【摘要】：隨全球人口數(shù)量的持續(xù)增加,人們對(duì)糧食的安全問(wèn)題也越來(lái)越重視,結(jié)合日益惡化的環(huán)境問(wèn)題,提高作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的同時(shí),促進(jìn)土壤碳吸存,對(duì)食品安全和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義。為此,本論文將通過(guò)盆栽試驗(yàn)和田間定位試驗(yàn),對(duì)吉林省主要類型農(nóng)田土壤不同氮水平和高產(chǎn)高效養(yǎng)分綜合管理措施下的玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率和土壤有機(jī)碳特征進(jìn)行研究。主要研究結(jié)果如下:1.盆栽試驗(yàn)中,對(duì)吉林省6種主要類型農(nóng)田土壤設(shè)置5個(gè)氮水平(0、0.10、0.14、0.16和0.18 g N/kg土,相當(dāng)于田間施用量0、168、240、270和312 kg N/ha),研究了不同氮水平下的玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率和土壤有機(jī)碳特征。結(jié)果表明:隨施氮量的增加,玉米籽粒產(chǎn)量也趨于增加,而氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)趨于降低;不同類型土壤相比,平均玉米籽粒產(chǎn)量為白漿土暗棕壤草甸土沖積土黑土風(fēng)沙土,平均PFPN為暗棕壤白漿土草甸土沖積土黑土風(fēng)沙土。相關(guān)分析指出,玉米籽粒產(chǎn)量和PFPN與土壤粉粒(0.02-0.002 mm)含量、總孔隙度、毛管孔隙度和田間持水量之間呈線性正相關(guān),與土壤細(xì)砂粒(0.2 0.02 mm)含量、0.25 0.05 mm微團(tuán)聚體含量、容重、pH值、脲酶和酸性磷酸酶活性之間呈線性負(fù)相關(guān)。與不施氮相比,施用氮肥后,不同類型土壤的堿解氮含量都趨于增加,速效磷含量都趨于減少,但有機(jī)碳含量、易氧化有機(jī)碳含量,速效鉀含量和pH值沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中風(fēng)沙土有機(jī)碳含量趨于增加,白漿土、暗棕壤和黑土有機(jī)碳含量趨于減少,草甸土和沖積土有機(jī)碳含量沒(méi)有規(guī)律性變化;沖積土和風(fēng)沙土易氧化有機(jī)碳含量趨于增加,白漿土、暗棕壤、草甸土和黑土易氧化有機(jī)碳含量沒(méi)有規(guī)律性變化;黑土速效鉀含量趨于增加,白漿土、暗棕壤和草甸土速效鉀含量趨于減少,沖積土和風(fēng)沙土速效鉀含量沒(méi)有規(guī)律性變化;白漿土、草甸土和沖積土pH值趨于減小,暗棕壤、黑土和風(fēng)沙土pH值沒(méi)有規(guī)律性變化。不同施氮水平相比,不同類型土壤的有機(jī)碳含量、易氧化有機(jī)碳含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量和pH值都沒(méi)有一致的變化規(guī)律。其中,草甸土312 kg N/ha處理的有機(jī)碳含量顯著低于其它氮水平;白漿土和暗棕壤312 kg N/ha處理的易氧化有機(jī)碳含量顯著高于270 kg N/ha處理,而草甸土312 kg N/ha處理的易氧化有機(jī)碳含量顯著低于168 kg N/ha處理;草甸土和風(fēng)沙土312 kg N/ha處理的堿解氮含量顯著高于168 kg N/ha處理,沖積土270 kg N/ha處理的堿解氮含量顯著高于240和312 kg N/ha處理;草甸土168 kg N/ha處理的速效磷含量顯著高于其它施氮處理;黑土168 kg N/ha處理的速效鉀含量顯著低于270 kg N/ha處理,風(fēng)沙土168 kg N/ha處理的速效鉀含量顯著低于其它氮水平;暗棕壤168 kg N/ha處理的pH值顯著低于240和270 kg N/ha處理,風(fēng)沙土240 kg N/ha處理的ph值顯著高于270和312kgn/ha處理,同時(shí)168kgn/ha處理的ph值顯著高于312kgn/ha處理。2.田間試驗(yàn)中,對(duì)吉林省3種主要類型農(nóng)田土壤設(shè)置了5個(gè)氮水平,施用量分別為0、168、240、270和312kgn/ha,研究了不同施氮水平下的玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率和土壤有機(jī)碳特征。研究結(jié)果表明:與不施氮相比,施用氮肥后,不同類型土壤的堿解氮含量和脲酶活性都趨于增加,ph值都趨于減小,但有機(jī)碳含量、易氧化有機(jī)碳含量、速效磷含量、速效鉀含量和過(guò)氧化氫酶活性沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中風(fēng)沙土和沖積土的有機(jī)碳含量和易氧化有機(jī)碳含量趨于增加,黑土的有機(jī)碳含量和易氧化有機(jī)碳含量沒(méi)有一致的變化規(guī)律;黑土的速效磷含量趨于增加,風(fēng)沙土和沖積土的速效磷含量沒(méi)有一致的變化規(guī)律;風(fēng)沙土和沖積土的速效鉀含量趨于減少,黑土的速效鉀含量沒(méi)有一致的變化規(guī)律;風(fēng)沙土和黑土的過(guò)氧化氫酶活性趨于增加,沖積土的過(guò)氧化氫酶活性沒(méi)有一致的變化規(guī)律。不同施氮水平相比,不同類型土壤有機(jī)碳含量、易氧化有機(jī)碳含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、ph值、過(guò)氧化氫酶活性和脲酶活性都沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中,沖積土312kgn/ha處理的堿解氮含量顯著高于其它氮水平;風(fēng)沙土168kgn/ha處理的ph值顯著高于240和312kgn/ha處理,且270kgn/ha處理的ph值顯著高于312kgn/ha處理,沖積土240kgn/ha處理的ph值顯著高于312kgn/ha處理,黑土168kgn/ha處理的ph值顯著高于270kgn/ha處理;風(fēng)沙土168kgn/ha處理的過(guò)氧化氫酶活性顯著低于240和312kgn/ha處理,沖積土168kgn/ha處理的過(guò)氧化氫酶活性顯著低于240kgn/ha處理。與不施氮相比,施用氮肥后,不同類型土壤的10 7和0.5 0.25mm干團(tuán)聚體含量都趨于減少,但其它粒級(jí)干團(tuán)聚體量沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中風(fēng)沙土7 5、3 2和2 1mm干團(tuán)聚體含量趨于減少,而其它粒級(jí)干團(tuán)聚體沒(méi)有規(guī)律性變化;沖積土7 5、5 3、3 2mm干團(tuán)聚體量趨于減少,而0.25 0.053mm和0.053mm干團(tuán)聚體量趨于增加,而其它粒級(jí)干團(tuán)聚體沒(méi)有規(guī)律性變化;黑土5 3、3 2、2 1、1 0.5、0.25 0.053和0.053mm干團(tuán)聚體含量趨于增加,其它粒級(jí)干團(tuán)聚體含量沒(méi)有規(guī)律性變化。不同施氮水平相比,不同類型土壤的各粒級(jí)干團(tuán)聚體含量都沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中,沖積土168和240kgn/ha的2 1mm干團(tuán)聚體含量顯著高于270kgn/ha處理;風(fēng)沙土168kgn/ha處理的0.5 0.25mm干團(tuán)聚體含量顯著低于240和312kgn/ha處理;黑土240kgn/ha處理的0.25 0.053mm干團(tuán)聚體含量顯著高于168和312kgn/ha處理;沖積土270kgn/ha處理的0.053mm干團(tuán)聚體含量顯著低于312kgn/ha處理。與不施氮相比,施用氮肥后,不同類型土壤2mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和2mm團(tuán)聚體碳含量都趨于減少,0.25 0.053mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量都趨于增加,但其它粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體碳含量沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中沖積土2 0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和2 0.25mm團(tuán)聚體碳含量趨于減少,而黑土則趨于增加,風(fēng)沙土沒(méi)有規(guī)律性變化;沖積土和黑土0.053 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和0.25 0.053 mm團(tuán)聚體碳含量趨于增加,而風(fēng)沙土沒(méi)有規(guī)律性變化;風(fēng)沙土0.053 mm團(tuán)聚體碳含量趨于減少,而黑土趨于增加,沖積土沒(méi)有規(guī)律性變化。不同施氮水平相比,不同類型土壤各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體碳含量都沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中,黑土270 kg N/ha處理的2 0.25 mm團(tuán)聚體碳含量顯著高于其它氮水平。與不施氮相比,施用氮肥后,不同類型土壤的平均重量直徑和幾何平均直徑都趨于減少,但0.25 mm團(tuán)聚體含量、水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例、不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)和結(jié)構(gòu)破壞率沒(méi)有一致的變化規(guī)律,其中沖積土和黑土0.25 mm團(tuán)聚體含量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例趨于減少,不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)和結(jié)構(gòu)破壞率趨于增加,風(fēng)沙土這4個(gè)團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)都沒(méi)有規(guī)律性變化。不同施氮水平相比,不同類型土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)都沒(méi)有一致的變化規(guī)律。3.與農(nóng)民習(xí)慣和高產(chǎn)處理(不考慮成本,優(yōu)化條件以獲得最高產(chǎn)量)相比,高產(chǎn)高效處理(以作物模型和先進(jìn)的養(yǎng)分管理方式為基礎(chǔ)的綜合管理措施)的土壤有機(jī)碳含量、水溶性有機(jī)碳含量、易氧化有機(jī)碳含量、顆粒有機(jī)碳含量和胡敏酸碳含量較高。土壤各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體碳含量與土壤有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)一致;與農(nóng)民習(xí)慣相比,高產(chǎn)處理的平均重量直徑、幾何平均直徑、0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性減小,而結(jié)構(gòu)破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)增加,高產(chǎn)高效處理與高產(chǎn)處理比較時(shí),則呈相反的變化規(guī)律。固體13C核磁共振結(jié)果表明,與農(nóng)民習(xí)慣和高產(chǎn)處理相比,高產(chǎn)高效處理的烷氧C含量和脂族C/芳香C比值較高,而芳香C含量、羰基C含量及烷基C/烷氧C、疏水C/親水C比值較低。上述結(jié)果說(shuō)明,高產(chǎn)高效處理在提高土壤有機(jī)碳數(shù)量和質(zhì)量的同時(shí),也促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體和團(tuán)聚體穩(wěn)定性。
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【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S153.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2253895