种植模式及氮肥分配对稻田根际与非根际土壤氮素及微生物影响的研究

论文摘要

我国的氮肥施用量普遍较高,长期大量的氮肥施用不仅会降低氮肥的利用率,残留的氮肥还会威胁环境安全。稻田水旱轮作作为稻田作物主要的生产方式,其可以改善稻田土壤质量,并对土壤氮素的迁移转化过程产生影响。近年来,玉米—水稻轮作系统逐渐得到重视,但目前对轮连作期间根际与非根际土壤氮素变化及微生物群落的研究还比较缺乏,因此,本文在2017年进行了玉米—水稻轮作及水稻—水稻连作的盆栽试验,并区分了根际与非根际土壤。轮连作系统第一季残留的氮肥会对后季土壤及作物产生影响,为了探索合理的施肥比例,于是在此基础上进行了不同氮肥分配的处理,设置不施肥为对照（F0）,前季—后季施肥分别为 150-300 kgN/ha（F1）、225-225 kg N/ha（F2）及 300-150 kg N/ha（F3）,测定作物不同生育期下根际与非根际土壤氮素含量、微生物量、酶活性及微生物群落组成,研究各指标动态变化,为优化水旱轮作环境管理、维护环境健康提供科学依据。主要研究结果如下:（1）施用氮肥可提高土壤氮素含量,但氮肥分配对其的影响并不显著。水旱轮作系统中的好氧条件利于土壤氮素由铵态氮向硝态氮转化,与水稻—水稻连作相比,玉米—水稻轮作下根际与非根际土壤铵态氮含量分别下降18.45%与12.00%,硝态氮含量分别提高45.71%和112.05%;轮作对铵态氮含量的这种影响表现在第一季,而对硝态氮含量的影响可持续到第二季。此外,玉米—水稻种植结束后土壤全氮含量低于连作。玉米根际土壤铵态氮含量高于非根际,硝态氮含量低于非根际,水稻则相反,表明不同作物根际环境存在差异。（2）土壤微生物量及酶活性是参与土壤氮素循环的重要指标,水旱轮作对其有显著影响并可持续两季。与水稻—水稻连作相比,玉米—水稻轮作系统中土壤微生物量碳/微生物量氮（MBC/MBN）及硝酸还原酶活性有所下降,脲酶活性有所增强,表明氮素的生物有效性提高、反硝化作用减弱,在一定程度上提高了氮素利用率,潜在地减少了气态氮素损失量。微生物量及酶活性在根际与非根际存在差异,整体来说,根际硝酸还原酶活性较非根际高,根际MBC/MBN及脲酶活性较非根际低,但两者差异受生育期的影响。（3）各处理土壤中主要的细菌门类均为变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、硝化螺旋菌门及放线菌。种植模式、氮肥分配及取样位置均会影响土壤中的细菌群落丰度,进而影响土壤中的碳氮循环过程。冗余分析结果表明,土壤硝态氮含量、pH、碳氮比（C/N）、脲酶活性等指标均与土壤细菌群落密切关联。（4）玉米—水稻轮作中第二季水稻的产量较水稻—水稻连作高25.10%。施用氮肥会提高作物产量,本试验条件下,玉米—水稻轮作在225-225 kgN/ha下取得最大产量（两季产量之和）,而水稻—水稻连作在300-150 kgN/ha下取得最大产量。盆栽试验条件会对试验结果产生影响,未来应在大田试验中进一步研究证实。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 氮肥的环境效应研究进展
•     1.1.1 氮肥的环境风险
•     1.1.2 氮肥在作物轮作系统中的残留效应
•     1.1.3 根际与非根际环境土壤氮素特征研究
•   1.2 水旱轮作对稻田土壤氮素及微生物群落的影响研究进展
•     1.2.1 对稻田土壤氮素含量的影响
•     1.2.2 对稻田土壤氮素转化过程的影响
•     1.2.3 对稻田土壤微生物群落的影响
•   1.3 研究目的、研究意义及研究内容
•     1.3.1 研究目的及意义
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 研究技术路线
• 2 种植模式及氮肥分配对根际与非根际土壤氮素含量的影响
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 供试材料
•     2.2.2 试验方法
•     2.2.3 测定方法
•     2.2.4 数据处理与分析
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 土壤铵态氮含量
•     2.3.2 土壤硝态氮含量
•     2.3.3 土壤全氮含量
•     2.3.4 作物产量
•   2.4 讨论
•   2.5 本章小结
• 3 种植模式对根际与非根际土壤微生物量碳氮及酶活性的影响
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 供试材料
•     3.2.2 试验方法
•     3.2.3 测试方法
•     3.2.4 数据处理与分析
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 土壤微生物量碳氮含量
•     3.3.2 土壤微生物量碳/微生物量氮（MBC/MBN）
•     3.3.3 土壤脲酶活性
•     3.3.4 土壤硝酸还原酶活性
•     3.3.5 土壤氮素、微生物量及酶活性的相关性分析
•   3.4 讨论
•   3.5 本章小结
• 4 种植模式及氮肥分配对根际与非根际土壤微生物群落的影响
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 供试材料
•     4.2.2 试验方法
•     4.2.3 测定方法
•     4.2.4 数据处理与分析
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 群落结构组分图及物种丰度热图
•     4.3.2 种植模式、氮肥分配及取样位置对微生物群落的影响
•     4.3.3 环境因子与微生物群落结构变化之间的关系
•   4.4 讨论
•   4.5 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 研究结论
•   5.2 主要创新点
•   5.3 研究展望
• 参考文献
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴杨潇影

导师: 杨京平

关键词: 水旱轮作,连作,氮肥,根际,土壤氮,微生物群落

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学,农艺学,农艺学

单位: 浙江大学

分类号: S154.3;S153.6

总页数: 84

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