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基于15N同位素技术麦后复种绿肥减施化肥效应研究

基于15N同位素技术麦后复种绿肥减施化肥效应研究

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作者：毛小红青海大学

学位级别：硕士

本研究以豆科绿肥毛叶苕子(Vicia villosa L.)腐解为切入点,采用N同位素示踪技术,结合减施化肥长期定位实验,以明确长期种植毛叶苕子对青海高原冷凉地区土壤肥力、后茬作物小麦产量的影响,明晰不同来源氮素在小麦体内的累积与分配情况,... 详细信息

本研究以豆科绿肥毛叶苕子(Vicia villosa L.)腐解为切入点,采用N同位素示踪技术,结合减施化肥长期定位实验,以明确长期种植毛叶苕子对青海高原冷凉地区土壤肥力、后茬作物小麦产量的影响,明晰不同来源氮素在小麦体内的累积与分配情况,挖掘绿肥在青海高原地区农业生产中的重要作用,确定种植翻压毛叶苕子与土壤氮库、氮素的吸收利用之间的联系,揭示毛叶苕子培肥增效和改善土壤生态环境的作用机制,以优化农业生态系统中资源的分配机制与利用策略。(1)在田间利用尼龙网袋法,研究毛叶苕子腐解特性和氮磷钾等养分释放规律。结果表明,绿肥在翻压后50 d内腐解速度较快,腐解率达38%,腐解后期速度缓慢,在取样结束后,干物质累积腐解率为86.39%。整个腐解过程中氮磷钾养分释放速率表现为氮>钾>磷,氮和钾的养分释放趋势存在一致性,在52 d内快速释放,养分释放率分别为56.54%、74.27%,后期释放速率缓慢,在腐解结束时,其养分累积腐解率达91.31%、99.04%;磷的释放速率缓慢,且波动性较大,在腐解周期内含量呈上升趋势,取样结束后,累积腐解率为75.71%。绿肥毛叶苕子的干物质累积腐解率、养分累积释放率与腐解时间的关系可通过线性函数和对数函数拟合。通过本试验,预测复种绿肥可为后茬作物地块提供N172.80 kg.hm、PO 10.93 kg.hm、KO 139.63 kg.hm。(2)在土壤-植物系统中,化肥来源氮素表现为:植物吸收利用>土壤残留>损失,绿肥氮素则表现为:土壤残留>损失>植物吸收利用。小麦对化肥氮素的吸收大于绿肥氮素,小麦对化肥来源氮素的吸收介于46.00～54.08%之间,对绿肥来源氮素的吸收介于20.71～28.21%之间,化肥配施绿肥能分别提高小麦对两种来源氮素的吸收。绿肥氮素在土壤中的残留(38.47～58.22%)大于化肥氮素(31.44～40.69%);绿肥氮素损失(21.07～33.31%)较化肥氮素损失(5.22～22.56%)大。在小麦成熟期,两种来源氮素在各个器官中的分配比例均表现为:籽粒>颖壳>叶>茎>根,对促进氮素在籽粒中的累积作用达显著水平(P绿肥配施化肥能显著提高小麦不同生育期各个器官干物质累积量8.70～51.9%,还能促进小麦生殖器官中氮素的累积量。(3)以青春38号小麦和土库曼毛苕为供试材料,在绿肥定量翻压情况下减施不同比例的化肥,分析小麦不同生育期不同器官养分积累量与分配比例及肥料利用率等指标的变化。结果表明:施N 157.50 kg.hm、PO 78.75 kg.hm配合翻压绿肥处理能显著提高各生育期小麦的干物质积累量和养分累积量;并促进养分向生殖器官转移和积累,氮磷钾的转运效率分别为0.91、0.92、0.71;同时,可提高小麦植株体内养分的吸收利用效率,氮和磷的吸收利用效率分别达0.48和0.11。因此,绿肥毛叶苕子翻压量为30000 kg.hm,施N量为157.50 kg.hm、PO为78.75 kg.hm时有利于提高青海高原地区春小麦干物质积累及养分的吸收利用效率,并在此条件下能获得统一于环境、经济和生态效益的产量,比常规施肥和对照分别高3.95%和43.40%。综上,在小麦-绿肥毛叶苕子种植体系中,翻压绿肥替代30%的化肥,即绿肥翻压量为30000 kg.hm,施N量为157.5 kg.hm,PO量为78.75 kg.hm时小麦产量最高、植株对养分吸收利用效率较高,该条件下能优化氮素在各个器官中的分配比例,能征调养分向生殖器官转移,有利于协调土壤与植物之间的源库关系,同时,绿肥毛叶苕子翻压后在土壤系统中腐解,可向后茬作物地块提供N量172.80 kg.hm、PO 10.93 kg.hm、KO 139.63 kg.hm。此外,小麦对肥料来源氮素的吸收介于46.00～54.08%之间,小麦植株对绿肥来源氮素的吸收介于20.71～28.21%,理论上,小麦吸收的化肥氮素为72.45～85.18 kg.hm,有35.79～48.75 kg.hm的绿肥氮素供小麦吸收利用;在生产中,作物在生育期内所需的部分养分可由绿肥毛叶苕子腐解后释放的养分提供,由此,土壤养分库的再循环能减少下季作物对肥料的需求量,能有效的发挥绿肥毛叶苕子减肥增效和培肥土壤的功能。

关键词：绿肥养分释放 15N示踪技术氮素累积与分配减施化肥春小麦养分吸收利用

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光叶紫花苕子翻压后腐解释放规律及对烤烟生长发育影响的研究

光叶紫花苕子翻压后腐解释放规律及对烤烟生长发育影响的研究

引用

作者：孔伟华中农业大学

学位级别：硕士

光叶紫花苕子是湖北省烟田的重要绿肥作物。本研究采用2年大田定位试验的方法,利用在大田埋设尼龙网袋的方法研究了光叶紫花苕子的养分释放规律,并研究了光叶紫花苕子不同翻压量、不同翻压期对烤烟生长发育、产质量及养分吸收的影响,以... 详细信息

光叶紫花苕子是湖北省烟田的重要绿肥作物。本研究采用2年大田定位试验的方法,利用在大田埋设尼龙网袋的方法研究了光叶紫花苕子的养分释放规律,并研究了光叶紫花苕子不同翻压量、不同翻压期对烤烟生长发育、产质量及养分吸收的影响,以期为鄂西南烟区有效利用绿肥提供理论依据。获得以下主要结果： 1.在田间条件下利用埋设尼龙网袋法研究了光叶紫花苕子做绿肥翻压后的腐解速率及养分释放规律。结果表明,种植烤烟与否对烟田土壤中翻压光叶紫花苕子的有机物质腐解及养分释放动态无明显影响。光叶紫花苕子中有机物质在烟田土壤中腐解速率可分为3个阶段,前2周腐解速率最大,第3-9周腐解速率中等,9周以后较慢,3个阶段每周平均分解量分别占整个烟草生育期内总分解量的27.34%～33.16%,2.52%～4.61%和1.01%～1.74%。光叶紫花苕子中碳、氮、钾释放量与翻压时间的关系可用指数方程拟合,前1-2周释放速率最快,其后释放速率迅速下降并趋于稳定,其中氮在前5周释放量占其整个烤烟生育期内释放总量的78.61%～92.27%,不存在后期氮素供应过多导致烤烟成熟期推迟问题。但是,光叶紫花苕子中磷的释放速率相对比较平稳,没有明显阶段性,磷释放量与翻压时间关系可用直线方程拟合。经过整个烟草生长季节的分解,光叶紫花苕子中碳、氮、钾、磷的释放率分别达到68.76%～84.95%、69.57%-84.51%、97.09%～98.95%、41.26%～74.10%。烟田翻压光叶紫花苕子做绿肥时,应在烟苗移栽前翻压,并适当减少化肥用量。 2.在湖北恩施利用2年大田定位试验研究了光叶紫花苕子不同翻压量对烤烟生长发育、产质量及养分吸收的影响。结果表明,化肥用量减少15%-30%情况下配施不同数量绿肥,烤烟株高、叶数、茎围、最大叶面积均高于不施肥处理,而与常规施肥（单施化肥）相比,各农艺性状指标基本无显著差异,烤烟产量也无显著变化,说明在翻压绿肥的基础上减少化肥施用量15%-30%对烟株生长没有影响。在减少化肥施用量30%的情况下,翻压绿肥15000 kg/hm2-22500 kg/hm2可以增加烟叶的品质,2009年时,在减少化肥施用量30%的情况下,翻压绿肥15000kg/hm2的处理产值最高,2010年时,翻压绿肥22500 kg/hm2的处理产值最高,中上等烟比例均增加。且在减少化肥施用量30%的情况下,翻压绿肥15000kg/hm2～22500 kg/hm2对烟叶烤后的化学成分有较好的改变,可以有效降低烟叶中的总氮、烟碱、总糖、还原糖的含量,增加总钾含量,而氮碱比、糖碱比都处于一个比较合适的范围。在减少化肥施用量15%-30%情况下,翻压不同数量绿肥可以在烤烟的生育前期增加根、茎、叶中氮钾的含量,后期降低根、叶中氮的含量,增加叶中钾的含量,其中以减少化肥施用量30%的情况下,翻压绿肥15000kg/hm2-22500 kg/hm2的效果最好,有利于烤烟品质增加。综上分析,在湖北恩施烟田,以减少30%的化肥施用量下,翻压绿肥15000 kg/hm2-22500 kg/hm2的效果较好。 3.在湖北恩施利用2年大田定位试验研究了光叶紫花苕子不同翻压期对烤烟生长发育、产质量及养分吸收的影响。结果表明,提前翻压绿肥在烤烟的旺长期、成熟期时对烤烟的株高、茎围、叶数没有显著差异,但提前14天～29天翻压绿肥可以增大烤烟烟叶的最大叶面积,提前14天～19天翻压绿肥可以促进烤烟生长,增加烤烟产量。提前14天～29天翻压绿肥也可增加烟叶的品质,在2009年时,提前29天翻压绿肥的处理产值最高,与85%常规施肥相比,提高了8.91%,且中上等烟比例高于85%常规施肥的处理;在2010年时,提前14天翻压绿肥的处理产值最高,与85%常规施肥相比,提高了15.99%,且中上等烟比例高于85%常规施肥的处理。提前29天或14天翻压绿肥可以在烤烟的生育前期增加根、茎、叶中氮钾的含量：后期降低根、叶中氮的含量,增加叶中钾的含量：经过连续2年的翻压绿肥,最佳翻压期有提前的趋势。综上分析,在湖北恩施烟田,以提前14天～29天翻压绿肥效果较好。

关键词：光叶紫花苕子烤烟翻压量翻压期生长发育产质量养分吸收绿肥养分释放

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