土壤剖面不同位置累积硝态氮的作物有效性及去向

摘要

在农业集约化程度高的地区,由于过量施用氮肥,导致作物收获后土壤剖面不同位置残留大量的硝态氮.这种土壤残留硝态氮大量累积的现象,在蔬菜种植体系中尤为严重.土壤剖面累积硝态氮的作物有效性、去向及其环境效应已成为人们关注的问题.这些残留的硝态氮一部分可能被下季作物吸收利用,一部分淋洗到更深层次甚至浅层地下水,一部分发生反硝化为N<,2>O或N<,2>的形式逸出土壤.淋洗的硝态氮是造成地下水硝酸盐污染的主要原因.以往的研究很少有人注意到土壤剖面不同部位硝态氮被作物利用的程度以及向下移动的潜力.其主要原因是难于区作物吸收或向下移动的硝态氮是来自于残留氮,还是来自于当季施入的化肥氮,或者生育期土壤氮素的矿化.为了揭示这一问题.该文以北方半干旱湿润区的潮土为研究对象,以玉米和茄子作为大田和蔬菜种植体系的指标作物.运用<'15>N标记的硝态氮于种植前注射于土壤剖面不同位置,创设不同位置高量累积硝态氮的土壤剖面,来研究两种作物对土壤剖面不同累积硝态氮的利用情况和累积硝态氮在土壤中的移动潜力,以便进一步明确这两种种植体系中累积硝态氮对环境的影响.主要研究结果如下.在田间常规水肥管理条件下,大田种植体系中的玉米对土壤剖面不同位置累积硝态氮的平均利用率为14.6％,而蔬菜种植体系中茄子为5.18％.玉米对土壤剖面15cm、45cm、75cm位置累积硝态氮的利用率分别为22.4％、13.8％、7.75％,而茄子则分别为7.92％、4.91％、2.72％.玉米对土壤剖面不同位置的累积硝态氮利用率显著大于茄子.两种作物对土壤剖面下层累积硝态氮的利用率都比较低,其中玉米显著高于茄子.在人为控制水分的土柱模拟试验中,累积硝态氮利用率显著高于田间试验.玉米和茄子对土壤剖面不同位置累积硝态氮利用率的高低,不仅与作物吸氮有关,而且与作物的根系分布有关.两种作物对土壤剖面不同位置的累积硝态氮的利用率与相应的累积硝态氮分布范围内的根长密度和根干重都呈极显著的正相关关系.在玉米、茄子种植区累积于土壤剖面15cm处的硝态氮经过一季作物,在土壤中都下移到80cm土层.累积大于土壤剖面45cm的硝态氮在两种作物生物条件下都下移到80-90cm土层,而累积于土壤剖面75cm的硝态氮下移至90-100cm土层.总体而言,土壤剖面不同位置累积硝态氮的作物有效性较低,下层累积硝态氮的作物有效性更低.大部分累积硝态氮进一步向下移动.蔬菜种植体系中累积硝态氮向下移动的潜力比大田种植体系中更大.随着种植所限的延长,累积硝态氮的下移必然对地下水构成威胁.因此在生产中应做到氮肥的精确调控,尽量避免硝态氮在土壤下层剖面累积.寻求一种既能保证作物产量,又能使作物收获后土壤剖面硝态氮累积较少的替代技术非常重要.该研究还尝试了通过施用几种新型氮肥降低土壤硝态氮累积和淋洗的可能性.证明在高灌水量条件下,尿素+玉米秸杆(U+MS)处理,使土壤矿质氮固定和微生物氮增加,降低了土壤硝态氮的下层累积和向下淋洗;施用含新型硝化抑制剂DMPP的肥料Entec26也能降低土壤硝态氮的向下淋洗.

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1氮肥施用的现状

1.2土壤硝态氮的累积

1.3土壤剖面累积硝态氮的去向

1.4土壤剖面硝态氮的作物有效性

1.5作物对土壤剖面硝态氮的利用

1.6降低硝态氮累积和淋失的途径和措施

1.7研究土壤剖面不同位置累积硝态氮作物有效性及去向的意义

1.8小结

第二章立题依据与研究思路

2.1立题依据

2.2研究思路

2.3研究内容

第三章土壤剖面不同部位硝态氮的作物有效性及去向研究

3.1材料和方法

3.2结果与分析

3.2.1两种作物对土壤剖面累积硝态氮的利用

3.2.2土壤累积硝态氮的空间移动和分布

3.2.4两种作物根系在微区中的分布

3.2.5作物根系分布与土壤累积硝态氮利用率的相关性

3.2.6田间15N微区土壤剖面无机氮的变化

3.2.7两种作物处理土壤无机氮和土壤水分的动态

3.3讨论

3.4小结

第四章作物利用土壤剖面不同位置累积硝态氮的模拟研究

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3讨论

4.4小结

第五章几种新型氮肥降低土壤硝态氮累积和淋洗的效果研究

5.1材料和方法

5.2结果与分析

5.3讨论

5.4小结

第六章主要研究结论与展望

6.1研究特色与创新之处

6.2主要研究结论

6.3研究展望

参考文献

致谢

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