秸秆还田及其基础上氮肥减量对土壤碳氮含量及作物产量的影响

【摘要】：为筛选关中平原小麦/玉米轮作体系下较优的秸秆还田模式及秸秆全量还田条件下较合理的氮肥用量，试验于2008.06—2012.10在西北农林科技大学三原试验站，依据当地农业生产现状，在秸秆全量还田条件下，设置不同减量施N处理，研究其对土壤硝态氮、土壤碳库及作物产量的影响。同时在小麦-玉米轮作体系下，设置9个不同的秸秆还田模式组合，研究秸秆还田对土壤碳氮及作物产量的影响。试验主要取得了以下结果： 1、在秸秆机械化全量还田条件下，通过比较常规施N（玉米和小麦季施N量分别为187.5，150kg/hm~2）、15%减量施N（玉米和小麦季施N量分别为159.4,127.5kg/hm~2）、30%减量施N（玉米和小麦季施N量分别为131.25,105kg/hm~2）3个处理对土壤NO_3~--N累积、有机碳含量和活性有机碳含量，以及对作物产量的影响，以期为该地区粮食生产合理氮肥用量提供理论依据。结果表明：与常规施N处理相比，15%减量施N有一定增产效果，作物周年籽粒产量可提高7.2%；且30%减量施N处理并未显著减少作物籽粒产量和小麦秸秆产量。减量施N处理对耕层土壤有机碳及活性有机碳含量均无显著影响。随着每季作物秸秆还田以及土壤有机碳含量的逐年增加，活性有机碳含量显著增加。减量施N处理明显降低了土壤NO_3~--N累积量，且根据表观氮平衡结果，N肥施用量仍可减少。在秸秆还田条件下适量减N，不仅能保证作物不减产，而且还可逐步增加土壤有机碳含量，降低了土壤NO_3~--N累积量，达到环境效益和经济效益统一 2、在秸秆机械化全量还田条件下，通过比较常规施N、15%减量施N、30%减量施N3个处理对作物产量、养分含量及养分吸收量的影响，以期从对作物品质影响角度评价不同减氮处理的效果。结果表明，秸秆还田条件下，减量施N处理未显著影响作物产量，N肥施用仍有一定减量空间，但随着N肥减量的增大，作物产量也呈下降趋势。15%减量施N除显著减少小麦籽粒P含量外，对作物养分含量没有显著影响；30%减量施N会显著降低作物秸秆N含量。30%减量施N处理作物籽粒和秸秆N吸收量显著下降，降幅分别为12.9%、41.9%，秸秆K吸收量显著降低了18.5%。长期来看，30%减量施N处理有造成土壤N、K素亏缺及作物减产的风险。综合考虑经济效益与作物产量、养分含量及吸收量，15%减量施N处理下的施氮量为本地区最佳的N肥用量。 3、通过研究不同秸秆还田模式处理对土壤碳库及作物产量的影响，综合比较秸秆还田效应，旨在筛选本地区较为合理的秸秆还田模式，为关中地区农田土壤培肥和农业可持续发展提供理论依据。结果表明，秸秆还田总体来说能提高作物籽粒及秸秆产量，小麦秸秆还田模式中，WH处理较WN处理对作物籽粒产量及秸秆产量有显著提高，玉米秸秆还田模式中，MC处理较MN处理对作物籽粒产量及秸秆产量有显著提高；从秸秆还田模式组合来看，WC-MC、WH-MC处理对周年产量提高幅度最大，分别达到24.2%、22.8%。长期秸秆还田能提高土壤有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数，其中在两季均还田的处理对其提高较大，尤其是WH-MC、WH-MM、WC-MM三个处理表现最为明显。 基于以上2个田间试验结果可以得出以下主要结论：（1）在关中平原地区，秸秆还田条件下，30%氮肥减量处理的基础上仍有一定减量空间，但综合考虑环境效益、经济效益、土壤肥力、作物产量及养分含量等方面因素，在秸秆还田条件下玉米施氮160kg/hm~2、小麦施氮130kg/hm~2为本地区较优的氮肥用量。（2）综合对比不同秸秆还田模式，WH-MC对作物产量及土壤碳库的提高均有较好的表现，为本地区最佳的秸秆还田模式，值得广泛推广。 【关键词】：秸秆还田 减量施氮 土壤碳库 土壤硝态氮 表观氮盈余
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 文献综述13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.1.1 我国农业发展现状及问题13
• 1.1.2 循环农业的提出13-14
• 1.2 关中地区农业发展现状及面临的问题14-15
• 1.3 秸秆还田—循环农业发展的纽带15-16
• 1.4 秸秆还田的作用16-19
• 1.4.1 秸秆还田对土壤物理性状的影响16-17
• 1.4.2 秸秆还田对土壤化学性状的影响17
• 1.4.3 秸秆还田对土壤生物学性状的影响17-18
• 1.4.4 秸秆还田对土壤有机质的影响18
• 1.4.5 秸秆还田对作物产量的影响18-19
• 1.5 秸秆还田目前存在的问题及研究的切入点19-20
• 第二章 秸秆还田下减量施氮对作物产量及土壤碳氮含量的影响20-28
• 2.1 材料与方法20-22
• 2.1.1 试验区概况20
• 2.1.2 试验设计20-21
• 2.1.3 栽培管理措施21
• 2.1.4 收获及分析样品采集21
• 2.1.5 表观氮平衡的计算21
• 2.1.6 测定项目及方法21-22
• 2.1.7 数据处理与分析22
• 2.2 结果与分析22-25
• 2.2.1 秸秆还田下减量施氮对作物产量的影响22
• 2.2.2 秸秆还田下减量施氮对土壤剖面硝态氮累积的影响22-24
• 2.2.3 秸秆还田下减量施氮对土壤氮素平衡的影响24
• 2.2.4 秸秆还田下减量施氮对土壤有机碳、活性有机碳含量的影响24-25
• 2.3 讨论25-27
• 2.4 结论27-28
• 第三章 秸秆还田下减量施氮对作物养分含量及产量影响28-34
• 3.1 材料与方法28-29
• 3.1.1 试验区概况28
• 3.1.2 试验设计28
• 3.1.3 栽培管理措施28
• 3.1.4 收获及分析样品采集28-29
• 3.1.5 测定及统计方法29
• 3.2. 结果与分析29-32
• 3.2.1 秸秆还田下减量施氮对作物产量的影响29
• 3.2.2 秸秆还田下减量施氮对作物中养分含量的影响29-30
• 3.2.3 秸秆还田下减量施氮对养分吸收量的影响30-32
• 3.3 讨论32-33
• 3.4 结论33-34
• 第四章 不同秸秆还田方式对土壤碳库及作物产量的影响34-42
• 4.1. 材料与方法34-36
• 4.1.1 实验区概况34
• 4.1.2 试验设计及实施过程34-35
• 4.1.3 收获及分析样品采集35
• 4.1.4 测定方法35
• 4.1.5 计算及统计分析35-36
• 4.2. 结果与分析36-40
• 4.2.1 秸秆还田对作物产量的影响36-37
• 4.2.2 不同秸秆还田方式对土壤有机碳的影响37
• 4.2.3 不同秸秆还田方式对活性有机碳的影响37-38
• 4.2.4 不同秸秆还田方式对土壤碳库的影响38-40
• 4.3 讨论40-41
• 4.4 结论41-42
• 参考文献42-48
• 致谢48-49
• 作者简介49

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