秸秆还田和施氮量对关中灌区冬小麦产量形成和养分利用的影响

【摘要】：冬小麦-夏玉米种植模式是关中灌区主要的轮作制度之一，推行小麦、玉米秸秆还田对促进该地区农业可持续发展具有十分重要的意义。氮肥对小麦产量和品质都有重要的影响，但是不合理施氮会造成作物产量和品质的下降以及环境污染等严重问题，制约了农业的高产高效与可持续发展。研究秸秆还田条件下冬小麦合理施肥以及作物秸秆进入土壤后腐解和养分释放过程，对提高灌区养分资源利用水平，进一步促进循环农业的发展，具有重要作用。本文采用田间试验研究了在秸秆还田条件下施氮量为0kg/hm~2、87.5kg/hm~2、175kg/hm~2、262.5kg/hm~2、350kg/hm~2以及秸秆不还田条件下施氮量为175kg/hm~2等6个处理，探讨了不同处理对冬小麦产量、品质、养分吸收及土壤硝态氮累积的影响。采用室内培养试验研究了小麦与玉米秸秆腐解过程中秸秆有机碳、全氮、全磷和全钾的释放特征。研究结果表明： （1）施氮量在0~262.5kg/hm~2范围内，随着施氮量的提高，冬小麦经济产量和生物学产量显著提高。随着施氮量增加，冬小麦收获指数先增加后降低，在施氮量为175kg/hm~2时达到最大值，为50.2%。不同施氮量下的冬小麦产量与公顷穗数和穗粒数显著相关。施氮量在0~262.5kg/hm~2范围内，随着施氮量的提高，冬小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量显著提高；继续增加施氮量则效果不显著。 （2）适量施氮显著提高了小麦植株各器官中氮素的含量，提高了小麦茎叶中磷和钾的含量，降低了小麦籽粒中磷的含量，显著提高了小麦籽粒中钾的含量。在施氮量较低时，小麦氮、磷和钾的吸收量随着施氮量的增加而增加，施氮过高则效果不显著。磷收获指数在施氮量为87.5kg/hm~2时取得最大值，氮和钾收获指数在施氮量为175kg/hm~2时取得最大值。随着施氮量的增加，氮素的吸收利用效率、回收效率及氮肥的生产效率和利用效率都有下降趋势。 （3）土壤中硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，土壤耕层增加最明显。相比不施氮处理，施氮量为350kg/hm~2处理下的0~20cm和20~40cm土层土壤中硝态氮累积量分别增加了225.6%和159.3%。 （4）施氮量为175kg/hm~2时，相比秸秆不还田处理，秸秆还田处理下的小麦籽粒产量和氮素收获指数显著增加，生物产量和小麦收获指数比N175处理分别高出15.9%和7.4%。在0~20、20~40、40~60、60~80和80~100cm土层中，秸秆还田处理下的土壤硝态氮累积量比秸秆不还田处理分别降低了51.4%、36.6%、24.6%、20.8%和25.7%。 （5）室内培养条件下，冬小麦与夏玉米秸秆腐解速率均表现为前期腐解快、后期腐解较慢的规律。冬小麦秸秆在培养期间前20天干物质损失了32%左右，玉米秸秆在培养的前30天干物质损失了43%左右；经过80天的培养，小麦和玉米秸秆干物质分别损失了48%和55%左右。小麦与玉米秸秆中养分释放率均表现为K＞P＞C＞N，小麦和玉米秸秆中养分的释放量均表现为C＞K＞N＞P。添加尿素加快了秸秆前期腐解速度，对秸秆中有机碳、磷、钾的释放影响效果不明显。添加尿素使腐解过程中秸秆出现氮素富集现象，且在小麦秸秆中表现得更为明显。不同土壤水分处理（16%和20%）下小麦和玉米秸秆腐解规律无差异。 【关键词】：冬小麦 施氮量 氮素利用 土壤硝态氮 秸秆腐解
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S512.11
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 文献综述12-23
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外秸秆还田研究13-21
• 1.2.1 秸秆资源现状13-14
• 1.2.2 秸秆还田技术14-15
• 1.2.3 秸秆还田对作物的影响15-16
• 1.2.4 秸秆还田对土壤的影响16-18
• 1.2.5 秸秆腐解的研究18-20
• 1.2.6 秸秆还田的不利影响20-21
• 1.3 氮肥对主要粮食作物及土壤环境的影响21-22
• 1.4 本研究的目的22-23
• 第二章 秸秆还田及施氮量对冬小麦产量及品质的影响23-30
• 2.1 材料与方法24-25
• 2.1.1 试验地概况24
• 2.1.2 试验设计24
• 2.1.3 测定项目与方法24
• 2.1.4 数据处理24-25
• 2.2 结果分析25-27
• 2.2.1 秸秆还田及施氮量对冬小麦产量和收获指数的影响25
• 2.2.2 秸秆还田及施氮量对冬小麦产量三要素的影响25-26
• 2.2.3 不同施氮处理下产量及构成因素之间的相关关系26
• 2.2.4 秸秆还田及施氮量对冬小麦籽粒粗蛋白质的影响26-27
• 2.3 讨论27-28
• 2.4 结论28-30
• 第三章 秸秆还田及施氮量对冬小麦养分吸收及土壤硝态氮残留的影响30-39
• 3.1 材料与方法31-32
• 3.1.1 试验地概况31-32
• 3.1.2 试验设计32
• 3.1.3 测定项目与方法32
• 3.1.4 数据处理32
• 3.2 结果分析32-36
• 3.2.1 秸秆还田及施氮量对冬小麦不同器官氮磷钾养分含量的影响32-34
• 3.2.2 秸秆还田及施氮量对冬小麦氮效率的影响34
• 3.2.3 秸秆还田及施氮量对冬小麦磷钾吸收量和收获指数的影响34-35
• 3.2.4 秸秆还田及施氮量对 0~2 m 土层硝态氮累积的影响35-36
• 3.3 讨论36-37
• 3.4 结论37-39
• 第四章 不同水氮条件下的小麦和玉米秸秆腐解特征39-51
• 4.1 材料与方法40-41
• 4.1.1 供试土壤40
• 4.1.2 供试秸秆40
• 4.1.3 试验方法40-41
• 4.1.4 测定方法41
• 4.1.5 数据统计41
• 4.2 结果与分析41-48
• 4.2.1 不同处理下小麦和玉米秸秆干物质释放率变化41-43
• 4.2.2 不同处理下小麦和玉米秸秆碳释放率变化43-44
• 4.2.3 不同处理下小麦和玉米秸秆氮释放率变化44-45
• 4.2.4 不同处理下小麦和玉米秸秆磷释放率变化45-47
• 4.2.5 不同处理下小麦和玉米秸秆钾释放率变化47-48
• 4.3 讨论48-50
• 4.3.1 小麦和玉米秸秆还田腐解速度48
• 4.3.2 小麦与玉米秸秆还田养分释放特征48-49
• 4.3.3 秸秆种类、土壤水分和氮素对秸秆腐解的影响49-50
• 4.4 结论50-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-59
• 致谢59-60
• 作者简介60

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