水肥優(yōu)化管理降低氮素淋溶損失與提高雙季稻氮肥利用率的研究.pdf

1、氮素是水稻生產(chǎn)體系中最主要的營(yíng)養(yǎng)限制因子，施用氮肥是增加作物產(chǎn)量的最有效途徑。過(guò)去的幾十年中，由于肥料的施用和高產(chǎn)品種的推廣，我國(guó)水稻產(chǎn)量逐年增高。為了追求高產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，過(guò)量的無(wú)機(jī)氮肥被施用到稻田中。目前，我國(guó)氮肥施用量占世界氮肥施用量的30％以上，但氮肥利用率只有30-35％，遠(yuǎn)低于其他水稻主產(chǎn)國(guó)。氮肥的過(guò)量施用不僅浪費(fèi)資源，增加生產(chǎn)成本，而且還會(huì)造成硝酸鹽污染、大氣污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化等諸多環(huán)境問(wèn)題。因此，通過(guò)各種措施提高氮肥利用率

2、，降低氮素的損失對(duì)我國(guó)乃至世界都有重要的意義，亦已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難題。本研究通過(guò)微宇宙模擬試驗(yàn)，結(jié)合15N示蹤技術(shù)，研究了雙季稻模式下，水肥優(yōu)化管理降低氮素淋溶損失與提高氮肥利用率的效應(yīng)；應(yīng)用BIOLOG和PCR-DGGE等分子生態(tài)學(xué)技術(shù)，研究硝化抑制劑雙氰胺(DCD)對(duì)水稻對(duì)氮肥吸收的的影響及微生物其機(jī)制。取得的主要結(jié)果如下：
　　 1.運(yùn)用微宇宙試驗(yàn)和15N標(biāo)記尿素來(lái)研究雙季稻栽培模式下氮肥利用效率和水稻土中氮素的動(dòng)

3、態(tài)變化。采集江西省由由第四紀(jì)紅壤發(fā)育而成的水稻土的0-20cm土層和20-50cm土層進(jìn)行盆栽模擬試驗(yàn)，采用裂區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置兩種水分管理方式(淹灌和干濕交替，分別記為FI和WD)和3個(gè)施氮水平(不施氮，80％習(xí)慣施氮量和100％的習(xí)慣施氮量，分別記為N0，N1和N2)，測(cè)定了植株15N利用率，水稻土15N豐度和氮素含量，監(jiān)測(cè)不同土層土壤溶液中各種形態(tài)氮素的濃度變化。結(jié)果表明，水分管理方式顯著影響水稻產(chǎn)量和(15N)氮肥吸收。相比于淹灌

4、處理，干濕交替處理使水稻增產(chǎn)5.7％-20％。水稻產(chǎn)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，氮肥表觀利用率和15N吸收利用率都隨施氮量的增加而顯著降低。水分管理方式和施氮量的交互作用對(duì)產(chǎn)量和15N吸收利用率的影響不顯著。
　　 2.每隔5天取土壤溶液的測(cè)定結(jié)果表明，銨態(tài)氮在土壤溶液和土壤殘留的無(wú)機(jī)氮的主要形態(tài)，是本試驗(yàn)氮素淋失的主要形態(tài)。相比于淹灌處理，干濕交替能有效減少10-50cm土層中的銨態(tài)氮和總氮的淋溶。結(jié)合產(chǎn)量與氮肥利

5、用率分析，本試驗(yàn)中80％常規(guī)施氮量和干濕交替水分管理方式組合能有效增加水稻產(chǎn)量，減少氮肥損失，提高氮肥利用率，是最優(yōu)水肥管理措施。
　　 3.為進(jìn)一步明確土壤硝化作用與氮素淋失形態(tài)的關(guān)系，采用自制根箱裝置，研究了硝化抑制劑(雙氰胺)對(duì)兩種氮素淋失主要形態(tài)不同水稻土的硝化作用及根際氨氧微生物多樣性的影響。研究結(jié)果表明，氮素淋失以硝態(tài)氮為主的湖北潮土的硝化作用較以銨態(tài)氮為主的江西土強(qiáng)烈，DCD能有效抑制硝化作用，特別是對(duì)湖北潮土的抑

6、制作用尤為明顯，可提高將水稻氮肥表觀利用率提高17.6％。
　　 4.應(yīng)用BIOLOG與PCR-DGGE技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，尿素、DCD、土壤類型和取樣點(diǎn)位置均能影響土壤微生物群落代謝多樣性和結(jié)構(gòu)多樣性。在不施肥料情況下，根際土微生物代謝多樣性和群落結(jié)構(gòu)多樣性高于非根際土；施用尿素之后促進(jìn)微生物的代謝活動(dòng)，但是群落結(jié)構(gòu)多樣性顯著降低；施用DCD之后，微生物的代謝多樣性和群落結(jié)構(gòu)多樣性均顯著降低。對(duì)氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AO