硝化抑制剂DCD与不同施氮量对粮田系统氮素分布及N2O排放的影响

摘要

氮是植物生长必需的大量营养元素之一。目前，在农业生产中农民为了追求高产，不合理施用氮肥引发了一系列环境问题如作物体内硝酸盐过量积累、土壤硝态氮向深层淋失、大气N2O排放量增加。为了减少由于过量施用氮肥增加土壤向大气排放N2O的量，本文试图通过施用硝化抑制剂来延缓尿素水解以及水解产物NH4+的氧化过程，实现尿素氮高效利用、减轻氮肥造成的大气污染。本文采用典型潮土为供试土壤，进行夏玉米—冬小麦—夏玉米三季轮作试验，在不同氮肥施用量基础上增施硝化抑制剂DCD，研究硝化抑制剂DCD与不同施氮量对轮作体系小麦和玉米氮素利用、土壤氮素时空分布及其土壤中N2O排放通量的影响。确定最佳氮肥施用量，揭示硝化抑制剂DCD在保证作物稳产的基础上降低土壤中N2O排放量的效果，为粮田合理施用氮肥，提高氮素利用率、降低农业污染提供合理依据和技术支撑。得到的主要结论如下:
　　 1.确定了氮肥和硝化抑制剂的合理配施量。3个轮作季的田间试验结果表明，随着施氮量的增加，每茬小麦、玉米整株干重和籽粒产量均呈抛物线型变化，其中以施氮量为225 kg·hm-2时，小麦和玉米的产量均较高。加与不加硝化抑制剂DCD条件下，施氮量与小麦、玉米产量间均有显著的一元二次回归关系，根据回归模型计算出了各季小麦、玉米的最高产量施氮肥量。与不施氮肥处理相比，各施氮肥处理的三茬作物总产量提高了24.42％-32.89％;与不加DCD的各氮水平相比，DCD+LN、DCD+MN、DCD+HN(LN、MN、HN各代表低氮、中氮、高氮水平)处理的三茬作物总产量分别提高了2.71％、0.37％和1.78％，说明DCD有增加作物产量的趋势，其原因在于体内干物质积累和氮素养分利用效率及过程增强。
　　 2.明确了3个轮作季土壤碱解氮含量的时空动态变化规律。随着土壤深度的加深，各处理的土壤碱解氮含量均有逐渐降低的趋势，0-40cm土壤碱解氮含量降低幅度尤为明显。随着作物生育期的延长，土壤碱解氮含量有所降低，但在作物关键生育期追施氮肥后，土壤碱解氮含量会有暂时的增加，而后又呈下降趋势3.揭示了硝化抑制剂DCD对玉米-小麦轮作体系土壤N2O有明显的减排抑制作用。在本试验低、中、高氮水平条件下，第一茬玉米加DCD处理比相应的不加DCD处理分别减少N2O总排放量1.66％、7.40％、5.66％;第二茬小麦加DCD处理比相应的不加DCD处理分别减少N2O总排放量23.84％、26.06％、36.05％;第三茬玉米加DCD处理比相应的不加DCD处理分别减少N2O总排放量38.22％、33.52％和22.85％;三季作物试验期间，加DCD处理比相应的不加DCD处理平均减少N2O总排放量325.95μg·m-2·h-1，平均减少了17.72％。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 氮肥的利用现状及对环境的影响

1．2．2 硝化抑制剂作用的影响因素

1．2．3 硝化抑制剂对作物的影响

1．2．4 硝化抑制剂对土壤氮素转化的作用效果

1．2．5 硝化抑制剂对N2O排放的作用效果

1．2．6 硝化抑制剂的作用机理

1．3 本文立题依据

1．4 研究内容

1．4．1 不同施氮量与DCD配施对玉米／小麦轮作体系植株干物质分配、氮素分布及土壤氮素时空分布的影响

1．4．2 硝化抑制剂DCD对玉米／小麦轮作体系N2O排放的影响

1．5 技术路线

2 材料与方法

2．1 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第一茬玉米田氮素分布及N2O排放的影响

2．1．1 供试材料

2．1．2 试验处理及方法

2．1．3 测定项目及方法

2．2 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第二茬小麦田氮素分布及N2O排放的影响

2．2．1 供试材料

2．2．2 试验处理及方法

2．2．3 测定项目及方法

2．3 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第三茬玉米田氮素分布及N2O排放的影响

2．3．1 供试材料

2．3．2 试验处理及方法

2．3．3 测定项目及方法

2．4 相关指标的计算

2．5 处理数据的统计分析

3 结果与分析

3．1 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第一茬玉米田氮素分布及N2O排放的影响

3．1．1 第一茬玉米干物质的分配

3．1．2 第一茬玉米各器官氮素积累

3．1．3 第一茬玉米土壤氮素时空分布规律

3．1．4 第一茬玉米N2O气体排放

3．1．5 第一茬玉米氮素利用

3．2 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第二茬小麦田氮素分布及N2O排放的影响

3．2．1 第二茬小麦干物质的分配

3．2．2 第二茬小麦各器官氮素积累

3．2．3 第二茬小麦叶绿素含量变化规律

3．2．4 第二茬小麦土壤氮素时空分布规律

3．2．5 第二茬小麦N2O排放的影响

3．2．6 第二茬小麦氮素利用

3．3 硝化抑制剂DCD与不同施氮量对第三茬玉米田氮素分布及N2O排放的影响

3．3．1 第三茬玉米干物质的分配

3．3．2 第三茬玉米各器官氮素积累

3．3．3 第三茬玉米叶绿素含量变化规律

3．3．4 第三茬玉米土壤氮素时空分布规律

3．3．4 第三茬玉米N2O排放的影响

3．3．5 第三茬玉米氮素利用

4 讨论

4．1 三茬作物产量分析

4．2 土壤养分时空分布规律

4．3 三茬作物土壤N2O排放通量比较

5 结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢