【摘要】：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生源要素碳、氮、磷的遷移轉化過程與歸宿及其循環(huán)的凈結果(即“源”或“匯”)密切影響著健康生態(tài)系統(tǒng)的維持及其生態(tài)功能的發(fā)揮。目前,農(nóng)田面源氮磷養(yǎng)分流失對水環(huán)境惡化(如富營養(yǎng)化)有著十分顯著的貢獻。在我國,化肥的過量施用及不合理的水肥管理方式導致的水肥利用率不高是造成農(nóng)田氮磷大量流失的主要原因。本研究于2010和2011年在太湖苕溪流域集約化水稻種植區(qū)開展田間小區(qū)試驗,研究了兩種灌溉模式(常規(guī)連續(xù)淹灌和干濕交替節(jié)灌)和四種氮肥管理(不施氮、常規(guī)尿素、控釋BB肥和樹脂包膜尿素)下稻田田面水和滲漏水氮、磷的動態(tài)變化和流失特征,水稻生長、產(chǎn)量和水肥利用效率,水稻碳氮磷吸收、積累、分配和碳氮磷化學計量比,以及稻田土壤理化性狀和微生物學特性,以期為水稻種植系統(tǒng)節(jié)水省肥、農(nóng)業(yè)面源污染減排以及區(qū)域水肥高效利用提供科學依據(jù)。主要研究結果如下： 1.田面水和滲漏水pH平均分別介于6.0～8.4和5.8～6.7,均受施肥、降雨和土壤pH的綜合影響。常規(guī)尿素和控釋BB肥(含30%速效氮)在施肥后第1d田面水TN、 NH4+-N和N03--N濃度即達到峰值,而樹脂包膜尿素施用后第5d田面水TN和NH4+-N濃度才達到峰值。各處理滲漏水TN、 NH4+-N、 NO3--N (PCU處理除外)和NO2--N濃度均在施肥后10d內(nèi)達到峰值。田面水和滲漏水氮素以無機形態(tài)存在,NH4+-N是水樣氮素的主要形態(tài),占TN60%～70%, NO3--N占TN13%～19%,NO2--N占TN1.3%～2.2%。與淹灌相比,節(jié)灌處理田面水和滲漏水氮素濃度略有提高,但其田間灌溉量減少28.0%～41.9%,徑流量下降19.1%～57.9%,滲漏量降低14.2%～21.9%,稻田TN徑流流失量和滲漏淋失量分別降低51.6%(2010)和9.4%(2011)。施氮顯著增加了田面水和滲漏水的氮素濃度及TN徑流和滲漏損失量�？蒯孊B肥和樹脂包膜尿素較常規(guī)尿素顯著降低了田面水和滲漏水的氮素濃度及TN徑流和滲漏損失量。 2.田面水TP和DP濃度變化趨勢相同,均在施肥后1d達到峰值；滲漏水TP和DP濃度變化趨勢也相同,均在施肥后7d達到峰值。PP是田面水磷素的主要形態(tài),DP是滲漏水磷素的主要形態(tài)。與淹灌相比,節(jié)灌處理小幅降低了田面水和滲漏水磷素濃度,但對水樣DP/TP影響不大,同時節(jié)灌處理稻田TP徑流流失量降低24.7%～57.4%,滲漏淋失量降低21.0%～25.3%。施氮顯著增大了田面水和滲漏水磷素濃度及TP徑流和滲漏損失量。與常規(guī)尿素相比,控釋BB肥提高了而樹脂包膜尿素降低了田面水和滲漏水的磷素濃度及TP徑流和滲漏損失量。 3.節(jié)灌較淹灌處理、施氮較不施氮處理均顯著提高了水稻干物質積累量、產(chǎn)量和水肥利用效率�？蒯孊B肥與常規(guī)尿素處理水稻上述指標相差不大,均顯著低于樹脂包膜尿素處理。水肥交互效應對水稻干物質量、產(chǎn)量和氮肥利用率影響不顯著,但對水分利用率影響顯著。干濕交替節(jié)灌與樹脂包膜尿素相結合的水肥管理較常規(guī)水肥管理顯著提高了水稻產(chǎn)量、水分和氮肥利用率。 4.水稻植株碳氮磷濃度、積累量、分配比例和化學計量比均隨組織部和生育期的不同而變化。不同水肥管理對植株碳氮磷吸收、積累、分配和化學計量比有較大影響,但水肥交互效應的影響幾乎均未達到顯著水平。兩種灌溉處理植株碳氮的濃度和積累量相差不大,植株C：N比相當,但節(jié)灌顯著降低了水稻末期植株磷的濃度和積累量,植株N：P比和C：P比顯著提高。施氮顯著提高了植株氮濃度、小幅提高了植株磷濃度但對植株碳濃度影響不大,因而顯著提高了植株N：P比,降低了植株C：N比和C：P比。水稻各組織內(nèi)部和組織之間的C：N：P化學計量比高度相關。應用N：P比解析了本地區(qū)常規(guī)施肥水平下水稻生長受氮磷的共同限制。 5.水稻移栽后稻田土壤pH、TN、 TP、 NH4+-N和N02--N含量以及土壤脲酶和磷酸酶活性均為先增加后下降；N03-N含量為先下降后上升；SOC含量為先下降后上升之后再下降。2011年收獲期各處理的SOC和TP含量以及施氮處理的TN含量較2010年實驗前均有不同幅度的提高,呈積累趨勢,而不施氮處理土壤TN含量顯著降低,出現(xiàn)了耗損。稻田土壤無機氮僅占全氮0.44%～2.27%。NH4+-N占無機氮80.6%～97.8%,N03--N占無機氮2.1%～19.3%,N02--N占無機氮不足0.5%,可忽略不計。與淹灌相比,節(jié)灌降低了土壤pH、 SOC和NH4+-N含量,但提高了土壤TN、 TP、 NO3--N和N02--N含量,增大了土壤脲酶和磷酸酶活性以及微生物量碳氮磷。施氮顯著降低了土壤TP含量,但顯著提高了土壤的其他指標。樹脂包膜尿素較控釋BB肥和常規(guī)尿素處理土壤養(yǎng)分含量更高,微生物學性狀更優(yōu)。 6.綜上,干濕交替節(jié)灌與樹脂包膜尿素施用相結合的水肥管理對稻田節(jié)水、水稻增產(chǎn)、水肥利用效率提高、土壤肥力改善以及農(nóng)業(yè)面源污染減排可發(fā)揮積極作用,能夠作為流域內(nèi)經(jīng)濟適用的水稻水肥管理方式加以大規(guī)模推廣運用。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X71

【參考文獻】

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本文編號：2676616