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基于Meta-Analysis的气象、土壤和田间管理因素对玉米氮素利用影响研究

谢岷  
【摘要】:气象、土壤和田间管理因素对作物生长和农田氮素吸收与淋洗损失有着重要地影响。一直以来,农学、土壤学、农业气象学和农业水土工程学等各学科的研究者们都积极关注此研究领域。气象因素(主要是气温和降雨)是影响和制约作物生长和发育,氮素吸收和淋洗损失的主要外部因素。此外,土壤和田间管理因素对作物的氮素利用有着直接影响。因此,研究气象、土壤和管理因素对玉米氮素利用的影响,深入了解玉米氮素利用关键时期的各因素的效用,以及各因素之间的交互作用对玉米氮素利用的影响,对于提高玉米氮素管理水平和减少氮素淋洗损失造成的水土污染有着极其重要的实际意义。 Meta-Analysis是一种可以对同一主题下不同研究成果进行整理和综合,得出一个定量且严谨结果的综述性统计方法。在本研究中利用Meta-Analysis这一当前最具权威地综述性统计方法,选择两个不同的玉米氮素数据库为研究对象,结合相应地气象参数(玉米热量单元指数,累积降雨量和降雨均匀度)与不同的土壤和管理因素,系统地探讨了气象、土壤和田间管理因素对玉米氮素利用影响的一般规律,为更好地进行玉米农田氮素管理、评价与调控提供有力的科学理论依据。本文完成的主要工作和取得的主要结论如下: ⑴基于Meta-Analysis的玉米氮素利用的研究结果与其它试验方法的研究结果基本相似,表明Meta-Analysis在玉米氮素管理的研究中具有较高地可信度,能够较好地反映出不同的气象、土壤和管理等因素对玉米氮素利用的影响。 ⑵热量单元指数、累积降雨量和降雨均匀度对玉米氮素利用率的研究结果表明,高氮素利用率年份的气象特征为具有较高地追肥前期和追肥后期的累积降雨量,适中的降雨均匀度,和在生长季后期和整个生长季中具有较低的温度,且玉米高氮素利用率年份并不意味着玉米高产年份。 ⑶土壤和田间管理因素对玉米氮素利用率的研究表明,粘粒百分含量为(28~40%)区间内,可以显著地增加氮素利用率;适中的土壤pH值(6~7)和种植密度(6~7万株/每公顷)也可以增加氮素利用率,但前季作物类型基本对氮素利用率没有影响。“基肥+追肥”的施氮方式可以显著地提高玉米氮素利用率,建议“基肥+追肥”的施氮方式应被广泛地推广和应用。 ⑷比较各气象、土壤和管理因素对玉米氮素利用率的影响后发现,就整个生长季来讲,降雨因素(包括降雨量和降雨均匀度)对氮素利用率的影响要大于玉米热量单元指数的影响;施氮量和施氮方式因素的影响要大于其它土壤和田间管理因素的影响。气象、土壤和管理等多因素的协同和交互效应明显。 ⑸比较追肥前期与追肥后期的气象因素对玉米氮素利用率的影响后发现,玉米生长季追肥前的各气象因素对氮素利用率的影响要大于追肥后的各气象因素对氮素利用率的影响。 ⑹在基肥和追肥共同施用的情况下,结果表明:中、高施氮水平的玉米氮素利用率响应比在不同气象因素水平下分别显著高于低施氮水平的氮素利用率响应比18.8%和28.2%。但在中、高氮水平两者之间并无显著性差异。而在只施用基肥的情况下,中、高施氮水平的玉米氮素利用率响应比在不同气象因素水平下分别显著高于低施氮水平的氮素利用率响应比11.2%和24.8%。显著性测试表明,中氮和高氮之间也无显著差异。为了有效地提高玉米氮素利用率,减少氮素损失和维持玉米高产,建议中等施氮水平(总氮量“100~150 kg N ha-1”和基肥氮“0~50 kg N ha-1”)的施氮量应该作为最佳施氮量而被生产实践所采用。


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