【摘要】：隨著我國農(nóng)田水—氮管理技術(shù)的快速發(fā)展,稻田由單一的增產(chǎn)目標(biāo)開始向節(jié)水、高產(chǎn)和高效多目標(biāo)轉(zhuǎn)變。但是嚴(yán)重的水分脅迫下限與過高氮肥施用量,由于水分過度虧缺和不能有效地匹配水稻的需氮規(guī)律導(dǎo)致了"優(yōu)勢流"和氮素?fù)p失等問題,而達(dá)不到對水—氮資源高效利用的目標(biāo)。因此,引入高效的控氮和節(jié)水材料對緩解稻田氮素?fù)p失和提高土壤持水能力以降低"優(yōu)勢流"發(fā)生風(fēng)險進(jìn)而提高水—氮利用率具有重要的意義。本研究選取斜發(fā)沸石(沸石的一種,Z)作為控氮和節(jié)水材料,根據(jù)其高NH4+吸附量、高持水量和無害的特性,通過大田試驗和室內(nèi)材料控釋試驗,研究了在不同水—氮條件下,施用沸石對土壤水—氮調(diào)控、根系發(fā)育、水—氮利用和稻谷產(chǎn)量形成過程的影響機(jī)制。根據(jù)遞進(jìn)的脈絡(luò)行文,分別確定了稻田沸石施用方法、基于沸石的氮肥管理模式和水分管理與基于沸石的氮肥管理模式的高效水—氮耦合模式。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下:(1)斜發(fā)沸石對水稻生長特性及耗水量具有顯著影響。常規(guī)施氮時,沸石粒徑Z80(0.178mm)且施入10t·hm-2能夠綜合提高水稻葉面積指數(shù)、有效分蘗數(shù)和水稻株高等指標(biāo),但是施入過量沸石(15t·hm-2)不能進(jìn)一步提高水稻的生長特性。施用沸石對水稻生長特性的影響具體表現(xiàn)為:低氮時,沸石抑制水稻生長,而施用高氮可以解除沸石引起的抑制效應(yīng)進(jìn)而促進(jìn)水稻生長。常規(guī)施氮時,施入沸石處理平均增產(chǎn)10.1-15.3%,水分生產(chǎn)率(WP)7.3-12.5%,且這種效應(yīng)在干濕交替灌溉條件下(AWD)更明顯。適宜干濕交替灌溉(IM)和重度干濕交替灌溉(IH)分別較淹灌(IF)節(jié)水14.5%和26.5%;IM和IH條件下,沸石在分蘗期和乳熟期平均節(jié)水5.8%和12.0%,但是在需水關(guān)鍵期(拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期)反而增加了耗水量;(2)斜發(fā)沸石對土壤水分和氮素的調(diào)控過程具有一定的影響。稻田集中施用氮肥后1-6天,沸石由于加快了尿素水解過程進(jìn)而在數(shù)值上提高了土壤中NH4+含量;7-12天,沸石因?qū)﹄x子的吸附而顯著降低了土壤NH4+含量,產(chǎn)生較強(qiáng)的氮素脅迫效應(yīng);13-25天,沸石隨時間緩慢地解吸NH4+并顯著提高了 N03-含量;26-45天,沸石處理土壤NH4+和N03-含量顯著高于對照處理。但是三次追肥加沸石處理(CRF3)控釋有效氮素的時間能夠持續(xù)到乳熟期。沸石施入耕層土壤(0-30cm)7.5和15t·hm-2,相比對照分別提高田間持水量(FC)0.81和1.56%。土水勢在-10kPa到-37kPa時,沸石由于對水分的緩釋作用能夠顯著提高耕層土壤水分含量,因此在非需水關(guān)鍵期,沸石明顯延長了土壤濕潤周期進(jìn)而降低灌溉頻率,產(chǎn)生一定的節(jié)水效應(yīng)。但是在需水關(guān)鍵期,水稻長勢好且需水量較高,此時沸石的節(jié)水作用不能補(bǔ)償水稻較高的耗水量,導(dǎo)致其節(jié)水效果較差。但是從土壤水分變化動態(tài)看,沸石自身的節(jié)水潛力還有較大的開發(fā)空間;(3)斜發(fā)沸石對土壤養(yǎng)分含量和水稻根系具有顯著的影響。沸石處理不僅明顯提高了土壤中K、微量元素Na和Ca等養(yǎng)分的含量,還明顯地強(qiáng)化了水稻根系主根長、根體積、根干重和根系活力。發(fā)達(dá)的根系增強(qiáng)了水稻對土壤有效水分和養(yǎng)分的吸收與運輸過程,最終顯著提高了水稻對灌溉水和氮素的利用;(4)斜發(fā)沸石對水稻地上部分植株氮含量和產(chǎn)量形成過程具有顯著的影響。不同灌溉模式下,稻田施用沸石分別顯著提高地上部分干物質(zhì)量和吸氮量13.5%、15.2%。施用沸石雖然提高了根系和穗部的吸氮能力(氮含量),但是降低了莖和葉部的吸氮能力;沸石和集中施氮肥組合(CRF1)具有最大的灌漿終止量(2.12 g·100grain-1)、活躍灌漿周期(29.02 d)和最低的最大灌漿速率(0.11 g·(100grain·day)-1)、平均灌漿速率(0.073 g·(100grain·day)-1),因而其產(chǎn)量形成過程最為穩(wěn)定;(5)斜發(fā)沸石對NH4+吸附和解吸特性具有顯著的影響。單位用量沸石對NH4+的吸附總量隨自身用量的增加呈現(xiàn)冪函數(shù)降低的趨勢。溶液中添加外部離子如Na+由于競爭機(jī)制會降低沸石對NH4+的吸附量。但是通過減少溶液量提高離子濃度,反而增加了沸石對NH4+的吸附量。綜上,稻田應(yīng)用適宜干濕交替灌溉(IM)并采用傳統(tǒng)施氮量(N157.5)加沸石Z80(直徑0.178mm,5-10t·hm-2),在保證高效生產(chǎn)(因集中施氮肥而降低勞動成本)的條件下,還能夠獲得較高的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率,同時該管理模式還能通過強(qiáng)化"土壤-根系-地上植株-灌漿"進(jìn)程而獲得較高的氮肥吸收量、氮肥利用率和氮素收獲指數(shù),是節(jié)水、高產(chǎn)和高效綜合最佳的管理模式。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S511

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜秀華;岳金妹;張友;熊占山;張佩荃;陳多序;;斜發(fā)沸石改良水質(zhì)的研究[J];水利漁業(yè);1991年06期

2 陳多序;杜秀華;岳金妹;張友;熊占山;張佩荃;劉曉銘;徐學(xué)華;;斜發(fā)沸石作鯉飼料礦物添加劑的研究[J];水利漁業(yè);1991年05期

3 郁明發(fā);;沸石——一種價廉物美的多用途詞料添加劑(綜述)(下)[J];國外畜牧學(xué)(豬與禽);1986年05期

4 莫慧明,王光火,朱祖祥;天然沸石作為離子交換肥料的研究——Ⅱ斜發(fā)沸石對磷礦石的溶解及對土壤有效磷的影響[J];浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1990年03期

5 韓成;斜發(fā)沸石保磷供磷功能的研究[J];華北農(nóng)學(xué)報;2001年03期

6 王光火,莫慧明,朱祖祥;天然沸石作為離子交換肥料的研究——Ⅰ斜發(fā)沸石和絲光沸石的離子交換特性[J];浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1990年03期

7 陳濤濤;吳奇;鄭俊林;許杏娟;遲道才;孫德環(huán);;基于斜發(fā)沸石的水氮耦合效應(yīng)對水稻產(chǎn)量影響研究[J];灌溉排水學(xué)報;2014年Z1期

8 楊曉靜;天然的貯氨器—斜發(fā)沸石[J];飼料廣角;2000年20期

9 鞠玉琳,金香蓮,曹麗,吳相律,咸云學(xué);斜發(fā)沸石的毒性試驗研究[J];延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報;2001年01期

10 董玉京;石玉斌;高聚山;李玉文;;尿素在肥育牛日糧有效利用的途徑[J];黃牛雜志;1989年01期

相關(guān)會議論文 前4條

1 劉曉飛;江雅新;楊睿媛;吳瑞鳳;李曼尼;;白廟子斜發(fā)沸石在水處理中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[A];中國化學(xué)會第八屆水處理化學(xué)大會暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

2 康先濟(jì);;鄂東南早白堊世陸相火山巖中的鈣型斜發(fā)沸石[A];中國地質(zhì)科學(xué)院宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所文集（2）[C];1981年

3 楊睿媛;李曼尼;吳瑞鳳;;濃磷酸改性斜發(fā)沸石的FTIR光譜研究[A];全國第13屆分子光譜學(xué)術(shù)報告會論文集[C];2004年

4 陳鐵旦;李曼尼;;銨型斜發(fā)沸石上2NH_4~+，

本文編號：2345978