【摘要】：針對設(shè)施蔬菜生產(chǎn)體系中化肥及有機(jī)肥過量投入、大水漫灌導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分大量累積、連作障礙、根系養(yǎng)分吸收障礙及養(yǎng)分利用率低等問題,通過連續(xù)多年設(shè)施蔬菜田間試驗,采用滲漏計及同位素標(biāo)記技術(shù),追蹤土壤淋洗情況,系統(tǒng)研究設(shè)施菜田中有機(jī)肥、秸稈、夏季填閑作物等對土壤氮素累積及淋洗的影響,著重分析溶解性有機(jī)氮對氮素淋洗的貢獻(xiàn)。同時結(jié)合對生物硝化抑制劑的研究,根據(jù)高粱的生物學(xué)特征,選取晉雜12等6種北方常見高粱品種為供試品種,以常規(guī)填閑作物甜玉米為對照,在北京郊區(qū)設(shè)施菜地篩選適宜作為夏季填閑作物的高粱品種,并研究高粱減緩?fù)寥老趸^程、降低氮素淋洗風(fēng)險的微生物學(xué)機(jī)制。主要結(jié)果如下:(1)相比常規(guī)水肥處理(CN),優(yōu)化水肥一體化處理(RN,RN+WS及RN+CC)從源頭控制,在分別減少44-57%氮,45-64%磷及33-52%鉀養(yǎng)分投入量及49%灌溉量的基礎(chǔ)上沒有降低蔬菜產(chǎn)量,同時顯著降低NPK養(yǎng)分表觀盈余。經(jīng)過3年種植后,水肥一體化技術(shù)將土壤可溶性總氮(STN)含量由2426kg N hm~(-2)降至1596 kg N hm~(-2),其中可溶性有機(jī)氮(SON)的累積量在514-923 kg N hm~(-2)之間,填閑作物種植及秸稈還田顯著增加土壤SON的累積,提高SON/STN的比例,且在施肥后SON的峰值相比無機(jī)氮約滯后2周。(2)在設(shè)施菜田,在60 cm土層傳統(tǒng)水肥處理周年溶解性總氮(DTN)平均淋洗量為555 kg N hm~(-2),其中溶解性有機(jī)氮(DON)的淋洗量為180 kg N hm~(-2)。采用水肥一體化技術(shù)條件下的填閑種植并秸稈還田處理(RW)、填閑種植秸稈不還田處理(RR)和休閑秸稈還田處理(RS)周年土壤DON淋洗量分別為70,74和50 kg N hm~(-2),分別占DTN的36%,28%和31%。填閑作物種植并秸稈還田處理顯著提高淋洗液中DON/DTN的比例。定植后第一次灌溉水導(dǎo)致的淋洗DTN和DON分別占每季淋洗量的29%-49%和26%-55%,是淋洗發(fā)生的敏感期。15N標(biāo)記的填閑甜玉米秸稈還田后,在2012年秋冬季分別有69%和46%的地上部和地下部秸稈氮淋洗出60 cm 土層,占總淋洗量的62%和8%。(3)綜合養(yǎng)分帶走量、生物量、根系等指標(biāo),高粱晉雜12較其他品種均占優(yōu)勢,成熟期生物量為11.2 t hm~(-2),0-45 cm總根長為299m,作物地上部氮素帶走量為139kg N hm~(-2),均顯著高于常規(guī)填閑作物甜玉米,是適宜的填閑作物品種。同時研究發(fā)現(xiàn)冀梁2號和晉雜12在尿素施用后土壤銨態(tài)氮含量明顯高于其他品種,推測認(rèn)為是作物根系分泌的生物硝化抑制劑減緩了硝化過程。(4)填閑作物高粱種植顯著提高越冬季設(shè)施茄子產(chǎn)量,降低夏季休閑期土壤硝態(tài)氮含量,保持較高的銨態(tài)氮含量,且在下一季作物定植后30天仍有后效。同時填閑高粱處理表層土壤的硝化勢均顯著低于休閑處理和填閑甜玉米處理。填閑高粱顯著降低休閑處理表層土壤AOA和AOB amoA基因拷貝數(shù)。AOA/AOB比值在1.89~(-2)0.47之間,隨土層深度的增加而增加,在0-60 cm 土層,填閑高粱顯著高于休閑處理,填閑甜玉米處理和休閑處理AOA/AOB比值無顯著性差異。設(shè)施菜田AOA群落組成中Candidatus Nitrososphaera 為優(yōu)勢種群,填閑高粱顯著降低0-30 cm 土層中 Candidatus Nitrososphaera、Nitrososphaeraceae 未命名和30-60 cm 土層 Nitrososphaeraceae 其他的比例,但是填閑高粱對于AOB群落結(jié)構(gòu)無影響。
【圖文】：

水施肥的影響維持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)，其動態(tài)變化較難看出差異，因此在２０１２年重點觀察了定逡逑植施肥后一個月內(nèi)不同施肥及休閑期管理下±壤剖面氮素的轉(zhuǎn)化情況。表層０－３０邋ｃｍ邋±層ＳＴＮ變逡逑化明顯，，受施肥及作物吸收的影響較大（圖３－３）；表層±壤無機(jī)氮在３月１５日出現(xiàn)峰值后由逡逑于作物的吸收利用呈下降趨勢；施肥后０－３０邋ｃｍ的ＳＯＮ變化均較大，受施肥影響較大，在３月逡逑２７日出現(xiàn)峰值，相比無機(jī)氮其峰值出現(xiàn)約滯后２周，說明ＳＯＮ的轉(zhuǎn)化比無機(jī)氯耍慢，但是各處逡逑理間的差異較小

水施肥的影響維持在較為穩(wěn)定的狀態(tài)，其動態(tài)變化較難看出差異，因此在２０１２年重點觀察了定逡逑植施肥后一個月內(nèi)不同施肥及休閑期管理下±壤剖面氮素的轉(zhuǎn)化情況。表層０－３０邋ｃｍ邋±層ＳＴＮ變逡逑化明顯，受施肥及作物吸收的影響較大（圖３－３）；表層±壤無機(jī)氮在３月１５日出現(xiàn)峰值后由逡逑于作物的吸收利用呈下降趨勢；施肥后０－３０邋ｃｍ的ＳＯＮ變化均較大，受施肥影響較大，在３月逡逑２７日出現(xiàn)峰值，相比無機(jī)氮其峰值出現(xiàn)約滯后２周，說明ＳＯＮ的轉(zhuǎn)化比無機(jī)氯耍慢，但是各處逡逑理間的差異較小
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S626

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2545590