發(fā)布時(shí)間：2017-12-20 06:03

  本文關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江上游紫色土不同種植體系肥料氮去向及氮素平衡　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：在目前的產(chǎn)量水平下,中國(guó)至少需要增加20%的糧食產(chǎn)量才能滿足未來(lái)人口增長(zhǎng)的需求,同時(shí)中國(guó)已成為世界上氮肥生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家,但這些氮素僅有不到一半能被作物吸收利用,其余的則通過(guò)各種途徑損失進(jìn)入環(huán)境并造成各種負(fù)面影響。如何通過(guò)合理施用氮肥,協(xié)調(diào)糧食安全和環(huán)境安全之問(wèn)的巨大矛盾已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重大問(wèn)題。長(zhǎng)江上游四川盆地(四川省和重慶市)是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū),同時(shí)也是我國(guó)西部最重要的生態(tài)屏障和具有全球意義的生態(tài)敏感脆弱區(qū),但該地區(qū)農(nóng)業(yè)氮投入和生境退化間的矛盾尤為突出。本文立足于長(zhǎng)江上游四川盆地主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū),以重慶市江津區(qū)和四川省鹽亭縣為例,研究了該區(qū)域水耕性紫色土水稻-小麥(RW)、玉米-小麥(MW)和水稻-冬水休閑(RF)三種輪作體系下的氮循環(huán)過(guò)程,利用15N同位素示蹤技術(shù)研究施肥和輪作對(duì)化肥氮總的利用、殘留和損失的影響,采用半密閉法、原位滲漏計(jì)法和靜態(tài)箱法測(cè)定氨揮發(fā)、氮素淋洗和N20排放,同時(shí)對(duì)比由傳統(tǒng)水稻-冬水休閑改為水稻-小麥體系或玉米-小麥體系后,作物產(chǎn)量及作物氮素利用和損失的變化,評(píng)價(jià)不同輪作系統(tǒng)化肥氮的產(chǎn)量效應(yīng)和氮素平衡。論文主要結(jié)果如下：1)氮肥仍是保證長(zhǎng)江上游地區(qū)各糧作體系農(nóng)作物產(chǎn)量穩(wěn)定的首要條件。MW,RW和RF體系下,同一體系傳統(tǒng)施肥和優(yōu)化施肥處理的作物千粒重、年產(chǎn)量和年生物量相比沒(méi)有顯著差異,MW和RW體系在相同的土壤、氣候條件和管理措施下,增施氮肥并不能顯著增加作物產(chǎn)量和收獲指數(shù)。2)不同輪作體系中,以RW體系總產(chǎn)量和地上部生物量最高,其傳統(tǒng)施氮處理和優(yōu)化施氮處理產(chǎn)量分別較MW體系高30.3%和23.4%,地上部生物量較MW體系高18.9%和9.4%,但并沒(méi)有顯著差異。無(wú)論是傳統(tǒng)施肥還是優(yōu)化施肥處理,植物地上部總氮的吸收量均表現(xiàn)為MW RW RF,而地上部對(duì)’5N的吸收則表現(xiàn)為RWMWRF,在優(yōu)化施肥的條件下,作物會(huì)更多利用土壤氮和環(huán)境氮,而在傳統(tǒng)施肥條件下,作物吸收的肥料氮比例升高。3)在MW和RW體系中,傳統(tǒng)施肥處理地下部和根系殘留的15N顯著高于優(yōu)化施肥處理,從15N的損失來(lái)看,無(wú)論哪種輪作體系,傳統(tǒng)施氮處理的損失量均顯著高于優(yōu)化施肥,顯著增加了各個(gè)體系化肥氮損失量對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化施氮處理中,肥料氮地上部利用率為RW(42.3%)MW (37.2%) RF (36.2%),在0-50 cm土體和地下部殘留為RF(38.1%) MW (32.0%) RW (28.0%),15N損失比例為MW (30.8%) RW (29.8%) RF (25.7%);傳統(tǒng)施氮處理中,肥料氮地上部利用率為MW (37.2%) RW (32.8%) RF (25.7%),0-50 cm土體和地下部殘留為MW (30.4%) RF(29.1%)RW(22.8%),15N損失比例為RF (45.2%) RW (39.2%) MW (35.2%),水稻-小麥體系對(duì)化肥氮的利用率顯著高于玉米-小麥體系,水稻-冬水休閑體系由于是單季稻種植模式,損失絕對(duì)量低于輪作體系。小麥季殘留氮在夏玉米和水稻季僅有小麥季施氮量的2.1%和2.7%能被吸收利用,仍有17%和20%化肥氮在夏玉米和水稻收獲后殘留于土壤中,有11%和15.6%在夏玉米和水稻季發(fā)生損失。4)不同輪作體系化肥氮損失比例不同,且不同作物季的損失途徑也有差異。江津試驗(yàn)點(diǎn)不同輪作體系的氨揮發(fā)損失量很低,平均僅占當(dāng)季施肥總量的1-2%。MW體系N2O排放總量高于其他輪作體系,傳統(tǒng)施氮處理和優(yōu)化施氮處理N20排放總量分別達(dá)到全年施肥總量的3.2%和3.1%,且全年60%以上的N20排放量集中于夏玉米季,而RW體系由于水稻季淹水,全年60%以上的N20排放量集中于冬小麥季。MW體系無(wú)機(jī)氮淋洗滲漏損失,傳統(tǒng)施氮處理和優(yōu)化施氮處理分別達(dá)到全年施肥總量的6.2%和6.7%,高于RW輪作體系。傳統(tǒng)施肥條件下,三個(gè)體系均會(huì)產(chǎn)生大量氮盈余,而本研究設(shè)定的優(yōu)化施氮條件下,MW和RW體系不會(huì)產(chǎn)生大量氮盈余,但RF體系產(chǎn)生了較多氮盈余,對(duì)于RF體系,還有更大的優(yōu)化潛力。5)2009年到2013年,以鹽亭試驗(yàn)點(diǎn)為例,測(cè)得輸入四川盆地丘陵區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氮沉降量平均為38.7 kg N ha-1 yr-1。濕沉降、重力干沉降和非重力干沉降的比例分別為年沉降總量的60.7%、15.7%和23.6%。還原態(tài)氮沉降高于氧化態(tài)氮沉降,是氮沉降的主要貢獻(xiàn)者。濕沉降、氣態(tài)NH3、NO2和pNH4+具有顯著的季節(jié)性沉降特征,最大負(fù)荷出現(xiàn)在夏季,最小負(fù)荷則出現(xiàn)于冬季。氮沉降以水溶性氮為主,銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機(jī)氮分別占總氮的48.7%,30.3%和21.0%,且四川盆地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮沉降輸入呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì),已經(jīng)成為該區(qū)域重要的環(huán)境氮輸入源,尤其是還原態(tài)氮化合物負(fù)荷上升。為此,隨著四川盆地農(nóng)田氮肥用量增長(zhǎng)和畜牧業(yè)的發(fā)展,大氣活性氮沉降對(duì)長(zhǎng)江上游的農(nóng)田和自然生態(tài)系統(tǒng)的影響應(yīng)予以足夠重視,優(yōu)化氮素管理將成為實(shí)現(xiàn)該區(qū)域糧食安全和環(huán)境安全的重要途徑。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S143.1

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 賈樹(shù)龍,孟春香,唐玉霞,王澤文,劉春田;肥料氮的淋溶深度對(duì)肥效的影響[J];核農(nóng)學(xué)報(bào);1993年04期

2 王福鈞;;應(yīng)用穩(wěn)定性核素氮-15研究肥料氮素在植物-土壤體系中的平衡[J];原子能農(nóng)業(yè)譯叢;1980年01期

3 黃東邁,高家驊,朱培立;水稻對(duì)有機(jī)、無(wú)機(jī)態(tài)肥料氮和土壤氮的吸收利用探討[J];土壤學(xué)報(bào);1983年01期

4 殷士學(xué),陳川,王春生,葉軍志,吳俊杰,胥擁軍;淹水土壤微生物生物量的形成與肥料氮的轉(zhuǎn)化——盆栽試驗(yàn)[J];江蘇農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);1997年04期

5 陳炳煥,任祖Q，

本文編號(hào)：1310990