稻麦轮作系统下硫脲铵的施用效果及氨挥发损失研究

摘要

新型氮肥因在降低氮素损失、提高作物产量和氮肥利用率等方面的特点被广泛应用于作物氮高效利用的研究。硫脲铵是一种新开发的氮肥品种，由工业副产品硫酸铵和应用最广泛的尿素合成，具有成本低、环保等特点，在提高作物产量和氮肥利用率上具有较大的潜力，因此展开硫脲铵对环境影响和生态效益在稻田施用中的深入评价十分必要。本研究通过大田试验以尿素和硫酸铵为对照，展开了稻麦轮作体系下硫脲铵的施用效果、土壤氮素变化、氮肥利用率和氨挥发特征等研究。本试验于2013-2015年在中科院南京土壤研究所常熟试验站进行，共设置不施氮肥、尿素、硫酸铵和硫脲铵四个处理，水稻季和小麦季的用氮量分别为240 kg/hm2和168 kg/hm2。主要研究结果如下:
　　1、在三种氮肥之间，硫脲铵处理的水稻产量最高，分别比尿素和硫酸铵处理增产236 kg/hm2和341 kg/hm2。与尿素和硫酸铵相比，硫脲铵在作物生育期能增加地上部生物量。在水稻季时，三种氮肥之间，硫脲铵处理的水稻籽粒和地上部吸氮量均最高，其中籽粒吸氮量分别比尿素和硫酸铵增加6.94 kg/hm2和10.77 kg/hm2，地上部吸氮量比尿素和硫酸铵提高16.91 kg/hm2和27.45 kg/hm2。与尿素和硫酸铵处理相比，硫脲铵处理的氮肥利用率分别提高了7.05％和11.44％;在农学效率和偏生产力上，比尿素和硫酸铵分别提高了0.98 kg/kg和1.42 kg/kg。在小麦季时，硫脲铵处理的总吸氮量比尿素和硫酸铵分别低17.05 kg/hm2和33.19 kg/hm2;氮肥利用率比尿素和硫酸铵分别低10.15％和19.76％;硫脲铵的偏生产力和农学效率分别比尿素和硫酸铵降低1.79 kg/kg和3.14 kg/kg。可见与尿素和硫酸铵相比，硫脲铵提高了水稻的产量、氮肥利用率、农学效率和偏生产力，其中水稻季的硫脲铵氮肥利用率在42％左右，说明硫脲铵在水稻上具有较大的优势。
　　2、与尿素和硫酸铵处理相比，硫脲铵提高了水稻季土壤铵态氮和硝态氮的含量。在水稻不同生育期，硫脲铵在0-20 cm土层的土壤铵态氮分别比尿素和硫酸铵提高1.13 mg/kg和2.46 mg/kg，其在20-40 cm土层的土壤铵态氮分别比尿素和硫酸铵提高1.20 mg/kg和1.26 mg/kg;三种氮肥处理间，土壤硝态氮含量没有显著差异;2015年水稻季不同处理土壤表层硝态氮和铵态氮含量差异不显著，但均以硫脲铵处理含量最高。在小麦季不同生育期，硫酸铵处理的土壤硝态氮和铵态氮含量均显著高于尿素和硫脲铵处理，尿素与硫脲铵处理之间差异不显著。总体上，土壤中铵态氮和硝态氮均主要集中在0-20 cm土层，且随土层深度增加而降低，铵态氮的变化幅度大于硝态氮。水稻和小麦收获时，土壤硝态氮含量大于铵态氮含量。水稻季土壤硝态氮和铵态氮含量均以硫脲铵处理最高，小麦季土壤硝态氮和铵态氮含量则以硫酸铵处理最高。作物收获时铵态氮和硝态氮在各土层处理之间差异均不显著。
　　3、水稻季的氨挥发总量和损失率均远高于小麦季。在水稻季，硫脲铵处理的氨挥发主要发生在施肥后5-7天内。2013年硫脲铵的损失量显著小于尿素和硫酸铵，挥发率分别降低了5.39％和13.79％;2014年和2015年的各氮肥品种间差异不显著。硫脲铵的氨挥发量在不同时期表现为:在分蘖肥和穗肥期均低于尿素和硫酸铵;在基肥期低于硫酸铵，但与尿素无差异。硫脲铵施入稻田后可降低田面水铵态氮、pH和尿素浓度，有利于减少氨挥发损失。在小麦季，硫脲铵氨挥发主要发生在施肥后7-10天内，挥发量较低，且主要发生在基肥期。硫酸铵的氨挥发总量显著低于尿素和硫脲铵，硫脲铵与尿素处理无显著差异。因此，硫脲铵的氨挥发损失在水稻季低于尿素和硫酸铵，在小麦季高于硫酸铵，与尿素无显著差异。
　　本研究结果表明，硫脲铵对水稻和小麦有增产效果，尤其是水稻，且成本比尿素更低，在水稻季其吸氮量和氮肥利用率都显著高于尿素和硫酸铵。因此，在保证水稻产量的情况下，综合经济和环境效益，太湖流域选择硫脲铵替代尿素作为氮肥，可降低施氮成本、减少氨挥发损失，提高氮肥利用率。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 绪论

1．1 立题背景及意义

1．2 文献综述

1．2．1 我国氮肥施用现状概况

1．2．2 新型氮肥的研究概况

1．2．3 化学氮肥利用率的研究进展

1．2．4 化学氮肥氨挥发损失的研究进展

1．3 研究目标、内容及技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第二章 材料与方法

2．1 试验区概况

2．2 供试材料

2．3 试验设计

2．4 样品采集与分析

2．4．1 植株样采集与分析

2．4．2 土样采集与分析

2．4．3 氨挥发采集与分析

2．4．4 田面水采集与分析

2．5 数据处理与分析

第三章 硫脲铵对水稻和小麦生长及产量的影响

3．1 不同处理对水稻和小麦生育期生物量的影响

3．1．1 水稻季

3．1．2 小麦季

3．2 不同处理对水稻和小麦产量及其构成因素的影响

3．2．1 水稻季

3．2．2 小麦季

3．3 结论与讨论

第四章 硫脲铵对水稻和小麦土壤氮素的影响

4．1 不同处理对水稻和小麦生育期土壤硝态氮的影响

4．1．1 水稻季

4．1．2 小麦季

4．2 不同处理对水稻和小麦生育期土壤铵态氮的影响

4．2．1 水稻季

4．2．2 小麦季

4．3 不同处理对水稻和小麦收获时土壤硝态氮的影响

4．4 不同处理对水稻和小麦收获时土壤铵态氮的影响

4．5 结论与讨论

第五章 硫脲铵对水稻和小麦氮肥利用效率的影响

5．1 不同处理对水稻氮肥利用率、农学效率及偏生产力的影响

5．2 不同处理对小麦氮肥利用率、农学效率及偏生产力的影响

5．3 结论与讨论

第六章 硫脲铵对水稻和小麦氨挥发损失的影响

6．1 不同处理对水稻和小麦氨挥发动态变化的影响

6．1．1 水稻季

6．1．2 小麦季

6．2 不同处理对氨挥发相关影响因素的影响

6．2．1 田面水NH4+-N浓度

6．2．2 田面水尿素浓度

6．2．3 田面水pH

6．2．4 田面水TN浓度

6．3 不同种类氮肥在不同施肥时期的氨挥发损失量与损失率

6．3．1 水稻季

6．3．2 小麦季

6．4 结论与讨论

第七章 全文主要结论

参考文献

致谢

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