填闲作物阻控设施蔬菜土壤硝态氮累积和淋失的研究

摘要

本研究采用甜玉米(Zea mays L.)、苋菜(Amaranthus spp.)和甜高粱(SorghumLinn.)作为填闲作物,研究不同填闲作物种类及其根层调控措施进行田间原位修复试验,以消减土壤剖面根层NO3-N累积和降低土壤剖面NO3-N淋失为目标,分析不同填闲作物种类及根层调控措施对NO3-N淋洗的影响,明确填闲作物对下季作物产量和土壤N03-N的影响,主要结果如下:
　　 (1)甜玉米的生物量和吸氮量最大,对土壤剖面NO3-N的消减效果最好,2008年和2009年消减NO3-N分别为153.76和605.70kg/hm2。从NO3-N的表观平衡看,两季填闲的0-200cm土体NO3-N的损失均以休闲最高:三种填闲作物比较,2008年甜玉米的N素损失量最低,2009年苋菜的最低,但与甜玉米无显著差异(P<0.05)。说明填闲作物的种植能够降低设施蔬菜土壤剖面NO3-N的累积,其中以甜玉米的效果最佳。
　　 (2)在生物量和吸氮量上,调理剂和秸秆还田的处理无显著差异(P<0.05),但均高于传统种植处理。两季填闲收获后的休闲处理的土壤剖面NO3-N累积量最高,填闲种植的NO3-N累积峰均在90-100cm,而休闲则在120-140cm。在土壤剖面NO3-N含量的动态变化中,休闲始终处于高残留状态。三种根层调控措施对土壤NO3-N的含量影响,均在甜玉米的大喇叭口期(种植后40天)出现NO3-N的减低,一直持续到收获,但秸秆还田在种植60天时出现一个高累积峰,从影响的土层深度上可以看出,传统种植影响到60cm,调理剂和秸秆还田则到了80cm。
　　 (3)两年的水分渗漏量和NO3-N淋失量趋势一致;2008年水分渗漏量高于2009年,这与2008年的降雨量大有关系。①不同填闲作物种类比较,2008年休闲、甜玉米、苋菜和甜高粱NO3-N淋失量分别为3.6,1.9,2.4和2.6 kg/hm2,分别比休闲减少47％,35％和28％:2009年淋失量分别为1.4,1.3,3.0和5.1kg/hm2;渗漏液中NO3-N的浓度在第一季填闲并没有降低,到第二季时,已明显低于种植前期,以甜玉米处理浓度最低。②不同根层调控措施比较,2008年甜玉米传统种植、调理剂和秸秆还田处理在土壤剖面100cm的NO3-N淋失量分别比休闲减少47％,83％和74％;而2009年只有传统种植低于休闲,其他两个处理高于填闲,调理剂和秸秆还田降低NO3-N淋失的效果第二季最佳。
　　 (4)不同填闲作物和根层调控措施对下茬黄瓜的产量、生物量和吸氮量均为前茬休闲最大,但无显著差异。黄瓜收获时,所有处理0-200cm土体NO3-N的累积均为负值,其中苋菜最高,甜高粱次之,休闲和甜玉米无显著差异;调理剂的负累积低于传统种植和秸秆还田处理。在NO3-N表观平衡中,前茬休闲NO3-N的损失量最低,但与前茬甜玉米和调理剂的差异不显著。在土壤剖面100cm处土壤溶液中NO3-N变化较小,处理间变化趋势一致,说明一季黄瓜种植后,100cm处的NO3-N浓度还受前茬填闲的影响,填闲作物的提氮效果持续到黄瓜生长结束。此处淋失量前茬休闲、甜玉米、苋菜和甜高粱分别为14.14,6.70,9.89和7.40kg/hm2,前茬休闲、传统种植、调理剂和秸秆还田分别是14.14,6.70,18.39和16.68kg/hm2。可以看出黄瓜在种植期间的大水大肥导致NO3-N淋失量均高于填闲种植期间。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 文献综述

1.2.1 设施蔬菜种植体系氮肥施用现状

1.2.2 氮素在蔬菜田土壤中的转化及其对环境的影响

1.2.3 设施蔬菜田土壤硝态氮累积和淋失

1.2.4 填闲作物消减设施蔬菜土壤累积NO3-N的研究

1.3 研究目的意义

第二章 研究思路与研究方法

2.1 研究的总体思路

2.1.1 研究目标

2.1.2 研究内容

2.1.3 技术路线

2.2 材料与方法

2.2.1 试验地基本情况

2.2.2 试验设计

2.2.3 仪器的安装

2.2.4 样品采集和测定

2.2.5 数据处理

第三章 填闲作物消减设施蔬菜土壤剖面NO3-N累积的差异分析

3.1 填闲作物地上部生物量、吸氮量及其相关关系

3.1.1 填闲作物地上部的生物量、含氮量和吸氮量

3.1.2 填闲作物地上部的生物量和吸氮量的动态变化

3.1.3 填闲作物地上部的生物量和吸氮量的相关关系

3.2 填闲作物的根系状况

3.2.1 根长密度和根干重

3.2.2 填闲作物根系在土壤剖面的分布

3.3 填闲作物收获时土壤剖面NO3-N的累积和分布

3.3.1 填闲作物收获时土壤剖面NO3-N的累积

3.3.2 填闲作物收获时土壤剖面NO3-N的分布

3.3.3 根长密度与硝态氮累积量的关系

3.4 土壤剖面硝态氮的动态变化

3.5 土壤硝态氮的表观平衡

3.6 讨论

3.7 小结

第四章 根层调控措施对填闲作物消减土壤剖面累积硝态氮的影响

4.1 填闲作物地上部生物量和吸氮量

4.1.1 填闲作物收获时生物量和吸氮量

4.1.2 生物量和吸氮量动态变化

4.1.3 甜玉米不同根层措施下生物量和吸氮量的关系

4.2 填闲作物根系状况

4.2.1 填闲作物根长密度和根干重

4.2.2 填闲作物根系分布

4.3 收获后土壤剖面硝态氮的累积和分布

4.3.1 收获后土壤剖面硝态氮的累积量

4.3.2 收获后土壤剖面硝态氮的分布

4.4 土壤硝态氮的动态变化

4.5 土壤的硝态氮表观平衡

4.6 讨论

4.7 小结

第五章 填闲作物及其根层调控措施对土壤剖面硝态氮淋火的影响

5.1 不同填闲作物种类对土壤剖面硝态氮淋失的影响

5.1.1 土壤含水量的变化

5.1.2 土体贮水量的变化

5.1.3 土壤溶液硝态氮浓度的动态变化

5.1.4 0-100cm土层土壤水分及NO3-N淋失量的动态变化

5.1.5 0-100cm土体NO3-N累积淋失量

5.2 不同根层调控措施下甜玉米对土壤剖面硝态氮淋失的影响

5.2.1 土壤剖面水分的动态变化

5.2.2 土体贮水量的变化

5.2.3 土层土壤溶液硝态氮的动态变化

5.2.4 水分渗漏量、NO3-N浓度和淋失量的动态变化

5.2.5 土壤剖面NO3-N淋失量

5.3 讨论

5.4 小结

第六章 填闲种植对下茬蔬菜生长、氮素吸收及土壤硝态氮变化的影响

6.1 填闲作物种植对黄瓜产量、生物量和吸氮量的影响

6.2 黄瓜收获时土壤硝态氮累积和分布状况

6.2.1 黄瓜收获时土壤剖面硝态氮的分布

6.2.2 黄瓜收获时土壤剖面硝态氮的累积

6.3 黄瓜种植期间硝态氮的表观平衡

6.4 黄瓜生长期间的土壤溶液硝态氮变化

6.5 黄瓜生长期土壤水分状况

6.5.1 土壤含水量变化

6.5.2 黄瓜生长期间0-180cm贮水量的变化

6.6 黄瓜生长期间100cm处硝态氮的淋失量

6.7 讨论

6.8 小结

第七章 主要结论与讨论

7.1 主要结论

7.2 讨论

7.2.1 填闲作物消减土壤剖面硝态氮累积的差异性分析

7.2.2 秸秆还田对土壤NO3-N累积和淋失的影响

7.2.3 填闲作物在设施蔬菜轮作体系中的价值

7.2.4 填闲作物种植对下茬蔬菜的影响

7.3 展望

参考文献

在读期间发表的论文

作者简历

致谢