【摘要】：大量研究表明,過量施肥會對環(huán)境造成嚴重影響。在保證糧食作物高產(chǎn)的同時,如何減少化肥施用量、提高肥料養(yǎng)分利用率、維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展始終是土壤與植物營養(yǎng)領域的重點研究內(nèi)容。本文通過長期田間定位試驗,研究了典型稻麥輪作區(qū)有機無機肥料配合施用對稻麥生長和土壤理化性狀、土壤有機碳數(shù)量和結構以及土壤微生物群落結構的影響。試驗共包含5個氮肥用量(氮肥用量分別為0kg·hm~(-2)、180kg·hm~(-2)、240 kg·hm~(-2)、270 kg·hm~(-2) 和 300 kg·hm~(-2),磷鉀肥用量一致,分別簡稱 CK、N1PK、N2PK、N3PK 和 N4PK)、3 個有機肥用量(有機肥用量:1500 kg·hm~(-2)、3000 kg·hm~(-2) 和 4500kg·hm~(-2),分別簡稱M1、M2和M3),主要研究結果如下:1、有機無機肥料長期配施能夠保持水稻和小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。其中施氮量180 kg·hm~(-2)下施用3000 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為71:29)以及施氮量240 kg·hm~(-2)下施用4500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為67:33)下水稻和小麥產(chǎn)量顯著高于單施化肥處理;施氮量270 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2)下施用豬糞堆肥增產(chǎn)效果與單施化肥處理雖無明顯差異,但增產(chǎn)率達到了 1.1%-11.8%。有機無機肥料配施增加了水稻干物質(zhì)累積量,其中施氮量180 kg.hm~(-2)下有機無機肥料配施的水稻干物質(zhì)累積量均顯著高于單施化肥處理;施氮量240 kg·hm~(-2)下施用4500 kg-hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為67:33)、施氮量270 kg·hm~(-2)下施用4500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為71:29)、施氮量300 kg·hm~(-2)施用1500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為91:9)下水稻干物質(zhì)累積量顯著高于單施化肥處理;而有機無機肥料配施的小麥干物質(zhì)累積量與單施化肥處理相比,沒有顯著差異。施氮量為240 kg·hm~(-2)和270 kg·hm~(-2)時,有機無機肥料配施提高了稻麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定系數(shù),有利于作物穩(wěn)產(chǎn)。2、有機無機肥料長期配施影響水稻對氮肥的吸收利用。除施氮量180 kg·hm~(-2)下施用1500 kg.hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為85:15)和施氮量300 kg·hm~(-2)下施用1500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為91:9)外,其余有機無機肥料配施處理均提高了水稻地上部氮素累積量;與單施氮肥比較,施氮量180 kg·hm~(-2)下施用4500kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為56:44)、施氮量240 kg·hm~(-2)下施用4500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為67:33)和施用3000 kg·hm~(-2)豬糞堆肥(無機肥氮:有機肥氮為78:22)、施氮量270 kg·hm~(-2)施用4500 kg·hm~(-2)豬糞堆肥下(無機肥氮:有機肥氮為71:29)時,水稻地上部氮素累積量差異達顯著水平。水稻季氮肥利用率的規(guī)律與氮素累積量規(guī)律一致。與單施化肥比較,有機無機肥料配施處理的小麥地上部氮素累積量及小麥氮肥利用率雖無顯著差異,但均有所增加。3、有機無機肥料長期配施顯著影響了成熟收獲期表層土壤水穩(wěn)性團聚體的分布。有機無機肥料配施顯著增加了水稻季土壤0.5 mm粒徑團聚體數(shù)量和小麥季土壤2mm粒徑團聚體數(shù)量,顯著降低了兩季土壤0.05 mm粒徑團聚體的數(shù)量。水稻季土壤0.05-0.25 mm團聚體數(shù)量顯著高于小麥季土壤,小麥季土壤2 mm、1-2 mm和0.5-1mm團聚體數(shù)量顯著高于水稻季土壤。與單施化肥比較,無論水稻季還是小麥季,有機無機肥料配施和單施有機肥均顯著增加了土壤團聚體的平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD),顯著降低了土壤容重。4、有機無機肥料長期配施改善了水稻收獲期土壤的化學性狀。與單施化肥比較,有機無機肥料配施顯著增加了表層土壤全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。在土壤銨硝空間分布上,有機無機肥料配施顯著增加了表層土壤(0-20 cm)銨硝的含量,降低了底層土壤(20-100 cm)的銨硝含量,從而起到了有效蓄持養(yǎng)分、減少養(yǎng)分流失的作用。5、有機無機肥料長期配施顯著改變了作物收獲期表層土壤中土體土及團聚體內(nèi)總有機碳(SOC)和易氧化態(tài)有機碳(LOC)的含量。與單施化肥比較,有機無機肥料長期配施顯著增加了水稻季土體土的SOC和LOC含量,分別提高了 9.9%和24.2%;小麥季土體土 SOC含量提高了 7.2%。有機無機肥料長期配施顯著提高了水稻季土壤2 mm、1-2 mm團聚體內(nèi)SOC的含量和小麥季土壤1-2 mm團聚體內(nèi)SOC含量,水稻季土壤1-2 mm團聚體內(nèi)有機碳含量顯著高于小麥季;有機無機肥料長期配施顯著增加了水稻季土壤2 mm、1-2 mm團聚體內(nèi)LOC含量,也增加了小麥季土壤2 mm團聚體內(nèi)LOC含量。與單施化肥處理比較,有機無機肥料長期配施能夠顯著提高水稻季和小麥季土壤中游離態(tài)輕組有機碳含量,顯著降低小麥季土壤中重組有機碳含量。有機無機肥料長期配施還能夠改變SOC的結構,與單施化肥處理比較,有機無機肥料長期配施增加了土壤有機碳烷基碳和羧基碳的相對含量,降低了烷氧基碳的相對含量,增加了有機碳的疏水性。6、有機無機肥料長期配施顯著改變了成熟收獲期表層土壤微生物學特性。與單施化肥處理比較,有機無機長期配施顯著提高了土壤微生物量數(shù)量、水稻季和小麥季土壤的細菌多樣性和豐富度,降低了水稻季真菌的多樣性和豐富度。江蘇蘇南地區(qū)稻麥輪作系統(tǒng)中水稻季土壤細菌群落中的優(yōu)勢菌群分屬于酸桿菌門(Acidobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes),小麥季為酸桿菌門(Acidobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chlorofiexi)。與單施化肥處理比較,水稻季有機無機配施處理增加了放線菌門(Actinobacteria)、綠菌門(Chlorobi)、變形菌門(Proteobacteria)的相對豐度,降低了酸桿菌門(Acidobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicute)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)的相對豐度。水稻季土壤真菌群落主要以子囊菌門(Ascomycota)和球囊菌門(Glomeromycota)為主,小麥季主要以子囊菌門(Ascomycota)為主。土壤MWD與土壤真菌群落結構顯著相關。有機無機肥配施提高了微生物的多樣性,改變了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的微生物群落結構,還顯著增加了表層土壤氨氧化細菌(AOB)豐度。結論:在江蘇蘇南典型的稻麥輪作系統(tǒng)中,連續(xù)有機無機肥料配施(水稻季3:7,小麥季2:8),能夠?qū)⒃摰貐^(qū)的總施氮量從農(nóng)民普遍用量的270 kgN·hm~(-2)-300 kgN·hm~(-2)降至240 kgN·hm~(-2),比農(nóng)民習慣施肥減少20%以上,在這種施肥模式下,土壤養(yǎng)分和土壤有機質(zhì)含量得到顯著提高,土壤團聚體和土壤微生物群落結構得到顯著改善,這是確保蘇南地區(qū)糧食作物可持續(xù)生產(chǎn)的最佳施肥模式。
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【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S158.3

【參考文獻】

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本文編號：2466876