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水肥交互对马铃薯生理特性、生长势及根层土壤酶活性的影响

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水肥交互对马铃薯生理特性、生长势及根层土壤酶活性的影响

作者：王美琪延安大学

学位级别：硕士

为揭示水肥交互对马铃薯生理特性、生长势及根层土壤酶活性的影响,拟通过水肥交互对马铃薯形态指标和生长指标的影响,以及对其根层土壤酶活性的相互关系,实现用土壤酶活性作为判断土壤肥力的指标,从而提高土壤酶活性,力求改善土壤生态... 详细信息

为揭示水肥交互对马铃薯生理特性、生长势及根层土壤酶活性的影响,拟通过水肥交互对马铃薯形态指标和生长指标的影响,以及对其根层土壤酶活性的相互关系,实现用土壤酶活性作为判断土壤肥力的指标,从而提高土壤酶活性,力求改善土壤生态环境、提高土壤肥力和植物生物产量,同时对判断马铃薯大棚土壤肥力演变趋势,定向培育高肥力土壤具有极其重要的意义。试验于2016-2017年在延安大学生命科学学院实验基地进行,试验以陕北地区大面积种植的“荷兰15”脱毒种薯为材料,试验采用完全随机设计,以充分灌水(100%ET)和当地推荐施肥量(F:N-PO-KO为240-120-300 kg·hm)为基础,3个灌水量(W1:100%ET;W2:80%ET;W3:60%ET)和3个施肥水平(F1:240-120-300 kg·hm;F2:180-90-225 kg·hm;F3:120-60-150 kg·hm),共组成9个处理(T1,100%ET,240-120-300 kg·hm;T2,80%ET,180-90-225 kg·hm;T3,60%ET,120-60-150kg·hm;T4,100%ET,180-90-225 kg·hm;T5,80%ET,120-60-150 kg·hm;T6,60%ET,240-120-300 kg·hm;T7,100%ET,120-60-150 kg·hm;T8,80%ET,240-120-300 kg·hm;T9,60%ET,180-90-225 kg·hm),设置60%ET灌水、不施肥和不覆膜处理为对照组(CK),共10个处理,通过收集实验数据,分析灌水量和施肥量对马铃薯生理指标和酶活性的交互影响。主要结果表明:1.在整个生育期,马铃薯株高呈现先缓速增加,再急速增长,后缓速增长的生长规律。T7处理的增长速度最大,CK处理从定植到收获期,株高增长量为46.2 cm,T7处理增长量比CK的株高增长量高31%。在相同灌水量条件下,中肥处理(N-P-K,80-90-225 kg·hm)的株高增长量最大。在施肥量相同的情况下,马铃薯株高随着灌水量的增加而增加。灌水量与马铃薯株高呈正相关关系,施肥量与马铃薯株高增加量呈负相关关系。2.随着生育期的推进,马铃薯茎粗呈缓慢上升趋势,总体呈先缓速增加再急速增长,后缓速增长的生长规律。T7处的茎粗增长量最大,比CK处理的茎粗高30%。所有处理(T1、T9除外)的茎粗均高于CK处理。各处理茎粗由大到小依次排列为:T7>T5>T3>T8>T4>T2>T6>CK>T1>T9。在灌水量相同条件下,施肥量与马铃薯茎粗增长呈负相关关系。在施肥量相同条件下,灌水量与马铃薯茎粗呈正相关关系。3.在整个发育期,马铃薯叶片的叶面积随着定植天数的增加而逐渐增大。T5处理的叶面积增长量最大,比处理CK高出46.7%。在水肥交互的影响下,各处理叶面积增长量的大小可以依次排列为:T5>T6>T1>T3>T7>T2>CK>T8>T9>T4。在灌水量相同的情况下,低水高肥以及中水低肥能够促进马铃薯叶片叶面积生长;在施肥量相同的情况下,灌水量过高会减缓马铃薯叶片叶面积的增长;而中、低灌水量对马铃薯叶片的叶面积增长量起到促进作用。4.马铃薯中的叶绿素含量在整个生育期总体呈先下降再略微增长,后缓速下降的规律。各处理在马铃薯定植7 d后叶绿素含量达到最大,且处理T1从定植7 d到采收期的叶绿素变化量最大,比处理CK的叶绿素变化量高出55.6%。各处理叶绿素含量变化量的大小可以依次排列为:T1>T8>T3>T4>T2>CK>T9>T6>T7>T5,因此处理T5的叶绿素含量降低的幅度最小。在灌水量相同的条件下,施肥量与叶绿素含量变化量呈正相关关系;在施肥量相同的情况下,灌水量与其叶绿素含量变化量呈正相关关系。5.通过对马铃薯株高、茎粗、叶长、叶宽、叶绿素整体取平均值,马铃薯生长势呈先持续增长,后缓慢下降,从马铃薯定植后14 d开始生长活力持续增强,在定植后35 d达到最高值,此后,随着生育期的推进,生长活力持续降低。T7处理是马铃薯生长各个时期最优的方案,生长活力最强。推荐最佳水肥配比组合T7(100%ET,N-PO-KO为120-60-150 kg·hm)。6.不同的灌水和施肥对土壤蛋白酶的影响显著,并得出最优的水肥配比(T7)。定植后21 d,土壤蛋白酶活性最高,显著高于其他生育期。每个生育期都有蛋白酶活性最高的处理,其中,在土壤蛋白酶活性最高的生育期中,土壤蛋白酶含量最高的处理是T8(80%ET,240-120-300 kg·hm)即中灌水量、高施肥量。7.在马铃薯生长的整个生育期,土壤碱性磷酸酶活性最高增量随着灌水和施肥的不同而略有差异。定植28 d时,土壤碱性磷酸酶活性最高,且碱性磷酸酶含量最高的水肥配比处理是T7(100%ET,

关键词：马铃薯生理特性生长势酶活性水肥交互

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三种土壤下玉米水肥交互效应比较研究

三种土壤下玉米水肥交互效应比较研究

作者：赵长海中国农业科学院

学位级别：硕士

在中国农科院可控温室条件下,采用盆栽试验二次通用旋转组合设计研究方法,利用采自陕西长武的黑垆土、河南封丘的潮土、湖南祁阳的红壤等在不同水热梯度下形成的三种土壤,研究比较了不同水氮磷钾交互对玉米不同叶龄期生长发育、干物质... 详细信息

在中国农科院可控温室条件下,采用盆栽试验二次通用旋转组合设计研究方法,利用采自陕西长武的黑垆土、河南封丘的潮土、湖南祁阳的红壤等在不同水热梯度下形成的三种土壤,研究比较了不同水氮磷钾交互对玉米不同叶龄期生长发育、干物质积累、养分吸收积累、光合生理特性及叶片酶活性的影响,主要结论如下: 从水肥互作对不同叶龄期玉米生长发育影响来看,5叶期叶面积表现为红壤>黑垆土>潮土,红壤分别比黑垆土与潮土高23.24%和121.62%;8叶期潮土W150PK处理叶面积最高,黑垆土与红壤下叶面积最高值出现在W200NPK处理,红壤分别比黑垆土与潮土高9.58%和20.19%。5叶期和8叶期黑垆土生长居中,潮土先慢后快,红壤生长最快。从水肥互作对不同叶龄期玉米干物质积累影响来看,三种土壤下5叶期到12叶期为水氮敏感期,之后单因子影响各异,表现为黑垆土下水氮作用明显,潮土下水钾作用明显,红壤下氮磷作用明显。黑垆土下5叶期水磷互作显著,8叶期水氮互作显著,15叶期水磷互作较显著,12叶期与18叶期交互不显著;潮土下除18叶期外,其余四个测定叶期氮磷互作显著或极显著;红壤下除5叶期水氮互作较显著外,其余四个测定叶期交互均不显著,交互作用规律性不明显。从水肥互作对玉米养分吸收影响来看,黑垆土水分胁迫下提高施氮水平促进植株全氮含量,施肥充足下提高灌溉量有助于氮素吸收;潮土下植株全氮含量、吸氮量最高的是处理WNPK,施磷量从P提高到P对植株氮吸收有一定的拮抗作用,水肥充足处理全磷量最高,植株全钾含量变化不明显;红壤下WNP处理吸氮量最高,WNP处理吸磷、钾量最高,高水分促进玉米植株对磷素的吸收。从水肥互作对不同叶龄期玉米光合生理影响来看,三种土壤8叶期水分限制W处理Pn均低;氮素缺乏降低Pn。黑垆土下肥足有助于Tr与Gs提高,潮土下高氮低磷NP处理对Tr与Gs有阻碍作用,红壤下水缺肥足促进Tr与Gs提高。15叶期水分限制W处理Pn均低;高氮低磷与水肥适中处理Pn、Tr与Gs均较高。黑垆土下水肥缺乏Tr与Gs最低,水分、磷素匮缺氮钾提高有助于Tr与Gs提高。潮土下水肥缺乏Pn降低,水分充足W处理氮磷互作促进Tr升高。红壤下不论水分高低,氮素缺乏光合指标均低,高氮高磷NP处理阻碍Pn提高。从水肥互作对不同叶龄期玉米叶片保护系统影响来看,三种土壤8叶期均有POD与SOD协调一致的规律。黑垆土下低氮高磷NP处理的SOD活性降低50.03%。潮土下低氮高磷NP处理的POD活性降低38.02%,且MDA含量较高。红壤下POD活性最高值比低水高肥处理的提高232.42%,MDA含量较高。15叶期适度水分胁迫W处理玉米叶片酶活性较高,MDA含量较低,黑垆土下MDA含量最高处理较之水分胁迫处理提高232.79%,潮土下MDA含量最高处理较之水分胁迫处理提高108.46%,红壤下MDA含量最高处理较之水分胁迫处理提高185.58%。

关键词：黑垆土潮土红壤玉米水肥交互比较研究

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三种土壤下小麦水肥交互效应比较研究

三种土壤下小麦水肥交互效应比较研究

作者：刘明中国农业科学院

学位级别：硕士

本研究利用采自河南封丘站的潮土、陕西长武站的黑垆土、湖南祁阳站的红壤，采用室内盆栽试验的研究方法，研究分析比较了上述三种不同水热梯度下形成的土壤在不同水氮磷钾交互条件下对小麦生长发育、光合特性、叶片酶活性、产量及养分... 详细信息

本研究利用采自河南封丘站的潮土、陕西长武站的黑垆土、湖南祁阳站的红壤，采用室内盆栽试验的研究方法，研究分析比较了上述三种不同水热梯度下形成的土壤在不同水氮磷钾交互条件下对小麦生长发育、光合特性、叶片酶活性、产量及养分吸收特性的影响，主要结论如下：(1)在潮土上研究结果表明，水氮磷钾配施对小麦苗期的生长影响不大，而随生育进程的推进，水、磷、钾对小麦干物质积累的促进作用显著，加强了光合作用，从而导致小麦有较好的株高和叶面积。生育期内水分胁迫下显著增强MDA含量，而SOD、POD与CAT协同作用，具有减缓MDA积累的作用。水分与磷素的丰缺对小麦产量的形成起重要作用，潮土上水分亏缺时注意水氮磷的合理配施和水分供应充足时氮磷钾的合理配施是该供试土壤下小麦高产的保障。随供磷水平的提高，植株内的氮磷含量增加而钾素含量减少，水氮磷的耦合协同作用较强。(2)在黑垆土上研究结果表明，水、氮是影响小麦生长两个重要因素。缺水是影响小麦光合指标的决定性因素。水分胁迫条件下，磷素可显著增强叶片的光合作用，促进干物质积累，增强抗逆性;而无水分胁迫时，水磷的相互替代作用明显。在本试验中，SOD和POD彼此间在逆境条件下的协调能力较强，且MDA含量与叶片保护酶活性的变化密切相关。水分是影响黑垆土下小麦生物产量的首要因子，其次是磷。分析表明：氮磷钾肥对生物产量的正耦合交互作用要建立在一定的土壤水分含量基础之上。不同水肥配比对小麦产量的影响较大，氮磷钾三因素在水分供应充足时，耦合增产效应显著，且小麦产量的表现趋势为：中氮＞高氮＞低氮。在黑垆土上，供磷水平的提高使小麦植株全氮、全磷含量增加，而对全钾影响的规律性不强。(3)在红壤上研究结果表明，由于红壤的特殊性，水分和过多的氮磷含量对小麦生长的促进作用不大，而钾素则相反。水分是影响小麦光合指标的主要限制因素，水分胁迫时，氮磷钾对光合指标的耦合协同效应显著，而无水分胁迫时，三者交互由协同转为拮抗作用。水分和养分的增加使红壤下小麦叶片保护酶活性提高和丙二醛含量的降低，从而增加了小麦的抗逆性;磷素含量的高低和分配直接影响这保护酶活性和MDA的含量。在本试验中，水分胁迫时增施氮钾肥和无水分胁迫时增施磷钾肥是提高小麦物质产出的关键。在红壤上，小麦对氮磷钾吸收利用表现为磷含量的提高促进了小麦对氮素的吸收利用。(4)三种土壤的比较得出，水分在三种土壤下对小麦的影响均占主导地位，水分胁迫均导致减产，且红壤减幅最大。不同的氮、磷、钾水平在不同的土壤和水分条件下对小麦的影响差异较大，因此适宜的肥料用量和区域间合理调配是节水节肥的关键。(5)水肥在三种土壤条件下耦合互作对小麦的影响有较为显著的差异，水分是影响肥料间耦合的关键因子。氮素是氮磷、氮钾耦合互作的主控因子，磷、钾与氮配合在潮土上表现为由协同转为拮抗;而在黑垆土上则是水分胁迫时不明显而无水分胁迫时则是中氮＞低氮＞高氮;红壤在两种水分条件下均表现为中氮＞低氮＞高氮。磷钾交互在两种水分条件下对三种土壤下小麦的影响类似，磷的主效应显著。

关键词：潮土黑垆土红壤小麦水肥交互比较研究

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烤烟水肥交互效应以及水分调控研究

烤烟水肥交互效应以及水分调控研究

作者：苏贤坤浙江大学

学位级别：硕士

烤烟(Nicotiana tabacum L.)是我国重要的经济作物,在国民经济中占据重要地位。当前,云南烟区局部的或间歇性干旱已对烤烟生产造成很大影响。为了充分提高水肥利用率和烟叶品质,开展了云南烟区降水量分析、烤烟品种抗旱性鉴定以及烤烟... 详细信息

烤烟(Nicotiana tabacum L.)是我国重要的经济作物,在国民经济中占据重要地位。当前,云南烟区局部的或间歇性干旱已对烤烟生产造成很大影响。为了充分提高水肥利用率和烟叶品质,开展了云南烟区降水量分析、烤烟品种抗旱性鉴定以及烤烟水肥交互效应与水分调控研究。主要研究内容和结果如下: 本研究首先根据云南省24个主产烟区1985～2001年的降水资料,通过对云南不同烟区多年平均降水量、烤烟大田生长时期降水量以及团棵期、旺长期降水量的比较,总结了云南烟区降水的主要特征,并对烤烟生产水分管理提出了对策。采用不同浓度聚乙二醇(PEG)对烤烟进行根际渗透胁迫模拟干旱处理,研究抗旱生理指标对渗透胁迫的生理响应,利用隶属函数对云南烟区的5个烤烟主栽品种的抗旱性进行了初步评价,并利用旱棚试验对各基因型的实际抗旱能力进行了比较,结果表明:烤烟抗旱生理指标对渗透胁迫与实际干旱胁迫的生理响应基本一致;采用浓度为15%的聚乙二醇溶液渗透胁迫对烤烟抗旱性进行鉴定,鉴定结果与品种的实际抗旱能力一致;5个烤烟品种的抗旱性排序为V2>云烟85>红花大金元>云烟87>K326。对抗旱性差异明显的两个烤烟品种(云烟85和K326)在桶栽条件下利用N同位素示踪方法进行水肥交互效应研究,结果表明:不同水肥处理在烤烟各农艺性状、氮肥利用率以及烟叶内在化学品质指标上都表现出了显著的交互效应。在烤烟不同生育期进行水分调控处理,研究其对烟株的生长发育以及产质量的影响,结果表明:在烟田土壤水分低于干旱指标时对烟田进行灌水调控,早灌水的处理烟株生长势较强,灌水处理的上等烟、均价、亩产量、亩产值均较对照提高。随着水分调控措施的提前,烟叶钾含量逐渐提高,烟叶化学品质和评吸品质都有所提高。

关键词：烤烟水肥交互水分调控渗透胁迫抗旱性肥料利用率

水肥交互作用对黄土高原南瓜光合特性及其产量的影响

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中国农学通报 2008年第5期24卷 250-255页

作者：高静梁银丽贺丽娜周茂娟韦泽秀栾正春西北农林科技大学杨凌712100

通过不同的灌水和施肥处理,研究水肥交互作用对南瓜光合特性日变化及产量的影响,结果表明:水分与施肥因子对南瓜叶片的光合特性和产量有重要影响,在水分胁迫的情况下,肥水交互作用不显著,在水分较低的情况下,二者表现互为限制条件的协... 详细信息

通过不同的灌水和施肥处理,研究水肥交互作用对南瓜光合特性日变化及产量的影响,结果表明:水分与施肥因子对南瓜叶片的光合特性和产量有重要影响,在水分胁迫的情况下,肥水交互作用不显著,在水分较低的情况下,二者表现互为限制条件的协同作用;在水分较高的情况下,肥水交互作用转变成顺序加和作用。其中单因素效应大小表现为:氮>水>磷,耦合效应大小表现为:氮与水耦合>氮与磷耦合>磷与水耦合。在水分适宜时,适宜的施肥量(施氮量50kg/hm2、施磷量35 kg/hm2)可以提高南瓜光合速率和产量,不施肥或施肥量过高都会影响南瓜光合速率和产量。

关键词：水肥交互南瓜光合特性产量

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南方平原区水肥调控下水稻节水减排效应研究

灌溉排水学报 2023年第4期42卷 67-73页

作者：肖新邹志科陈燕飞罗文兵李亚龙杨子荣邹传林邓海龙付桃秀长江大学武汉430100 长江科学院武汉430010 桂林理工大学广西桂林541006 江西省灌溉试验中心站南昌330201

【目的】揭示南方平原区水肥调控下的水稻节水减排效应。【方法】基于田间试验,设置传统淹灌(W0)和间歇灌溉(W1)2种灌溉模式,不施氮(N0)、减量施氮(N1,135 kg/hm2)及常规施氮(N2,180 kg/hm2)3种施氮水平,分析不同水肥调控方案下的水稻... 详细信息

【目的】揭示南方平原区水肥调控下的水稻节水减排效应。【方法】基于田间试验,设置传统淹灌(W0)和间歇灌溉(W1)2种灌溉模式,不施氮(N0)、减量施氮(N1,135 kg/hm2)及常规施氮(N2,180 kg/hm2)3种施氮水平,分析不同水肥调控方案下的水稻节水、增产、控污和减排效应。【结果】灌溉模式影响水稻灌水量、渗漏量和排水量,W1模式相比W0模式下的水稻灌水量减少18.12%~28.37%,渗漏量减少13.68%~22.85%,平均节水28.77%。在N1、N2施氮水平下,W1处理相比W0处理的水稻平均增产分别达到16.57%与29.94%。与W0模式相比,W1模式下的TN排放负荷量平均减少25.67%。同一灌溉模式下,TN排放负荷量随着施氮量的增加而增加。施氮水平对氨挥发总量有显著影响,而灌溉模式和水肥交互作用对氨挥发总量的影响不显著。【结论】最优的水肥交互模式为W1N1处理,相对于当地传统模式可使水稻增产9.82%,节水27.54%,控污25.67%,减排11.90%。

关键词：节水减排水肥交互氨挥发稻田灌溉模式

基于博弈论组合赋权TOPSIS法的宁夏中部干旱带枸杞水肥综合评判

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排灌机械工程学报 2024年第10期42卷 1058-1065页

作者：杨震尹娟孙富斌马正虎杨莹攀韩雨禄宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程中心宁夏银川750021 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021

为探寻宁夏中部干旱带枸杞最优水肥组合,设置灌水和施肥二因素三水平共9个处理,分析不同水肥交互对枸杞生长、产量、果实品质多个指标的影响.引入层次分析法(analytic hie-rarchy process,AHP)和熵权法对3类因素10个指标进行多层赋权,... 详细信息

为探寻宁夏中部干旱带枸杞最优水肥组合,设置灌水和施肥二因素三水平共9个处理,分析不同水肥交互对枸杞生长、产量、果实品质多个指标的影响.引入层次分析法(analytic hie-rarchy process,AHP)和熵权法对3类因素10个指标进行多层赋权,运用博弈论的组合赋权法获得各单一指标最终权重,基于TOPSIS法构建枸杞生长评价体系,并以高产、优质、高效为目标建立枸杞水肥交互响应数学模型.结果表明,高水对枸杞生长、产量和品质的影响具有统计学意义(P水肥处理为高水低肥(W3F1).解析枸杞生长对水肥耦合的响应模型,得到最适灌水和施肥区间分别为灌水量75%~110%ET 0、施肥量(N-P_(2)O_(5)-K_(2)O)为165.0-60.0-105.0 kg/hm^(2)~223.5-79.5-144.0 kg/hm^(2),在此区间利用回归模型Y=-0.0904+0.3706 X_(1)+0.0002 X_(2)2-0.0104 X_(1)X_(2)(综合评分Y、灌水量X_(1)、施肥量X_(2))确定有利于实现枸杞的优质高效生产的最优水肥组合.

关键词：枸杞水肥交互博弈论组合赋权 TOPSIS 综合评价

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甘蔗伸长期水肥互作效应研究

甘蔗伸长期水肥互作效应研究

作者：李世君广西大学

学位级别：硕士

本试验选用甘蔗品种新台糖22号为试验材料,在甘蔗的伸长期间,设相当于降雨量20mm/旬(A)、40mm/旬(A)、60mm/旬(A)三个不同供水量处理,在甘蔗整个生长期间,设施纯氮12kg/666.7m(B)、24kg/666.7m(B)、36kg/666.7m(B)三个不同施氮量处理。... 详细信息

本试验选用甘蔗品种新台糖22号为试验材料,在甘蔗的伸长期间,设相当于降雨量20mm/旬(A)、40mm/旬(A)、60mm/旬(A)三个不同供水量处理,在甘蔗整个生长期间,设施纯氮12kg/666.7m(B)、24kg/666.7m(B)、36kg/666.7m(B)三个不同施氮量处理。研究了不同供水量处理、不同施氮量处理以及不同水肥互作对甘蔗农艺性状、抗逆性生理、与生长有关的生理生化、产量、工艺性状、矿质营养等的影响。试验结果表明: 1.在不同供水量处理的情况下:A处理能明显提高叶绿素的含量、可溶性糖含量、硝酸还原酶活性,提高土壤的含水量、叶片鲜重的含水量;提高+3叶中全N、全P、全K的含量和降低枯叶中K的含量。A处理甘蔗的株高、蔗茎的生长速度和叶面积指数较大,产量最高,能够降低枯叶中N、P的含量。 2.在不同施氮量处理的情况下:B处理叶绿素的含量较高,能够提高叶片鲜重的含水量,提高+3叶中全N、全P、全K的含量和降低枯叶中全N、全P、全K的含量,蔗茎含糖量最高,B处理能够提高土壤的含水量、叶面积指数较大,多酚氧化酶的活性较强,可溶性糖含量和硝酸还原酶活性较高,产量最高。 3.在水肥互作的情况下:采用不同的互作方式,研究表明: A.在水氮互作方面,在供水量较低的情况下,施N量低的处理叶绿素的含量较高,在高供水量较高时,施N量高的处理叶绿素的含量较高;施N量小的处理多酚氧化酶的活性不随供水量的大小而变化;在供水量和施N量同时增加时,+3叶可溶性糖的含量较高;施N量大的处理硝酸还原酶的活性不随供水量的大小而变化;高供水量处理在施较少氮肥时可提高叶片中磷元素的含量,中等供水在施较多氮肥时能够提高叶片中磷元素的含量;供水量较低情况下,甘蔗的株高随着施氮量的增加而增高,伸长速度也随施氮量的提高而伸长速度加快;B处理在高供水量(A)的情况下的产量和含糖量最高,产量达到9 647kg/666.7m,含糖量达到1 350kg/666.7m。 B.在氮水互作方面,高供水量处理多酚氧化酶的活性不随施N量的大小而变化;A处理在不同施N量的情况下可溶性糖的含量较高;低供水量都能在不同施氮量下提高叶片中钾元素的含量。A处理能在不同的施氮量下降低干枯叶片和叶鞘中钾元素的残留量,提高了钾元素转移再利用率。氮水互作对甘蔗株高、生长速度又正效应效果。A处理在中施氮量(B)的情况下的产量和含糖量最高。

关键词：甘蔗水分氮肥水肥交互产量品质

水肥作用下土壤碳转化特征及机制研究——以采煤塌陷地复垦土壤为例

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水肥作用下土壤碳转化特征及机制研究——以采煤塌陷地复垦土壤为...

作者：王鑫鑫安徽师范大学

学位级别：硕士

土壤有机碳库和无机碳库作为土壤碳库的重要组成部分,土壤碳转化及其与大气之间的交换会对土壤质量和大气中温室气体浓度产生深远影响。目前关于土壤总碳库或活性有机碳库的研究已有不少,但对于土壤无机碳及其组分变化特征的研究相对较... 详细信息

土壤有机碳库和无机碳库作为土壤碳库的重要组成部分,土壤碳转化及其与大气之间的交换会对土壤质量和大气中温室气体浓度产生深远影响。目前关于土壤总碳库或活性有机碳库的研究已有不少,但对于土壤无机碳及其组分变化特征的研究相对较少。水肥条件的变化会显著影响土壤碳库的变化,这与土壤酶和微生物的参与密切相关。采煤塌陷地新复垦土壤具有结构差、养分含量低等特点,研究水肥处理下复垦土壤碳变化,对于矿区复垦土壤碳固定、土壤质量提升有一定指导意义。因此,本研究以徐州柳新矿采煤塌陷地新复垦土壤为供试土壤,开展了室内培养试验,研究了水肥作用下土壤碳库变化特征,不同水肥处理下土壤酶活性和微生物群落结构特征的差异以及土壤微生物与碳转化的联系机制。主要研究结果如下:(1)土壤水分含量增加及施肥均能促进CO排放,相同水分下氮肥配施有机肥(W+N+O)处理下CO排放量高于仅施氮肥(W+N)处理。水分及施肥处理对CH排放浓度的影响均较小。水肥处理培养后,土壤总有机碳(SOC)含量提升、总无机碳(SIC)含量降低。不施肥(CK)处理下,随水分提升,总有机碳变化量减小,总无机碳变化量增大。不同施肥处理土壤SOC大致表现为W+N+O>CK>W+N。水肥处理后,土壤无机碳含量均显著减少,施肥会进一步促进无机碳分解。(2)供试土壤各组分碳分布状况为矿质结合态无机碳(MIC)>矿质结合态有机碳(MOC)>颗粒态无机碳(PIC)>颗粒态有机碳(POC)>溶解性无机碳(DIC)>溶解性有机碳(DOC)。MOC、DOC、PIC、MIC均受施肥处理和水肥交互作用的共同影响,水分对无机碳组分中MIC、DIC影响较大。培养后POC、DOC、PIC含量均有一定提升。随水分提升DOC、DIC释放量增加,且W+N+O处理对溶解性碳的提升效果优于W+N处理。施肥处理在W3水分下POC、PIC低于CK处理。施肥处理下不同水分间MOC含量差异较小,仅施氮肥不利于MOC积累,W3NO处理MOC含量最高。培养后土壤MIC含量显著降低,施肥处理下MIC含量及在土壤碳中分配比例均在W1水分最低,说明低水状况下施肥促进MIC分解。非稳定性碳(颗粒态碳、溶解性碳)在W1水分下含量及占比较高、W3水分下较低,稳定性碳(矿质结合态碳)变化则与之相反。(3)水肥处理均能促进土壤酶活性提升,适宜水分条件下,施肥效果更好。随水分提升,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性均增强,施肥处理进一步促进这3种酶活性提升。过氧化氢酶活性则随水分提升程度较小,且施肥处理较CK处理过氧化氢酶活性降低。W+N+O处理W1、W3水分下土壤蔗糖酶活性显著提升,相同水分蔗糖酶活性均表现为W+N+O>W+N>CK。脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性则表现为W+N处理高于W+N+O处理,且在W2水分条件下活性更高。去除土壤原本有机碳含量会显著降低蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性。(4)总体来说,缺水显著降低PLFAs,W+N+O处理会增加土壤PLFAs总量,W+N处理则会略有降低。水分、施肥处理对革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌G-、真菌、放线菌等优势菌群的影响均达到显著水平,水肥交互无显著影响。G-、G+含量表现为W+N+O高于W+N处理,真菌含量则相反。仅施氮肥会抑制厌氧菌、放线菌、一般细菌活性。随水分增加,G+/G-比值下降,真菌/细菌比值上升;W+N处理较W+N+O处理G+/G-值低,真菌/细菌值高。低水分微生物生理胁迫强度大,W+N处理生理胁迫强度大于W+N+O。W2水分下微生物群落结构最稳定,W+N+O的微生物群落结构稳定性强于W+N。不同水肥环境下土壤微生物群落结构差异较大,W+N处理在不同水分下群落结构分异较大。相同水分条件下,W+N+O处理与不施肥处理,群落结构较为相似,与W+N处理差异较大。W+N+O处理与一般细菌、G+、放线菌、真核细菌关系更为密切。(5)土壤有机碳与无机碳在不同水肥条件下存在相互转化,且MIC、DOC、POC和CO在碳转化过程中作主要贡献。土壤酶和微生物参与土壤碳转化过程。土壤有机碳组分中活性组分(DOC、POC)易被好氧细菌、蔗糖酶、放线菌利用,通过呼吸作用或促进有机碳矿化排放CO,MOC受过氧化氢酶间接影响缓慢分解。在不同水环境中,微生物参与CO、CH之间转化。培养瓶内p H、CO分压等会影响无机碳的溶解和沉淀,脲酶、G-、磷酸酶、真菌具有促进碳酸盐分解的作用。微生物群落结构的差异会影响利用碳源的差异,W2NO和W3NO处理微生物群落结构相似,利用碳源也相似。蔗糖酶、放线菌、一般细菌、真菌通过体内周转或与矿物质结合等促进有机碳以稳定形态积累。

关键词：水肥交互有机碳无机碳酶活性微生物群落结构