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中国北方马铃薯氮素管理的农学与环境效应研究
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  • 编辑:若诗
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  • 论文编号:el2021011520593321770
  • 日期:2021-01-19
  • 来源:上海论文网
本文认为随着施氮量的增加,马铃薯块茎、秸秆及全株氮素吸收量随之增加,当施氮量达到NE推荐施肥量时,氮素吸收量达到最大值,继续增施氮肥,氮素吸收量显著降低。氮素偏生产力、氮素农学效率及氮素回收率均随着施氮量的增加而降低,各处理之间差异均达到显著水平。随着施氮量的增加,土壤中硝态氮的含量显著增加。随着生育期的推进,作物对氮素的吸收也随之增加,块茎膨大期时各处理氮素吸收量达到最大值。土壤氮素残留量随着施氮量的增加而增加,山西及甘肃试验点增施氮肥处理(NE+50%N、NE+40%N处理)显著高于其他处理。因而将土壤无机氮含量作为氮素来源考虑可以有效的提高氮素推荐量的准确性。土壤硝态氮含量受供应的影响,主要来源包括无机氮肥的直接供应、有机氮的矿化及铵态氮的硝化,因而施氮水平对土壤硝态氮含量有着明显的影响,并进而影响土壤氮素供应水平。同时硝态氮不易被带负电荷的土壤吸附,容易随水分向深层迁移,最终造成地下水污染。在夏玉米中的研究设置了根据土壤氮素供给量确定施肥量的处理,并将该处理与不同于该施肥量的其他处理相比较,结果表明,低于该施肥量的处理玉米产量显著降低并且有着相近的氮素损失,而高于该施肥量的处理玉米产量并无显著提升,但氮素损失却显著增加。

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第一章引言

 

氮素作为植物必需的大量元素之一,在作物的生长发育过程中发挥着重要作用。植物生长过程中需要足够的氮素供给,除了通过施肥供给氮素,土壤自身也可以提供一部分氮素。土壤中的氮素可以分为有机氮和无机氮,其中无机氮是作物氮素吸收的主要形态(赵胜利,2015)。现在关于提高作物生产中氮肥利用率的文件强调整个生长周期作物自身氮素需求与所有来源的氮素供给相匹配的重要性(CAMPBELLetal.,1995),尽管土壤中积累了大量的无机氮,但是由于作物对土壤累积无机氮的反馈情况缺乏足够的数据,因而在氮素管理中很少将土壤当作一个氮素来源看待(Cuietal.,2008a)。如华北平原的土壤中积累了大量的无机氮,但是农民往往认为土壤中无机氮含量就是这么高,并没有认识到是过去和现在的氮肥管理措施导致了这一情况。土壤中的无机氮主要有硝态氮与铵态氮两种形态,而在旱地农业生产活动中,硝态氮则是作物主要吸收的氮素形态,因而土壤中的硝态氮含量常被作为土壤氮素供应水平的重要指标。CUIetal.(2010)在华北平原进行冬小麦试验后发现,土壤中硝态氮水平显著的影响氮肥对冬小麦生长的效果,过量施用氮肥会显著增加收获后土壤中的硝态氮含量和氮素表观损失,从而降低氮素利用率。

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第二章材料与方法

 

2.1试验区概况
氮肥用量试验中,黑龙江、吉林、内蒙及山西试验点在NE系统推荐施肥的基础上共设置6个不同施氮量处理:1)不施氮肥处理;2)NE推荐施氮量减施50%处理;3)NE推荐施氮量减施25%处理;4)NE推荐施氮量处理;5)NE推荐施氮量增施25%处理(内蒙试验点无此处理);6)NE推荐施氮量增施50%处理,文中以NE-N、NE-50%N、NE-25%N、NE、NE+25%N、NE+50%N表示。各地氮素具体施用量如表2.2所示,黑龙江磷肥及钾肥分别施用75及150kg/hm2,吉林磷肥及钾肥分别施用145及269kg/hm2,内蒙古磷肥及钾肥分别施用180及270kg/hm2,山西磷肥及钾肥均施用90kg/hm2。氮肥选用尿素,50%用作基肥,50%用于块茎形成期追肥;磷肥选用重过磷酸钙,全部用作基肥;钾肥选用氯化钾,50%用于基肥,50%用于块茎形成期追肥,均匀撒施到试验田里。
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2.2试验设计
黑龙江马铃薯品种选用春马铃薯“延薯四号”,播种日期为每年4月下旬,收获日期为当年9月中旬,行距85cm,株距25cm,种植密度为60000株/hm2;吉林马铃薯品种选用春马铃薯“荷兰七”,播种日期为每年4月下旬,收获日期为当年9月下旬,行距60cm,株距28cm,种植密度为60000株/hm2;内蒙古马铃薯品种选用春马铃薯“费乌瑞它”,播种日期为每年5月上旬,收获日期为当年9月中旬,行距50cm,株距40cm,种植密度为50000株/hm2;山西省马铃薯品种为春马铃薯“同薯29”,播种日期为每年5月上旬,收获日期为当年9月下旬,行距50cm,株距45cm,种植密度为45000株/hm2。甘肃试验点在NE系统推荐施肥的基础上共设置5个不同施氮量处理:1)不施氮肥处理;2)NE推荐施氮量减施40%处理;3)NE推荐施氮量;4)NE推荐施氮量处理增施40%处理;5)农民习惯施肥处理,文中以NE-N(对照处理)、NE-40%N、NE、NE+40%N、FP表示,施氮量分别为0、108、180、252、150kg/hm2,FP处理磷肥及钾肥施用量分别为60与0kg/hm2,其他处理磷肥及钾肥均施用90kg/hm2。氮肥选用尿素,基追比为4:3:3;磷肥选用重过磷酸钙,全部用作基肥;钾肥选用氯化钾,基追比为4:3:3,窝施到试验田里。

 

第三章不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响...............................................11
3.1不同施氮量对马铃薯产量的影响..........................................................................11
3.2不同施氮量对马铃薯氮素吸收的影响..................................................................15
3.3不同施氮量对马铃薯氮素利用率的影响..............................................................21
第四章不同施氮量对种植马铃薯土壤氮素平衡的影响...............................................30
4.1马铃薯氮素吸收的动态变化...................................................................................30
4.2土壤无机氮含量的动态变化..................................................................................32
4.3土壤氮素平衡...........................................................................................................38
4.4讨论..........................................................................................................................39
第五章不同施氮量对种植马铃薯土壤温室气体排放的影响.......................................41
5.1不同施氮量对温室气体排放通量的影响...............................................................41
5.2不同施氮量对温室气体排放总量的影响...............................................................43
5.3不同施氮量对温室气体全球增温潜势的影响.......................................................44
5.4土壤与环境因素与温室气体排放的关系..............................................................45
5.5讨论..........................................................................................................................47

......

 

第五章不同施氮量对种植马铃薯土壤温室气体排放的影响

 

5.1不同施氮量对温室气体排放通量的影响
由表5.2可以看出,施肥对温室气体排放有着显著的影响。随着施氮量的增加,N2O排放总量也随之上升,NE+50%N处理N2O排放总量最高达3.2kg/hm2,增施氮肥处理(NE+50%N及NE+25%N处理)的N2O排放总量显著高于减施氮肥处理(NE-50%N及NE-25%N处理)(P<0.05),各处理N2O的排放量均显著高于施氮肥的NE-N处理(P<0.05),NE+50%N及NE+25%N处理N2O排放总量相较于NE处理分别提高了23.1%和7.7%。CH4排放总量均为负值(吸收),顺序为NE-50%N>NE-25%N>NE>NE+25%N>NE+50%N>NE-N,各施氮处理CH4排放总量均显著高于不施氮处理(P<0.05),施用氮肥虽然没有直接对CH4的排放产生影响,但是可以通过促进植物的生长发育来提供CH4排向大气的通道。CO2的排放总量同样随着施氮的增加而增加,NE+50%N处理CO2排放总量最高达17.0kg/hm2,显著高于减施氮肥及不施氮肥处理(P<0.05),较NE处理排放总量增加了25.9%。根据2.3.5及2.3.6的公式,分别计算出各处理的温室气体全球增温潜势和排放强度如表5.3。

 

5.2不同施氮量对温室气体排放总量的影响
由于各处理CH4排放量均为负值(吸收),因此N2O是马铃薯生育期需要重点减排的温室气体。相较于不施氮肥的NE-N处理,施肥均增加了温室气体的增温潜势并且显著增加了马铃薯块茎产量;而在施肥处理中,对增温潜势增加作用的顺序为:NE+50%N>NE+25%N>NE>NE-25%N>NE-50%N,产量大小顺序为:NE>NE+25%N>NE+50%N>NE-25%N>NE-50%N,温室气体排放强度大小为:NE+50%N>NE-50%N>NE-25%N>NE+25%N>NE。可以看出相较于减施氮肥处理NE-25%N和NE-50%N处理,NE处理虽然增加了温室气体的增温潜势,但却显著地提高了块茎产量;而相较于增施氮肥处理NE+50%N和NE+25%N,虽然块茎产量差异并不显著,但增温潜势却有显著增加,最后综合来看NE处理的温室气体排放强度显著低于其他施氮处理。
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第六章全文结论与展望
(4)随着施氮量的增加,各温室气体排放通量总体呈增加趋势,但不影响其排放规律。N2O和CO2以排放为主,而CH4则以吸收为主,在降雨、施肥后各温室气体出现明显的排放或吸收高峰,且大都随季节变化,呈现明显的生长前期及后期排放通量较低,中期排放较高的规律。各处理N2O、CH4和CO2的排放总量均显著高于NE-N处理,N2O及CO2的排放总量随着施氮量的增加而升高,而CH4的排放总量则随着施氮量的增加而降低,增温潜势随施氮量的增加而显著上升,各施氮处理温室气体排放强度均显著高于NE-N处理,其中NE处理的排放强度低于其他施氮处理。综合比较可以得出,NE处理施氮量是本研究中最优施氮量。本研究在NE系统推荐施肥的基础上,通过在我国北方多个省份展开氮素养分梯度试验,将农学效应和环境效应指标相结合,研究不同施氮量对马铃薯土壤氮素供应、产量、植株氮素的吸收、利用和温室气体排放的影响,并验证了NE系统针对不同区域马铃薯进行推荐施肥的效果,为马铃薯合理施肥,提升土壤肥力,减少环境污染,实现农田可持续利用提供了理论依据。
参考文献(略)