相同气候背景下南北方稻田土壤上水稻氮响应及氮效率差异

作     者：黄秋红 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭显龙

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：土壤类型 氮响应 氮去向 氮效率 分蘖 氮矿化 

摘      要：目前,南北方稻田上水稻对氮素的响应和吸收利用存在明显的空间差异,以往研究多数基于不同的空间尺度,未能扣除气候和品种等因素的影响,难以区分土壤这一因素的作用。针对这一问题,2018和2019年,在黑龙江省哈尔滨市设置N示踪的水稻盆栽试验。以黑龙江省黑土型水稻土,江苏省乌栅土型水稻土,湖南省红壤型水稻土为试验材料,每个土壤上设置3个施氮水平:N0,不施氮肥;N1,0.87g·N·pot(相当于150 kg·N·hm);N2,1.74g·N·pot(相当于300kg·N·hm)。测定水稻分蘖、叶片SPAD值、土壤氮素矿化、植株干重、含氮量、产量和氮效率等指标,研究土壤和氮量对水稻生长和氮效率的影响,揭示不同区域氮效率差异与土壤间的关系,为深入认识区域氮效率差异提供理论依据。主要试验结果如下:(1)不同土壤的起始无机氮量和氮素矿化特征有显著差异。起始无机氮总量从大到小依次为:红壤型水稻土,黑土型水稻土和乌栅土型水稻土,红壤型水稻土显著比黑土型水稻土高17.95%,比乌栅土型水稻土高10.99%。淹水培养28天的过程中,红壤型水稻土的累积矿化氮量显著高于另外两种土壤98.53%-381.69%。红壤型水稻土和乌栅土型水稻土前期矿化速率快,后期矿化速率慢,黑土型水稻土供氮过程最为平缓。(2)施氮能显著增加水稻叶片SPAD值,也能显著促进籽粒和秸秆对氮素的吸收。红壤型水稻土的氮素积累量比另外两种土壤高,且在不施氮时其水稻叶片SPAD最高。乌栅土型水稻土和黑土型水稻土植株含氮量和氮积累量差异不显著,红壤型水稻土的植株含氮量比这两种土壤高31.03%,氮积累量高43.78%。(3)土壤类型对水稻分蘖数和成穗率有极显著影响,氮量在拔节期和收获期显著影响水稻分蘖。与无氮处理相比,施氮使黑土型水稻土水稻分蘖数提高56.64%-77.61%,使乌栅土型水稻土水稻分蘖数提高21.90%-38.40%,2018年对红壤型水稻土的水稻分蘖数没有显著影响,2019年使其分蘖数提高6.32%。不施氮时,红壤型水稻土水稻分蘖数比黑土型水稻土高45.20%,比乌栅土型水稻土高40.65%。土壤类型和氮量对成穗率的影响存在年际差异,2018年氮量对分蘖成穗率有显著影响,N2处理显著高于N0处理26.17%,而2019年氮量对分蘖成穗率无显著影响,土壤类型在2018年对分蘖成穗率有显著影响,而2019年无影响。(4)土壤类型与氮量对水稻吸收肥料氮的比例有极显著影响,第一季黑土型水稻土上的水稻比乌栅土型水稻土吸收肥料氮高10.51%,比红壤型水稻土高22.20%;下一季土壤之间差异减小。施氮能显著促进各土壤上水稻对肥料氮的吸收,N2处理比N1处理高46.21%。第二年水稻吸收肥料氮的比例显著低于第一年26.35%。不同土壤的肥料N的去向有所差异,第一季N在黑土型水稻土中的主要被水稻吸收(31.4%-41.31%),在乌栅土型水稻土中的去向主要为残留和损失(32.19%-41.17%),在红壤型水稻土中主要去向是残留(32.46%-41.14%)。在2019年,第二季N被水稻吸收的比例较少(3.05%-5.72%),主要残留于土壤中或经其他途径损失。(5)土壤类型对水稻产量有显著影响,无氮处理下,红壤型水稻土的水稻产量显著高于乌栅土型水稻土90.90%,显著高于黑土型水稻土53.64%;红壤型水稻土各处理AE(氮肥农学效率),RE(氮肥回收利用率)和PE(氮肥生理利用率)显著低于另外两种土壤;黑土型水稻土的水稻AE比乌栅土型水稻土高25.68%,而乌栅土型水稻土的水稻PFP(氮肥偏生产力)比黑土型水稻土高4.72%。施氮使黑土型水稻土和乌栅土型水稻土产量分别提高93.41%和43.88%,而施氮对红壤型水稻土产量无显著影响。