花前夜间增温下不同施氮量对麦田土壤养分及微生物的影响

摘要

气候变暖已对农业生产造成可预见的影响。气候变暖是夜间升温幅度高于白天，增温主要发生在冬春季，土壤的增温幅度大于大气，而冬小麦大部分生长时间在冬春季，因而麦田地下部对气候变暖响应更加明显，加之近年来大量施用氮肥导致土壤环境恶化，养分失衡等问题。为此本研究通过模拟气候变暖情景，开展花前夜间开放式主动增温（W1:增温，W0:不增温。下文同）与不同施氮量（N1:150 kg·ha-1，N2:225kg·ha-1，N3:375 kg·ha-1。下文同）双因素大田试验，阐明花前夜间增温下不同施氮量对麦田理化环境、土壤养分含量以及酶和微生物活性的影响特征，对今后气候持续变暖环境下冬小麦的耕作措施与栽培技术，水肥调控管理具有重要意义。主要结论如下:
　　1.开放式花前夜间增温导致地下升温1.5℃，地上升温0.9℃，明显增加花前≥0℃积温。增温也明显降低了土壤体积含水量。增温与不同氮量处理均降低了土壤pH，N1、N2、N3分别降低0.13％,0.54％和1.23％。两年试验后，增温处理的土壤pH较基土平均下降2.92％。增温还降低了冬小麦根系含水量和根系活力。拔节期施氮量越高根系活力越大，影响较显著。
　　2.增温下土壤有效磷在成熟期显著下降，速效钾在苗期、拔节期和抽穗期均显著降低;但显著增加了苗期和抽穗期土壤有机质含量。不同施氮量能够极显著地影响各冬小麦生育期内硝态氮和氨态氮含量变化，如N3处理能显著提高拔节期和抽穗期土壤铵态氮和硝态氮含量;不同肥料处理影响土壤有效磷和速效钾含量变化，如N1处理下土壤有效磷和速效钾含量均最高。增温与施氮交互作用对全氮、土壤有效磷、土壤有机质也产生影响。
　　3.花前增温对蔗糖酶活性影响较大，增温显著增强了抽穗期和成熟期过氧化氢酶活性。增温明显增加了细菌数目和活性，提高了微生物丰度和多样性;增温下N1、N2和N3处理间细菌相似性和重叠率更大。施氮相较于增温对土壤脲酶影响更大。N3处理在拔节期、抽穗期和开花期都显著降低了土壤脲酶活性。N3处理显著增加拔节期和成熟期土壤蔗糖酶活性。N1处理提高土壤过氧化氢酶活性，并在拔节期达到显著水平。增温下，N1和N3处理使土壤细菌OTU总数分别增加3.4％和3.0％。N2处理下土壤细菌OTU数目降低了4.0％。细菌丰度和群落多样性随施氮量增加而降低。
　　增温与施氮交互作用极显著影响拔节期与开花期土壤脲酶活性，对拔节期、抽穗期和开花期土壤过氧化氢酶也有显著影响。W1N1处理能显著对土壤细菌数量和活性起促进作用。W1N1与W1N3处理能增加土壤微生物量碳含量。W1N1处理下氮肥生产效率、氮肥农学效率和氮肥利用率最高。因此在未来气候变暖趋势下，适当减少施氮量即有利于缓减土壤酸化、氨中毒，保持土壤环境健康，并且节约成本。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 施氮与增温对土壤理化性质的影响

1．1．1 施氮对土壤理化性质的影响

1．1．2 增温对土壤理化性质的影响

1．1．3 增温与施氮交互对土壤理化性质的影响

1．2 施氮与增温对土壤微生物和酶的影响

1．2．1 施氮对土壤微生物和酶的影响

1．2．2 增温对土壤微生物和酶的影响

1．2．3 增温与施氮交互对土壤微生物和酶的影响

1．3 研究目的和意义

第二章 研究内容与方法

2．1 试验基地概况

2．2 研究内容

2．3 试验设计

2．4 技术路线

2．5 数据处理与分析

第三章 花前夜间增温与不同施氮量对麦田土壤环境的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验基地概况

3．1．2 处理与材料

3．1．3 土壤采集及保存

3．1．4 测定项目及方法

3．1．5 数据处理与分析

3．2 结果与分析

3．2．1 增温对土壤温湿度的影响

3．2．2 增温和施氮对土壤pH及冬小麦根系的影响

3．3 讨论与结论

3．3．1 讨论

3．3．2 小结

第四章 花前夜间增温与不同施氮量对土壤化学养分的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 试验基地概况

4．1．2 处理与材料

4．1．3 土壤的采集及保存

4．1．4 测定项目及方法

4．1．5 数据处理与分析

4．2 结果与分析

4．2．1 增温和施氮对土壤有机质的影响

4．2．2 增温和施氮对土壤各形态氮的影响

4．2．3 增温和施氮对土壤有效磷和速效钾的影响

4．3 讨论与结论

4．3．1 讨论

4．3．2 小结

第五章 花前夜间增温与不同施氮量对土壤酶和微生物的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 试验基地概况

5．1．2 处理与材料

5．1．3 土壤的采集及保存

5．1．4 测定项目及方法

5．1．5 数据处理与分析

5．2 结果与分析

5．2．1 土壤酶

5．2．2 土壤微生物

5．2．3 氮肥效率

5．3 讨论与结论

5．3．1 讨论

5．3．2 小结

第六章 讨论及结论

6．1 讨论

6．2 结论

6．3 主要创新点和不足

参考文献

硕士期间发表的相关论文

致谢