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《中国农业科学院》 2018年
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地膜覆盖对旱作春玉米氮素利用的影响

张雪丽  
【摘要】:玉米(Zea mays L.)是旱作区主要的粮食作物之一,地膜覆盖以其增温保墒、提高作物产量的优势在旱作春玉米生产中得以大面积应用。本研究以旱作覆膜春玉米为对象,以山西省寿阳县农业农村部旱作农业与环境科学野外观测试验站为平台,采用小区套微区田间试验,设置旱作春玉米覆膜平作(Plastic mulching with maize,PM)处理和露地平作(Maize,M)处理,研究覆膜对旱作春玉米农田土壤水热效应和水分利用效率、氮素气体排放规律、土壤全氮及其活性氮组分的影响;同时,利用15N稳定同位素示踪技术研究玉米田当季氮肥吸收和分配规律对地膜覆盖的响应。本研究旨在为旱作春玉米氮素高效利用提供科学支撑,为旱作春玉米地膜覆盖增产提供理论依据。取得了如下结果:(1)地膜覆盖对春玉米土壤水热效应和水分利用效率的影响。覆膜的保水作用主要体现在玉米生育前期和中期提高了耕层土壤含水量,其增温作用主要集中在覆膜60天内,覆膜60天以后增温效果不显著。在玉米苗期和吐丝抽雄期,与M处理相比,PM分别提高0-20 cm耕层土壤含水量11.8%~13.0%和7.3%~12.9%。在整个玉米生育期,M和PM处理土壤温度变化趋势一致,覆膜60天为增温效果分界点,覆膜60天内PM处理提高土壤日均温2.0~2.1℃,覆膜60天后,PM处理对土壤增温效果不显著。从土壤温度日变化来看,覆膜60天内,PM处理对土壤增温效果在一天当中主要集中在9:00-2:00(次日)。与M相比,PM显著提高春玉米产量和水分利用效率(P0.05)。(2)地膜覆盖对春玉米农田氮素气体排放的影响。覆膜对旱作春玉米农田N_2O和NH_3累积排放量无显著影响。氨挥发为氮素气体损失的主要途径,整个玉米生育期氨挥发总量占当季施肥量的16.1%~18.5%。(3)地膜覆盖对土壤全氮及活性氮组分的影响。PM处理对0-30 cm土壤全氮含量无显著影响,却有降低30 cm以下土壤全氮的趋势。在玉米收获时,与M处理相比,PM处理对0-10 cm土壤颗粒有机氮(PON)含量无影响,却提高了10-30 cm土壤颗粒有机氮含量5.0%~20.8%;PM处理提高了30-60 cm土壤水溶性有机氮(WEON)含量,降低了0-10 cm表层土水溶性有机氮含量。不同处理硝态氮(NO_3~--N)含量随着生育期的推进和土壤深度的增加而逐渐降低,PM处理在玉米生育中期显著提高0-30 cm土层NO_3~--N含量;在玉米收获时地膜覆盖对0-60 cm土层NO_3~--N含量无显著影响。土壤全氮与活性氮组分(PON、WEON和MBN)显著相关,PON与WEON和MBN均存在正相关关系,但WEON和MBN之间正相关关系不显著。(4)地膜覆盖对春玉米氮素吸收利用和分配规律的影响。地膜覆盖同时提高玉米籽粒含氮量和玉米地上部分氮素累积量;同位素示踪试验数据表明,与M相比,PM不仅促进春玉米对土壤氮的吸收,还提高了对当季肥料氮的吸收量。从当季肥料氮素去向分析,地膜覆盖提高了当季肥料氮在0-60 cm土层的残留量和氮肥利用率,降低了当季氮肥的损失风险。由于地膜覆盖提高了玉米氮素吸量,使得春玉米地上部分氮素累积吸收量(278~297kg/hm~2)超过当季氮肥施入量(225kg/hm~2),长此以往并不利于土壤肥力的提升,因此,需要进一步研究地膜覆盖下合适的施肥方案,实现增产与养地共赢。
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