符鲜:盐渍化间作农田氮素转化运移与土壤微生物互馈机理研究论文

符鲜:盐渍化间作农田氮素转化运移与土壤微生物互馈机理研究论文

本文主要研究内容

作者符鲜(2019)在《盐渍化间作农田氮素转化运移与土壤微生物互馈机理研究》一文中研究指出:内蒙古河套灌区在农业生产过程中存在氮肥施用量逐年增加的现象,但肥料利用率较低,造成了巨大资源浪费和环境压力。氮肥的施用不仅影响土壤理化性质,还影响微生物环境。土壤微生物不仅参与土壤中物质和能量的循环转化,而且驱动着氮素的转化运移。寻求适宜的氮肥施用量可为制定合理的氮肥管理措施、减少氮素损失、保证农田微生物环境良好发展及减轻农业面源污染提供理论依据。因此,本研究针对如何优化氮肥施用量及微生物如何在氮素转化过程中发挥作用等问题,开展了不同施氮量下间作小麦玉米氮素转化运移及土壤微生物学特征参数的田间试验研究;以试验研究为基础揭示了产量及水肥利用率机理、土壤肥力响应机理、作物-土壤中氮素转化运移机理、土壤微生物数量、微生物生物量和土壤酶活性反馈机理及微生物驱动氮素转化机理;在机理揭示的基础上运用系统动力学Vensim模型模拟了不同施氮量下间作农田氮素的转化运移,建立了土壤微生物与氮素转化的互馈模型;最终提出了基于氮素转化运移及土壤微生物学特征参数的施氮量阈值。主要研究结论如下:(1)间作小麦玉米的产量和水分利用效率随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,在施氮量分别为180 kg·hm-2和270 kg·hm-2时达到最高,且增加幅度最大分别为37.76%、27.08%和33.90%、28.55%。氮肥利用效率各指标均随着施氮量的增加而降低,在施氮量分别为90kg·hm-2和135kg·hm-2时达到最大,在施氮量分别为180 kg·hm-2和270 kg·hm-2时的下降幅度最小。(2)间作小麦玉米土壤含水率、电导率均随着施氮量的增加先减小后增大,土壤中有机质、碱解氮和速效磷含量均随着施氮量的增加先增加后减少,在施氮量分别为180kg·hm-2和270kg·hm-2时土壤水盐含量最低,养分含量最高。(3)随着施氮量的增加,间作小麦玉米收获后的吸氮量呈上升趋势;收获后土壤中残留硝态氮、铵态氮含量及硝态氮淋溶损失量呈增加趋势,氮素表观损失量及氮盈余量呈逐渐增加的趋势,均在施氮量分别为270 kg·hm-2和405 kg·hm-2时达到峰值。参数率定与检验后的Vensim模型预测结果显示小麦玉米施氮量阈值分别为175.00 kg·hm-2、231.00 kg·hm-2。(4)在一定的施氮量范围内(小麦0~180kg·hm-2、玉米0~270 kg·hm-2),土壤微生物数量、生物量和酶活性随着施氮量的增加而增加,当施氮量超过这一范围时,土壤微生物数量、生物量和酶活性随之降低。适宜的施氮量(小麦180 kg·hm-2、玉米270 kg·hm-2)为微生物的生长、繁殖和代谢提供了充足的营养和能源,有利于土壤微生物数量和生物量的增加,刺激了上壤酶活性的增强。(5)微生物数量和生物量越小、微生物酶活性越低对氮素转化的负效应越小,说明适宜的微生物数量、生物量和酶活性能显著加快氮素的转化。由小麦带、玉米带建立的微生物与氮素转化互馈预测经验公式确定施氮量阈值分别为185.87 kg·hm-2、261.67 kg·hm-2。(6)小麦玉米基于氮素转化运移和微生物学特征参数的施氮阈值分别为175.00~185.87 kg·hm-2和231.00~261.67 kg·hm-2。与当地习惯施氮量相比,分别减少 17.39~22.23%(小麦)和 29.28~37.57%(玉米)。

Abstract

nei meng gu he tao guan ou zai nong ye sheng chan guo cheng zhong cun zai dan fei shi yong liang zhu nian zeng jia de xian xiang ,dan fei liao li yong lv jiao di ,zao cheng le ju da zi yuan lang fei he huan jing ya li 。dan fei de shi yong bu jin ying xiang tu rang li hua xing zhi ,hai ying xiang wei sheng wu huan jing 。tu rang wei sheng wu bu jin can yu tu rang zhong wu zhi he neng liang de xun huan zhuai hua ,er ju qu dong zhao dan su de zhuai hua yun yi 。xun qiu kuo yi de dan fei shi yong liang ke wei zhi ding ge li de dan fei guan li cuo shi 、jian shao dan su sun shi 、bao zheng nong tian wei sheng wu huan jing liang hao fa zhan ji jian qing nong ye mian yuan wu ran di gong li lun yi ju 。yin ci ,ben yan jiu zhen dui ru he you hua dan fei shi yong liang ji wei sheng wu ru he zai dan su zhuai hua guo cheng zhong fa hui zuo yong deng wen ti ,kai zhan le bu tong shi dan liang xia jian zuo xiao mai yu mi dan su zhuai hua yun yi ji tu rang wei sheng wu xue te zheng can shu de tian jian shi yan yan jiu ;yi shi yan yan jiu wei ji chu jie shi le chan liang ji shui fei li yong lv ji li 、tu rang fei li xiang ying ji li 、zuo wu -tu rang zhong dan su zhuai hua yun yi ji li 、tu rang wei sheng wu shu liang 、wei sheng wu sheng wu liang he tu rang mei huo xing fan kui ji li ji wei sheng wu qu dong dan su zhuai hua ji li ;zai ji li jie shi de ji chu shang yun yong ji tong dong li xue Vensimmo xing mo ni le bu tong shi dan liang xia jian zuo nong tian dan su de zhuai hua yun yi ,jian li le tu rang wei sheng wu yu dan su zhuai hua de hu kui mo xing ;zui zhong di chu le ji yu dan su zhuai hua yun yi ji tu rang wei sheng wu xue te zheng can shu de shi dan liang yu zhi 。zhu yao yan jiu jie lun ru xia :(1)jian zuo xiao mai yu mi de chan liang he shui fen li yong xiao lv sui zhao shi dan liang de zeng jia cheng xian zeng jia hou jiang di de qu shi ,zai shi dan liang fen bie wei 180 kg·hm-2he 270 kg·hm-2shi da dao zui gao ,ju zeng jia fu du zui da fen bie wei 37.76%、27.08%he 33.90%、28.55%。dan fei li yong xiao lv ge zhi biao jun sui zhao shi dan liang de zeng jia er jiang di ,zai shi dan liang fen bie wei 90kg·hm-2he 135kg·hm-2shi da dao zui da ,zai shi dan liang fen bie wei 180 kg·hm-2he 270 kg·hm-2shi de xia jiang fu du zui xiao 。(2)jian zuo xiao mai yu mi tu rang han shui lv 、dian dao lv jun sui zhao shi dan liang de zeng jia xian jian xiao hou zeng da ,tu rang zhong you ji zhi 、jian jie dan he su xiao lin han liang jun sui zhao shi dan liang de zeng jia xian zeng jia hou jian shao ,zai shi dan liang fen bie wei 180kg·hm-2he 270kg·hm-2shi tu rang shui yan han liang zui di ,yang fen han liang zui gao 。(3)sui zhao shi dan liang de zeng jia ,jian zuo xiao mai yu mi shou huo hou de xi dan liang cheng shang sheng qu shi ;shou huo hou tu rang zhong can liu xiao tai dan 、an tai dan han liang ji xiao tai dan lin rong sun shi liang cheng zeng jia qu shi ,dan su biao guan sun shi liang ji dan ying yu liang cheng zhu jian zeng jia de qu shi ,jun zai shi dan liang fen bie wei 270 kg·hm-2he 405 kg·hm-2shi da dao feng zhi 。can shu lv ding yu jian yan hou de Vensimmo xing yu ce jie guo xian shi xiao mai yu mi shi dan liang yu zhi fen bie wei 175.00 kg·hm-2、231.00 kg·hm-2。(4)zai yi ding de shi dan liang fan wei nei (xiao mai 0~180kg·hm-2、yu mi 0~270 kg·hm-2),tu rang wei sheng wu shu liang 、sheng wu liang he mei huo xing sui zhao shi dan liang de zeng jia er zeng jia ,dang shi dan liang chao guo zhe yi fan wei shi ,tu rang wei sheng wu shu liang 、sheng wu liang he mei huo xing sui zhi jiang di 。kuo yi de shi dan liang (xiao mai 180 kg·hm-2、yu mi 270 kg·hm-2)wei wei sheng wu de sheng chang 、fan shi he dai xie di gong le chong zu de ying yang he neng yuan ,you li yu tu rang wei sheng wu shu liang he sheng wu liang de zeng jia ,ci ji le shang rang mei huo xing de zeng jiang 。(5)wei sheng wu shu liang he sheng wu liang yue xiao 、wei sheng wu mei huo xing yue di dui dan su zhuai hua de fu xiao ying yue xiao ,shui ming kuo yi de wei sheng wu shu liang 、sheng wu liang he mei huo xing neng xian zhe jia kuai dan su de zhuai hua 。you xiao mai dai 、yu mi dai jian li de wei sheng wu yu dan su zhuai hua hu kui yu ce jing yan gong shi que ding shi dan liang yu zhi fen bie wei 185.87 kg·hm-2、261.67 kg·hm-2。(6)xiao mai yu mi ji yu dan su zhuai hua yun yi he wei sheng wu xue te zheng can shu de shi dan yu zhi fen bie wei 175.00~185.87 kg·hm-2he 231.00~261.67 kg·hm-2。yu dang de xi guan shi dan liang xiang bi ,fen bie jian shao 17.39~22.23%(xiao mai )he 29.28~37.57%(yu mi )。

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