作物對土壤水分及氮素利用率是影響作物生長和發(fā)育的主要影響因素,除了灌溉或施肥等農業(yè)措施外,土壤性質是影響作物水肥利用效率的主要限制因素。氣候、生物、地形、母質以及人為影響因素一致的條件下,種植年限是影響土壤性質差異的主要因素。不同的水稻種植年限會造成土壤性質差異,進而影響土壤水肥運移特征以及作物對水分與養(yǎng)分的吸收。江漢平原是我國重要的農業(yè)生產(chǎn)基地,季節(jié)性缺水和作物氮肥利用率低成為限制區(qū)域農業(yè)生產(chǎn)的重要影響因素。水田和旱地是本區(qū)域主要的農業(yè)種植方式,由于水稻機械化水平和經(jīng)濟效益的提高,導致旱地改水田的趨勢不斷加大。一方面,水稻高水肥投入的特征導致種植方式轉變后水肥消耗量增加,季節(jié)性干旱和肥料流失造成的水環(huán)境污染問題加劇。另一方面,農民對水肥管理措施的制定未考慮水耕年限的差異,很可能導致水肥利用效率的進一步降低,進而造成更為嚴重的水環(huán)境污染。因此,針對不同水稻耕作年限的農田開展土壤性質測定與水-氮動態(tài)分布研究,可為制定合理的稻田水-氮管理措施提供理論依據(jù),以提高水-氮利用效率,對可持續(xù)農業(yè)生產(chǎn)和水環(huán)境保護有重要的意義。本研究采用野外監(jiān)測與試驗、室內實驗和理論分析相結合的研究方法,對不同水耕年限的農田(2年、18年和100年)進行了研究,重點關注不同水耕年下條件下土壤基本理化性質和水力學特性的差異,及其對土壤水分和氮素分布與運移的影響;初步揭示了水耕年限對土壤性質與水-氮分布的影響機制,初步提出了考慮水耕年限的優(yōu)化的農田施肥和灌溉管理原則。本研究主要成果如下:(1)不同水耕年限條件下,農田土壤基本理化性質差異顯著。耕作層和犁底層厚度隨水耕年限的延長而增加。土壤有機質在耕作層富集,且隨水耕年限的延長而增加,2年、18年和100年農田土壤有機質平均含量分別為10.97 g/kg、15.44 g/kg和17.97g/kg;2年、18年和100年農田土壤容重變化范圍分別介于1.18～1.37g/cm3、1.09～1.46 g/cm3和0.98～1.54cm3;耕作層容重最小,底土層其次,犁底層最大。(2)不同水耕年限條件下,耕作層土壤飽和導水率(Ks)隨水耕年限延長而增大,犁底層及底土層隨水耕年限延長而減小。犁底層Ks值由2年農田的37.02 cm/d下降到100年農田的3.11 cm/d。土壤持水性隨水耕年限的延長而增強。土壤基本理化性質是影響土壤飽和導水率和持水性的主要影響因素,土壤容重、粘粒含量與Ks呈顯著負相關關系,大孔隙含量與Ks呈顯著正相關關系。(3)不同水耕年限條件下,農田土壤剖面水-氮分布與積累差異明顯。土壤水分和硝態(tài)氮含量均隨水耕年限的延長而增加,水耕2年、18年和100年稻田0-100 cm剖面土壤平均含水量分別為0.39 cm3/cm3、0.46 cm3/cm3和0.54 cm3/cm3,硝態(tài)氮含量分別為3.75 mg/kg、6.27 mg/kg和9.85 mg/kg。3種農田銨態(tài)氮儲量遠低于硝態(tài)氮儲量,且各農田間銨態(tài)氮含量差異較小,水耕2年、18年和100年剖面銨態(tài)氮與硝態(tài)氮儲量比值分別為0.61、0.39和0.30。(4)小麥生育期,不同水耕年限農田土壤剖氮素分布與積累差異明顯。土壤氮素在耕作層富集,2年、18年和100年農田耕作層硝態(tài)氮含量分別為12.26 mg/kg、12.74 mg/kg 和 14.88 mg/kg,銨態(tài)氮分別為 6.01 mg/kg、8.33 mg/kg 和 11.69 mg/kg,耕層以下氮素含量較小。小麥的氮素農學利用率隨水耕年限的延長而降低,2年、18年和100年農田分別為10.03kg/kg、6.39kg/kg和4.15kg/kg,土壤水分過高是限制小麥產(chǎn)量的重要因素,對于水耕年限較長的稻田要格外加強農田排水。(5)水稻生育期,不同水耕年限農田土壤剖面水-氮分布差異明顯。土壤含水量隨水耕年限的延長而增大,水耕100年農田耕作層含水量(0.43cm3/cm3)分別是18年和2年的1.14倍和1.36倍,耕層以下土壤水分差異較小。土壤溶液中硝態(tài)氮濃度顯著低于銨態(tài)氮濃度,2年、18年和100年農田土壤溶液的硝態(tài)氮平均濃度分別為 0.76 mg/L、0.95 mg/L 和 1.08 mg/L,銨態(tài)氮濃度分別為 3.99 mg/L,12.61 mg/L和 12.08 mg/L。(6)對于水耕年限較短的農田,為有效減少水-氮的滲漏損失,可以通過兩種方式實現(xiàn),一是在水稻播種前增加打田次數(shù)以加速犁底層的形成,二是在水肥管理措施上,采用少量多次的灌溉和施肥方式。對于水耕年限較長的農田,土壤水分及養(yǎng)肥保持性強,可采取多量少次的灌溉和施肥措施,進而有效減少勞力成本,但也需要防止灌溉與強降雨事件疊加引發(fā)的地表徑流。
【學位單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S151.9
【部分圖文】：

２．１研究區(qū)概況與樣地分布逡逑江漢平原素有“魚米之鄉(xiāng)”之稱，是我國南方四大富饒平原之一，也是全國重逡逑點商品糧和淡水養(yǎng)殖基地之一。研宄區(qū)位于湖北省荊州市公安縣（圖２－１），位于江逡逑漢平原中部（１１１°４８＇￣１１１°２５＇Ｅ，邋２９°３７＇￣３０°１少），是江漢平原典型農業(yè)種植區(qū)。逡逑氣候類型為典型的亞熱帶季風氣候，年均降雨量１１００－１４００邋ｍｍ，降雨季節(jié)性明顯，逡逑主要集中在４－９月；年平均日照時數(shù)為丨８５０－２１００邋ｈ，邋＞１０邋°Ｃ積溫為５１００－５３００邋°Ｃ，逡逑年平均氣溫為，〗月平均氣溫為６．７邋°Ｃ，邋７月均溫在２８邋°Ｃ以上【７４］。土壤母質以近現(xiàn)逡逑代河流沖積物和湖相沉積物為主，地下水位多年平均在０．９？１．２邋ｍ之間逡逑ｃ—ｉ１１２邋２０，２３＊５８，，Ｅ邐ｈ．匪－．．．．．．．．．．．．．１—，－邋—－．－．—邐邐＾逡逑儀器設備布設邐研[偳趴鰣義賢跡玻繡城壞惴植技把匾瞧韃忌楨義希疲椋玨澹玻卞澹蹋錚悖幔簦椋錚睿簀澹錚駑澹簦瑁邋澹螅簦酰洌澹幔潁澹幔簀澹幔睿溴澹簦瑁邋澹椋睿螅簦潁酰恚澹睿簦簀澹歟幔錚酰翦義嚇┨錮美嘈橢饕治街

本文編號：2812402