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植物营养与肥料学报 2023年第6期29卷 1048-1059页

作者：郭童鑫姚晓华吴昆仑姚有华青海大学农林科学院青海西宁810016 青海省农林科学院青海西宁810016 青海省青稞遗传育种重点实验室/国家麦类改良中心青海青稞分中心青海西宁810016

【目的】禾豆混作可显著改变作物根系形态,影响作物对养分的吸收利用量,提高系统产量。我们研究了不同施肥水平下单作和混作体系中青稞和豌豆的根系形态与养分利用之间的关系。【方法】两因素三水平盆栽试验和田间试验在青海大学试验基... 详细信息

【目的】禾豆混作可显著改变作物根系形态,影响作物对养分的吸收利用量,提高系统产量。我们研究了不同施肥水平下单作和混作体系中青稞和豌豆的根系形态与养分利用之间的关系。【方法】两因素三水平盆栽试验和田间试验在青海大学试验基地进行。种植模式因素包括:青稞单作(Q)、豌豆单作(W)、青稞豌豆混作(Q×W)3种模式;施肥因素包括:不施肥(N_(0)P_(0))、低氮磷(N_(1)P_(1))、高氮磷(N_(2)P_(2))3个水平。分析了青稞和豌豆在单、混作模式下的根系形态、生物量、氮磷吸收量,并计算了氮磷竞争比率。【结果】与单作青稞相比,混作青稞地上和地下部干重分别增加了32.1%和15.3%,根冠比降低了13.1%,根长、根表面积、根体积和根尖数分别增加了21.7%、43.7%、79.6%和44.8%,根系吸氮量和总吸氮量分别增加了75.8%和72.7%,根系吸磷量和总吸磷量分别显著增加了56.3%和60.0%(P<0.05)。与单作豌豆相比,混作豌豆地上和地下部分干重和根冠比分别显著降低了19.3%、27.9%和9.7%,地上部、根系吸氮量和总吸氮量分别显著降低了24.7%、32.5%和28.0%。混作青稞在分蘖期、拔节期和灌浆期地上部氮吸收累积量较单作分别显著增加了9.8%、34.6%和39.6%,磷吸收累积量分别显著增加了11.6%、18.7%和16.5%。混作豌豆在分枝期、开花期和结荚期地上部氮吸收累积量较单作分别显著降低了13.8%、18.0%和17.5%,地上部磷吸收累积量分别显著降低了26.1%、15.8%和19.9%(P<0.05)。多元线性回归分析结果表明,根表面积和平均根直径对青稞和豌豆氮素吸收量有显著影响,根体积对青稞和豌豆磷素吸收量有显著影响。N_(1)P_(1)水平下,混作青稞根长和根表面积均高于N_(0)P_(0)和N_(2)P_(2)水平下,促进了对氮、磷养分的吸收,而混作豌豆根系变化与青稞相反。【结论】青稞和豌豆氮、磷吸收量均与其根表面积呈显著正相关。在养分供应不充足条件下,青稞和豌豆混作改变了根系形态,青稞的根表面积、根体积等形态指标相对于单作显著提高,而豌豆的根系主要形态指标显著降低,青稞为“受益者”,豌豆为“贡献者”。低肥条件下,混作体系获得了高氮、磷养分竞争率和土地当量比,混作优势明显。而高肥条件下,混作在改变根系形态、养分吸收竞争的优势相对于单作不显著。

关键词：青稞豌豆混作模式根系形态氮磷吸收利用产量混作优势

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不同水氮管理模式黑土稻田氮磷迁移转化利用及化学计量研究

不同水氮管理模式黑土稻田氮磷迁移转化利用及化学计量研究

引用

作者：秦子元东北农业大学

学位级别：博士

农业生态系统碳氮磷的迁移转化过程在生物地球化学循环、多元素平衡和养分限制等方面起着至关重要的作用,同时也可以揭示变化环境下生态系统功能和稳定的维持机制。随着我国粮食生产重心北移,黑龙江省逐渐成为我国主要粮食生产基地和粮... 详细信息

农业生态系统碳氮磷的迁移转化过程在生物地球化学循环、多元素平衡和养分限制等方面起着至关重要的作用,同时也可以揭示变化环境下生态系统功能和稳定的维持机制。随着我国粮食生产重心北移,黑龙江省逐渐成为我国主要粮食生产基地和粮食战略储备基地,农业水资源消耗日益增加和化肥施用量过多严重制约当地稻田生态系统的可持续发展,不仅降低水肥利用率,氮磷大量流失还会导致河流湖泊富营养化、地下水污染等环境问题。本研究为探明不同水氮管理模式下黑土稻田氮磷径流流失、渗漏淋失特征、水稻产量形成和氮磷吸收利用规律、植株和土壤碳氮磷累积和化学计量关系,试验设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135 kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮管理模式下,水稻生育期内稻田田面水、渗漏水氮磷动态变化、氮磷输出负荷与流失率;水稻干物质、产量、氮磷吸收转运、水分和氮磷利用效率;植株碳氮磷含量、累积量、分配比例、化学计量比以及氮磷养分限制状况;0～60 cm土层土壤碳氮磷含量、储量、化学计量比、层化率;并利用模糊物元-熵权模型对7种指标进行综合评价,筛选最优水氮管理模式。为建立区域性节水节肥、增产、减排的高效水氮管理方式提供理论依据与技术参考。主要结论如下:（1）稻田田面水TN、NH4+-N和NO3--N浓度变化趋势相似,施肥后第1 d浓度达到峰值,7 d后逐渐趋于稳定。控制灌溉模式田面水TN、NH4+-N、NO3--N平均浓度比浅湿灌溉提高23.63%、10.19%、10.50%,比常规淹灌提高32.01%、22.23%、5.63%。施氮处理显著提高田面水TN、NH4+-N和NO3--N浓度（P<0.05）。TP、DP浓度总体变化趋势相似,施基肥后第1 d浓度达到峰值,浓度随水稻移栽后天数减小,第17 d降至峰值浓度的1/5以下。控制灌溉模式,田面水TP、DP平均浓度比浅湿灌溉提高10.75%、5.84%,比常规淹灌提高18.50%、23.77%。施氮对田面水TP、DP浓度影响不显著（P>0.05）。NH4+-N、PP是田面水氮素、磷素的主要形态。常规淹灌模式TN、TP径流平均流失量比浅湿灌溉分别提高16.51%、20.53%,比控制灌溉分别提高81.07%、72.90%。TN、NH4+-N、NO3--N径流流失量随施氮量增大而增大,TP、DP径流流失量随施氮量增大并没有呈现明显规律。（2）稻田渗漏水TN、NH4+-N和NO3--N浓度变化趋势相似,施肥后第3 d浓度达到峰值,在施肥7 d后逐渐趋于稳定。控制灌溉模式,渗漏水TN平均浓度比浅湿灌溉提高16.89%,比常规淹灌提高104.46%。常规淹灌模式,渗漏水NH4+-N平均浓度比浅湿灌溉和控制灌溉分别提高87.09%、54.62%。施氮处理显著提高渗漏水TN、NH4+-N和NO3--N浓度（P<0.05）。水稻渗漏水TP、DP浓度总体变化趋势相似,施基肥后第5 d浓度达到峰值,浓度随水稻移栽后天数减小,7 d后降至较低水平。常规淹灌模式,渗漏水TP平均浓度比浅湿灌溉提高34.95%,比控制灌溉提高26.41%,N1、N2、N3处理渗漏水TP平均浓度比N0处理降低8.11%～13.37%。NO3--N、DP是渗漏水氮素、磷素的主要形态。常规淹灌模式TN、TP渗漏平均淋失量比浅湿灌溉分别提高7.19%、57.30%,比控制灌溉分别提高11.03%、57.47%。氮素渗漏淋失量随施氮量增大而增大,施氮处理TP、DP渗漏淋失量均小于不施氮处理。（3）常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式,随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮磷累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%～43.42%、18.32%～24.97%、13.85%～24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%～13.18%、10.73%～12.86%、10.53%～12.61%;常规淹灌处理相同施氮量下的叶、茎鞘和穗的磷素累积量较控制灌溉提高4.57%～15.30%、12.55%～24.90%、8.56%～13.44%;浅湿灌溉处理相同施氮量下的叶、茎鞘和穗的磷素累积量较控制灌溉提高1.46%～12.64%、1.55%～10.13%、0.13%～5.54%。3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮磷累积速率均随施氮量的增加而增大,控制灌溉模式干物质、氮素累积速率高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,常规淹灌模式磷素累积速率高于控制灌溉和浅湿灌溉。干物质、氮磷累积始盛期随施氮量增加而提前。水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质、磷素累积速率达到峰值时间提前11.39

关键词：黑土区稻作水氮管理氮磷流失产量氮磷吸收利用土壤质量

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