不同施氮水平和灌溉方式对稻田氮素渗漏淋溶和N2O排放的影响

摘要

我国作为农业大国，对于农业方面的科学探究显得尤为重要。水稻作为主要粮食作物之一，有关水稻生产中各方面的问题研究也成为当今农业科学研究前沿的热门话题。水分和氮素是水稻生长过程中两个重要的限制因子。当前，水资源的严重匮乏一直是我国在农业可持续发展道路上的重大问题;氮素是直接影响水稻产量的重要营养元素，因此，导致在水稻生产中化肥不合理施用的现象，进而产生稻田土壤生态环境破坏，稻田面源污染及温室气体排放量增多等附带问题。所以，开展水稻节水灌溉和氮素营养合理施用的综合性研究成为现今后水稻科学研究的重要方向和领域。此项研究不仅对水稻生产有着积极的意义，而且对于水稻生态环境的改善也具有重要研究价值。
　　本研究采用2×4双因子完全交互实验设计，分为不同灌溉措施（CI:控制灌溉;CF:常规灌溉）和不同施氮水平（N0:300kg·hm-2; N1:减氮10％; N2:减氮20％;N3:减氮40％），通过连续两年的田间探究性实验，研究了控制灌溉措施的节水效应、不同水氮条件对水稻产量、稻田生态环境、氮素渗漏淋溶及氧化亚氮(N2O)排放量的影响。两年的试验结果表明:
　　1)不同水氮条件对水稻的有效穗数和千粒重影响达到显著水平，实验结果显示，节水控灌和增加氮肥的施用可以明显提高水稻的有效穗数和千粒重，其中施氮水平差异对水稻产量差生了较明显的影响，而不同水分条件对水稻产量的影响效果并不显著。
　　2)实验结果表明，不同水氮条件下，稻田土壤的理化性质也有明显的变化。水稻的pH值随着施氮量的降低而降低。在相同施氮水平条件下，土壤pH值显示为常规灌溉处理略高于节水控灌处理，但各处理间无显著差异;在常规灌溉处理中，施氮量降低至常规施氮量的20％时，土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量均显著降低，节水控灌处理中，土壤NH4+-N含量在施氮量降低到常规施氮量的20％时显著降低，土壤NO3-N含量在施氮量降低到常规施氮量的40％时显著降低。节水控灌中，常规施氮和减氮40％处理的土壤全氮含量均相应显著高于常规灌溉，只有在施氮量降低至常规施氮量20％时，节水控灌处理的NO3--N含量显著高于常规灌溉处理，其他施氮水平下均无显著差异。
　　3)土壤线虫常被作为不同农田管理措施的敏感指示生物。实验结果表明，八个处理中共观测到16科28属的土壤线虫，分别为食细菌线虫7科12属，食真菌线虫3科4属，植食性线虫3科5属，杂食/捕食性线虫3科7属。其中丝尾垫刃属Filenchus为所有处理的优势属，占所有线虫总数的35.4％～47.9％。所有处理中均以食真菌线虫所占比例最高，食细菌线虫次之，然后是植食类线虫，杂食/捕食性线虫数量最少。常规灌溉条件下土壤线虫总数略大于控制灌溉下的线虫总数，但无显著差异;当施氮量减少20％（即降低到240 kg N·hm-2）时，土壤线虫总量有明显的提高，而随着施氮量的进一步降低，线虫总数并无明显变化。
　　4)不同水氮条件对不同深度土壤渗漏水的NH4+-N、NO3--N浓度均有不同程度影响。相同水分条件下，土壤深度20cm处的渗漏水中NH4+-N、NO3--N浓度均随氮肥施用量的减少而降低，土壤深度80cm处，土壤渗漏水中NO3--N浓度随施氮量的增加而升高;在相同氮素水平条件下，节水控灌下的NO3--N浓度显著高于常规灌溉，而灌溉措施对NH4+-N浓度无明显影响;与常规灌溉相比，控制灌溉显著提高了渗漏水中的NO3--N浓度，增幅达31.17％;灌溉措施和施氮水平对NH4+-N均无显著影响。
　　5)不同水氮条件对稻田N2O排放量的影响在水稻的各个生育时期影响不同。N2O排放量峰值一般出现在每次施肥后，以及田间干湿交替变化明显的时候，除水稻的黄熟期，节水控灌处理N2O排放量高于常规灌溉处理。在水稻的黄熟期，常规灌溉处理的N2O排放量高于控制灌溉处理。比较水稻四个生育时期，拔节育穗期N2O的排放量最大。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 国内水资源状况及研究推广水稻节水灌溉的必要性

1．1．1 国内水资源状况

1．1．2 国内外水稻节水灌溉技术研究进展及其在国内推广的必要性

1．1．3 水稻的水分吸收特性及节水灌溉对水稻的影响

1．1．4 节水灌溉的意义

1．2 水稻利用氮素的特性和我国氮素流失问题及相应解决方案

1．2．1 水稻利用氮素的特性

1．2．2 我国氮素流失问题及相应解决方案

1．3 水氮互作效应对水稻及稻田生态环境的影响

1．3．1 水氮互作效应在水稻方面的研究进展

1．3．2 水氮互作对稻田生态环境的影响

第二章 材料与方法

2．1 样地概况

2．2 水稻品种

2．3 试验设计

2．3．1 试验设计

2．3．2 小区布置

2．3．3 水稻栽培管理

2．4 测定指标与方法

2．4．1 气象因子监测

2．4．2 灌溉指标监测

2．4．3 水稻产量测定

2．4．4 土壤样品采集及测定方法

2．4．5 土壤线虫的分离提取方法及生态指数评价

2．4．6 渗漏水样采集及测定方法

2．4．7 N2O采集及测定方法

2．5 数据分析

第三章 不同水氮条件对水稻产量和土壤性质的影响

3．1 不同水氮条件对水稻产量变化的影响

3．1．1 不同水氮条件对水稻产量构成因素的影响

3．1．2 不同水氮条件对水稻产量的影响

3．2 不同水氮条件对稻田土壤理化性质的影响

3．3 不同水氮条件对稻田土壤线虫群落的影响

3．3．1 不同水氮条件对土壤线虫数量的影响

3．3．2 不同水氮条件对土壤线虫群落组成的影响

3．3．3 不同水氮条件下土壤线虫群落结构评价

3．4 讨论

第四章 不同水氮条件对稻田土壤氮素渗漏淋溶的影响

4．1 不同水氮条件对稻田土壤渗漏水中NH4+-N浓度动态变化的影响

4．2 不同水氮条件对稻田土壤渗漏水中NO3--N浓度动态变化的影响

4．3 讨论

第五章 不同水氮条件对稻田N2O排放量的影响

5．1 不同水氮条件对稻田N2O排放量的影响

5．2 讨论

第六章 全文结论与研究展望

6．1 主要结论

6．2 创新点

6．3 存在问题及展望

参考文献

致谢

在校期间发表的论文