蚕豆绿肥对紫色土氮素转化及春玉米氮素利用的研究

摘要

紫色土是我国重要的粮食生产土壤之一，但从全国第二次土壤普查结果看，紫色土氮素含量普遍偏低，并且近年来紫色土的垦殖率和复种指数提高，加速了紫色土中氮素的流失，这使得氮素成为限制紫色土农业生产的营养元素。而绿肥作为优质的有机氮源，对改善土壤氮素营养状况有良好作用。本文选择紫色土上常见的蚕豆作为绿肥材料，采用两种绿肥利用方式：翻压和覆盖。通过室内恒温恒湿好气培养试验研究蚕豆绿肥对紫色土氮素矿化作用、硝化作用和氮素转化微生物数量的影响，揭示蚕豆绿肥改善紫色土氮素肥力的过程；通过春玉米盆栽实验的方法研究了减氮配施蚕豆绿肥对紫色土上春玉米氮素吸收利用的影响，以期明确蚕豆绿肥在生产上的应用价值。总之，本研究旨在为改善紫色土氮素肥力及明确蚕豆绿肥在实际生产中的价值提供理论依据。主要研究结果如下：
　　（1）蚕豆绿肥覆盖或翻压均促进了紫色土土壤NH4+-N含量、土壤矿质氮含量和土壤净氮矿化量的增加，且在一定范围内有随绿肥施用量增加而增加的趋势。所用绿肥处理的三者呈现类似变化趋势，即在0-21 d内变化较大，21 d后变化缓慢。就最大峰值而言，以上三者均表现为FY1.8＞FG3.0、FY3.0＞FG1.8＞FY0.6＞FG0.6。所有绿肥处理的NO3-N含量均随时间推迟而呈现先降低再迅速增加和缓慢增加的趋势；绿肥覆盖处理的NO3-N含量在第7 d和第63 d分别出现最小值和最大值，绿肥翻压处理的NO3-N含量在第5 d和56 d或63 d分别出现最小值和最大值，就最大值而言，土壤NO3--N含量表现为FG3.0、FG1.8＞FY3.0、FY0.6、FY1.8＞FG0.6。绿肥覆盖或翻压均提高了土壤全氮和有机质含量；相同绿肥用量下，绿肥翻压处理的土壤全氮和有机质含量明显高于绿肥覆盖处理的土壤全氮和有机质含量。
　　（2）所有处理土壤硝化率随时间呈“S”形变化，可划分为1-7 d迟缓阶段、7-28 d快速上升阶段和28-63 d平稳阶段。在1-14 d内，土壤硝化率表现为绿肥覆盖处理＞绿肥翻压处理；21-63 d，绿肥覆盖或翻压均明显提高了土壤硝化率，且35 d后土壤硝化率有随绿肥施用量增加而增加的趋势；28-63 d，所有绿肥处理的土壤硝化率均超过了90％。蚕豆绿肥覆盖或翻压均显著提高了紫色土土壤的氨氧化潜势和土壤硝化强度，且随绿肥用量增加而增加；但绿肥翻压量超过1.8%后，其硝化强度不再显著增加。相同绿肥用量下，绿肥翻压处理的土壤氨氧化潜势和土壤硝化强度大于绿肥覆盖处理的。
　　（3）蚕豆绿肥覆盖或翻压均促进了土壤好气性自生固氮菌数量、氨化细菌数量、硝化细菌数量和反硝化细菌数量的增长。其中好气性自生固氮菌数量和硝化细菌数量随培养时间推进呈上升趋势，而氨化细菌数量和反硝化细菌数量随培养时间推进呈下降趋势。好气性自生固氮菌数量随绿肥用量增加而增加；而氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌随绿肥用量的变化规律不明显。相同绿肥用量下，绿肥翻压对紫色土好气性自生固氮菌和氨化细菌数量的增加效应大于绿肥覆盖。
　　（4）减氮15%配施蚕豆绿肥覆盖或翻压均促进了成熟期春玉米地上部干物质积累、氮素积累和籽粒产量，减氮15%配施蚕豆绿肥覆盖对干物质和氮素积累作用显著好于蚕豆绿肥翻压，但籽粒产量之间两者无显著差异。减氮30%配施蚕豆绿肥翻压也能显著促进春玉米地上部干物质积累。春玉米籽粒中的氮素有40.18～92.21%来源于营养器官中的氮素转移，其中叶片和茎杆+叶鞘的氮素转运贡献率较大，分别为17.99～50.62%和11.32～28.00%；而苞叶和穗轴的籽粒转运率较小，分别为0.41～14.49%和4.44～9.80%。从春玉米地上部总氮素转运来看，与F100相比，减氮15%和30%配施蚕豆绿肥覆盖或翻压均有助于氮素转运量增加，且绿肥翻压效果好于绿肥覆盖；减氮30%下配施蚕豆绿肥覆盖或翻压有助于氮素转运贡献率的增加。

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第一章 文献综述

1. 1 研究背景

1. 2 国内外研究进展

1. 3 问题提出

第二章 研究内容、研究目标与技术路线

2. 1 研究内容

2. 2 研究目标

2. 3 技术路线

第三章 蚕豆绿肥利用对紫色土氮素矿化的影响

3. 1 材料与方法

3. 2 结果与分析

3. 3 讨论

3. 4 小结

第四章 蚕豆绿肥利用对紫色土氮素硝化作用的影响

4. 1 材料与方法

4. 2 结果与分析

4. 3 讨论

4. 4 小结

第五章 蚕豆绿肥利用对紫色土氮素转化微生物数量的影响

5. 1 材料与方法

5. 2 结果与分析

5. 3 讨论

5. 4 小结

第六章 减氮配施蚕豆绿肥对春玉米氮素利用的影响

6. 1 材料与方法

6. 2 结果与分析

6. 3 讨论

6. 4 小结

第七章 结论与展望

7. 1 结论

7. 2 展望

参考文献

致谢

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