黄土高原旱地垄作覆膜土壤氮素累积运移过程与去向研究

摘要

垄作覆膜作为提高作物产量的技术，在黄土高原地区得到广泛应用，然而该地区氮肥利用率低，严重制约着农业的发展，同时覆膜系统由于水热的改变，其氮素迁移转化过程与传统栽培存在很大差异，因此研究垄作覆膜下的氮素迁移累积与去向对提高覆膜系统氮肥利用效率具有重要的指导意义。本研究持续时间为2015-2017年，通过对垄作覆膜和平作不覆膜氮素迁移累积变化的差异比较，同时结合 15N-尿素微区试验和田间原位矿化试验，对比分析垄作覆膜和平作不覆膜当季氮肥的去向和土壤自身的供氮潜力，以期为覆膜体系优化施肥与旱作雨养农业可持续发展提供理论依据。研究结果表明： （1）垄作覆膜明显提高了土壤中的氮素累积含量，垄作覆膜系统的无机氮累积量是平作不覆膜的5.9倍，且主要集中在0-30 cm土层，“表聚现象”明显。在生育期80-110 d时间段内，垄作覆膜-垄表层(0-40 cm)土壤无机氮含量出现爆发式增长。 （2）垄作覆膜和平作不覆膜处理玉米对肥料氮吸收量分别为85.2和49.8 kg hm-2，垄作覆膜较平作不覆膜提高了72.5%的吸收量；垄作覆膜和平作不覆膜的当季氮肥残留量分别为110.9和69.8 kg hm-2，覆膜较平作提高了58.8%的残留量；垄作覆膜和平作不覆膜的当季氮肥损失量分别63.9和139.7 kg hm-2，垄作较平作较低了54.5%的损失量。 （3）在垄作覆膜处理中，玉米吸收的肥料 15N 主要来自于垄，占 15N 总吸收量的96.5%，仅有3.5%的肥料 15N来源于沟内；垄作覆膜中78.6%的氮素损失来自于沟，这说明垄作覆膜-垄是作物吸收氮素的主要源，而垄作覆膜-沟是氮素损失的主要源。垄作覆膜模式中观测到明显的氮素横向迁移现象：垄上氮肥向沟迁移(垄?沟)和沟内氮肥向垄内迁移(沟?垄)，横向迁移量分别为6.0和12.2 kg hm-2。氮素横向迁移发生在0-40 cm土层。 （4）在玉米生育期内，垄作覆膜-垄中氮素矿化现象显著，表层土壤无机氮含量明显升高，而到生育末期，表层土壤无机氮含量降低到背景值水平。通过分析覆膜处理矿化装置内的有机氮（全氮）和无机氮的变化情况，发现两者存在着相反的变化趋势。在玉米生育期，高温和降雨量较多的时期土壤偏向于矿化；气温较低和少降雨量时期，土壤无机氮素偏向于固定。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究进展

第二章 材料与方法

2.1 试验地概况

2.2 试验布设

2.3 样品的采集

2.4 样品测定

2.5 分析方法

第三章 旱地垄作覆膜对土壤无机氮分布与累积的影响

3.1 不同栽培模式下土壤无机氮含量分布特征

3.2 不同栽培模式下土壤无机氮累积特征

3.3 小结

第四章 15N尿素定量研究玉米垄作覆膜肥料氮去向

4.1 不同栽培模式下玉米生物量和氮素吸收分布特征

4.2 不同栽培模式下当季肥料氮去向

4.3 小结

第五章 垄作覆膜土壤氮素运移特征

5.1 不同栽培模式下土壤无机氮-15N垂向迁移

5.2 垄作覆膜中垄沟的横向迁移特征

5.3 小结

第六章 垄作覆膜对土壤氮素矿化的影响

6.1 不同栽培模式土壤全氮和无机氮变化规律

6.2 不同栽培模式土壤矿化量、有机碳变化分析

6.3 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

缩略词

致谢

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