氮肥深施对免耕稻田土壤有机质特性、甲烷排放及微生物群落的影响机制
发布时间：2021-11-01 14:34
水稻是我国的三大主粮之一,而免耕作为一种新型保护性耕作措施被广泛运用于我国的水稻生产。为了提高免耕稻田的氮肥利用率,近年来氮肥深施措施在我国得到推广。相对于传统表施,氮肥深施可以在增加作物产量的同时减少氮素流失,但其对土壤有机质特性、甲烷排放及相关微生物群落的影响及作用机制仍不明确。本研究于2013–2016年在湖北省武穴市花桥镇试验基地进行水稻-油菜免耕复种大田试验,研究了不同深度氮肥深施措施下免耕稻田中土壤有机质特性、甲烷排放及微生物群落的响应差异与机制。试验处理包括不施氮肥空白对照（CK）、氮肥表施（SB）、氮肥深施5 cm（5D）、氮肥深施10 cm（10D）和氮肥深施20 cm（20D）。本试验通过磷脂脂肪酸法和实时定量PCR等方法研究土壤中微生物群落丰度和组成的变化,通过湿筛法和密度筛分法研究土壤有机质各组分的有机碳含量和物理结构,通过核磁共振和热裂解气相色谱/质谱联用法研究土壤有机质的化学组成和性质,通过主成分分析、冗余分析和结构方程模型等分析方法对试验数据进行多元统计分析。主要试验结果如下:（1）与传统表施相比,氮肥深施10 cm改良了免耕稻田土壤的物理结构特性和团聚体...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究概念图
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文34第三章氮肥深施对免耕稻田土壤结构及有机质物理特性的影响3.1结果与分析3.1.1土壤容重和孔隙度2013年和2014年水稻收获期免耕稻田在不同处理下的土壤（0–20cm）容重和孔隙度如图3所示，ANOVA结果显示施肥措施对土壤容重和孔隙度都有显著影响。与CK相比，氮肥深施中只有10D下的土壤容重在2013和2014年水稻收获期分别显著低21.0%和19.0%；与SB相比，同样只有10D下的土壤容重在2013和2014年分别显著低16.4%和16.7%；此外，2013年10D下的土壤容重比5D和20D下的显著低14.3%–14.7%，2014年10D下的土壤容重只比5D下的显著低13.2%（图3）。与CK相比，氮肥深施中只有10D下的土壤孔隙度在2013和2014年水稻收获期分别显著高34.5%和36.0%；与SB相比，氮肥深施中只有10D下的土壤孔隙度在2013和2014年分别显著高25.5%和35.1%；氮肥深施中，2013年10D下的土壤孔隙度比5D和20D下的显著高19.1%–22.7%，2014年10D下的土壤孔隙度只比5D下的显著高29.2%（图3）。图32013和2014年水稻收获期免耕稻田0–20cm深度土壤在不同施肥处理下的容重和孔隙度Fig.3Soilbulkdensityandporosityat0–20cmdepthunderdifferenttreatmentsinNTpaddyfieldsattheharveststagesin2013and2014注：CK不施肥，SB氮肥表施，5D氮肥深施5cm，10D氮肥深施10cm，20D氮肥深施20cm。不同的字母代
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文36ANOVA结果显示，不同施肥措施对免耕稻田中土壤团聚体的MWD有显著影响，且其在2013和2014年水稻收获期的变化趋势相同（表5）。与CK相比，氮肥深施下的MWD在2013和2014年分别显著提高4.1%–9.3%和3.5%–8.2%；与SB相比，氮肥深施措施中只有10D下的MWD在2013和2014年分别显著高3.9%和4.2%；此外，10D下的MWD分别在2013和2014年比5D和20D下的显著高3.9%–5.0%和4.2%–4.5%（表5）。图42013和2014年水稻收获期免耕稻田在不同施肥处理下大团聚体（>0.25mm）和微团聚体（<0.25mm）干重在土壤中所占的比重Fig.4Drymassproportionofmacroaggregates(>0.25mm)andmicroaggregates(<0.25mm)insoilunderdifferenttreatmentsinNTpaddyfieldsattheharveststagesin2013and2014注：CK不施肥，SB氮肥表施，5D氮肥深施5cm，10D氮肥深施10cm，20D氮肥深施20cm。不同的字母代表处理间在0.05水平上差异显著；误差条表示一组数据算术平均数的标准差（n=3）。Note:CK,nofertilizer;SB,Nsurfacebroadcasting;5D,Ndeepplacementat5cmdepth;10D,Ndeepplacementat10cmdepth;20D,Ndeepplacementat20cmdepth.Differentlettersindicatesignificantdifferencesatthelevelof0.05.Barsrepresentstandarddeviationofthemean(n=3).3.1.3原状土和各粒级团聚体的有机碳含量2013和2014年水稻收获期不同施肥措施下免耕稻田中原状土、大团聚体（>0.25mm）和微团聚体（<0.25mm）的有机碳含量如图5所示。结果表明原状土和各粒级团聚体的有机碳含量之间有显著差异（图5）。2013年水稻收获期的土壤大团聚体有机碳含量（SOCmac）比原状土有机碳含量（SOCbulk）显著低26.2%，微团聚体有机碳含量（SOCmic）比SOCbulk显著高6.2%，SOCma
【参考文献】：
期刊论文
[1]Soil macroaggregates and organic-matter content regulate microbial communities and enzymatic activity in a Chinese Mollisol[J]. CHEN Xu,HAN Xiao-zeng,YOU Meng-yang,YAN Jun,LU Xin-chun,William R.Horwath,ZOU Wen-xiu. Journal of Integrative Agriculture. 2019(11)
[2]Soil Nitrogen Distribution and Plant Nitrogen Utilization in Direct-Seeded Rice in Response to Deep Placement of Basal Fertilizer-Nitrogen[J]. WANG Danying,YE Chang,XU Chunmei,WANG Zaiman,CHEN Song,CHU Guang,ZHANG Xiufu. Rice Science. 2019(06)
[3]不同土壤耕作方式下稻田土壤微生物多样性研究进展[J]. 潘孝晨,唐海明,肖小平,李超,汤文光,汪柯,程凯凯. 中国农学通报. 2019(23)
[4]稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响[J]. 李朝苏,汤永禄,吴晓丽,李明,刘淼,熊涛. 中国农业大学学报. 2019(05)
[5]我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 巨晓棠,谷保静. 植物营养与肥料学报. 2014(04)
[6]缙云山土地利用方式对土壤活性有机质及其碳库管理指数的影响[J]. 徐鹏,江长胜,郝庆菊,祝滔. 环境科学. 2013(10)
[7]土壤活性有机碳分组及测定方法[J]. 胡海清,陆昕,孙龙. 森林工程. 2012(05)
[8]稻田甲烷传输的研究进展[J]. 张晓艳,马静,李小平,徐华,蔡祖聪. 土壤. 2012(02)
[9]土壤活性有机碳的研究进展[J]. 郑红. 中国林副特产. 2011(06)
[10]如何精测土壤容重[J]. 孔凡伟. 黑龙江农业科学. 2010(10)
博士论文
[1]施肥方式对稻田氮素转化的影响及其微生物学机制[D]. 段然.中国农业科学院 2018
[2]施用有机肥农田氮磷流失模拟研究[D]. 赵林萍.华中农业大学 2009
硕士论文
[1]亚热带不同林分土壤有机碳组分及其结构特征研究[D]. 商素云.浙江农林大学 2012
[2]稻田氮素利用与损失及其对环境影响研究[D]. 孟祥海.东北农业大学 2012
[3]秸秆改良材料对沙质土壤结构和水分特征的影响[D]. 韦武思.西南大学 2010
本文编号：3470281
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
研究概念图
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文34第三章氮肥深施对免耕稻田土壤结构及有机质物理特性的影响3.1结果与分析3.1.1土壤容重和孔隙度2013年和2014年水稻收获期免耕稻田在不同处理下的土壤（0–20cm）容重和孔隙度如图3所示，ANOVA结果显示施肥措施对土壤容重和孔隙度都有显著影响。与CK相比，氮肥深施中只有10D下的土壤容重在2013和2014年水稻收获期分别显著低21.0%和19.0%；与SB相比，同样只有10D下的土壤容重在2013和2014年分别显著低16.4%和16.7%；此外，2013年10D下的土壤容重比5D和20D下的显著低14.3%–14.7%，2014年10D下的土壤容重只比5D下的显著低13.2%（图3）。与CK相比，氮肥深施中只有10D下的土壤孔隙度在2013和2014年水稻收获期分别显著高34.5%和36.0%；与SB相比，氮肥深施中只有10D下的土壤孔隙度在2013和2014年分别显著高25.5%和35.1%；氮肥深施中，2013年10D下的土壤孔隙度比5D和20D下的显著高19.1%–22.7%，2014年10D下的土壤孔隙度只比5D下的显著高29.2%（图3）。图32013和2014年水稻收获期免耕稻田0–20cm深度土壤在不同施肥处理下的容重和孔隙度Fig.3Soilbulkdensityandporosityat0–20cmdepthunderdifferenttreatmentsinNTpaddyfieldsattheharveststagesin2013and2014注：CK不施肥，SB氮肥表施，5D氮肥深施5cm，10D氮肥深施10cm，20D氮肥深施20cm。不同的字母代
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文36ANOVA结果显示，不同施肥措施对免耕稻田中土壤团聚体的MWD有显著影响，且其在2013和2014年水稻收获期的变化趋势相同（表5）。与CK相比，氮肥深施下的MWD在2013和2014年分别显著提高4.1%–9.3%和3.5%–8.2%；与SB相比，氮肥深施措施中只有10D下的MWD在2013和2014年分别显著高3.9%和4.2%；此外，10D下的MWD分别在2013和2014年比5D和20D下的显著高3.9%–5.0%和4.2%–4.5%（表5）。图42013和2014年水稻收获期免耕稻田在不同施肥处理下大团聚体（>0.25mm）和微团聚体（<0.25mm）干重在土壤中所占的比重Fig.4Drymassproportionofmacroaggregates(>0.25mm)andmicroaggregates(<0.25mm)insoilunderdifferenttreatmentsinNTpaddyfieldsattheharveststagesin2013and2014注：CK不施肥，SB氮肥表施，5D氮肥深施5cm，10D氮肥深施10cm，20D氮肥深施20cm。不同的字母代表处理间在0.05水平上差异显著；误差条表示一组数据算术平均数的标准差（n=3）。Note:CK,nofertilizer;SB,Nsurfacebroadcasting;5D,Ndeepplacementat5cmdepth;10D,Ndeepplacementat10cmdepth;20D,Ndeepplacementat20cmdepth.Differentlettersindicatesignificantdifferencesatthelevelof0.05.Barsrepresentstandarddeviationofthemean(n=3).3.1.3原状土和各粒级团聚体的有机碳含量2013和2014年水稻收获期不同施肥措施下免耕稻田中原状土、大团聚体（>0.25mm）和微团聚体（<0.25mm）的有机碳含量如图5所示。结果表明原状土和各粒级团聚体的有机碳含量之间有显著差异（图5）。2013年水稻收获期的土壤大团聚体有机碳含量（SOCmac）比原状土有机碳含量（SOCbulk）显著低26.2%，微团聚体有机碳含量（SOCmic）比SOCbulk显著高6.2%，SOCma
【参考文献】：
期刊论文
[1]Soil macroaggregates and organic-matter content regulate microbial communities and enzymatic activity in a Chinese Mollisol[J]. CHEN Xu,HAN Xiao-zeng,YOU Meng-yang,YAN Jun,LU Xin-chun,William R.Horwath,ZOU Wen-xiu. Journal of Integrative Agriculture. 2019(11)
[2]Soil Nitrogen Distribution and Plant Nitrogen Utilization in Direct-Seeded Rice in Response to Deep Placement of Basal Fertilizer-Nitrogen[J]. WANG Danying,YE Chang,XU Chunmei,WANG Zaiman,CHEN Song,CHU Guang,ZHANG Xiufu. Rice Science. 2019(06)
[3]不同土壤耕作方式下稻田土壤微生物多样性研究进展[J]. 潘孝晨,唐海明,肖小平,李超,汤文光,汪柯,程凯凯. 中国农学通报. 2019(23)
[4]稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响[J]. 李朝苏,汤永禄,吴晓丽,李明,刘淼,熊涛. 中国农业大学学报. 2019(05)
[5]我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 巨晓棠,谷保静. 植物营养与肥料学报. 2014(04)
[6]缙云山土地利用方式对土壤活性有机质及其碳库管理指数的影响[J]. 徐鹏,江长胜,郝庆菊,祝滔. 环境科学. 2013(10)
[7]土壤活性有机碳分组及测定方法[J]. 胡海清,陆昕,孙龙. 森林工程. 2012(05)
[8]稻田甲烷传输的研究进展[J]. 张晓艳,马静,李小平,徐华,蔡祖聪. 土壤. 2012(02)
[9]土壤活性有机碳的研究进展[J]. 郑红. 中国林副特产. 2011(06)
[10]如何精测土壤容重[J]. 孔凡伟. 黑龙江农业科学. 2010(10)
博士论文
[1]施肥方式对稻田氮素转化的影响及其微生物学机制[D]. 段然.中国农业科学院 2018
[2]施用有机肥农田氮磷流失模拟研究[D]. 赵林萍.华中农业大学 2009
硕士论文
[1]亚热带不同林分土壤有机碳组分及其结构特征研究[D]. 商素云.浙江农林大学 2012
[2]稻田氮素利用与损失及其对环境影响研究[D]. 孟祥海.东北农业大学 2012
[3]秸秆改良材料对沙质土壤结构和水分特征的影响[D]. 韦武思.西南大学 2010
本文编号：3470281
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