尿素水解铵硝化特点对土壤供氮性及小麦根系生长的影响

摘要

尿素具有含氮量高、性质较稳定、长期施用对土壤结构无不良影响等优点，是目前我国农业生产中施用数量最多的氮肥品种。但长期以来，一直存在着氮肥利用率低、损失严重等问题，大量的氮素损失不仅造成能源浪费和农业经济效益低下，而且还产生了严重的农田土壤污染。为了探讨旱地土壤中尿素的转化特点，以期为合理施用尿素，减少损失，提高尿素利用率提供理论依据。本研究在豫西旱地褐土上进行大田试验，设置施肥期（播前20d、播前10d、播种当天）和氮肥种类（对照、尿素、硫酸铵+尿素、硝酸钠、氯化铵）两因素，研究了不同施肥期下尿素水解铵的硝化特点及规律，不同氮肥形态对土壤供氮特性、土壤酶活性、以及对小麦生长及生理代谢的影响。研究结果主要如下：
　　1.在豫西旱地土壤中，尿素的水解硝化和施肥时期密切相关。播前20d、播前10d施用尿素，13d后土壤硝态氮达峰值，硝化作用在施肥后的13d时完成；适期播种时施用，土壤硝态氮峰值与播前20d和播前10d施用相比向后推迟至23d出现。施肥后不同形态土壤氮素的含量有所增加，高 NO3--N水平持续较长时间；铵态氮肥施入后，土壤的铵态氮浓度能在13~23d内降至与对照接近，但硝态氮浓度一直低于施硝态氮处理。
　　2.综合硝化率、硝化速率、净矿化量和净硝化量来看，在播前20d和适期施肥条件下，加入底物（硫酸铵）能够促进尿素水解铵很快硝化。AS+U处理的净矿化量和净硝化量较U处理分别提高了21.9％和35.8%。
　　3.施氮对土壤铵、硝态氮的影响有明显的差异，土壤铵态氮在拔节期和灌浆期达峰值，呈现 M型变化；而土壤硝态氮变化较平稳，其含量随着小麦生育期的推进处于较低水平。不同氮肥形态对土壤供氮性能的影响各异。①酰胺态氮能显著提高5~10cm和10~15cm近根区铵态氮和0~5cm远根区铵态氮含量及5~10cm土层近、远根区硝态氮含量；②铵态氮则能有效提高15~20cm土层远根区铵、硝态氮含量；③混合氮能有效提高0~5cm和15~20cm土层的近根区铵态氮和硝态氮的含量。
　　4.施用氮肥后，无论是近根区还是远根区土壤pH值虽有一些变化，各处理间最大相差0.3个单位，但氮肥形态间无显著差异。施用硝态氮肥，根际土壤pH有上升现象，而施用铵态氮肥则有下降现象。随着小麦对铵硝态氮的吸收有所升高或降低，并未对土壤性质造成直接影响。
　　5.施用氮肥可以提高土壤酶活性。可使脲酶活性提高60.3%，蛋白酶活性平均提高36.0%，蔗糖酶活性平均提高36.7%，脱氢酶活性平均提高1倍，过氧化氢酶平均提高33.8%；五种酶活性变异系数的均值为：脲酶﹥脱氢酶﹥蛋白酶﹥蔗糖酶﹥过氧化氢酶。氮肥形态对小麦不同生育期五种土壤酶的影响各异。①酰胺态氮肥有利于提高土壤蛋白酶活性和0~20cm土层脲酶活性；②铵态氮肥有利于提高土壤脱氢酶活性和0~20cm土层中过氧化氢酶活性及20~40cm土层中蔗糖酶活性；③硝态氮和混合氮则能分别提高20~40cm土层中脲酶和过氧化氢酶的活性、0~20cm土层蔗糖酶活性。
　　6.硝态氮与铵态氮相比，硝态氮小麦叶干重较铵态氮处理高32%，总生物量高39%，日增重高34.5%；硝态氮也可以提高根干重和根冠比及根系活力，并能显著提高硝酸还原酶活性，使可溶性糖含量提高；其氮素吸收量也最大，吸收效率高，分别高于其它处理79.5%和38.5%，且分配到根中的比例提高了4.4%。
　　7.施氮对小麦产量及产量构成因素（穗数、穗粒数、粒重）均呈现出不同的影响。硝态氮能较好的增加冬小麦的穗数和穗粒数。综合三个施肥期产量均值来看，产量顺序为 SN>AS+U>AC>U>CK。三个施肥期中，硝态氮肥（SN）产量均高于其他处理，比对照增产69.3%，比铵态氮（AC）增产13.2%，比酰胺态氮（U）增产22.9%，比混合态氮（AS+U）增产9.1%。混合态氮比单一酰胺态氮增产12.7%。

目录

符号表

第1章 文献综述

1.1化学肥料施用现状与发展前景

1.2植物氮素营养研究

1.3氮肥在土壤中的转化

1.4施氮对土壤供肥强度的影响

1.5氮肥利用率的研究进展

1.6施氮对小麦根系生长的影响

1.7本研究课题的提出

第2章 尿素水解铵的硝化特性

2.1试验材料与方法

2.2结果与分析

2.3本章小结

第3章 氮肥形态对土壤供氮性能的影响

3.1试验材料与方法

3.2结果与分析

3.3本章小结

第4章 氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响

4.1试验材料与方法

4.2结果与分析

4.3本章小结

第5章 氮素形态对小麦幼苗生长及根系生理特性的影响

5.1试验材料与方法

5.2结果与分析

5.3本章小结

第6章 氮肥形态对冬小麦产量的影响

6.1试验材料与方法

6.2结果与分析

6.3本章小结

第7章 讨论

7.1不同施肥期对尿素水解铵硝化的影响

7.2氮肥形态对土壤供氮性能的影响

7.3氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响

7.4氮素形态对小麦根系生长的影响

7.5氮肥形态对冬小麦产量及其构成因素的影响

第8章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果