施肥水平對作物生長和土壤有機(jī)碳的影響研究.pdf

1、土壤肥力對于保證糧食安全及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。土壤肥力越高,作物產(chǎn)量越高,而作物根系的生物量及分泌物越多,則越能促進(jìn)土壤肥力的提高。因此,施肥是影響作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。所以,找到施肥的臨界點(diǎn)可為高產(chǎn)農(nóng)田土壤肥力的保持和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
　　 本文于黃淮海平原地區(qū)典型農(nóng)田進(jìn)行了田間小區(qū)試驗,研究了裸地及玉米-小麥種植條件下不同施肥水平對土壤微生物量碳氮、土壤有機(jī)質(zhì)和土壤呼吸的影響,并探討了不同施肥水平對玉米-小麥

2、生長及產(chǎn)量的影響;與此同時,采用PVC管進(jìn)行了玉米-小麥根系試驗,分析了不同施肥間根系生物量的差異;在此基礎(chǔ)上,估算了不同施肥水平下農(nóng)田土壤碳平衡的狀況。得到的主要結(jié)論如下:
　　 (1)分析了不同施肥水平對玉米、小麥生長及產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明:玉米和小麥生育及產(chǎn)量指標(biāo)對不同施肥水平的響應(yīng)是同步的,即為株高、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及構(gòu)成因素均隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,其施氮臨界值為150kg/hm2;估算得到玉米和小麥

3、兩季所有處理地上部有機(jī)碳總量分別在5299.25～7219.35 kg C/hm2和3872.14-6869.25 kg C/hm2之間。
　　 (2)采用PVC管試驗研究了不同施肥水平對玉米和小麥根系干重的影響,結(jié)果表明:在玉米抽雄期和小麥抽穗期根系生物量達(dá)到最大值,其變化范圍分別為7.65～18.77g/株和7.38～14.04 g/管;玉米和小麥的根系干重在土層中分布表現(xiàn)為從地表向下急驟遞減,其中玉米和小麥的根系量主要集中

4、在0-20 cm土層并且占0-100cm根系總量的比例分別為55.4～70.1％和57.6～78.6%;根系干重隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,其施氮臨界值為150 kg/hm2;估算大田根系生物量得到,玉米季所有處理根系生物量在803.25～1970.33kg/hm2之間;小麥季所有處理根系生物量范圍為1512.34～2922.08kg/hm2。
　　 (3)分析了不同施肥水平及玉米-小麥輪作對土壤呼吸的影響,結(jié)果表

5、明,裸地和玉米、小麥種植小區(qū)土壤呼吸速率均隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,其施氮臨界值分別為70 kg/hm2和150 kg/hm2;玉米、小麥種植條件下土壤呼吸速率的變化與玉米、小麥的生長期有著密切的關(guān)系,土壤呼吸速率在玉米生長季呈單峰曲線變化,最大值出現(xiàn)在玉米抽雄-揚(yáng)花期,為948.56 mg CO2/(m2·h);而在小麥生長季基本呈“S”型曲線變化,最低值出現(xiàn)在越冬期,最大值出現(xiàn)在灌漿期,其值分別為17.41 mg C

6、O2/(m2·h)和572.3 mg CO2/m2·h);通過估算得到玉米季土壤呼吸總量大于小麥季,而玉米季對應(yīng)裸地的土壤呼吸總量小于小麥季;計算得到玉米和小麥生長季中根系呼吸作用對土壤總呼吸量的貢獻(xiàn)分別為67.3～77.6%和44.5～65.6%;初步估算玉米和小麥整個生長季農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的結(jié)果表明,玉米,小麥生長季農(nóng)田CO2釋放到土壤-植物系統(tǒng)均是大氣CO2的“匯”,不同施肥水平下其“匯”的程度不同。
　　 (4)研究了

7、土壤微生物量碳氮的變化,結(jié)果表明:裸地和玉米、小麥種植小區(qū)土壤微生物量碳氮均隨施肥量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,其施氮臨界值分別為70 kg/hmn2和150 kg/hm2;裸地處理土壤微生物量碳氮的變化與溫度關(guān)系密切,其中小麥季對應(yīng)裸地的土壤微生物量碳氮與溫度呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。玉米、小麥生育期均對土壤微生物量碳氮存在顯著影響,土壤微生物量碳氮含量均在玉米和小麥的拔節(jié)期處于最低,在玉米的抽雄期和小麥的抽穗

8、期處于最高。
　　 (5)在2009年6月到2010年6月期間,對田間土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:施肥水平對耕層(0-20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響較大,裸地處理耕層土壤有機(jī)質(zhì)隨施氮量增加稍有下降趨勢,而玉米-小麥種植處理則稍有升高趨勢;土壤有機(jī)質(zhì)隨土壤深度的加深而逐漸減少,且裸地、玉米-小麥種植下0-20 cm土層中有機(jī)質(zhì)的含量最大,占0-100 cm土層中有機(jī)質(zhì)總量的比例分別為30.7%和32.8%(平均值);本研究