秸秆覆盖对红壤夏玉米水氮利用和抗旱能力的影响

【摘要】：我国南方红壤地区主要位于亚热带湿润半湿润地区,在传统观念中该地区水热资源丰富,干旱没有受到人们的关注,但红壤地区由于受东南季风的影响,降水量呈现季节性分配不均,在作物生长早期的4-6月降水量大,而作物生长旺盛的7-10月降水量少,加之红壤物理性质不良,即使当土壤含水量还较高时,无法向作物提供充足的水分,作物很早就受到了干旱的影响。稻草覆盖作为一种保蓄土壤水分,协调土壤水肥供应的耕作方式,在南方红壤地区抗旱中发挥了重要的作用,但稻草覆盖对作物生长和产量影响受到自然环境影响很大,研究结果并不一致。本研究通过田间小区试验,研究稻草覆盖对土壤温度、水分及养分的影响,结合夏玉米生长状况及产量的形成,探讨稻草覆盖对夏玉米水氮利用率的影响,为通过农田秸秆覆盖调节土壤水肥防御季节性的土壤作物干旱提供科学依据。 在田间小区,采用有交互作用的双因素试验方法,设置了3个稻草覆盖水平(覆盖0、5000、10000kg/hm2)和3个施氮处理(0、140、280 kg/hm2)。试验共24个小区,每个小区面积3.24 m2,小区之间用垂直插入地下的铝塑板隔开。2010年6月1日播种,9月15日收获,玉米播前将肥料做基肥沟施入土壤中,7月10日铺设稻草覆盖。玉米全生育期利用频域反射仪(FDR)分不同土层进行水分测量：每隔一个月在0-20 cm、20-40 cm土层取土样,测定土壤中的NH4+-N和N03--N；7月10日后每周观测夏玉米株高、茎粗、叶长、叶宽等形态指标；采用温度计记录土壤不同土层的土壤温度；收获后,进行考种,并测定夏玉米地上部分吸氮量。主要研究结果如下： 稻草覆盖改善了田间土壤环境,减缓了土壤表层温度的变化幅度,提高了各个土层土壤含水量。本试验结果表明稻草覆盖有低温时保温作用,高温时降温的作用,且随着覆盖量的增加,稻草覆盖平抑土壤表层温度的作用更加明显。在不同的天气条件下稻草覆盖对土壤温度的影响不同,晴天时,稻草覆盖在后半夜(0-7时)主要起不明显的保温作用,其他时间(7-23时)主要起降温作用；阴雨天气时,稻草覆盖主要发挥其保温作用。稻草覆盖减缓了土壤温度的变化幅度,增加了土壤水分,可以为根系的生长提供较温和的温度及充足的水分,使根系数量和长度的增加,作物吸收土壤中水分和养分的范围扩大,提高作物对于干旱的抵抗能力。不施氮条件下,覆盖5000kg/hm2时水分利用率最高；施氮条件下,稻草覆盖提高了夏玉米的水分利用率。秸秆覆盖改善了土壤水分状况,增施氮肥有利于夏玉米对水分的利用,同时提高夏玉米对于后期干旱的抵抗能力；不施用氮肥时,氮素不足抑制作物根系及植株生长,从而降低夏玉米的水分利用效率及产量。 产量的高低是作物生长期间是否抗旱的最终反映。不施氮条件下,夏玉米产量在覆盖5000kg/hm2达到最大值；施氮条件下,稻草覆盖有利于夏玉米产量的形成。试验期间降雨量较常年平均降雨量多80.4%,在施氮条件下,稻草覆盖对夏玉米形态指标的影响无显著差异,但对干物质累积以及产量状况产生显著影响。不施氮时,覆盖5000kg/hm2有利于夏玉米籽粒产量与生物学产量形成,而10000kg/hm2覆盖量下作用下降；施氮140kg/hm2时,夏玉米籽粒产量随着覆盖量的增加而增加,而生物学产量在覆盖5000kg/hm2时最小；施氮280kg/hm2时,夏玉米籽粒产量和生物学产量随着覆盖量的增加而增加。这也证明了当土壤水分较充足时,施肥可以使作物增产,提高作物对于干旱的抵抗能力。 室内培养试验结果表明稻草覆盖减缓土壤中氮素的矿化过程。随着温度升高,稻草覆盖降低土壤中氮素矿化量的作用减小；土壤含水量升高,稻草覆盖处理土壤中氮素净矿化量较不覆盖更低。田间玉米小区试验中,玉米生长前期无机态氮含量对照处理高于覆盖,而后期覆盖处理的无机态氮含量高于对照。这说明在田间施入氮肥后,氮肥会激发土壤中氮素的矿化作用,较多的有机态氮向无机态氮转化,而稻草覆盖减缓了土壤中氮素的释放速率,并且在玉米生长后期土壤中有更多的无机态氮供作物吸收。由试验结果可知,稻草覆盖可以明显增加夏玉米的吸氮量,施氮140 kg/hm2时,玉米吸氮量随着覆盖量的增加而增加；施氮280 kg/hm2时,夏玉米吸氮量呈覆盖10000 kg/hm2不覆盖覆盖5000 kg/hm2。无论施氮与否,稻草覆盖降低了夏玉米氮素利用率。 【关键词】：稻草覆盖 红壤 夏玉米 水分利用率 氮素利用率
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 前言10-17
• 1.1 研究意义10-11
• 1.2 研究进展11-16
• 1.2.1 秸秆覆盖对农田生态环境及作物生长的影响11-14
• 1.2.2 水氮供应对作物生长的影响14-16
• 1.3 研究内容16-17
• 2 材料与方法17-20
• 2.1 试验地基本概况17
• 2.2 试验设计17-18
• 2.2.1 覆盖影响土壤氮素矿化的室内培养试验17-18
• 2.2.2 田间覆盖小区玉米试验18
• 2.3 测定项目及方法18-19
• 2.4 数据处理和计算公式19-20
• 3 结果与分析20-41
• 3.1 覆盖对红壤水分和温度状况的影响20-26
• 3.1.1 覆盖条件下14:00时土壤温度和气温的变化状况20-22
• 3.1.2 不同天气条件下稻草覆盖对土壤温度日变化的影响22-24
• 3.1.3 覆盖条件下不同土层土壤水分的变化状况24-25
• 3.1.4 小结25-26
• 3.2 覆盖对红壤氮素状况的影响26-31
• 3.2.1 覆盖对土壤氮素矿化的影响26-29
• 3.2.2 田间覆盖条件下土壤无机态氮含量变化状况29-31
• 3.2.3 小结31
• 3.3 覆盖对夏玉米生长状况的影响31-35
• 3.3.1 不同覆盖条件下夏玉米生长状况31-33
• 3.3.2 覆盖在不同施氮条件下对夏玉米株高的影响33-35
• 3.3.3 小结35
• 3.4 覆盖对夏玉米产量及氮素吸收的影响35-39
• 3.4.1 稻草覆盖在不同施氮条件下对夏玉米产量的影响35-37
• 3.4.2 稻草覆盖在不同施氮条件下对夏玉米吸氮量的影响37-38
• 3.4.3 小结38-39
• 3.5 覆盖和施氮对玉米水氮素利用率的影响39-41
• 3.5.1 稻草覆盖和施氮对夏玉米氮素利用率和氮肥利用率的影响39
• 3.5.2 稻草覆盖和施氮对水分利用率的影响39-40
• 3.5.3 小结40-41
• 4 讨论41-47
• 4.1 稻草覆盖对夏玉米水分利用率的影响41-43
• 4.2 稻草覆盖对夏玉米氮素利用率的影响43-45
• 4.3 稻草覆盖对夏玉米抗旱能力的影响45-47
• 5 结论与展望47-49
• 5.1 主要结论47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-55
• 致谢55

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