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《华中农业大学》 2010年
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丹江口库区作物轮作系统生产力和养分流失特征及麦套稻施肥研究

李承力  
【摘要】: 丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,其水质状况关系到未来京津冀地区的饮水安全和南水北调工程成败。本研究针对当前丹江口水库存在的富营养化隐患,而农业面源污染负荷比例又在不断加大的现状,在库区坡耕地农田研究比较了几种不同冬、夏作物轮作模式及其在不同施肥水平下的作物生产力、农田养分分配与径流流失差异;同时,以“3414”试验法研究了氮、磷、钾施肥对麦套稻生产系统水稻产量、养分利用和生产效益的影响,试图为在丹江口库区开展农业面源污染综合防控技术研究及推广保护性耕作技术提供试验基础。研究取得以下主要结果: 1.在坡耕地冬季作物中,种植油菜的生产效益明显高于小麦,在现有施肥水平下提高施肥量可显著提高作物产量和增加经济效益。在夏季作物中,以种植玉米的经济效益最高,提高施肥量可显著提高“油菜—玉米”和“小麦—玉米”轮作模式中的玉米产量,并增加经济收益,但对“小麦—甘薯”轮作模式中的甘薯产量影响不明显;在习惯施肥水平下,“油菜—芝麻”轮作模式中的芝麻产量较“小麦—芝麻”略高,但差异不显著。从生产效益考量,该地区坡耕地理想轮作模式为“油菜—玉米”组合。 2.农田径流产生量和土壤侵蚀量受降雨量显著影响,但在不同轮作生产系统中存在明显差异。在习惯施肥水平下,农田径流产生总量和土壤侵蚀总量以“小麦—玉米”最小,以“小麦—芝麻”最大。在高产栽培施肥水平下,三种当地常用轮作模式中以“油菜—玉米”的径流产生总量最小,“小麦—玉米”的土壤侵蚀总量最小,“小麦—甘薯”的总产流量和土壤总侵蚀量均为最大。农田径流产生量和土壤侵蚀量一般在作物的生育前期较大,后期较小;在周年作物生产期内,夏季作物生长季的径流量和土壤侵蚀量占70%以上。 3.农田养分径流流失量与降水关系密切,呈现出随降雨量增大而增加的趋势,且在两季作物生育前期流失比例较大。在习惯施肥水平下,总氮(TN)的流失量以“小麦—玉米”轮作模式最小,而以“小麦—芝麻”最大,主要由硝态氮(N03--N)形态流失比例较高所致;总磷(TP)的流失量以“小麦—玉米”轮作模式最小,以“油菜—芝麻”最大,可能主要由颗粒吸附态磷流失比例增加所致;水溶性总钾(DTK)流失量以“小麦—玉米”轮作模式最小,而以“油菜—芝麻”最大。在提高施肥水平的条件下,“小麦—甘薯”轮作模式的TN流失量有增大的趋势,而“油菜—玉米”轮作模式的TP流失量有增大的趋势,“小麦—甘薯”轮作模式的DTK流失量有增大的趋势。 4.不同轮作系统的作物养分吸收量存在明显差异。在习惯施肥水平下,以“油菜—玉米”模式的氮磷钾养分吸收最多,其次为“小麦—玉米”模式,且在高产栽培施肥水平下吸收量有增大趋势,这可能是影响农田养分流失的因素之一。 5.在不同作物轮作系统中,土壤有机质和碱解氮含量呈下降趋势,但速效磷和速效钾含量呈上升趋势,且在高产栽培施肥水平下趋势更明显。 6.从降低农田氮磷流失上考量,库区坡耕地适宜的作物轮作模式首选为“小麦—玉米”,其次为“油菜—玉米”;但在目前施肥水平较低的基础上提高施肥水平,“小麦—玉米”轮作模式的氮流失风险加大,“油菜—玉米”轮作模式的磷流失风险加大。 7.麦套稻生产系统水稻产量的形成主要决定于单位面积穗数和穗总粒数,氮磷钾合理施肥可显著提高产量,在氮、磷、钾施肥量分别为168.0 kgN·hm-2、75.0 kg P2O5·hm-2、90.0 kgK2O·hm-2时产量最高,达6889 kg·hm-2。 8.在麦套稻生产系统中,施肥对水稻的增产效应以施氮最大,施钾居次,施磷最低。施氮的最高增产率达92.8%,养分表观利用率为52.9%;施磷的最高增产率为8.6%,养分表观利用率为13.0%;施钾的最高增产率为11.3%,表观利用率为69.8%。据模型分析,麦套稻生产系统的水稻适宜施肥量为188.0 kg N·hm-2、30.0 kg P2O5·hm-2和85.0 kgK2O·hm-2。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S344;S157

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