偏生产力、表观利用率、农学效率和氮素吸收效率分别提高18.3%~24.6%和5.5%~8.0%、104.3%~225.8%和15.7%~30.1%、100.2%~208.3%和22.0%~27.8%、18.1%~21.0%和12.0%~22.1%。 （5）对藁城小麦-玉米轮作体系的氮素收支平衡进行分析，结果表明，适当降低氮肥投入，或氮肥同时配施氮素调控剂均可以减少粮田生态系统氮素的平衡盈余量及氮素平衡盈余率，有效减少氮肥资源的浪费和缓解环境污染。 【关键词】：小麦/玉米轮作体系 秸秆还田 脲酶抑制剂 硝化抑制剂 氮素转化 产量 氮素利用效率
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-20
• 1.1 国内外秸秆资源化利用现状9-10
• 1.1.1 国外秸秆资源化利用现状9
• 1.1.2 国内秸秆资源化利用现状9-10
• 1.2 秸秆还田的综合效应10-13
• 1.2.1 秸秆还田对土壤物理性质的影响10-11
• 1.2.2 秸秆还田对土壤化学性质的影响11-12
• 1.2.3 秸秆还田对土壤生物学性质的影响12
• 1.2.4 秸秆还田对农作物生长发育和产量的影响12-13
• 1.2.5 秸秆还田存在的问题13
• 1.3 氮肥调控技术研究进展13-17
• 1.3.1 氮肥不合理施用带来的问题13-15
• 1.3.2 氮肥调控技术研究进展15-17
• 1.4 本研究的背景及意义17-18
• 1.4.1 研究背景17-18
• 1.4.2 研究意义18
• 1.5 主要研究内容18
• 1.6 技术路线18-20
• 2 材料与方法20-25
• 2.1 抑制剂对土壤氮素的调控效应（室内培养试验）20
• 2.2 秸秆还田条件下抑制剂的调控效果与调控机理（室内培养试验）20-21
• 2.3 小麦-玉米轮作体系秸秆的腐解特征和养分矿化特征(田间试验)21-22
• 2.3.1 小麦生产季玉米秸秆的腐解特征和养分矿化特征21
• 2.3.2 玉米生产季小麦秸秆的腐解特征和养分矿化特征21-22
• 2.4 秸秆还田条件下氮肥高效利用的调控技术(田间试验)22-24
• 2.4.1 秸秆还田条件下小麦季氮肥高效利用的调控技术22-23
• 2.4.2 秸秆还田条件下玉米季氮肥高效利用的调控技术23-24
• 2.5 测定方法24
• 2.6 相关指标的计算及数据的统计分析24-25
• 3 结果与分析25-43
• 3.1 脲酶和硝化抑制剂及其配合施用对土壤氮素转化的调控效应25-27
• 3.1.1 对土壤 NH_4~+-N 含量的影响25
• 3.1.2 对土壤 NO_3~--N 含量的影响25-26
• 3.1.3 对土壤表观硝化率的影响26-27
• 3.1.4 小结27
• 3.2 秸秆还田条件下氮素调控剂对土壤氮素转化的调控效果及作用机理27-32
• 3.2.1 对土壤氮素转化的影响27-29
• 3.2.2 调控氮素转化的作用机理29-31
• 3.2.3 小结31-32
• 3.3 小麦-玉米轮作体系秸秆的腐解特征和养分矿化特征32-36
• 3.3.1 玉米秸秆的腐解特征和养分矿化特征32-34
• 3.3.2 小麦秸秆的腐解特征和养分矿化特征34-36
• 3.3.3 小结36
• 3.4 秸秆还田条件下氮素调控的应用效果36-43
• 3.4.1 对小麦产量和氮素利用的影响36-38
• 3.4.2 对玉米产量和氮素利用的影响38-40
• 3.4.3 氮素调控对农田氮素表观平衡的影响40-42
• 3.4.4 小结42-43
• 4 讨论43-46
• 4.1 秸秆还田条件下氮素调控剂对土壤氮素的转化调控及作用机理43-44
• 4.2 小麦-玉米轮作体系下秸秆的腐解特征和养分矿化特征44
• 4.3 秸秆还田条件下氮素调控对作物产量和氮素利用的影响44-46
• 5 结论46-47
• 参考文献47-56
• 硕士期间发表论文、出版书籍及申请专利56-58
• 作者简历58-59
• 致谢59-60

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