不同培肥措施对东北黑土春玉米生长发育和土壤呼吸的影响

摘要

东北黑土区是我国重要的粮食生产基地，在保障国家粮食安全与生态安全方面均具有有举足轻重的地位。近几十年来由于过度垦殖和掠夺式经营，导致东北黑土区土壤质量下降，养分库容降低，综合生产能力不持续等实际问题。针对这些问题，采取合理有效的培肥措施已成为一种行之有效的方法。本研究基于吉林省公主岭市“国家黑土肥力与肥料效益监测基地”长期定位试验站（以下简称长期定位试验），选取对照(CK)，单施化肥(NPK)，化肥配施低量有机肥(NPKM1)，1.5倍的化肥配施低量有机肥(1.5NPKM1)，化肥配施高量有机肥(NPKM2)，化肥配施秸秆(NPKS)等5个长期不同培肥措施;土壤碳循环与平衡定位试验（以下简称短期定位试验）:对照(CK)，优化减量施肥(N1)，农民常规施肥(N2)，增施氮肥(N3)，1/3秸秆还田量(S1)，1/2秸秆还田量(S2)，全部还田量(S3)，有机肥配处理(M)等8个试验处理，通过田间监测和室内分析相结合的研究方法，探究了不同培肥措施对土壤呼吸，作物生长及土壤养分的影响，研究结果表明:
　　(1)不同培肥措施（长期定位试验和短期定位试验）监测期间内土壤呼吸速率（垄上和垄沟）的变化趋势基本一致，表现为先升高后降低的单峰性变化态势，土壤呼吸峰值出现在播种后70d左右（春玉米生长的拔节期）。长期定位试验不同培肥处理土壤温度与土壤呼吸速率之间采用指数方程(Rs=aebT)拟合，两者之间达到显著性相关关系，Q10的变化范围为2.35-3.49;土壤含水率与土壤呼吸速率之间采用二次函数拟合关系比较好，但两者之间相关关系未达到显著水平。短期定位试验不同秸秆还田梯度处理土壤温度、土壤含水率与土壤呼吸速率之间相关关系不显著。
　　(2)长期定位试验中NPKM2、1.5NPKM1、NPKM1处理垄上土壤呼吸总量分别高于NPK为26.35％、19.90％、16.37％; NPKS处理垄沟土壤呼吸总量远远高于NPK，CK分别为50.1％，89.36％;但通过垄上与垄沟面积加权之后计算得出的土壤呼吸总量普遍高于垄上土壤呼吸总量，但低于垄沟土壤呼吸总量。短期定位试验中M处理垄上土壤呼吸总量分别比S1，S2，S3高20.59％，16.69％，3.8％;分别比N1，N2，N3高21.98％，29.56％，36.24％。S3处理垄沟土壤呼吸总量远远高于N1，N2，N3处理34.67％，33.64％,32.75％,同样地，CK，N1和M处理垄上和垄沟土壤呼吸总量面积加权之后得出的土壤呼吸总量低于垄上土壤呼吸总量，高于垄沟土壤呼吸总量，但S1，S2，S3和N3处理则表现为土壤呼吸总量高于垄上土壤呼吸总量，低于垄沟土壤呼吸总量。
　　(3)长期施用有机肥春玉米增产效果比长期秸秆还田和单施化肥好，其中1.5NPKM1处理春玉米产量为最高，达到13015kg/hm2。短期定位试验中地上部干物质重从大喇叭口期至收获期，呈现不断增加的趋势，至收获时春玉米地上部干物质重最高。春玉米产量以施有机肥处理最高，为10464kg/hm2，春玉米产量随秸秆还田量的增加而增加，随着施氮量的增加而增加。
　　(4)长期定位试验中1.5NPKM1处理各土层土壤有机碳，全氮，速效磷，速效钾含量显著高于其他处理，NPKS处理土壤各养分含量（除速效磷外）均高于NPK和CK两个处理之间，但三个处理间差异性不显著，综合土壤有机碳含量变化、产量和土壤呼吸等指标，长期施用有机肥和秸秆还田有利于黑土土壤肥力的提升。短期定位试验中0-1m土层土壤有机碳和全氮含量随土层深度增加而逐渐下降且同一个处理不同土层之间差异性显著，土壤速效磷和速效钾含量则表现为在0-20cm土层富集。不同秸秆还田水平处理中S3处理在增加土壤养分的效果方面不如S1和S2处理好，建议东北地区在农田生产中应以低于1/2秸秆还田量为宜。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景与研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 土壤呼吸

1．2．2 不同培肥措施对土壤呼吸的影响

1．2．3 不同培肥措施对土壤养分及作物生长的影响

1．3 研究内容

1．4 技术路线

2．1 试验地概况

2．2 试验设计

2．2．1 “国家黑土肥力与肥料效益监测基地”长期定位试验点

2．2．2 土壤碳循环与平衡定位试验

2．3 样品采集与处理

2．3．1 土壤样品采集与处理

2．3．2 植株样本的采集与处理

2．4 测定项目与方法

2．4．1 土壤基础理化性质测定

2．4．2 土壤呼吸的测定

2．4．3 春玉米产量的测定

2．5 数据分析与处理

3 结果与分析

3．1 长期定位试验：长期不同培肥对土壤呼吸的影响

3．1．1 长期不同培肥对农田土壤呼吸速率的动态变化的影响

3．1．2 长期不同培肥处理下，土壤呼吸速率与土壤温度和湿度之间的关系

3．1．3 长期不同培肥对土壤呼吸总量的影响

3．2 短期定位试验：不同施氮与秸秆还田对土壤呼吸的影响

3．2．1 不同施氮与秸秆还田水平对农田土壤呼吸速率的动态变化的影响

3．2．2 不同施氮与不同秸秆还田下土壤呼吸速率与土壤温度和湿度的关系

3．2．3 不同施氮与不同秸秆还田对土壤呼吸总量的影响

3．3 长期定位试验点：长期不同培肥对春玉米产量的影响

3．4 短期定位试验：不同施氮与不同秸秆还田对春玉米产量的影响

3．5 短期定位试验：不同施氮与不同秸秆还田对春玉米生长的影响

3．5．1 不同施氮与不同秸秆还田对春玉米株高的影响

3．5．2 不同施氮与不同秸秆还田对春玉米地上部干物重的变化

3．6 长期定位试验：长期不同培肥措施对土壤有机碳和养分的影响

3．6．2 长期不同培肥措施土壤中全氮含量的变化

3．6．3 长期不同培肥措施土壤中速效磷含量的变化

3．6．4 长期不同培肥措施土壤中速效钾含量的变化

3．7 短期定位试验：不同施氮与不同秸秆还田对土壤有机碳和养分的影响

3．7．1 不同施氮与不同秸秆还田处理土壤有机碳的变化

3．7．2 不同施氮与不同秸秆还田处理土壤中全氮含量的变化

3．7．3 不同施氮与不同秸秆还田处理土壤中速效磷含量的变化

3．7．4 不同施氮与不同秸秆还田处理土壤中速效钾含量的变化

4 讨论

4．1 不同培肥措施对土壤呼吸的影响

4．2 土壤呼吸速率与水热条件的关系

4．3 不同培肥措施对春玉米产量的影响

4．4 不同培肥措施对土壤有机碳和养分的影响

4．4．1 不同培肥措施对土壤有机碳的影响

4．4．2 不同培肥措施对土壤全氮的影响

4．4．3 不同培肥措施对土壤速效磷和速效钾的影响

5 结论

参考文献

作者在读期间发表学术论文情况

作者简历

致谢