發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 11:10

【摘要】：內(nèi)蒙古河套灌區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中存在氮肥施用量逐年增加的現(xiàn)象,但肥料利用率較低,造成了巨大資源浪費(fèi)和環(huán)境壓力。氮肥的施用不僅影響土壤理化性質(zhì),還影響微生物環(huán)境。土壤微生物不僅參與土壤中物質(zhì)和能量的循環(huán)轉(zhuǎn)化,而且驅(qū)動(dòng)著氮素的轉(zhuǎn)化運(yùn)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?fù)p失、保證農(nóng)田微生物環(huán)境良好發(fā)展及減輕農(nóng)業(yè)面源污染提供理論依據(jù)。因此,本研究針對(duì)如何優(yōu)化氮肥施用量及微生物如何在氮素轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化運(yùn)移及土壤微生物學(xué)特征參數(shù)的田間試驗(yàn)研究;以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)揭示了產(chǎn)量及水肥利用率機(jī)理、土壤肥力響應(yīng)機(jī)理、作物-土壤中氮素轉(zhuǎn)化運(yùn)移機(jī)理、土壤微生物數(shù)量、微生物生物量和土壤酶活性反饋機(jī)理及微生物驅(qū)動(dòng)氮素轉(zhuǎn)化機(jī)理;在機(jī)理揭示的基礎(chǔ)上運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)Vensim模型模擬了不同施氮量下間作農(nóng)田氮素的轉(zhuǎn)化運(yùn)移,建立了土壤微生物與氮素轉(zhuǎn)化的互饋模型;最終提出了基于氮素轉(zhuǎn)化運(yùn)移及土壤微生物學(xué)特征參數(shù)的施氮量閾值。主要研究結(jié)論如下:(1)間作小麥玉米的產(chǎn)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(shì),在施氮量分別為180 kg·hm-2和270 kg·hm-2時(shí)達(dá)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(biāo)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(shí)達(dá)到最大,在施氮量分別為180 kg·hm-2和270 kg·hm-2時(shí)的下降幅度最小。(2)間作小麥玉米土壤含水率、電導(dǎo)率均隨著施氮量的增加先減小后增大,土壤中有機(jī)質(zhì)、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(shí)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(shì);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(shì),氮素表觀損失量及氮盈余量呈逐漸增加的趨勢(shì),均在施氮量分別為270 kg·hm-2和405 kg·hm-2時(shí)達(dá)到峰值。參數(shù)率定與檢驗(yàn)后的Vensim模型預(yù)測(cè)結(jié)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(nèi)(小麥0～180kg·hm-2、玉米0～270 kg·hm-2),土壤微生物數(shù)量、生物量和酶活性隨著施氮量的增加而增加,當(dāng)施氮量超過這一范圍時(shí),土壤微生物數(shù)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(zhǎng)、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(shù)量和生物量的增加,刺激了上壤酶活性的增強(qiáng)。(5)微生物數(shù)量和生物量越小、微生物酶活性越低對(duì)氮素轉(zhuǎn)化的負(fù)效應(yīng)越小,說明適宜的微生物數(shù)量、生物量和酶活性能顯著加快氮素的轉(zhuǎn)化。由小麥帶、玉米帶建立的微生物與氮素轉(zhuǎn)化互饋預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)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(zhuǎn)化運(yùn)移和微生物學(xué)特征參數(shù)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(dāng)?shù)亓?xí)慣施氮量相比,分別減少 17.39～22.23%(小麥)和 29.28～37.57%(玉米)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S154.3
【圖文】：

圖２試驗(yàn)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(yàn)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(zhì)地逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2717518