【摘要】：磷作為生命體必須的組成元素,維持作物產(chǎn)量需要充足的磷素供應(yīng)。由于化學(xué)磷肥已逐漸取代有機(jī)肥(人畜禽糞便、秸稈等)被大量施入農(nóng)田,加之作物磷肥利用率普遍較低,大部分磷素被土壤固持而未被有效利用,造成土壤磷素過(guò)度累積。由此也給水體環(huán)境帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。本論文選擇中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站(CS-1)和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(CS-2)典型稻麥輪作農(nóng)田為研究對(duì)象,開(kāi)展稻季減磷施肥措施的可行性探究。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)磷肥處理,每個(gè)處理3個(gè)平行,分別為:PR+W(常規(guī)施肥:稻季和麥季均施磷肥)、PR(稻季施磷肥麥季不施磷肥)、PW(麥季施磷肥稻季不施磷肥)和Pzero(稻季和麥季均不施磷肥)。采用Tiessen和Moir磷素分級(jí)法和磷脂脂肪酸圖譜法分別分析不同施磷處理對(duì)土壤磷素賦存形態(tài)變化和土壤微生物群落組成變化的影響。通過(guò)農(nóng)學(xué)、化學(xué)及微生物學(xué)三個(gè)指標(biāo)驗(yàn)證磷肥減施可行性。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:1.通過(guò)分析磷肥減施實(shí)施第四年(2013年稻季和2013/2014年麥季)作物產(chǎn)量、磷肥當(dāng)季利用率和土壤速效磷濃度變化,闡明磷肥減施下農(nóng)學(xué)指標(biāo)響應(yīng)。結(jié)果表明,與常規(guī)施肥處理相比,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理作物產(chǎn)量并無(wú)顯著性差異(p0.05),磷肥利用率略有提高(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站:4.9%;中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站:6.1%),同時(shí)降低磷素在土壤中的累積。相比于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理土壤速效磷濃度(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站:5.8~10.7 mg·kg~(-1);常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:7.1~8.9 mg·kg~(-1))有所降低(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站:34.7%~69.9%;常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:29.8%~36.6%),但仍可滿足作物生長(zhǎng)所需。2.基于農(nóng)學(xué)指標(biāo)響應(yīng)情況,本章實(shí)驗(yàn)采用Tiessen和Moir法及磷脂脂肪酸圖譜法重點(diǎn)分析2013年稻季土壤磷素賦存形態(tài)及土壤微生物群落組成變化特征。結(jié)果表明,中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所土壤中磷素賦存形態(tài)以穩(wěn)態(tài)磷(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站:84.6~86.8%;常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:65.9~70.1%)為主,活性磷分別占4.96~8.03%(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站)和16.4~22.3%(常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所),中度活性磷占比分別為5.77~10.4%(中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站)和10.6~16.6%(常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所)。施磷不僅能夠提高土壤活性磷組分含量,而且有助于提高土壤微生物生物量。雖然減少一個(gè)稻季磷肥投入,但相對(duì)于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理中土壤不同賦存形態(tài)磷和土壤微生物群落組成均未出現(xiàn)顯著性差異(p0.05)。雙因素方差分析結(jié)果表明,不同土壤對(duì)土壤磷素賦存形態(tài)和土壤微生物群落均有顯著影響(p0.05),但不同磷肥處理對(duì)兩者影響并不顯著。采用Pearson檢驗(yàn)對(duì)中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中土壤微生物與不同提取態(tài)磷素之間進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明未有顯著相關(guān)性(p0.05)。主成分分析結(jié)果表明,以不同磷肥處理為分離變量,前兩個(gè)主成分(PC1和PC2)共占數(shù)據(jù)變異的84.5%,PC1和PC2組分權(quán)重的聚類分析表明中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所有強(qiáng)共變。典型對(duì)應(yīng)分析結(jié)果表明,中國(guó)科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站土壤微生物群落主要與作物產(chǎn)量、土壤速效磷濃度有相關(guān)性;而常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中土壤微生物群落組成與土壤pH、總碳、總氮、總鉀、植株全磷、活性磷、中穩(wěn)度活性磷、酸性磷酸酶活性和堿性磷酸酶活性相關(guān)性較高。3.為了比較稻麥輪作周年及年度稻季土壤磷素賦存形態(tài)(重點(diǎn)分析活性磷和中度活性磷)變化特征,本章節(jié)選擇常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(CS-2)典型稻麥輪作農(nóng)田作為研究對(duì)象,分析比較了磷肥減施第六年稻麥輪作周年(2015年稻季和2015/2016年麥季)以及年度稻季(2015年稻季和2013年稻季)土壤磷素賦存形態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明,施磷主要提高土壤無(wú)機(jī)磷組分含量,對(duì)土壤有機(jī)磷影響較小。比較稻麥輪作周年磷素變化,麥季土壤速效磷高于稻季土壤;相較于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理的土壤速效磷及部分提取態(tài)磷(除NaHCO_3提取的無(wú)機(jī)磷和NaOH提取的無(wú)機(jī)磷)含量均無(wú)顯著性差異(p0.05);樹(shù)脂提取態(tài)磷、NaHCO_3提取的無(wú)機(jī)磷和NaOH提取的無(wú)機(jī)磷與土壤速效磷具有顯著相關(guān)性。年度稻季土壤磷素變化結(jié)果表明,相比于2013年稻季,2015年稻季土壤活性磷含量升高,中度活性磷含量降低;而其中無(wú)機(jī)磷組分(活性磷和中度活性磷中的無(wú)機(jī)磷)均提高,有機(jī)磷組分(活性磷和中度活性磷中的有機(jī)磷)均降低。
【圖文】：

3 結(jié)果與分析3.1 稻麥輪作農(nóng)田磷肥減施農(nóng)學(xué)效應(yīng)磷肥減施大田試驗(yàn)開(kāi)始于 2010 年稻季，本章節(jié)選取試驗(yàn)第四年（2013 年稻季和 2013/2014 年麥季）作物產(chǎn)量和土壤速效磷濃度作為分析對(duì)象，并通過(guò)植株全磷濃度計(jì)算磷肥當(dāng)季利用率，考察減磷試驗(yàn)開(kāi)展的第四個(gè)稻麥輪作周年農(nóng)學(xué)指標(biāo)（作物產(chǎn)量、磷肥當(dāng)季利用率及土壤速效磷濃度變化）的響應(yīng)情況。3.1.1 水稻和小麥產(chǎn)量2013 年稻季和 2013/2014 年麥季 CS-（1常熟市農(nóng)業(yè)生態(tài)觀測(cè)試驗(yàn)站）和 CS-2（常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所）的水稻和小麥產(chǎn)量如圖 3-1 所示。

而 CS-2 中不同磷肥處理的小麥產(chǎn)量無(wú)顯著性差異（圖 3-1）（p>0.05）。雖然 CS-2 作物產(chǎn)量均無(wú)顯著性差異，，但相比于 Pzero 處理，PR、PW 和 PR+W處理的小麥籽粒產(chǎn)量仍分別提高 49.3%、49.6%和 59.5%，秸稈產(chǎn)量分別提高25.8%、32.1%和 27.2%（圖 3-1）。進(jìn)一步比較減磷處理（PR 和 PW）和不減磷處理（PR+W）之間小麥產(chǎn)量變化情況。減磷處理和不減磷處理間，小麥產(chǎn)量并無(wú)顯著性差異（p>0.05）；而在CS-1 中，與 PR+W 處理相比，PW 處理小麥產(chǎn)量并未出現(xiàn)顯著性差異，而 PR 處理小麥產(chǎn)量出現(xiàn)顯著降低（籽粒和秸稈分別降低 8.74~43.2%和 19.4~47.7%）（p<0.05）（圖 3-1）。相比于 CS-2，雖然 CS-1 土壤總磷含量較高，但因其土壤速效磷濃度較低，導(dǎo)致 CS-1 小麥產(chǎn)量響應(yīng)較為靈敏�？梢�(jiàn)，雖然都是減少一季的施磷量，稻季減磷（PW）相比于麥季減磷（PR）更能維持作物產(chǎn)量的穩(wěn)定。3.1.2 水稻和小麥植株全磷和磷肥當(dāng)季利用率2013 年稻季和 2013/2014 年麥季作物籽粒和秸稈全磷濃度如圖 3-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X144;S153.6

【參考文獻(xiàn)】

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