秸秆还田及有机肥对水稻生长和氮肥利用率影响的研究

【摘要】： 目前我国化肥消费总量占世界总用量的近三分之一,而单位面积化肥用量远远超过世界平均水平,大量施用化肥而忽视有机肥的施用是我国目前水稻生产中的突出问题。由于化肥的大量使用导致的生产成本上升、产出／投入比低、肥料利用率尤其是氮肥利用率低下、环境污染等现象已经越来越明显。如果能将农业生产中现有的有机肥资源合理利用,使有机肥和化肥配合施用对提高农业的可持续生产能力具有十分重要的作用。 本研究目的在于：(1)探明耕作方式和稻草还田对水稻生长和产量的影响；(2)研究耕作方式和稻草还田对肥料吸收和氮肥利用率的影响；(3)探讨稻草还田与氮肥管理模式对水稻生长、产量以及氮肥利用率的影响；(4)探讨耕作方式／稻草还田和氮肥管理模式结合对水稻产量及氮肥利用率的影响；(5)探讨有机肥和化肥配合施用对水稻产量及氮肥利用率的影响。利用大田和盆栽试验结合的方式进行了相关研究,取得的主要研究结果如下： (1)结合实地氮肥管理模式可以使免耕处理获得与传统翻耕方式相当的产量。本试验比较研究了不同耕作方式对水稻生长发育和产量的影响机理,结果表明,与传统翻耕方式相比,免耕处理水稻幼苗期根系长度和茎蘖数略低,但分蘖成穗率提高,最终获得的有效穗数于翻耕处理相当；免耕处理的叶面积指数、叶片含氮量(SAPD值)与传统翻耕方式相当,但是中后期伤流量增加了14.3%,成熟期吸收的氮、磷、钾与传统翻耕相当,氮肥利用率并没有降低。 (2)不施氮肥时,稻草还田可以显著提高水稻的产量,但当氮肥用量在100 kgN ha-1-150kg N ha-1之间时,稻草还田的增产效应被施用氮肥引起的增产效应所掩盖,因此还田处理和不还田处理的产量差异不显著。无论是稻草全部还田还是半量,结合实地氮肥管理模式和合理的水分管理,水稻产量并没有降低甚至略有增加。本研究结果表明,不施氮肥的条件下,稻草还田处理的水稻产量比不还田的高10.3%-16.7%,其增产的机理主要是：稻草还田后,由于短时间内氮的固定作用,在生育前期水稻叶片SPAD值低于不还田处理,但在生育中后期,随着稻草的腐烂,被微生物固定的养分逐渐释放到土壤中供植株吸收利用,所以后期水稻叶片SPAD值高于不还田处理,同时提高了根系活力,因此,稻草还田处理的干物质积累速度高于不还田处理,有利于提高单位面积的颖花数,形成较高的干物质积累量和较大的库容,从而提高产量。但施用适量氮肥后,稻草还田引起的促进效应不显著,所以还田处理与不还田处理之间产量也没有显著差异。 (3)在本试验条件下,与农民习惯施肥(FFP)相比,实地氮肥管理(SSNM)的氮肥用量降低了16.7%-32.0%,但是在不同年份产量的表现不完全相同,2004和2005年增产效应不显著,但在2006年产量显著增加了5%。SSNM处理在2006年增产的主要原因是穗粒数、单位面积颖花数和收获指数比FFP处理显著增加。 (4)稻草还田有利于促进水稻对氮素的吸收。本试验中,在施用氮肥的条件下,与不还田处理相比,秸秆还田处理的植株氮素积累量三年分别增加12.1%、11.1%和5.6%,而在不施氮肥的条件下,三年中秸秆还田处理的植株氮素积累量分别增加了14.4%,25.7%和25.8%。 (5)与不还田处理相比,秸秆还田处理的水稻氮肥利用率有显著的提高,其中氮肥农学利用率增加了14.8%-20.6%,偏生产力提高了1.9%-8.4%,生理利用率也提高了4.3%-36.3%。本试验中,通过比较SSNM和FFP处理对氮肥利用率的影响发现,在不同的耕作方式和稻草还田方式下,SSNM的氮肥农学利用率提高幅度达40.5%-54.2%,氮肥偏生产力提高26.5%-50.1%,回收利用率提高了27.7%-62.0%,氮肥利用率提高原因的主要是,SSNM比FFP的氮肥用量大幅下降,但产量与其相当或显著增加。 (6)有机肥和化学氮肥配合施用可使水稻产量显著提高12.5%-22.3%,增产的原因主要是干物质积累量和库容(单位面积穗数、穗粒数、单位面积颖花数)显著增加,其次是收获指数的提高。施用有机肥后,水稻顶三叶长度和宽度增加,叶面积和叶面积指数增大,整个生育期叶片含氮量(SPAD值)较高,中后期伤流量较大,生育中后期干物质积累较多,这些均为产量提高的基础。经过分析产量对有机肥和氮肥的反应曲线,结果表明,随着有机肥用量的增加,达到最高产量时的氮肥的用量减少,因此,在有机无机肥配合施用时,应对化学氮肥的用量做出相应调整,以同步提高有机肥和化肥的施肥效应。在本试验条件下,早稻施用的有机肥和化学肥料对晚稻有一定的残效,早稻有机肥用量和氮肥用量高的处理早稻,其后季作物(晚稻)产量显著高于肥料用量较低的处理。 【关键词】：水稻 有机肥 稻草还田 免耕 实地氮肥管理 产量 氮肥利用率
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 缩写符号列表14-15
• 前言15-25
• 1 有机肥及其利用15-17
• 2 秸秆还田17-21
• 2.1 秆还田对土壤有机质和养分的影响17-18
• 2.2 秸秆还田对土壤理化性质的影响18
• 2.3 秸秆还田对土壤土壤生物学特性的影响18-19
• 2.4 秸秆还田对水稻生长发育的影响19-20
• 2.5 秸秆还田对水稻产量的影响20-21
• 3 有机肥与无机肥配合施用21-24
• 3.1 有机肥化肥配施对土壤肥力的影响22
• 3.2 有机肥化肥配施对作物生长和产量的影响22-23
• 3.3 有机肥化肥配施对氮肥利用率的影响23-24
• 4 研究目的和意义24-25
• 第一章 不同耕作方式和稻草还田以及氮肥管理模式对双季晚稻生长发育及产量的影响25-45
• 1 材料与方法25-29
• 1.1 试验地点和材料25-26
• 1.2 试验设计与试验管理26-27
• 1.3 测定指标及方法27-29
• 1.3.1 田间茎蘖动态27-28
• 1.3.2 叶面积和叶面积指数28
• 1.3.3 叶片SPAD值28
• 1.3.4 干物质积累28
• 1.3.5 根系伤流量28
• 1.3.6 幼苗期最大根长28
• 1.3.7 测产与考种28-29
• 1.4 数据整理与分析29
• 2 结果与分析29-42
• 2.1 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻茎蘖动态变化的影响29-30
• 2.2 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理模式对水稻扬花期叶面积指数的影响30-31
• 2.3 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理模式对水稻叶片SPAD的影响31-34
• 2.4 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对干物质积累的影响34-36
• 2.5 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻伤流量的影响36-37
• 2.6 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻幼苗最大根长的影响37-38
• 2.7 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻产量及构成因子的影响38-42
• 2.7.1 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻产量的影响38-40
• 2.7.2 耕作方式和稻草还田以及氮肥管理方式对水稻产量构成因子的影响40-42
• 3 讨论42-45
• 第二章 不同耕作方式和稻草还田及氮肥管理模式对双季晚稻养分吸收及氮肥利用率的影响45-56
• 1 材料与方法45-46
• 1.1 试验材料与地点45
• 1.2 试验设计与试验管理45-46
• 1.3 测定项目与方法46
• 1.3.1 植株组织氮积累量46
• 1.3.2 植株组织磷积累量46
• 1.3.3 植株组织钾积累量46
• 1.3.4 氮素利用率46
• 1.4 数据整理与分析46
• 2 结果与分析46-54
• 2.1 不同处理对水稻植株氮肥吸收和氮肥利用率的影响46-52
• 2.1.1 不同处理对水稻植株氮肥吸收和积累的影响46-48
• 2.1.2 不同处理对水稻植株氮肥农学利用率的影响48-49
• 2.1.3 不同处理对水稻植株氮肥偏生产力的影响49-50
• 2.1.4 不同处理对水稻植株氮肥回收利用率的影响50-51
• 2.1.5 不同处理对水稻植株氮肥生理利用率的影响51-52
• 2.2 不同处理对水稻植株磷素积累的影响52-53
• 2.3 不同处理对水稻植株钾素积累的影响53-54
• 3 讨论54-56
• 第三章 有机肥和化肥配合施用对双季稻生长和产量的影响56-76
• 1 材料与方法57-58
• 1.1 试验地点与试验材料57
• 1.2 试验设计与试验管理57
• 1.3 测定项目与分析方法57-58
• 1.3.1 田间茎蘖动态57-58
• 1.3.2 叶面积和叶面积指数58
• 1.3.3 叶片SPAD值58
• 1.3.4 干物质积累58
• 1.3.5 根系伤流量58
• 1.3.6 主茎顶三叶长、宽及面积58
• 1.3.7 测产与考种58
• 1.4 数据整理与分析58
• 2 结果与分析58-74
• 2.1 有机肥化肥配施对田间茎蘖动态的影响58-59
• 2.2 有机肥化肥配施对水稻叶面积指数的影响59-62
• 2.3 有机肥化肥配施对水稻叶片SPAD值的影响62-63
• 2.4 有机肥化肥配施对水稻根系伤流量的影响63-64
• 2.5 有机肥化肥配施对水稻地上部干物质积累的影响64-66
• 2.6 有机肥化肥配施对水稻主茎顶三叶的影响66-70
• 2.7 有机肥化肥配施对水稻产量及产量构成因子的影响70-74
• 3 讨论74-76
• 第四章 有机肥和化肥配合施用对双季稻氮肥吸收和氮肥利用率的影响76-82
• 1 材料与方法77
• 1.1 试验材料与地点77
• 1.2 试验设计与试验管理77
• 1.3 测定项目与方法77
• 1.3.1 植株组织氮积累量77
• 1.3.2 植株组织磷积累量77
• 1.3.3 植株组织钾积累量77
• 1.3.4 氮素利用率77
• 1.4 数据整理与分析77
• 2 结果与分析77-80
• 2.1 不同处理对水稻植株氮素积累的影响77-78
• 2.2 不同处理对水稻氮肥农学利用率的影响78-79
• 2.3 不同处理对水稻氮肥偏生产力的影响79-80
• 3 讨论80-82
• 第五章 结语82-86
• 1 研究小结82-83
• 1.1 稻草还田和免耕对水稻生长及产量的影响82
• 1.2 稻草还田和免耕对水稻养分吸收及氮肥利用率的影响82
• 1.3 SSNM和FFP对水稻产量和氮肥利用率的影响82-83
• 1.4 耕作方式和稻草还田及氮肥管理方式组合的效应83
• 1.5 有机肥和化肥配合施用对水稻产量和氮肥利用率的影响83
• 2 本研究的创新点83-84
• 2.1 试验设计和思路的创新83-84
• 2.2 将生产实际中的问题和试验研究紧密结合84
• 3 本研究存在的问题及进一步研究的思路84-86
• 3.1 存在问题84
• 3.1.1 有机肥施用对增强土壤可持续生产能力深层次原因的研究不够84
• 3.1.2 稻草还田只对晚稻进行了研究84
• 3.1.3 有机肥和化肥配施对水稻影响的生理生化机制研究不透彻84
• 3.1.4 有机肥施用对水稻负面影响的研究不够深入84
• 3.2 进一步研究的思路84-86
• 3.2.1 进一步研究有机肥施用对土壤肥力的影响及其与作物生长的关系84
• 3.2.2 补充有机肥施用对水稻周年生产的研究84-85
• 3.2.3 探明有机肥施用对水稻的不利影响和可能的解决措施85
• 3.2.4 深入研究有机肥化肥配施对水稻影响的生理生化机制85-86
• 参考文献86-98
• 致谢98-99
• 攻读博士期间发表论文情况99

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西藏披碱草属牧草利用研究    曹仲华

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