设施菜地土壤耕层增厚及土壤培肥机制研究

摘要

设施蔬菜连年种植很容易发生土壤耕层变薄、养分分布不均、微生物区系失衡、病虫害多发等连作障碍问题。为克服土壤耕层变薄，理化性状恶化的现象，以花椰菜和鲜食玉米作为供试作物，采用大田试验与室内分析相结合的方法，研究了京郊保护地条件下两种耕作方式（浅翻、深翻）与三种施肥模式（不施肥、施有机肥、施有机肥+秸秆）对土壤主要理化性状、生物学性状及作物生长的影响。主要结果如下:
　　 1耕作和施肥改善了土壤的物理性状。无论是深翻还是施有机肥和秸秆均能有效降低土壤容重，增加土壤含水量，其中深翻+施有机肥+秸秆处理达到了显著水平，使15～30cm土层容重降低了0.141g/cm3。施有机肥及秸秆还田均能够有效减少土壤耕层温差，3月29日的12:00时使土壤温度降低了2.0～4.0℃，3月28日的18:00时升高了3.0～4.0℃。不同施肥方式对土壤机械组成的影响呈现出不同的变化趋势，两种耕作方式下施有机肥+秸秆处理使0.05mm～0.25mm微团粒结构所占比例分别达到到44.32％和42.93％，单施有机肥处理次之，不施肥处理最低，分别为38.88％和38.82％。
　　 2施肥提高了土壤的养分含量。不同施肥处理后上表层(0～15cm)土壤养分含量均高于下表层(15～30cm)，且上下表层的变化趋势一致。施有机肥及秸秆还田均有利于增加土壤中有机质和全氮含量，两种耕作方式下，施有机肥+秸秆处理使上表层土壤的有机质含量分别显著增加7.15g/kg和5.93g/kg，使下表层土壤的全氮含量分别增加0.57g/kg和0.70g/kg。施肥起到增加土壤无机氮、速效磷和速效钾的效果，其中0～15cm土层无机氮、速效磷和速效钾的增加量分别为28.55～39.21mg/kg、9.66～29.19mg/kg和38.33～143.59mg/kg。
　　 3施肥改善了土壤的生物学性状。施有机肥及施有机肥+秸秆秸秆还田增加了土壤蚯蚓数量、微生物数量及土壤微生物生物量碳含量。施有机肥+秸秆处理的土壤中蚯蚓数达到了30条/m2以上，几乎是空白处理的3倍，细菌、放线菌和真菌增加值最大，分别增加了1.75×107个/g、3.93×106个/g和2.47×104个/g，土壤上下两表层的微生物量碳含量分别显著增加了44.82mg/kg和31.82mg/kg。
　　 4施有机肥及施有机肥+秸秆还田均能促进作物生长，提高作物产量。同空白对照相比，施肥增加了上下两土层内的根系分布，使三茬作物的生物产量有了明显提高，其中罗马花椰菜季生物产量的增长率为13.61％～37.69％，花椰菜季的增长率为20.89％～70.1％，鲜食玉米季的增长率为3.84％～12.98％。同时，浅翻方式下，施有机肥+秸秆处理使罗马花椰菜和花椰菜的VC分别提高了53.19mg/kg和74.30mg/kg。土壤经深翻后，花椰菜中硝酸盐含量有所降低，降幅为49.42～50.40mg/kg。
　　 5在施有机肥基础上进行秸秆还田能够增加肥料中氮、磷、钾的当季利用率，其中氮素利用率增加0.11～10.00个百分点、磷利用率增加1.40～8.96个百分点，钾素利用率增加14.20～35.19个百分点。土壤—作物体系养分表现平衡结果表明，秸秆还田可以减少浅翻耕作方式下体系中氮、磷的表现损失量，其中氮的表现损失量减少了89.03kg/ha，磷的表观损失量减少了105.93kg/ha。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1 研究背景

2 研究目的和意义

3 设施土壤障碍的研究进展

4 有机肥料在土壤改良中的应用

4．1 有机物质对土壤理化性质的影响

4．2 有机肥的施入对土壤生物的影响

5 秸秆在土壤改良中的应用

5．1 对土壤物理性质的影响

5．2 对土壤化学性质的影响

5．3 对土壤微生物的影响

6 土壤耕作方法及其对土壤理化性质的影响

7 技术路线图及研究内容

7．1 技术路线图

7．2 研究内容

第二章 研究材料与方法

1 试验区概况

2 供试材料与试验设计

2．1 供试材料

2．2 试验设计

3 测定项目与方法

4 统计分析方法

第三章 结论与讨论

1 不同耕作、施肥方式对土壤物理性状的影响

1．1 对土壤容重的影响

1．2 对土壤含水量的影响

1．3 对土壤温度的影响

1．4 对土壤团粒结构的影响

1．5 小结与讨论

2 不同耕作、施肥方式对土壤化学性状的影响

2．1 对土壤有机质的影响

2．2 对土壤全氮的影响

2．3 对土壤无机氮的影响

2．4 对土壤速效磷的影响

2．5 对土壤速效钾的影响

2．6 小结与讨论

3 不同耕作、施肥方式对土壤生物学性状的影响

3．1 对土壤微生物碳的影响

3．2 对土壤微生物数量的影响

3．3 土壤中蚯蚓数的变化情况

3．4 土壤微生物碳与有机碳之间的相关关系

3．5 小结与讨论

4 不同耕作、施肥方式对作物生长及品质的影响

4．1 对作物株高和叶绿素含量的影响

4．2 对作物根系的影响

4．3 对作物品质的影响

4．4 对作物产量的影响

4．5 小结与讨论

5 不同耕作、施肥方式下的养分利用率及土壤-作物体系中养分平衡

5．1 对肥料利用率的影响

5．2 对土壤-作物体系中养分平衡的影响

5．3 小结与讨论

第四章 全文主要结论与展望

1 主要结论

2 创新点

3 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢