【摘要】：磷作為生命體必須的組成元素,維持作物產(chǎn)量需要充足的磷素供應(yīng)。由于化學(xué)磷肥已逐漸取代有機(jī)肥(人畜禽糞便、秸稈等)被大量施入農(nóng)田,加之作物磷肥利用率普遍較低,大部分磷素被土壤固持而未被有效利用,造成土壤磷素過度累積。由此也給水體環(huán)境帶來沉重負(fù)擔(dān)。本論文選擇中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站(CS-1)和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(CS-2)典型稻麥輪作農(nóng)田為研究對象,開展稻季減磷施肥措施的可行性探究。試驗設(shè)置4個磷肥處理,每個處理3個平行,分別為:PR+W(常規(guī)施肥:稻季和麥季均施磷肥)、PR(稻季施磷肥麥季不施磷肥)、PW(麥季施磷肥稻季不施磷肥)和Pzero(稻季和麥季均不施磷肥)。采用Tiessen和Moir磷素分級法和磷脂脂肪酸圖譜法分別分析不同施磷處理對土壤磷素賦存形態(tài)變化和土壤微生物群落組成變化的影響。通過農(nóng)學(xué)、化學(xué)及微生物學(xué)三個指標(biāo)驗證磷肥減施可行性。主要實驗結(jié)果如下:1.通過分析磷肥減施實施第四年(2013年稻季和2013/2014年麥季)作物產(chǎn)量、磷肥當(dāng)季利用率和土壤速效磷濃度變化,闡明磷肥減施下農(nóng)學(xué)指標(biāo)響應(yīng)。結(jié)果表明,與常規(guī)施肥處理相比,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理作物產(chǎn)量并無顯著性差異(p0.05),磷肥利用率略有提高(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站:4.9%;中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站:6.1%),同時降低磷素在土壤中的累積。相比于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理土壤速效磷濃度(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站:5.8~10.7 mg·kg~(-1);常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:7.1~8.9 mg·kg~(-1))有所降低(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站:34.7%~69.9%;常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:29.8%~36.6%),但仍可滿足作物生長所需。2.基于農(nóng)學(xué)指標(biāo)響應(yīng)情況,本章實驗采用Tiessen和Moir法及磷脂脂肪酸圖譜法重點分析2013年稻季土壤磷素賦存形態(tài)及土壤微生物群落組成變化特征。結(jié)果表明,中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所土壤中磷素賦存形態(tài)以穩(wěn)態(tài)磷(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站:84.6~86.8%;常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所:65.9~70.1%)為主,活性磷分別占4.96~8.03%(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站)和16.4~22.3%(常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所),中度活性磷占比分別為5.77~10.4%(中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站)和10.6~16.6%(常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所)。施磷不僅能夠提高土壤活性磷組分含量,而且有助于提高土壤微生物生物量。雖然減少一個稻季磷肥投入,但相對于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理中土壤不同賦存形態(tài)磷和土壤微生物群落組成均未出現(xiàn)顯著性差異(p0.05)。雙因素方差分析結(jié)果表明,不同土壤對土壤磷素賦存形態(tài)和土壤微生物群落均有顯著影響(p0.05),但不同磷肥處理對兩者影響并不顯著。采用Pearson檢驗對中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中土壤微生物與不同提取態(tài)磷素之間進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明未有顯著相關(guān)性(p0.05)。主成分分析結(jié)果表明,以不同磷肥處理為分離變量,前兩個主成分(PC1和PC2)共占數(shù)據(jù)變異的84.5%,PC1和PC2組分權(quán)重的聚類分析表明中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站和常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所有強(qiáng)共變。典型對應(yīng)分析結(jié)果表明,中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站土壤微生物群落主要與作物產(chǎn)量、土壤速效磷濃度有相關(guān)性;而常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中土壤微生物群落組成與土壤pH、總碳、總氮、總鉀、植株全磷、活性磷、中穩(wěn)度活性磷、酸性磷酸酶活性和堿性磷酸酶活性相關(guān)性較高。3.為了比較稻麥輪作周年及年度稻季土壤磷素賦存形態(tài)(重點分析活性磷和中度活性磷)變化特征,本章節(jié)選擇常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(CS-2)典型稻麥輪作農(nóng)田作為研究對象,分析比較了磷肥減施第六年稻麥輪作周年(2015年稻季和2015/2016年麥季)以及年度稻季(2015年稻季和2013年稻季)土壤磷素賦存形態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明,施磷主要提高土壤無機(jī)磷組分含量,對土壤有機(jī)磷影響較小。比較稻麥輪作周年磷素變化,麥季土壤速效磷高于稻季土壤;相較于常規(guī)施肥處理,麥季施磷肥稻季不施磷肥處理的土壤速效磷及部分提取態(tài)磷(除NaHCO_3提取的無機(jī)磷和NaOH提取的無機(jī)磷)含量均無顯著性差異(p0.05);樹脂提取態(tài)磷、NaHCO_3提取的無機(jī)磷和NaOH提取的無機(jī)磷與土壤速效磷具有顯著相關(guān)性。年度稻季土壤磷素變化結(jié)果表明,相比于2013年稻季,2015年稻季土壤活性磷含量升高,中度活性磷含量降低;而其中無機(jī)磷組分(活性磷和中度活性磷中的無機(jī)磷)均提高,有機(jī)磷組分(活性磷和中度活性磷中的有機(jī)磷)均降低。
【圖文】：

3 結(jié)果與分析3.1 稻麥輪作農(nóng)田磷肥減施農(nóng)學(xué)效應(yīng)磷肥減施大田試驗開始于 2010 年稻季，本章節(jié)選取試驗第四年（2013 年稻季和 2013/2014 年麥季）作物產(chǎn)量和土壤速效磷濃度作為分析對象，并通過植株全磷濃度計算磷肥當(dāng)季利用率，考察減磷試驗開展的第四個稻麥輪作周年農(nóng)學(xué)指標(biāo)（作物產(chǎn)量、磷肥當(dāng)季利用率及土壤速效磷濃度變化）的響應(yīng)情況。3.1.1 水稻和小麥產(chǎn)量2013 年稻季和 2013/2014 年麥季 CS-（1常熟市農(nóng)業(yè)生態(tài)觀測試驗站）和 CS-2（常熟市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所）的水稻和小麥產(chǎn)量如圖 3-1 所示。

而 CS-2 中不同磷肥處理的小麥產(chǎn)量無顯著性差異（圖 3-1）（p>0.05）。雖然 CS-2 作物產(chǎn)量均無顯著性差異，，但相比于 Pzero 處理，PR、PW 和 PR+W處理的小麥籽粒產(chǎn)量仍分別提高 49.3%、49.6%和 59.5%，秸稈產(chǎn)量分別提高25.8%、32.1%和 27.2%（圖 3-1）。進(jìn)一步比較減磷處理（PR 和 PW）和不減磷處理（PR+W）之間小麥產(chǎn)量變化情況。減磷處理和不減磷處理間，小麥產(chǎn)量并無顯著性差異（p>0.05）；而在CS-1 中，與 PR+W 處理相比，PW 處理小麥產(chǎn)量并未出現(xiàn)顯著性差異，而 PR 處理小麥產(chǎn)量出現(xiàn)顯著降低（籽粒和秸稈分別降低 8.74~43.2%和 19.4~47.7%）（p<0.05）（圖 3-1）。相比于 CS-2，雖然 CS-1 土壤總磷含量較高，但因其土壤速效磷濃度較低，導(dǎo)致 CS-1 小麥產(chǎn)量響應(yīng)較為靈敏。可見，雖然都是減少一季的施磷量，稻季減磷（PW）相比于麥季減磷（PR）更能維持作物產(chǎn)量的穩(wěn)定。3.1.2 水稻和小麥植株全磷和磷肥當(dāng)季利用率2013 年稻季和 2013/2014 年麥季作物籽粒和秸稈全磷濃度如圖 3-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X144;S153.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2612846