施肥对成都平原稻田土、水层氮磷变化特征的影响及养分管理研究

论文摘要

氮和磷是植物的必需元素,作物的高产优质需要施用氮肥和磷肥;土壤肥力的提高和农业的可持续发展,也需要施用氮、磷和其他肥料。然而由于养分管理措施的不恰当,由此而引发的稻田氮磷流失问题也日益突出。因此,研究施肥对成都平原稻田土、水层氮磷变化特征的影响,对于合理施肥,控制稻田氮、磷流失,保护生态环境具有极其重要的现实意义。本研究采用具有独立灌排沟的田间试验,研究了施肥对彭州砂壤土和广汉重壤士稻田中田面水氮、磷含量及渗漏情况,作物产量以及土壤剖面中氮、磷含量变化特征的影响。结果表明:1.在砂壤土上,田面水中总氮质量与施氮量成正相关,并受施肥时间影响。在水稻不同生育期施肥,田面水中总氮质量为拔节肥＞分蘖肥＞基肥。施用基肥后稻田水层氮素含量最高为施氮量的26%,而施用分蘖肥和拔节肥后达到52%。在重壤土上,田面水中总氮质量与施肥量不成线形相关,且施肥1d后表层水中总氮质量普遍低于彭州。2.每次施肥后田面水氮、磷素动态变化特征具有相似性:总氮浓度在施肥1d后即达到峰值,NH4-N浓度峰值出现在1～2d:TN、NH4-N浓度到施肥4d后减少50%以上,到7d时残余的TN、NH4-N浓度低于20%。NO3-N浓度的变化与TN、NH4-N相反:施肥1d后上升,4d达到峰值,随后缓慢下降。另外,重壤土稻田表层水中TN、NH4-N浓度均低于同期砂壤土的测定结果,而硝态氮则大于同期砂壤土的测定结果,表明不同土壤对不同形态氮素的吸附能力和氮素转化速率的差异。田面水中磷浓度也在施肥后1～2d达到最大,4d后减少了50%以上,到7d时残余的磷浓度低于15%。另外,部分处理在追肥后（未施磷肥）出现了磷浓度上升的现象。3.经过X射线衍射和红外分析表明,彭州试验田土壤主要粘土矿物为绿泥石,伊利石和高岭石,次要粘土矿物为闪石,石英和长石。这些矿物组成及土壤质地较沙的特性,是该区土壤干旱时不易产生裂隙,但又容易产生水分渗漏的原因,因此该区农民种植水稻都采用翻耕防漏措施。在广汉,试验田土壤主要粘土矿物为伊利石,蒙脱石,埃洛石和绿泥石,次要粘土矿物为石英和长石。其矿物组成和粘粒含量高的土壤特性赋予了该土壤具有较高的肥力和保肥、保水性能。由于该土壤含有一定膨胀性粘土矿物,且粘粒含量多,干旱时易出现裂隙。按照农民习惯,近年来水稻多采用免耕栽培,冬干之年稻田渗漏较大,渗漏速度达到2.02～34.48 L/（m2s）。因此,生产上这类稻田也需要翻耕种稻以防止水分和养分的渗漏流失。4.在彭州砂壤土上,施氮量是影响水稻产量的主要因子,其次是磷肥,施用全量氮、磷、钾肥的处理较氮肥减半处理增产26.34%～27.66%,较不施磷肥处理增产8.75～9.69%:在翻耕无明显渗漏的情况下,如果总施肥量相同,氮肥的底、追比例变化对水稻产量影响不大。但施氮量会影响作物秸秆的含氮量,且单施和减施氮、磷都会影响作物对另一种元素的吸收。在广汉免耕条件下的重壤土上,由于存在渗漏,氮肥的底、追比例变化对水稻产量有一定影响。在施肥总量相等的情况下,以氮肥分施比例3:7:0最佳,水稻产量较0:7:3处理（基肥不施氮）和氮肥减半处理增产4.68和5.93%。稻草中氮、磷含量虽然存在很大的差异,但是无明显规律。尽管存在渗漏,广汉试验田的水稻产量仍高于彭州14.18～31.06%,表明稻田基础肥力对产量的影响很大。5.在彭州砂壤土上,稻田土壤剖面中总氮、硝态氮、总磷和速效磷都随深度的增加而减小,但中（20～40cm）、下（40～60cm）层减小幅度很小。与试验前相比较,表层硝态氮较试验前降低了8.31～10.58mg/kg,而中层和底层的变化则很小;表层铵态氮增加了6.95～12.31mg/kg,中层和底层的增加量相对较小,在1.43～7.81mg/kg之间;全氮含量在表层的变化很小,但中层土壤则有升（0.05～0.11g/kg）有降（0.01～0.10 g/kg）,底层土壤总氮也有升（0.04～0.08 g/kg）有降（0.01～0.05 g/kg）:Olsen-P在试验前后的变化很小;而全磷含量在试验后则几乎没有变化。在广汉重壤土上,土壤剖面中的硝态氮、铵态氮和速效磷均出现了不同程度的下移,硝态氮和速效磷在土壤剖面中的分布为“S”形,在40～60cm有小幅上升;各处理的铵态氮呈无规则变化;全氮和全磷含量随土层深度增加而减小。与试验前相比,硝态氮和速效磷含量有小幅降低,并随深度增加而减小;铵态氮在表层增加了0.37～6.11 mg/kg,各处理在表层以下的增减不一;全氮和全磷的含量则没有明显变化。6.在彭州砂壤土上,为提高作物产量,减少稻田氮、磷流失,在移栽水稻前宜进行深耕,且在施肥总量N150P60K90（kg/hm2）的情况下,氮肥底、追比以3:7:0最佳。在田间水分管理时应将重点放在施肥后1～7d,以避免因降雨和排水而造成氮、磷的径流流失。在广汉重壤土上,除耕作措施外（在移栽水稻前宜进行浅耕）,其余养分管理措施与彭州砂壤土相同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 氮磷的生理功能
• 1.1.1 氮
• 1.1.2 磷
• 1.2 氮磷的形态与转化
• 1.2.1 氮的形态
• 1.2.2 氮的转化
• 1.2.3 磷的形态
• 1.2.4 磷的转化
• 1.3 氮磷流失途径
• 1.3.1 渗漏
• 1.3.1.1 氮素的渗漏
• 1.3.1.2 磷素的渗漏
• 1.3.2 地表径流
• 1.3.2.1 氮素的径流损失
• 1.3.2.2 磷素的径流损失
• 1.4 氮磷流失的危害
• 1.4.1 地下水污染
• 1.4.2 水体富营养化
• 1.5 优先流对氮磷流失的影响
• 1.5.1 优先流的概念及特征
• 1.5.2 大孔隙流的发生原因及影响因素
• 1.6 施肥与氮磷流失
• 1.7 稻田养分管理
• 2 材料与方法
• 2.1.试验区概况
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 小区设置
• 2.2.2 渗漏计的设置
• 2.2.3 采样与测定方法
• 2.2.3.1 水样采集
• 2.2.3.2 植株样的采集
• 2.2.3.3 土壤样的采集
• 2.2.3.4 测定方法
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 施氮量与田面水中总氮质量的关系
• 3.1.1 施肥量与砂壤土田面水总氮质量的关系
• 3.1.2 施肥量与重壤土田面水总氮质量的关系
• 3.2 田面水中各种型态氮浓度的变化特征
• 3.2.1 砂壤土稻田表层水总氮和铵态氮浓度变化特征
• 3.2.2 砂壤土稻田表层水硝态氮浓度变化特征
• 3.2.3 重壤土稻田表层水全氮浓度变化特征
• 3.2.4 重壤土稻田表层水铵态氮浓度变化特征
• 3.2.5 重壤土稻田表层水硝态氮浓度变化特征
• 3.3 田面水中TP浓度变化特征
• 3.4 田间渗漏流失特征及粘土矿物组成
• 3.4.1 粘土矿物组成
• 3.4.2 田间渗漏流失特征
• 3.5 不同施肥处理对水稻产量及其稻株氮磷含量的影响
• 3.5.1 不同施肥处理对水稻产量的影响
• 3.5.2 水稻养分含量特征
• 3.6 垂直土层中氮磷含量变化特征
• 3.6.1 彭州垂直土层中氮磷含量变化特征
• 3.6.1.1 硝态氮
• 3.6.1.2 铵态氮
• 3.6.1.3 全氮
• 3.6.1.4 Olsen-P
• 3.6.1.5 全磷
• 3.6.2 广汉垂直土层中氮磷含量变化特征
• 3.6.2.1 硝态氮
• 3.6.2.2 铵态氮
• 3.6.2.3 全氮
• 3.6.2.4 Olsen-P
• 3.6.2.5 全磷
• 4 结论与讨论
• 4.1 施氮量对田面水总氮质量的影响
• 4.2 田面水中氮、磷的变化特征
• 4.3 渗流流失特征及粘土矿物组成
• 4.4 施肥量对水稻产量及养分含量的影响
• 4.5 氮、磷在垂直土层中的运移特征
• 4.6 水稻-小麦轮作中水稻的养分管理
• 4.6.1 彭州砂壤土中水稻养分管理
• 4.6.2 广汉重壤土中水稻养分管理
• 5 有待于进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢