本文關(guān)鍵詞：栽培耕作措施與長期施氮對旱地作物產(chǎn)量及土壤肥力質(zhì)量的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：糧食安全壓力仍是當前世界面臨的主要問題,小麥是世界主要糧食作物之一,而由旱地生產(chǎn)(包括有灌溉條件的旱地)的小麥約占世界小麥總產(chǎn)量的四分之三以上。旱區(qū)作物受不同程度水分、養(yǎng)分脅迫,實際產(chǎn)量與預(yù)測產(chǎn)量仍有較大差距,采用合理的保墑培肥耕作措施有利于繼續(xù)挖掘旱區(qū)生產(chǎn)潛力以滿足日益增長人口對糧食的需求。其中,施氮對提高作物產(chǎn)量意義重大,但長期過量施氮引發(fā)諸多環(huán)境問題。關(guān)于不同地表覆蓋模式的水氮效應(yīng)問題已有大量研究,但長期地表覆蓋施氮是否有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展仍需借助數(shù)學(xué)評價方法進行深入研究。另外,有機無機肥配施對小麥產(chǎn)量及土壤肥力的貢獻效應(yīng)大小尚不清楚。因此,對不同保墑培肥耕作措施進行土壤肥力質(zhì)量評價對我國旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及糧食安全等均具有重要意義。本研究采用田間定位試驗與農(nóng)戶農(nóng)田調(diào)查測定相結(jié)合的方法,從地表覆蓋模式、有機無機肥配施模式、耕作與秸稈管理措施三方面研究了旱區(qū)不同土壤管理措施的培肥增產(chǎn)效應(yīng)及可持續(xù)性發(fā)展?jié)摿?獲得以下主要結(jié)果:(1)利用連續(xù)7年(2002-2009)的小麥/休閑一年一熟田間定位試驗,分析比較了3種地表覆蓋模式(常規(guī)、覆草、覆膜)下不同施氮水平(0、120、240 kg N/hm2)對冬小麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響。結(jié)果表明,覆草處理7季小麥平均減產(chǎn)1.46%、覆膜處理增產(chǎn)7.04%,施用氮肥增產(chǎn)42.72%。試驗進行7季后,覆草及覆膜處理下土壤易氧化有機碳含量較常規(guī)處理分別增加37.57%、21.39%;覆草亦顯著提高土壤有機碳、全氮、速效鉀含量,較常規(guī)處理分別增加6.84%、4.40%、12.68%,而覆膜作用不顯著。與不施氮相比,施氮處理土壤易氧化有機碳、礦質(zhì)態(tài)氮、速效磷含量及p H值變幅依次為6.03%、40.18%、-23.55%、-0.05個單位。(2)運用可持續(xù)性指數(shù)法評價了不同地表覆蓋施氮措施下旱區(qū)農(nóng)田系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展?jié)摿Α＝Y(jié)果表明,土壤速效磷、速效鉀含量受施氮量的影響與土壤有機碳、全氮及堿解氮不同,但受地表覆蓋模式的影響相同。覆草處理養(yǎng)分指數(shù)及微生物指數(shù)均最高,而覆膜與常規(guī)處理無顯著差異,作物指數(shù)主要受施氮量影響。系統(tǒng)可持續(xù)性指數(shù)覆草常規(guī)覆膜、N120N240N0,不施氮系統(tǒng)可持續(xù)性最差,可持續(xù)性指數(shù)僅為0.80-1.02。覆草配施氮肥土壤肥力具有較好的可持續(xù)性,主要依賴于高的養(yǎng)分指數(shù)和微生物指數(shù),覆膜配施氮肥后可持續(xù)性指數(shù)仍低于臨界值(1.30)。(3)利用連續(xù)9年(2002-2011)的小麥/休閑一年一熟田間定位試驗,分析比較了3種栽培模式(常規(guī)、覆草、補灌)下不同施氮水平(0、120、240 kg N/hm2)對冬小麥產(chǎn)量及播前收后土壤肥力的影響。結(jié)果表明,施氮條件下,常規(guī)與覆草處理均逐漸呈現(xiàn)減產(chǎn)趨勢,補灌處理相對穩(wěn)產(chǎn),長期不施氮肥小麥產(chǎn)量下降50%-60%。覆草顯著提高0-20 cm土壤有機碳、易氧化有機碳、全氮及速效鉀含量,而補灌培肥效果不顯著。施用9季氮肥后0-20 cm土壤有機碳、易氧化有機碳、全氮含量均增加,增幅依次為4.81%、20.70%、7.61%,而速效鉀含量下降6.12%。0-20 cm土壤各指標對不同栽培模式及施氮量的響應(yīng)均敏感于20-40 cm土壤。高量施氮0-100 cm土壤硝態(tài)氮累積量比臨界值高69.27%。(4)利用連續(xù)10年(2002-2012)的小麥/休閑一年一熟田間定位試驗,研究了秸稈(不施秸稈、施秸稈)與氮肥(0、120、240 kg N/hm2)配施的增產(chǎn)培肥效應(yīng)。結(jié)果表明,施秸稈(S)對小麥產(chǎn)量的影響小于施氮(N)的影響,即S效應(yīng)N效應(yīng)。隨著施氮量增加,施秸稈平均每年小麥減產(chǎn)幅度、施高量氮肥平均每年增產(chǎn)幅度,以及秸稈與高量氮肥配施平均每年減產(chǎn)幅度都有所增加。同時,增施氮肥縮小了5-15 cm與15-30 cm兩個土層之間有機碳、易氧化有機碳、速效磷、速效鉀的兩個試驗因素主效應(yīng)的差異,說明增施氮肥能影響下層土壤的培肥效果。另外,無論施氮量高低,0-30 cm土壤速效磷的N效應(yīng)S效應(yīng),速效鉀則相反,說明施氮增產(chǎn)攜出大量土壤磷而不能通過施秸稈有效補給,但施秸稈可補鉀。(5)利用陜西關(guān)中平原3個地點(渭南、楊凌、三原)長期秸稈覆蓋還田系統(tǒng),研究了秸稈覆蓋還田對0-30 cm土壤養(yǎng)分層化效應(yīng)的影響。結(jié)果表明,秸稈還田顯著提高渭南農(nóng)戶農(nóng)田0-15 cm、三原0-5 cm土壤有機碳、易氧化有機碳及全氮含量,其中渭南0-5 cm土壤碳、氮養(yǎng)分增加幅度大于5-15 cm增加幅度,三原15-30 cm土壤養(yǎng)分下降幅度大于5-15 cm下降幅度;楊凌0-30 cm土壤養(yǎng)分含量都有不同程度增加,其中0-5 cm土壤有機碳、易氧化有機碳、速效磷、速效鉀含量依次顯著提高12.43%、20.30%、16.21%、23.73%。三地0-15 cm土壤易氧化有機碳變化量均大于有機碳變化量。因子分析結(jié)果表明,秸稈還田對0-15 cm土壤碳、氮養(yǎng)分的影響與15-30 cm不同,而對速效鉀三個土層的影響相同。秸稈還田加劇土壤養(yǎng)分的層化程度,渭南、三原秸稈還田處理土壤有機碳層化率(SR值,0-5 cm∶15-30 cm)均大于2;速效養(yǎng)分SR值高于全量養(yǎng)分,其中速效磷的層化程度最高,兩地SR值分別為5.24、7.93。(6)利用連續(xù)7年(2002-2009)的小麥/玉米一年兩熟田間定位試驗,運用多元方差分析及因子分析法比較評價了4種耕作措施(深松、旋耕、免耕、傳統(tǒng)耕作)及2種秸稈管理措施(玉米秸稈還田、未還田)對土壤肥力質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:玉米收獲后0-20 cm土壤容重免耕處理最大,旋耕、翻耕處理次之,深松處理最小;秸稈還田0-10 cm土壤容重較不還田處理顯著降低2.33%。小麥、玉米收獲后0-20 cm土壤養(yǎng)分組、有機質(zhì)環(huán)境組及酶活性組指標變量對不同耕作措施的響應(yīng)均敏感于秸稈管理措施。傳統(tǒng)耕作兩季土壤質(zhì)量均最差。深松、旋耕有一定后效,且有機質(zhì)養(yǎng)分因子得分較高,免耕則相反。綜上所述,本試驗條件下,秸稈覆蓋、地膜覆蓋、冬季補灌3種栽培模式長期配施氮肥均不能同時滿足作物高產(chǎn)及地力提升的要求,即肥力特征與產(chǎn)量特征不一致,其中秸稈覆蓋配施適量氮肥有利于培肥土壤、系統(tǒng)可持續(xù)性較好,補灌配施適量氮肥則高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),地膜覆蓋配施氮肥有一定的增產(chǎn)效果,但其系統(tǒng)可持續(xù)性低于臨界值。另外,高量施氮亦有一定增產(chǎn)培肥效果,但與秸稈配施不能有效提高秸稈對小麥產(chǎn)量的貢獻,且土體硝態(tài)氮殘留較高。秸稈還田輔以深松、旋耕土壤肥力質(zhì)量最好,同時又可降低土壤養(yǎng)分層化程度。因此,在旱農(nóng)條件下秸稈覆蓋還田與適量氮肥配施并于冬季補灌,或與深松、旋耕技術(shù)相結(jié)合,其增產(chǎn)培肥效應(yīng)及可持續(xù)性可能會更好,有待于進一步田間驗證。
【關(guān)鍵詞】：旱區(qū)農(nóng)田 栽培耕作措施 施氮 增產(chǎn)培肥效應(yīng) 土壤肥力質(zhì)量評價
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S158.3
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 文獻綜述16-25
• 1.1 引言16-17
• 1.2 秸稈覆蓋還田研究17-21
• 1.2.1 秸稈覆蓋的保墑節(jié)水作用17-18
• 1.2.2 秸稈覆蓋的培肥作用18-21
• 1.2.3 影響秸稈覆蓋增產(chǎn)效果的因素21
• 1.3 氮肥施用研究21-23
• 1.3.1 增產(chǎn)現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 環(huán)境效益22-23
• 1.3.3 培肥效果23
• 1.4 土壤肥力評價方法23-24
• 1.4.1 因子分析23-24
• 1.4.2 其他方法24
• 1.5 小結(jié)24-25
• 第二章 選題依據(jù)和研究思路25-28
• 2.1 選題依據(jù)25
• 2.2 研究方法、內(nèi)容和技術(shù)路線25-26
• 2.3 測定方法26-28
• 第三章 長期地表覆蓋及施氮對冬小麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 材料與方法28-30
• 3.2.1 試驗地概況28-29
• 3.2.2 試驗設(shè)計29
• 3.2.3 樣品采集及測定29-30
• 3.2.4 數(shù)據(jù)處理30
• 3.3 結(jié)果與分析30-35
• 3.3.1 小麥產(chǎn)量30-32
• 3.3.2 土壤肥力指標32-35
• 3.4 討論35-36
• 3.4.1 小麥產(chǎn)量35-36
• 3.4.2 土壤肥力指標36
• 3.5 小結(jié)36-38
• 第四章 地表覆蓋及施氮對旱地農(nóng)田系統(tǒng)土壤肥力及可持續(xù)性的影響38-46
• 4.1 引言38
• 4.2 材料與方法38-40
• 4.2.1 研究區(qū)概況38-39
• 4.2.2 試驗設(shè)計39
• 4.2.3 樣品采集及測定39
• 4.2.4 數(shù)據(jù)處理39-40
• 4.3 結(jié)果與分析40-43
• 4.3.1 土壤養(yǎng)分指標及養(yǎng)分指數(shù)40-41
• 4.3.2 土壤微生物指標及微生物指數(shù)41-42
• 4.3.3 小麥產(chǎn)量指標及作物指數(shù)42
• 4.3.4 可持續(xù)性指數(shù)42-43
• 4.4 討論43-45
• 4.4.1 土壤肥力43-44
• 4.4.2 可持續(xù)性評價44-45
• 4.5 小結(jié)45-46
• 第五章 不同碳氮水管理措施對冬小麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響46-57
• 5.1 引言46-47
• 5.2 材料與方法47-48
• 5.2.1 試驗地概況47
• 5.2.2 試驗設(shè)計47
• 5.2.3 樣品采集及測定47
• 5.2.4 數(shù)據(jù)處理47-48
• 5.3 結(jié)果與分析48-52
• 5.3.1 小麥產(chǎn)量48
• 5.3.2 土壤肥力指標48-51
• 5.3.3 土壤硝態(tài)氮累積量51-52
• 5.4 討論52-56
• 5.4.1 小麥產(chǎn)量52-54
• 5.4.2 土壤肥力指標54-55
• 5.4.3 土壤硝態(tài)氮55-56
• 5.5 小結(jié)56-57
• 第六章 秸稈與氮肥配施對冬小麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響57-66
• 6.1 引言57
• 6.2 材料與方法57-58
• 6.2.1 研究區(qū)概況57
• 6.2.2 試驗設(shè)計57-58
• 6.2.3 樣品采集及測定58
• 6.2.4 數(shù)據(jù)處理58
• 6.3 結(jié)果與分析58-62
• 6.3.1 小麥產(chǎn)量58-59
• 6.3.2 土壤肥力指標59-62
• 6.4 討論62-65
• 6.4.1 增產(chǎn)效果62-64
• 6.4.2 培肥效果64-65
• 6.5 小結(jié)65-66
• 第七章 秸稈還田條件下土壤養(yǎng)分層化現(xiàn)象研究66-76
• 7.1 引言66-67
• 7.2 材料與方法67-68
• 7.2.1 研究地區(qū)概況67
• 7.2.2 處理設(shè)置及田間管理67-68
• 7.2.3 土樣采集及測定分析68
• 7.2.4 數(shù)據(jù)處理68
• 7.3 結(jié)果與分析68-71
• 7.3.1 養(yǎng)分含量68-70
• 7.3.2 因子分析70-71
• 7.3.3 層化率SR71
• 7.4 討論71-75
• 7.5 小結(jié)75-76
• 第八章 耕作與秸稈還田對小麥/玉米輪作體系土壤質(zhì)量的影響76-85
• 8.1 引言76-77
• 8.2 材料與方法77-78
• 8.2.1 試驗地概況77
• 8.2.2 試驗設(shè)計77
• 8.2.3 土樣采集及測定77-78
• 8.2.4 數(shù)據(jù)處理78
• 8.3 結(jié)果與分析78-82
• 8.3.1 土壤容重78
• 8.3.2 因子分析78-82
• 8.4 討論82-84
• 8.4.1 土壤容重82-83
• 8.4.2 土壤質(zhì)量83-84
• 8.5 小結(jié)84-85
• 第九章 主要結(jié)論、創(chuàng)新點及進一步研究問題85-88
• 9.1 主要結(jié)論85-86
• 9.2 創(chuàng)新點86
• 9.3 進一步研究問題86-88
• 參考文獻88-102
• 致謝102-103
• 作者簡介103

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：421053