氮、磷化肥用量对土壤养分和玉米产量的影响

摘要

目的：通过3年田间试验，研究北疆灰漠土区不同氮、磷肥用量对土壤养分含量以及玉米生长和产量的影响，分析土壤微生物活性和微生物群落功能多样性的变化，探讨长期施肥对土壤养分动态、作物产量和土壤微生物的影响，提出玉米农田氮、磷肥料投入阈值，为北疆灰漠土区玉米的合理施肥提供依据。
　　方法：2011-2013年开展肥料定位田间小区试验。设置氮肥和磷肥用量两组试验，其中，氮肥试验设计6个氮肥（N）用量水平：0、225、300、375、450、600 kg/hm2（300 kg/hm2为当地玉米农田氮肥推荐用量，磷肥（P2O5）施用量为75 kg/hm2）；磷肥试验设计4个磷肥（P2O5）用量水平：0、75、150、300 kg/hm2（75 kg/hm2为当地玉米农田磷肥推荐用量，氮肥用量（N）为300 kg/hm2）。
　　结果：⑴增施氮肥显著增加土壤硝态氮和铵态氮含量以及土壤无机氮残留量。施氮量<225 kg/hm2时，土壤无机氮残留显著降低，表现为负积累；施氮量>300 kg/hm2时，无机氮残留量随施氮量呈抛物线性增加。⑵连续3年不施磷肥，土壤Olsen-P、H2O-P和CaCl2-P含量呈逐年降低趋势。施磷量为75 kg P2O5/hm2时，土壤速效磷含量基本维持平衡；磷肥用量>150 kg P2O5/hm2时，土壤速效磷积累显著。土壤H2O-P和CaCl2-P随磷肥用量呈指数增加，磷肥用量<150 kg P2O5/hm2时，土壤H2O-P变化较小；当磷肥用量>150 kg P2O5/hm2时，H2O-P和CaCl2-P含量迅速增加。⑶土壤Ca2-P、Ca8-P、Fe-P含量随施磷量和施用年限显著增加，Al-P含量仅在第三年略有增加，O-P和Ca10-P含量受施磷量和施肥年限的影响不大。土壤Ca10-P、O- P和其它形态无机磷的相关性不显著。不同形态无机磷与土壤速效磷的相关性依次为：Ca2-P>Ca8-P>Fe-P>Al-P>Ca10-P、O-P。⑷合理施用氮肥（0~300 kg N/hm2）可显著提高土壤微生物数量、生物量及酶活性。施氮>300 kg N/hm2，土壤脲酶活性显著降低，微生物量P和碱性磷酸酶活性变化不大；施氮>375 kg N/hm2，细菌、真菌、放线菌数量显著减少，微生物量C和N变化不大；而土壤蔗糖酶活性在施氮450 kg N/hm2时活性最强。土壤微生物群落的碳代谢功能多样性表现为N225、N0>N600、N450>N375、N300。⑸土壤细菌和真菌数量、微生物量N随施磷量（0~300 kg P2O5/hm2）增加显著提高。磷肥施用量>150 kg P2O5/hm2，土壤放线菌数量、微生物量C和P显著降低，蔗糖酶和碱性磷酸酶活性增加不显著。不同磷肥用量处理土壤微生物群落碳代谢功能多样性（AWCD）的大小顺序为P0、P300>P150、P75。⑹施氮300~375 kg N/hm2时，玉米干物质重、氮磷养分积累量和产量最高；过量施氮玉米增产不显著，氮肥利用率显著降低。玉米产量与无机氮积累量表现为显著的二次抛物线形关系。当土壤无机氮达到平衡时，玉米产量显著低于最高产量；而当玉米产量达到最大时，土壤无机氮则有一定积累。研究区玉米农田的氮肥投入阈值为270-340 kg N/hm2，既能获得较高的产量和肥料利用率，又能降低氮肥面源污染风险。⑺施磷量为0~150 kg P2O5/hm2时，增施磷肥可显著增加玉米干物质重，提高氮磷养分吸收量，促进氮素养分向籽粒运转，增加穗粒数，提高产量。施磷量>150 kg P2O5/hm2，玉米干物质重和产量有所降低。研究区玉米农田的磷肥投入阈值为98-145 kg P2O5/hm2，既能获得较高的产量和肥料利用率，又能降低磷素淋洗风险。
　　结论：增施氮肥（300~375 kg N/hm2）可提高土壤微生物数量、生物量及酶活性，显著促进玉米养分吸收，提高产量。施氮260 kg N/hm2时，土壤无机氮达到平衡；施氮>300 kg N/hm2，土壤脲酶活性显著降低，微生物量P和碱性磷酸酶活性变化不大，土壤无机氮积累量显著增加，玉米增产不显著，氮肥利用率降低。增施磷肥能显著增加土壤微生物数量、微生物量 N、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，施磷量为75 kg P2O5/hm2时，土壤有效磷基本保持平衡；施磷量高于150 kg P2O5/hm2时，土壤有效磷显著积累。研究区玉米农田的适宜氮肥投入阈值为270-340 kg N/hm2，磷肥投入阈值为98-145kg P2O5/hm2。

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第一章 前言

1.1 研究背景及意义

1.2 研究领域国内外的研究动态及发展趋势

1.3 研究目标和内容

第二章 试验内容与研究方法

2.1 试验设置

2.2 样品采集与处理

2.3 测试指标与方法

2.4 计算与数据处理

第三章 氮磷肥用量对土壤养分的影响

3.1氮肥用量下土壤硝态氮与铵态氮含量的垂直分布

3.2 不同施氮量对土壤无机氮残留量与积累量的影响

3.3磷肥用量对土壤磷素养分的影响

3.4不同磷肥用量对土壤无机磷含量及其比例的影响

3.5 讨论

3.7 小结

第四章 氮磷肥用量对玉米农田土壤微生物的影响

4.1氮磷肥用量对土壤微生物数量的影响

4.2氮磷肥用量对土壤微生物生物量的影响

4.3氮磷肥用量对土壤酶活性的影响

4.4不同氮磷肥用量下对土壤AWCD值变化

4.5土壤微生物群落多样性分析

4.6讨论

4.7小结

第五章 施氮量对玉米产量、养分吸收及氮素平衡的影响

5.1 不同氮肥用量对玉米干物质重的影响

5.2 不同氮肥用量对玉米养分吸收影响

5.3氮肥用量对玉米产量及其构成因子的影响

5.4 不同氮肥用量对肥料利用率的影响

5.5不同施氮量对氮素平衡的影响

5.5 氮肥用量与玉米产量和土壤无机氮积累量的相互关系

5.6 讨论

5.7 小结

第六章 磷肥用量对玉米产量、养分吸收及磷素平衡的影响

6.1 不同磷肥用量对玉米干物质重的影响

6.2 不同磷肥用量对玉米养分吸收的影响

6.3磷肥用量对玉米产量及其构成因子的影响

6.4 不同磷肥用量对肥料利用率的影响

6.5 施磷量对玉米产量和磷素平衡的影响

6.6 讨论

6.7 小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2主要创新点

7.3研究展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表