【摘要】：內蒙古河套灌區(qū)在農業(yè)生產過程中存在氮肥施用量逐年增加的現象,但肥料利用率較低,造成了巨大資源浪費和環(huán)境壓力。氮肥的施用不僅影響土壤理化性質,還影響微生物環(huán)境。土壤微生物不僅參與土壤中物質和能量的循環(huán)轉化,而且驅動著氮素的轉化運移。尋求適宜的氮肥施用量可為制定合理的氮肥管理措施、減少氮素損失、保證農田微生物環(huán)境良好發(fā)展及減輕農業(yè)面源污染提供理論依據。因此,本研究針對如何優(yōu)化氮肥施用量及微生物如何在氮素轉化過程中發(fā)揮作用等問題,開展了不同施氮量下間作小麥玉米氮素轉化運移及土壤微生物學特征參數的田間試驗研究;以試驗研究為基礎揭示了產量及水肥利用率機理、土壤肥力響應機理、作物-土壤中氮素轉化運移機理、土壤微生物數量、微生物生物量和土壤酶活性反饋機理及微生物驅動氮素轉化機理;在機理揭示的基礎上運用系統(tǒng)動力學Vensim模型模擬了不同施氮量下間作農田氮素的轉化運移,建立了土壤微生物與氮素轉化的互饋模型;最終提出了基于氮素轉化運移及土壤微生物學特征參數的施氮量閾值。主要研究結論如下:(1)間作小麥玉米的產量和水分利用效率隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢,在施氮量分別為180 kg·hm-2和270 kg·hm-2時達到最高,且增加幅度最大分別為37.76%、27.08%和33.90%、28.55%。氮肥利用效率各指標均隨著施氮量的增加而降低,在施氮量分別為90kg·hm-2和135kg·hm-2時達到最大,在施氮量分別為180 kg·hm-2和270 kg·hm-2時的下降幅度最小。(2)間作小麥玉米土壤含水率、電導率均隨著施氮量的增加先減小后增大,土壤中有機質、堿解氮和速效磷含量均隨著施氮量的增加先增加后減少,在施氮量分別為180kg·hm-2和270kg·hm-2時土壤水鹽含量最低,養(yǎng)分含量最高。(3)隨著施氮量的增加,間作小麥玉米收獲后的吸氮量呈上升趨勢;收獲后土壤中殘留硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量及硝態(tài)氮淋溶損失量呈增加趨勢,氮素表觀損失量及氮盈余量呈逐漸增加的趨勢,均在施氮量分別為270 kg·hm-2和405 kg·hm-2時達到峰值。參數率定與檢驗后的Vensim模型預測結果顯示小麥玉米施氮量閾值分別為175.00 kg·hm-2、231.00 kg·hm-2。(4)在一定的施氮量范圍內(小麥0～180kg·hm-2、玉米0～270 kg·hm-2),土壤微生物數量、生物量和酶活性隨著施氮量的增加而增加,當施氮量超過這一范圍時,土壤微生物數量、生物量和酶活性隨之降低。適宜的施氮量(小麥180 kg·hm-2、玉米270 kg·hm-2)為微生物的生長、繁殖和代謝提供了充足的營養(yǎng)和能源,有利于土壤微生物數量和生物量的增加,刺激了上壤酶活性的增強。(5)微生物數量和生物量越小、微生物酶活性越低對氮素轉化的負效應越小,說明適宜的微生物數量、生物量和酶活性能顯著加快氮素的轉化。由小麥帶、玉米帶建立的微生物與氮素轉化互饋預測經驗公式確定施氮量閾值分別為185.87 kg·hm-2、261.67 kg·hm-2。(6)小麥玉米基于氮素轉化運移和微生物學特征參數的施氮閾值分別為175.00～185.87 kg·hm-2和231.00～261.67 kg·hm-2。與當地習慣施氮量相比,分別減少 17.39～22.23%(小麥)和 29.28～37.57%(玉米)。
【學位授予單位】：內蒙古農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S154.3
【圖文】：

圖２試驗區(qū)地理位置圖逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔ邋ａｒｅａ逡逑

圖３試驗區(qū)氣象資料圖逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔ邋ａｒｅａ逡逑２．１．３邋土壤質地逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2717518