水肥優(yōu)化管理降低氮素淋溶損失與提高雙季稻氮肥利用率的研究.pdf

1、氮素是水稻生產(chǎn)體系中最主要的營養(yǎng)限制因子，施用氮肥是增加作物產(chǎn)量的最有效途徑。過去的幾十年中，由于肥料的施用和高產(chǎn)品種的推廣，我國水稻產(chǎn)量逐年增高。為了追求高產(chǎn)和經(jīng)濟效益，過量的無機氮肥被施用到稻田中。目前，我國氮肥施用量占世界氮肥施用量的30％以上，但氮肥利用率只有30-35％，遠低于其他水稻主產(chǎn)國。氮肥的過量施用不僅浪費資源，增加生產(chǎn)成本，而且還會造成硝酸鹽污染、大氣污染、水體富營養(yǎng)化等諸多環(huán)境問題。因此，通過各種措施提高氮肥利用率

2、，降低氮素的損失對我國乃至世界都有重要的意義，亦已成為國內(nèi)外研究的熱點和難題。本研究通過微宇宙模擬試驗，結(jié)合15N示蹤技術，研究了雙季稻模式下，水肥優(yōu)化管理降低氮素淋溶損失與提高氮肥利用率的效應；應用BIOLOG和PCR-DGGE等分子生態(tài)學技術，研究硝化抑制劑雙氰胺(DCD)對水稻對氮肥吸收的的影響及微生物其機制。取得的主要結(jié)果如下：
　　 1.運用微宇宙試驗和15N標記尿素來研究雙季稻栽培模式下氮肥利用效率和水稻土中氮素的動

3、態(tài)變化。采集江西省由由第四紀紅壤發(fā)育而成的水稻土的0-20cm土層和20-50cm土層進行盆栽模擬試驗，采用裂區(qū)實驗設計，設置兩種水分管理方式(淹灌和干濕交替，分別記為FI和WD)和3個施氮水平(不施氮，80％習慣施氮量和100％的習慣施氮量，分別記為N0，N1和N2)，測定了植株15N利用率，水稻土15N豐度和氮素含量，監(jiān)測不同土層土壤溶液中各種形態(tài)氮素的濃度變化。結(jié)果表明，水分管理方式顯著影響水稻產(chǎn)量和(15N)氮肥吸收。相比于淹灌

4、處理，干濕交替處理使水稻增產(chǎn)5.7％-20％。水稻產(chǎn)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，氮肥表觀利用率和15N吸收利用率都隨施氮量的增加而顯著降低。水分管理方式和施氮量的交互作用對產(chǎn)量和15N吸收利用率的影響不顯著。
　　 2.每隔5天取土壤溶液的測定結(jié)果表明，銨態(tài)氮在土壤溶液和土壤殘留的無機氮的主要形態(tài)，是本試驗氮素淋失的主要形態(tài)。相比于淹灌處理，干濕交替能有效減少10-50cm土層中的銨態(tài)氮和總氮的淋溶。結(jié)合產(chǎn)量與氮肥利

5、用率分析，本試驗中80％常規(guī)施氮量和干濕交替水分管理方式組合能有效增加水稻產(chǎn)量，減少氮肥損失，提高氮肥利用率，是最優(yōu)水肥管理措施。
　　 3.為進一步明確土壤硝化作用與氮素淋失形態(tài)的關系，采用自制根箱裝置，研究了硝化抑制劑(雙氰胺)對兩種氮素淋失主要形態(tài)不同水稻土的硝化作用及根際氨氧微生物多樣性的影響。研究結(jié)果表明，氮素淋失以硝態(tài)氮為主的湖北潮土的硝化作用較以銨態(tài)氮為主的江西土強烈，DCD能有效抑制硝化作用，特別是對湖北潮土的抑

6、制作用尤為明顯，可提高將水稻氮肥表觀利用率提高17.6％。
　　 4.應用BIOLOG與PCR-DGGE技術研究發(fā)現(xiàn)，尿素、DCD、土壤類型和取樣點位置均能影響土壤微生物群落代謝多樣性和結(jié)構(gòu)多樣性。在不施肥料情況下，根際土微生物代謝多樣性和群落結(jié)構(gòu)多樣性高于非根際土；施用尿素之后促進微生物的代謝活動，但是群落結(jié)構(gòu)多樣性顯著降低；施用DCD之后，微生物的代謝多樣性和群落結(jié)構(gòu)多樣性均顯著降低。對氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AO