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摘要:[目的]土壤氮素供应受到土地利用方式影响,明确土壤氮素供应特性是合理施肥的基础.研究不同轮作方式下油菜季土壤氮素供应特征和油菜氮素吸收规律,可以为油菜氮肥施用提供科学依据.[方法]本试验为同田对比田间试验,采用裂区试验设计,主处理为两种轮作方式,即水旱轮作(水稻-油菜轮作)和旱地轮作(棉花稻-油菜轮作);副处理为氮肥(N 150 kg/hm2)施用季节.每种轮作方式下设3个氮肥施用季节处理,分别为:1)两季均不施氮肥(N0-0);2)水稻/棉花季施氮,油菜当季不施氮(N150-0);3)水稻/棉花季不施氮,油菜当季施氮(N0-150).通过原位矿化培养方法测定油菜不同生育期土壤氮素净矿化量,同时测定油菜在不同生育期内氮素吸收量.[结果]与两季均不施氮相比,油菜季施氮,稻油轮作下土壤氮净矿化累积量显著增加101.2kg/hm2,油菜氮素吸收增加76.8 kg/hm2;棉油轮作条件下,土壤氮净矿化累积量显著增加了110.0 kg/hm2,油菜氮素吸收增加96.2 kg/hm2.从分配比例上分析,在油菜苗期—薹期,稻油轮作土壤氮素净矿化量占累计矿化量的52.3%,棉油轮作为64.5%,棉油轮作高于稻油轮作;然而在油菜花期—成熟期,稻油轮作土壤氮素净矿化量高于棉油轮作.与土壤氮素净矿化相一致,在油菜苗期—薹期,棉油轮作油菜氮素吸收量比稻油轮作高37.1kg/hm2,棉油轮作有利于油菜前期氮素吸收;而油菜生长后期稻油轮作比棉油轮作多吸收氮素18.2 kg/hm2.稻油轮作有利于油菜后期氮素吸收.[结论]棉油轮作条件下,残留棉花叶片养分释放快,有利于油菜生长前期(苗期—薹期)土壤氮素供应;而稻油轮作条件下,残留水稻根茬养分释放慢则有利于油菜生长后期(花期—成熟期)土壤氮素供应.因此棉油轮作有利于油菜前期生长,稻油轮作有利于油菜后期生长.稻油轮作条件下在油菜生长前期可适量增加氮肥供应,后期降低氮肥供应;棉油轮作下在油菜生长前期适量降低氮肥供应,后期增加氮肥供应.
摘要:通过三年六季的田间定位试验,对比研究了水旱轮作(水稻/油菜)和旱地轮作(棉花/油菜)下氮肥用量对土壤有机氮含量及其组分的影响.结果表明,经过三年轮作后,周年轮作氮肥投入超过300 kg hm-2(以纯氮计,下同)的处理0~20 cm土壤全氮含量明显增加.与不施氮处理相比,周年氮肥用量为300 kg hm-2和375 kg hm-2水旱轮作处理0~20 cm土壤全氮含量增加了13.6%~23.5%,而旱地轮作处理则增加了15.0%~23.0%,土壤酸解态氮含量增加是土壤全氮变化的主要原因.两种轮作模式下土壤酸解态氮含量无显著差异,但土壤酸解态氮各组分的变化却不相同.水旱轮作中酸解铵态氮增加的比例(33.8%)低于旱地轮作(53.9%),但其酸解未知态氮含量增加的比例(36.0%)高于旱地轮作(16.6%).综上所述,周年氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量,水旱和旱地轮作下土壤酸解态氮库各组分变化差异明显.根据不同轮作模式下土壤有机氮库转化特点,优化氮肥施用对于提高作物产量和氮肥利用率具有重要意义.
[博士论文] 卜容燕
植物营养学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:氮是长江流域冬油菜产量的重要限制因子,前期文献调研的结果表明水旱轮作中冬油菜的产量低于旱地轮作,水旱轮作中油菜季土壤氮素供应低于旱地轮作。因此针对不同轮作制度下冬油菜产量和土壤氮素供应差异,本研究以水稻-油菜(水旱轮作)和棉花-油菜(旱地轮作)轮作同田对比定位试验为研究对象,研究两种轮作模式中冬油菜的氮素吸收规律和土壤氮素矿化特征;并借助15N双标记稀释法分析油菜不同生育期土壤氮素的转化特点,比较两种轮作模式中油菜季土壤氮素转化的差异。在上述研究基础上,进一步结合不同轮作模式中土壤有机质组分以及水分的变化特点,采用室内模拟的方式,研究去除活性有机质对土壤氮素转化的影响,分析由轮作制度的差异引起的有机质组分、水分和土壤氮素相互作用的机理,探索水旱轮作和旱地轮作中油菜季土壤氮素转化差异的关键影响因素,研究结果为制定不同轮作模式下油菜的高效施肥技术,实现冬油菜的高产高效提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:
  1、轮作方式不同,冬油菜的产量和氮肥利用效率明显不同。在相同氮肥投入情况下,稻油轮作中油菜产量水平比棉油轮作平均低15.4%。前季氮肥对冬油菜的产量产生影响,与前季不施氮处理相比,水稻季和棉花季氮肥分别增加油菜产量0-402和0-308kg/hm2。当季氮肥投入是影响产量的主要因素,均以施氮225kg N/hm2处理产量最高。轮作方式不同,油菜当季氮肥利用效率也存在明显差异,主要表现为棉油轮作中油菜季的氮肥表观利用率比稻油轮作平均高13.5%;稻油轮作中油菜季氮肥贡献率比棉油轮作平均高7.7%。这表明棉油轮作中冬油菜当季施氮的增产效果要优于稻油轮作,但是稻油轮作中冬油菜对氮肥依存度更高,对氮肥的需求量更大。
  2、油菜前季作物氮肥残留可以促进冬油菜的产量和氮素吸收量。15N同位素微区试验研究表明水稻季和棉花季施氮150kgN/hm2时,水稻季氮肥损失率和残留率分别为36.9%和29.3%;棉花季氮肥损失率和残留率分别为27.6%和43.4%。由于棉油轮作中棉花季较高的氮素残留,提高了油菜季土壤氮素供应能力,棉油轮作中油菜地上部生物量和氮素积累量均明显高于稻油轮作,油菜收获时地上部吸收氮素有7.8%来自棉花季氮肥残留,高于水稻季氮肥残留利用率(4.2%)。
  3、土壤氮素供应与作物氮素吸收不协调导致稻油轮作油菜产量和氮素吸收量低于棉油轮作。在油菜当季不施氮条件下,稻油和棉油轮作中油菜季土壤氮素净矿化量分别为30.1和33.2kg/hm2。两种轮作模式在油菜不同生育阶段土壤氮素净矿化特征明显不同,在油菜生长前期(移栽-花期)棉油轮作土壤氮素净矿化量为21.4kg/hm2,显著高于稻油轮作(15.7kg/hm2);而在花期后则表现为稻油轮作高于棉油轮作。这是因为在苗期稻油轮作油菜田土壤总矿化速率和总的硝化速率分别为2.37和6.91mg/kg·d,明显低于棉油轮作,而进入花期后,稻油轮作油菜田土壤总矿化速率和总的硝化速率明显增加,分别达到7.76和13.65mg/kg·d,显著高于棉油轮作。而土壤总的固定速率则表现为在苗期稻油轮作大于棉油轮作,在花期均呈现降低的趋势,总体来看,稻油轮作油菜田土壤总固定速率高于棉油轮作。油菜当季施氮是增加土壤氮素净矿化累积量主要影响因素,油菜前季氮素残留对土壤氮素净矿化量影响较小。油菜氮素吸收规律与土壤氮素供应变化相一致,不论油菜当季是否施氮肥,棉油轮作下油菜氮素吸收量均高于稻油轮作。从不同生育期氮素积累上看,油菜生长前期(移栽-花期)棉油轮作油菜氮素吸收量比稻油轮作高35.9kg/hm2;而花期以后稻油轮作比棉油轮作多吸收氮素21.1kg/hm2,虽然在花期以后稻油轮作氮素积累的速率高于棉油轮作,但前期养分积累不足,导致最后收获时油菜的干物质和氮素积累明显低于棉油轮作。
  4、轮作制度的不同引起土壤有机质及其组分在数量和质量上的改变是导致土壤氮素供应差异的主要原因。通过对多年多点相邻的水旱轮作和旱地轮作中土壤进行调查研究发现水旱轮作条件下土壤有机碳和全氮含量分别比旱地轮作平均高19.9%和16.3%。水旱轮作条件下土壤易氧化有机碳、颗粒态有机碳(POM-C)和颗粒态有机氮(POM-N)含量比旱地轮作分别平均高35.6%、31.4%和35.9%。土壤有机氮矿化潜势(PMN)与土壤活性有机氮含量显著正相关。去除活性有机质组分后稻油轮作和棉油轮作中土壤PMN分别显著下降了38.0%和45.6%;土壤微生物量氮(MBN)含量分别降低了16.3%和19.5%;活性有机质组分导致土壤微生物量下降是土壤PMN下降的主要原因。对土壤活性有机质进行红外光谱分析表明水旱轮作条件下活性有机质组分积累了难以分解的芳香族化合物,降低了生物活性,从而影响了土壤供氮能力。
  5、有机物的种类和数量显著影响土壤活性有机质组分的数量和质量,从而影响了土壤氮素供应。添加水稻根茬和棉花落叶处理土壤有机碳和全氮含量都有所增加。在相同投入量情况下,两种有机物料处理间土壤有机碳和全氮含量并无明显差异,但是土壤活性有机质组分含量增加显著。其中添加水稻根茬处理,土壤POM-C和POM-N分别增加了93.2%和69.0%;添加棉花叶片处理土壤POM-C和POM-N分别增加了39.9%和29.9%,低于水稻根茬处理。经过180d厌气培养,水稻根茬中有35.6%-48.7%碳参与矿化,明显低于棉花落叶(58.3%-65.3%)。添加棉花叶片处理土壤有机氮矿化量比对照处理高9.5-42.3kg/hm2;添加水稻根茬处理土壤有机氮矿化量比对照处理低2.7-14.8kg/hm2。
  6、土壤水分和有机质组分对氮素转化具有明显交互作用。土壤水分状况是有机氮矿化的非常重要的影响因素,适宜水分(60%WHC)处理土壤易矿化有机氮含量明显高于淹水(120%WHC)处理和模拟落干处理,尽管模拟落干处理土壤在培养最后一周土壤含水量与适宜水分处理土壤含水量相同,但整个培养过程中其易矿化有机氮含量明显低于适宜水分处理;土壤颗粒有机质组分的差异主要影响了土壤氮素矿化速率,低POM处理土壤氮素矿化速率明显高于高POM处理土壤。与净矿化速率相似,适宜水分处理土壤总矿化速率和总的硝化速率最高;而模拟落干处理和模拟淹水处理土壤总矿化速率并无明显差异;但是模拟落干处理土壤总硝化速率明显高于模拟淹水处理;而从土壤总固定速率来看,模拟落干处理土壤的总固定速率则明显高于其它两个处理。土壤活性有机质组分含量和土壤水分存在明显交互作用,高POM处理土壤表现出高的总矿化速率和总固定速率,而高POM处理土壤和低POM处理土壤总硝化速率并无明显差异。
  综上所述,由于轮作制度的不同引起的土壤物理、化学和生物学性质的差异均会影响油菜季土壤氮素的转化和供应。水旱轮作有利于土壤有机质组分积累,但是会导致生物有效性低的组分在土壤有机质中积累,进而引起油菜生长前期(苗期-花期)土壤有机氮矿化能力降低,不利于油菜生长前期氮素积累,因此在稻油轮作中油菜生长前期要增加氮肥投入,进而保证油菜前期物质和氮素积累。并且鉴于水旱轮作土壤质地粘重,不易于矿化的特点,应提前耕翻晾晒土壤,促进土壤氮素矿化。在油菜生长后期(花期-成熟期)随着土壤温度的升高以及有机质分解,土壤有机氮矿化能力增强,并且考虑生育后期油菜体内氮素转移再利用是油菜获得高产的关键,因此可以适当降低油菜生长后期的氮肥投入。因此在对冬油菜氮肥管理时应该充分考虑轮作模式对土壤氮素供应的影响,根据土壤氮素供应特点进行合理的氮肥分配,才可以实现冬油菜高产高效。
摘要:【目的】采用田间裂区试验研究不同磷肥用量对水稻-油菜轮作体系中作物产量、磷素吸收量以及磷肥当季利用率和残留利用率的影响,评估水稻季不同磷肥用量对油菜的后效大小,探讨周年轮作内磷肥的分配,为水稻-油菜周年轮作体系下油菜季磷肥管理提供科学依据。【方法】采用水稻-油菜周年轮作田间试验,前季水稻包含4个不同的磷肥水平,分别为P0(0 kg P2O5·hm-2)、P30(30 kg P2O5·hm-2)、P60(60 kg P2O5·hm-2)和P90(90 kg P2O5·hm-2),后季油菜在水稻季试验基础上采用裂区试验,每个小区裂区为施磷(60 kg P2O5·hm-2)和不施磷(0 kg P2O5·hm-2)2个副区,研究不同施磷条件下水稻-油菜轮作体系中作物产量、磷素吸收量、磷肥当季利用率和残留利用率,以及水稻季不同磷肥用量对后季油菜产量和磷素吸收量的影响,并引入“后效磷量”的概念评估水稻季磷肥后效。【结果】水稻季施磷60 kg P2O5·hm-2时水稻产量最高,磷肥当季利用率最大,分别为9694 kg·hm-2和19.2%,施磷不足或者过量均会降低油菜的产量和磷肥当季利用率。与油菜季不施磷处理相比,油菜当季施磷60 kg P2O5·hm-2显著增加油菜干物质量765-1195 kg·hm-2,其中油菜籽增产427-503 kg·hm-2;油菜产量和磷素吸收量也受到水稻季磷肥用量的影响,水稻季施用磷肥后季油菜干物质量显著增加212-816 kg·hm-2,其中油菜籽粒增产136-409 kg·hm-2,磷素吸收量增加0.4-4.9 kg·hm-2。水稻季残留在土壤中磷肥可以供后季油菜吸收利用,增加油菜当季磷肥的农学效率和磷肥贡献率,具有明显的后效。水稻季磷肥当季利用率16.3%-19.2%,残留利用率为5.4%-7.3%,累积利用率为21.8%-25.6%,磷肥的后效与磷肥用量显著正相关,水稻季磷肥后效相当于油菜当季施磷2-9 kg P2O5·hm-2的增产效果。水稻季磷肥后效也受到油菜季磷肥用量的影响,油菜季施磷处理水稻磷肥对油菜磷素吸收增加作用低于油菜季不施磷处理。【结论】在水稻-油菜轮作体系中,合理的施用磷肥能明显提高两季作物的产量、养分吸收量和肥料利用率,水稻季施用的磷肥残留在土壤中可以被后季作物吸收利用,显著地增加油菜的产量和磷素吸收量,对后季油菜具有明显的后效,其后效的大小与施磷量显著正相关。因此在水旱轮作体系中,在兼顾“重旱轻水”的磷肥管理策略下,油菜季应该充分考虑前茬作物水稻季磷肥后效的基础上进行优化磷肥管理。
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:在直播密度为10万株/hm2的甘蓝型油菜华双5号田间定期取样,测定各器官钙、镁、硫的含量,同时计算养分积累量,研究大田直播冬油菜三元素吸收和分配的时空特征.结果表明,油菜活体的钙、镁含量在苗期最高,其后随植株的生长逐渐下降,活体硫含量先增加后降低,在蕾薹期达最大值.根、茎的钙含量随植株生长缓慢降低;镁含量在0~ 100d(苗期)大幅下降,100~ 150d(苗后期至蕾薹期)较稳定,150d(蕾薹期)后缓慢下降;硫含量先升高后降低,根和茎的硫含量均在蕾薹期达最大值.绿叶、落叶的钙含量在出苗至花期较稳定,花期后迅速增加;镁含量在花期前缓慢下降,花期后快速增加;硫含量在苗期较稳定,蕾薹期后迅速增加.油菜三元素的总积累量均在角果期达到最大值,分别为247.0、35.8和138.8kg/hm2,而后均有不同程度的下降.根、茎、绿叶的各中量元素积累量均呈先升后降的变化,各养分在根、茎、绿叶中积累达最大值的时期分别为花期、角果期、蕾薹期,三元素规律一致.落叶钙、镁、硫的积累量在收获时达最大值,分别为107.4、9.7、28.0kg/hm2.钙、镁、硫各元素苗期主要分配在绿叶中,成熟期则分别主要分配在落叶、籽粒、角壳中.
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:[目的]从周年轮作的角度分析了氮肥施用对水稻-油菜轮作体系中作物产量、氮素吸收量、肥料利用率的影响以及水稻季施用氮肥在油菜季的后效特点,比较和明确不同施肥处理下水稻-油菜轮作体系经济效益的差异.[方法]2010-2011年在湖北省洪湖市布置前茬水稻不同氮肥用量以及后茬油菜裂区施氮和不施氮两个副区的田间试验,研究了不同施氮条件下水稻和油菜的产量、氮素吸收量和氮肥利用率.根据试验结果分析稻油轮作系统氮肥后效及经济效应.[结果]由于氮肥用量和分配的不同,作物产量、氮肥利用率和经济效应表现出明显地差异,水稻季施氮165 kgN·hm-2产量最高,氮肥利用率最大;水稻季施用的氮肥具有明显的后效,显著增加油菜产量107-644 kg·hm-2,氮素吸收量增加3.9-35.2 kg·hm-2,相当于油菜季施氮5-33 kgN·hm-2的增产效果.氮肥的后效与施氮量成正比,虽然水稻季高氮处理增加氮肥后效,但是降低了水稻产量、当季氮肥利用率以及经济效益.本试验条件下,水稻季和油菜季施氮量均为165 kgN-hm-2时,经济效益最高.[结论]合理的氮肥施用能明显提高水稻和油菜的产量,在整个周年水旱轮作中水稻季氮肥具有一定的后效,油菜生长季应该在充分考虑前茬水稻氮肥后效的基础上进行优化推荐施用.
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:[目的]了解高产直播冬油菜的养分吸收和利用规律.[方法]高产栽培条件下,在冬油菜整个生育期内定期取样,测定油菜各部位干物质量和养分含量,计算各生育时期氮、磷、钾养分积累量,明确甘蓝型冬油菜在4500 kg.hm-2产量条件下的干物质积累及氮、磷、钾养分吸收利用规律.[结果]直播冬油菜总干物质积累呈“S”形曲线,表现为薹花期>苗期>角果成熟期.根、茎、绿叶、落叶的干物质量分别在播种后185、200、130、230d达最大值,干物质量分别为2 286、5450、2306、2162 kg.hm-2.各器官氮含量(籽粒除外)随生育时期的推进逐渐降低,苗期变化平缓,蕾薹期后降幅较大.茎、绿叶中磷含量苗期略有上升,蕾薹期后迅速降低.根、落叶、角壳中磷含量则持续下降.根、茎中钾含量在苗期波动较大,蕾薹期后迅速降低.叶片中钾含量在苗期略有降低,其后一直稳定.落叶中钾含量一直波动变化,无明显规律.氮、钾的积累规律相似,出苗后持续增加,花期达最大值,而后略有下降,两者积累量均表现为苗期>蕾薹期>花期.整个生育期磷积累量持续上升,表现为角果期>苗期>薹花期.高产栽培条件下直播油菜N、P、K最大养分需求量分别为217.6、39.9、219.8 kg·hm-2,需求比例为1.00:0.18:1.01.[结论]除落叶和生殖器官外,各器官干物质积累量、养分含量、养分积累量均呈现苗期升高花期后降低的变化趋势.根、茎、叶中的部分养分在花期后会转移到籽粒中,保证直播冬油菜花期前充足的养分供给是高产的前提.
摘要:2008年在湖北省荆州市布置了中稻的氮、磷、钾肥的肥料效应试验,研究了氮、磷、钾肥对中稻产量的影响,并对施肥的经济效益进行了分析.结果表明,中稻施用氮肥的效果最好,稻谷增产量最高达1291 kg/hm2,相应增产率为20.0%,纯增收入1073元/hm2;施用钾肥的增产量为676 kg/hm2,增产率为10.6%,纯增收入190元/hm2;施用磷肥的增产量为391 kg/hm2,增产率为5.9%,纯增收入283元/hm2.通过拟合一元二次肥效模型,确定中稻最高产量N、P2O5和K2O的施用量分别为123、64、126 kg/hm2,最佳经济N、P2O5和K2O的施用量分别为1 10、60、70 kg/hm2.
摘要:[目的]探讨氮、磷、钾肥对晚稻产量和经济效益的影响.[方法]以金优402为供试晚稻进行肥料效应试验,分析研究氮、磷、钾肥对晚稻产量和经济效益的影响,并建立肥料效应模型,结合生产实际情况,确定肥料施用量.[结果]氮肥和钾肥对晚稻具有显著的增产增收效果,获得的最大增产量分别为1 288和555 kg/hm2,相应增产率分别为23.7%和8.8%,纯收益分别为1 195和350元/hm2,而磷肥的增产效果不显著.通过拟合一元二次肥效模型,结合试验实际情况,确定晚稻的氮、磷、钾肥的最高产量施肥量分别为149、61和116 kg/hm2,最佳经济施肥量分别为122、46和45 kg/hm2.[结论]晚稻合理施肥具有显著的增产增收效果,施肥量超过一定范围后,稻谷产量和经济效益呈下降趋势.
摘要:在湖北省武汉市黄陂区利用"3414"试验设计了早稻氮、磷、钾肥料效应研究,结果表明:施肥具有显著的增产作用,增产幅度为8.0%~42.6%,增产量最大的是N2P2K3处理.氮肥具有显著的增产增收效果,最高增产量达1 326kg/hm2,增加纯收益达1 325.5元/hm2,其次是钾肥和磷肥.通过拟合一元二次肥效模型,结合试验实际情况,确定早稻N、PO5和K2O的最高产量施用量分别为195、80、220kg/hm2,最佳施肥量分别为153、61、55kg/hm2.
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