施肥对旱地土壤中硝态氮含量的影响农学毕业论文

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施肥对旱地土壤中硝态氮含量的影响摘要本研究以小麦为研究对象,以不同氮素形态为试验因子,在肥力不同的河南科技大学周山校区、开元校区试验田和遇驾沟试验地进行大田试验。分别在小麦越冬期、拔节期、孕穗期、成熟期取0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm土样,分析土壤中硝态氮含量及变化动态,探索氮素形态对旱地小麦供肥性的影响。结果表明:(1)氮素的施用对旱地土壤中硝态氮含量有重大影响。(2)氮素形态对旱地土壤中硝态氮含量有着显著的影响,试验得出三块试验地硝态氮含量最高的处理与对照组分别相差84.83%、131.45%、181.72%;不同类型氮肥的混合施用对土壤中硝态氮的含量也有显著影响。在遇驾沟和周山校区,用硝酸钠和硫酸铵混施(1:1)效果最好,而开元校区用硝酸钙和硫酸铵混施(1:1)效果最好;几种处理下的总体增硝效果大致是:XCaSXSNXNSNLNCK,增加比例分别是:116.43%、93.37%、56.92%、49.42%、20.61%。(3)土壤类型对硝态氮有较为明显的影响:碳酸盐类土壤中0-20cm土层的硝态氮含量高于其他土层,并且比黄潮土壤中0-20cm的含量高。相比之下,黄潮土壤类型20-40cm土层硝态氮含量增加效果明显,而且不同处理下各土层中硝态氮含量变化规律性较强,由上到下,硝态氮含量逐渐降低。(4)不同阴离子对土壤硝态氮含量的影响:在周山校区试验地,在硫酸铵和氯化铵处理下的0-20cm土层中硝态氮含量却不相同,LN处理条件下的比SN条件下的硝态氮含量高40.67%,这说明铵态氮提供氮源时,不同阴离子也会对硝态氮转化产生影响。而在XSN和XCaS处理下的同一地块和同一土层,硝态氮含量也不相同,说明阳离子对硝态氮转化也有影响,但是影响效果因试验地而异。关键词:小麦,氮素形态,旱地,硝态氮含量The Effect On Nitrate Contents Of Dryland As FertilizingABSTRACTIn this study, as the research object of wheat and set processing with different nitrogen forms, carried out field trials. Respectively in different fertility field of zhoushan kaiyuan yujiagou district of Henan University of science and Technology. Respectively in wheat over-wintering stage, jointing stage, booting stage, mature period, take 0-20cm,20-40cm, 40-60cm, 60-80cm soil samples, analysis of soil nitrate contents and the dynamics of n forms on dry land, and explore the influence of n forms on dryland wheat for supporting fertilizer. Results indicate that (1) The application of fertilizer to dryland has function with nitrate contents.(2) Different nitrogen forms has significant influence on nitrate content of dryland. Concluded the three testbed that the highest processing campare with the ck difference84.83%, 131.45%, 181.72% respectively. The mixed of different types nitrogen application also have significant effect on nitrate content of dryland. In case ZhouShan and yujiagou campus in trenches and mixed with sodium nitrate with ammonium sulfate was (1-1) the best effect,while the mixing Calcium nitrate with ammonium sulfate was the best(1-1)in kaiyuan; Over the all treatments effect is roughly: XCaSXSN XN SN LN CK, increasing proportion respectively is 116.43%、93.37%、56.92%、49.42%、20.61% 49.(3) Different soil types on soil nitrate have a more significant impact: carbonate types in 0-20cm layer of soil nitrate content than other soil and the soil in the wave than the yellow content of 0-20cm high. In contrast, Huang Chao type 20-40cm layer ofsoil nitrate content increased significantly and the effect of the treatments in nitrate content of the soil stronger regularity. (4) Different anions on nitrate content: Hill campus in the same trial, in the SN and LN treatments of 0-20cm soil nitrate content is not the same, LN treatment than under conditions of nitrate SN 40.67% nitrogen content, indicating that the cationic form of nitrogen source on nitrogen transformation of different anions will affect. XSN and XCaS handled in the same block and under the same soil layer, the nitrate content is not the same, indicating that cations also have an impact on the conversion of nitrate, but the effect to vary by test.KEY WORDS:Wheat, Nitrogen forms, Dryland, Nitrate content目 录摘要IABSTRACTII目 录III符号说明IV第一章文献综述11.1 不同条件下硝态氮的营养效果11.1.1 硝态氮对不同植物类型的营养效果11.1.2 介质pH值对氮素吸收的影响11.1.3 硝态氮对小麦玉米的增产效果21.2 硝态氮肥的研究进展31.2.1 微生物对铵的硝化31.2.2 提高氮素利用率的研究进展41.3 研究的目的和意义5第二章 试验部分62.1 材料和方法62.1.1 供试材料62.1.2 试验设计62.1.3 土壤样品的采集72.1.4 土壤样品硝态氮含量的测定72.2 结果与分析72.2.1 收获期土壤硝态氮含量72.2.2 不同生育期土壤硝态氮含量的动态变化92.2.3 不同处理0-80cm土壤硝态氮含量112.3 结论与讨论122.3.1 结论122.3.2 讨论12参考文献13致 谢15附 录16英文翻译17符号说明 符号中文CK对照P2O5五氧化二磷NO3-N硝态氮肥NH4+-N铵态氮肥13第一章 文献综述化学肥料的生产和应用有力地推动了农业生产,开创了农业生产新纪元。在化学肥料中,氮肥是主体,约占化肥生产总量的70%左右。由于全世界土壤普遍缺氮,氮肥对农业生产起了决定性作用。但大量施用氮肥也带来了诸多弊端:经济效益下降,污染生态环境严重。目前,全世界氮肥利用率约为33% 1,远低于过去估计的50%2。如果氮肥利用率提高1%,全世界每年就可节省2.34亿美元的投资。提高氮肥利用率有多种途径,而供应作物所喜爱的氮素形态无疑是重要途径之一。不但能够提高效益,减少投资,提高产量,也能减少对环境污染。由于植物对不同氮素形态反应存在这差异3-10,人们提出了增硝营养(Enhancing nitrate nutrition)或增铵营养的思想(Enhancing ammonium nutrition)。已经证明,有些作物对铵态氮有特别爱好,而有些作物对硝态氮有特别良好反应。根据作物对两种不同形态氮肥的反应采用相应措施,既可减少化肥投资,又可提高作物产量和品质,具有一举多得的效果。1.1 不同条件下硝态氮的营养效果很早就已证明,虽然一些小分子的有机态氮可被植物利用,但矿质态氮中的铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3-N)是植物吸收利用的主要氮素形态。多年来,科学家一直认为,只要氮量相等,铵态氮与硝态氮对植物生长和氮素利用有着同样效果。最近一些研究结果显示,情况并不完全如此。这两种形态氮素对作物的效果取决于多种因素11,其中植物类型(甚至品种)和外界条件中的pH是其中之最重要者。1.1.1 硝态氮对不同植物类型的营养效果植物类型甚至基因型影响着铵硝态氮的效果;由于植物类型不同,铵态氮和硝态氮会表现出不同效果。蔬菜是喜爱硝态氮的植物,施用硝态氮后,蔬菜体内会累积大量硝态氮,但其产量一般高于施用等氮量的铵态氮。在田间条件下,铵态氮会较快地转变成硝态氮,这两种形态氮素往往显示不出对产量的明显影响,同时每一种也不会显示出有害作用。但在液培条件下,硝态氮能保证蔬菜作物良好生长,而铵态氮经常表现出有害作用。液培中单独供应硝态氮作氮源,蔬菜生长良好;但单独供应铵态氮作氮源,蔬菜生长不良,甚至最后死亡12。烟草是需要硝态氮的作物,供给硝态氮不仅能提高其产量,也能改善其品质13-14。水稻生长在淹水的稻田中,过去一直认为它是铵态氮的喜好者。但最近的研究表明,水稻对硝态氮也有不解之缘。水稻生长过程中加一些硝态氮可促进生长,提高产量15-18 。随着浓度增加,加入硝态氮的优点和加入铵态氮的缺点越来越明显。1.1.2 介质pH值对氮素吸收的影响介质pH影响这两种形态氮素吸收的数量,因而影响它们对作物产量的不同。对一些作物来说,铵态氮或硝态氮的吸收取决于土壤pH。何文寿等19 全生育期液培了6种作物(小麦,玉米,蕃茄,糜子,白菜和荞麦),整个生育期中控制溶液pH 在6.5. 他们的结果表明,小麦,玉米,糜子和白菜吸收的硝态氮多于铵态氮,但荞麦吸收的铵态氮多于硝态氮,而蕃茄取决于结果期的长短。何文寿等20 以小麦为供试验作物,研究了在液培营养液中,氮吸收对溶液pH的影响。他们发现,随着pH增高,铵态氮吸收量增加,而硝态氮减少。在pH 6.5时,小麦吸收的铵态氮与硝态氮数量相等,吸收的氮素数量也最多。1.1.3 硝态氮对小麦玉米的增产效果在自然条件下,由于土壤,尤其是旱地土壤,对pH有强大的缓冲能力,硝态氮和铵态氮对作物产量的影响明显不同于溶液培养。小麦和玉米是我国旱地两种主要粮食作物,它们对两种氮素形态反应一直受到人们重视。有关专家21 采用盆栽和大田试验,研究了小麦对这两种氮素形态的反应。结果明确显示,小麦偏好硝态氮,采用硝态氮作为唯一氮源或者采用高硝态氮、低铵态氮的组合如硝铵态氮比为2:1,小麦生长最好,产量最高,而采用铵态氮为唯一氮源,或两者组合中的铵态氮比例高时,小麦产量最低,生长也最差。高低产量之差最大者可达930 kg,效果特别突出!同一趋势在玉米上也曾发现,尤其在氮素用量较低情况下14,但效果不如小麦突出。为什么硝态氮能改进小麦、玉米生长,提高这两种作物产量?研究结果表明22,这与硝态氮在作物体内累积有关。以小麦为例。当硝态氮肥施于土壤之后,或者当土壤累积有大量硝态氮时,小麦吸收的硝态氮数量远远大于正常情况;在大量吸收硝态氮的同时,小麦也在地上部分累积了大量的硝态氮。营养器官中硝态氮吸收和累积是所有植物的共性,且一般发生在营养生长阶段。这不仅对蔬菜作物,特别是叶菜如此,对其他作物如谷类作物也是如此。蔬菜和其他作物的差异不在于累积不同,而在于利用的器官不同。蔬菜,特别是叶菜,食用部分是茎叶,而茎叶正是大量累积硝态氮的部位,因而会对人类有害;谷类作物,人们食用的部位不是茎叶,而是籽粒,而籽粒中很少或不含硝态氮,茎叶中硝态氮含量再高也不会对人类健康造成影响,而且这些累积的硝态氮对谷类作物还有重要的作用:第一,植物体中硝态氮是氨态氮之源。大量硝态氮在植物体中累积必然会促进硝态氮的还原而形成更多的氨态氮。氨态氮是植物体内氮素转化和代谢的基础。由于氨态氮绝对数量增加,氨基酸和酰胺数量相应增加。酰胺是氮素的一种贮藏形式,含量高有利于植物迫切需要氮素的关键时刻供给氮素。由于这一原因,植物体内不仅硝态氮累积数量高,而且氨态氮累积数量也高。同时,植物含有较多的有机氮化合物,如氨基酸,酰胺和蛋白质15.第二,累积的大量硝态氮能够保证植物旺盛生长。在营养生长期间,体内累积大量硝态氮的植物生长旺盛,整个生长期间,叶色绿或深绿;生长后期,当土壤氮素供应不足之时,这些植物依然生长良好,叶片依然保有持绿色。而体内累积硝态氮很少的植物,生长不良,叶片变为黄色。随着植物持续生长,体内累积的硝态氮显著减少。在开花阶段,累积大量硝态氮的植物依然含有一定数量的硝态氮,而那些硝态氮累积很少的植物已无硝态氮可以测出。高的硝态氮累积既为植物旺盛生长创造了有利条件,也延长了植物生育期,从两方面奠定了高产基础15。 第三,作为最终结果,植物干物质增加,产量随之提高。以上结果表明,在充分养分供应条件下,植物能较多地吸收硝态氮,而这些所吸收的硝态氮会在生长后期、当土壤供氮不足时被植物利用。由大量的试验结果可知,硝态氮在植物体内的累积是氮素贮存的量度,是植物适应可能遇到时的不良环境或条件的表现。当大量硝态氮累积起来后,即使后期土壤供氮不足,植物仍然能够生长良好。硝态氮累积愈多,植物生长愈好。从当前的研究结果来看,硝态氮营养比铵态氮营养对植物似乎更安全。与铵态氮相比,累积的硝态氮对植物生长无不良影响。这可能是为什么硝态氮是一种适于贮存的形态。1.2 硝态氮肥的研究进展现在,以铵态氮为基础的化学氮肥,尤其是尿素,是工业生产氮肥的主要形式。这是最经济的生产方式:生产铵态氮肥只要合成氨后,就可利用合成的氨生产多种含铵氮肥,包括尿素;而生产硝态氮肥则需用把合成的氨进一步氧化成硝酸,才能接着加工生成各种硝态氮肥。而在后一过程中,耗能、耗时、耗劳。因此,从长远,从节能、节劳考虑,生产以铵态氮为基础的氮肥是长久之计,而生产尿素更是发展方向。目前世界各国生产氮肥均以尿素为主体,我国也不例外。由于这一原因,不论从目前和长远考虑,强铵营养是一个很易实现的措施:补施铵态氮肥就行了。与此相反,强硝营养则会越来越困难。从目前来看,一些国家和地区已不再生产硝态氮肥,或生产硝态氮肥很少,而生产的硝态氮肥又多用于工业或军工目的,用于农业生产的数量不多,增硝营养已面临困难;从长远来看,硝态氮肥的生产将会逐渐被铵态氮生产所取代,增硝营养更成为难以实现的目标。1.2.1 微生物对铵的硝化如何解决增硝营养这一问题呢?快速硝化铵态氮,使其很快转变为硝态氮,是一条有效途径。硝化细菌是铵态氮硝化的驱动者,要促使铵态氮较快硝化(氧化),不但要有硝化细菌,不论自养(autotrophic)或(heterotrophic异养)存在,而且硝化细菌群体(Nitrifier population)必须达到一定数量。理论计算表明(根据纯培养基中自养硝化细菌活性和合理的净硝化速率计算),每天每kg 土壤要产生1 mg 硝态N(被认为是合理的净硝化速率),1 g 土壤中至少应有3 105 个硝化细菌(nitrifiers)。已经证明,差不多所有土壤都含有硝化细菌,但其群休数量往往太少,通常只有103105 g-1,对铵态氮的硝化起不了显著作用;未施肥的土壤数量更低23。 如何提高硝化细菌群体数量?研究发现,一旦施用铵态氮肥作氮源,硝化细菌就会逐渐增加24,最后达到106 g-1 以上23。随着硝化细菌群体增加,硝化速率就会逐渐增加,最后达到一个新的、较高的平衡稳定状态。但是研究又表明,加入铵态氮源后并不是立即硝化,而是有一段滞后时期(lag period in nitrification)。滞后时间由几天到几周,长短不等25。不论滞后时间长短,诱导起来硝化细菌群体和活性一旦增加之后,不会很快下降,而会较长时间地保持在一个较高水平,有一个相当长的稳定期。在稳定期间,加入的铵态氮会很快硝化26。尿素水解是一个很快过程。温度高、其他条件合适,23天就可完成;即使温度较低,35天也足以使尿素全部水解。尿素水解后会引起大量铵态氮在土壤中累积。因此尿素施入以后几天,会引起氨的大量挥发损失27. 高的铵浓度及其所引起的氨挥发可以通过减少硝化滞后时间而实现。这就是在大量施入尿素之前,提前(35周)施入少量铵盐,增加硝化细菌群体数量,激活群体活性。这样,以后当大量尿素施入并水解成铵之后,这些硝化细菌便会立刻对产生的铵态氮作用,缩短硝化滞后时间。将其很快硝化而成硝态氮。基于这一发现28,在尿素大量加入之前,对土壤施入少量 (NH4)2SO4 化肥。试验结果表明,施用少量铵盐作为前处理之后,施入尿素后的硝化过程大大加速。硝化过程增加的强度直接与前处理施入的(NH4)2SO4 数量有关。这一思路曾用在珍珠谷上来减少氨的挥发,提高谷子产量,取到了显著效果。由于在这一过程中能很快产生大量硝态氮,我们认为,用此作为增硝营养的措施将具有重要的价值。为方便起见,在本申请书中,我们将这一方法称为“硝化底物诱导法”(nitrification induced by NH4+-substrates),因为这是通过增加生长介质的底物(铵态氮)来促使硝化的过程。 类似的关于氮素转化微生物的研究也比比皆是。王小纯等采用盆栽方法研究了硝态氮、 铵态氮和酰胺态氮对豫麦34不同生育期根际土壤氮素转化相关微生物及酶活性的影响29。结果表明,土壤氮素转化不同微生物生理类群活性及酶活性差异显著, 其活性大小顺序为:反硝化细菌 硝化细菌 脲酶 蛋白酶 亚硝化细菌 氨化细菌。反硝化细菌、 硝化细菌、 蛋白酶、亚硝化细菌及氨化细菌活性从拔节期开始逐渐升高, 于花后14天达到最大值, 之后开始下降;脲酶活性在拔节期最高,逐渐降低, 至花后14天最低, 之后又略有回升。氮素形态对小麦根际土壤氮素转化微生物及酶活性的影响因生育期、 微生物生理类群而异。综合比较分析表明, 铵态氮促进土壤有机氮的分解利用,促进氨转化为NO3,抑制反硝化作用引起的氮素损失, 酰胺态氮次之,硝态氮最差 30-32。1.2.2 提高氮素利用率的研究进展关于旱地小麦提高氮素利用率的研究也有不少。石岩、位东斌等用土柱栽培法研究了施肥深度对旱地小麦氯素利用厦产量的影响。结果表明33:较深层次(2040cm)施肥,植株将吸收的氮素较多分配至籽粒,分配至根系少,肥料氮利用率高,土壤残留率和损失率少,回收率高,从而提高了产量;施肥过浅(020cm)和施肥过深(6080cm)则相反,由此可以认为旱地小麦最佳施肥深度应在2040cm左右,可据此制定施肥管理方案。以获得高产高效。1.3 研究的目的和意义豫西地区是河南省小麦的主要产区之一,随着化学肥料的施用尤其是氮肥的大量施用,小麦的产量也逐渐提高。但是由于近年来农民朋友盲目的施用大量化肥,造成肥料的浪费并且污染环境,而且,由于个人习惯问题,农民在施肥过程中施用何种形态的氮肥存在差异。事实上,土壤中硝态氮的含量对小麦的生长及高产有着非常密切的关系,针对这个问题,本试验以小麦为试验材料,通过不同形态氮肥设置单因素处理,在小麦苗期、拔节期、孕穗期、成熟期取土壤样品,测定土壤中硝态氮含量并分析其动态变化,探索氮素形态对小麦供肥性的影响,旨在为豫西地区小麦生产的施用问题提供合理的依据。第二章 试验部分关于施氮对小麦增产的研究已有很多报道,但针对豫西旱地条件下氮素形态对土壤中硝态氮含量的影响还缺乏系统的研究。土壤中硝态氮含量的高低是影响小麦能否高产的重要因素之一,为了探究氮素形态以及氮肥品种对豫西旱地小麦生长的影响,设计并实施了本试验,以分析土壤在不同处理下硝态含量的动态变化,探索氮素形态对小麦供肥性的影响。2.1 材料和方法2.1.1 供试材料试验地概况:本试验于2009-2010年分别在河南科技大学周山校区、开元校区、洛阳遇驾沟进行,试验地基本理化性质见下表。供试肥料:磷肥(五氧化二磷),氮肥有硫酸铵、硝酸钠、硝酸钙、氯化铵。供试品种:焦麦668。表2-1 试验地(020)土壤的基本理化性状试验地质地有机质(g/kg)碱解氮(mg/kg)有效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)CEC(mol/kg)周山校区轻壤土10.8449.5810.1513017.0开元校区中壤土13.9968.258.5223519.3遇驾沟轻壤土11.5854.9513.2515618.92.1.2 试验设计三个试验地分别于2009年10月14日、10月18日播种,播种量10 kg种子/亩。均于2010年6月7日收获。试验以单因子随机区组设计进行。设6个处理,3次重复,小区规格为6m3m,行距20(详见表2-2)。其他管理同大田。表2-2 小麦试验方案序号代号处理施氮量(kg/18m2)施肥量(kg/18m2)1CK对照002SN硫酸铵0.27 kgNH4-N1.35kg硫酸铵3XN硝酸钠0.27 kgNO3-N1.69kg硝酸钠4XSN硝酸钠+硫酸铵0.18 kg NO3-N+0.09 kg NH4-N1.125kg硝酸钠+0.45kg硫酸铵5XCaS硝酸钙+硫酸铵0.18 kg NO3-N+0.09 kg NH4-N1.06kg硝酸钙+0.45kg硫酸铵6LN氯化铵0.27kgNH4-N1.08kg氯化铵2.1.3 土壤样品的采集在2010年3月9日进行返青期土壤样品的采取;2010年4月4日进行拔节期土壤样品的采取;2010年5月2日进行孕穗期的土壤样品的采取;2010年6月7日进行收获期土壤样品的采集。在取土时,每个小区都分别取0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm土层样品,采取的样品都随即用冰袋冷藏起来,回到实验室放入冰箱冷藏,以供硝态氮含量的测定之用。2.1.4 土壤样品硝态氮含量的测定本试验采用紫外分光光度法测定样品硝态氮含量,具体步骤如下: 1、试剂:(1)2mol/L KCL溶液。称取149.1g氯化钾(化学纯)溶于水中,稀释到1 L。(2)硝酸盐贮备液。准确称取0.7221g分析纯硝酸钾(105,烘干2小时)。加水溶解后定容至1000ml,此时溶液的深度为100ug/ml。再取10ml于100ml容量瓶中,加水定容,即为10ug/ml的NO3-溶液2、操作步骤:(1)浸提。称取10.00g新鲜土样置于干燥洁净的塑料瓶中,加入50ml2mol/L氯化钾溶液。塞紧瓶盖,在振荡机上振荡0.5小时,取出静止,待悬浊液澄清后,吸取上层清液进行测定。(2)比色。在220nm和275nm波长处进行比色。(3)作标准曲线。分别吸取0ml、1ml、2.5ml、5ml、7.5ml、10ml的NO3-标准液于50ml容量瓶中,定容。则溶液深度为0、0.02、0.05、0.1、0.15、0.20(ug/ml)。分别测定吸光度,然后根据所得数据绘制标准曲线。土壤硝态氮含量测定公式:W=50CD/M(1-a) C:样品测定NO3-(ug/ml) 值。50为测定液总体积。D:稀释倍数。M:鲜土质量(g)。a:土壤含水量2.2 结果与分析2.2.1 收获期土壤硝态氮含量 由图可得出这样的结论:(1)与对照组相比,施肥能较为明显地改变土壤中硝态氮含量,在施用氮肥处理的地块中比对照组的硝态氮含量普遍偏高,并且三块试验地表现的总体趋势基本一致。(2)不同氮素形态及氮肥按比例混施对相同土层中硝态含量的影响非常明显。周山校区试验地在0-20cm土层中,各个处理下的硝态氮含量与对照组相比,增加效果明显,尤其是在XSN和LN处理下的小区,增加效果最为明显分别增加154.88%和152.44%。开元校区和遇家沟试验地0-20cm土层中硝态氮含量的增加趋势一致,但没有周山校区试验地的明显。在20-40cm的土层中,以XSN和XCaS两组处理下的增加效果最为明显,且增幅较大,三块试验地的总体情况基本一致,但不同地块这两组处理间稍有差别。40-60cm、60-80cm两土层中硝态氮的含量与对照组的差异不大。(3)同一处理下的不同土层硝态含量也不一样。由图2-3和图2-4可以看出:从20-80cm图层,硝态氮含量是越来越低,这种情况是由多方面原因造成的。首先,表层土壤是作物的生长活动区,也是施肥层,这是造成这种情况的主要原因;其次,表层土壤是耕作层,透气性比较好,硝化细菌活跃,使铵态氮大量转化为硝态氮。(4)周山校区和遇驾沟试验地属于碳酸盐土壤,而开元校区试验地属于黄潮土壤。由于土壤类型的不同导致同一处理同一土层硝态氮含量的差异也较为明显。碳酸盐类型的土壤中0-20cm土层的硝态氮含量高于其他土层,并且比黄潮土壤中0-20cm的含量高。相比之下,黄潮土壤类型20-40cm土层硝态氮含量增加效果明显而且各处理下各土层中硝态氮含量变化规律性较强。(5)在单一施用铵态氮和硝态氮的小区中,施用硝态氮的地块比施用铵态氮的地块硝态含量稍高。(6)不同离子对硝态氮含量的影响:在同山校区试验地,在SN和LN处理下的0-20cm土层中硝态氮含量却不相同,LN处理条件下的比SN条件下的硝态氮含量高40.67%,这说明以阳离子形式提供氮源时,不同阴离子也会对硝态氮转化产生影响。而在XSN和XCaS处理下的同一地块和同一土层,硝态氮含量也不相同,说明阳离子对硝态氮转化也有影响,但是影响效果因试验地而异。(7)总体来看,在施氮量相等的情况下,铵态氮与硝态氮搭配混施对增加土壤硝态的效果最为明显。2.2.2 不同生育期土壤硝态氮含量的动态变化 从遇驾沟试验地小麦的整个生长期来看,土壤中的硝态氮含量是伴随着生长期逐渐降低的。一方面是由于随着小麦的生长,氮素逐渐吸收,导致硝态氮含量越来越低;另一方面是前期土壤中的铵态氮大量转化为硝态氮,以至于到后来可供转化的铵态氮越越来少,所以硝态氮含量越来越低。由图2-6可清楚的看到:无论是对照组还是其他处理组,拔节期0-20cm土层硝态氮含量远远高于其他土层。这一方面是由于前茬积累的氮素所造成的,还有就是0-20cm这个土层基本上就是肥料所施的土层,这个土层氮素非常集中。所以在小麦前期,这个土层硝态氮含量非常高。但从图2-7和图2-8可以看出到了小麦生长中后期,20-40cm和40-60cm土层中的硝态氮含量明显上升,且上升幅度较大,而0-20cm土层中硝态含量大大降低。 图2-9直观地反映了遇家沟试验地整个小麦生长时期土壤中硝态含量的动态变化规律。从图上可以看出:0-20cm土层的变化幅度比较大,基本上是伴随着生长期一直在降低,而20-40cm、40-60cm、60-80cm土层与0-20cm的变化规律有所差别,其是先升后降的规律,而且其下降的时期比0-20cm的有一个滞后期。这种现象对小麦的生长是有益的,可以保证小麦中后期的肥力供应。伴随着生长期的进行,土壤中总的硝态氮含量逐渐下降。2.2.3 不同处理0-80cm土壤硝态氮含量由图2-9和图2-10可以看出:三块试验地在0-80cm土层中硝态氮含量的变化趋势是基本一致的,三块试验地硝态氮含量最高的处理与对照组分别相差84.83%、131.45%、181.72%,但含量最高点出现的处理不同,开元校区和遇驾沟含量最高的处理是XCaS,而周山校区是XSN。进而可以得出:在遇驾沟和周山校区,用硝酸钠和硫酸铵混施(1:1)效果最好,而开元校区用硝酸钙和硫酸铵混施(1:1)效果最好。由图2-10可以明显看出几种处理下的总体增硝效果大致是:XCaSXSNXNSNLNCK,增加比例分别是:116.43%、93.37%、56.92%、49.42%、20.61%。2.3 结论与讨论2.3.1 结论本试验得出以下几点主要结论:(1)氮素的施用对旱地土壤中硝态氮含量有重大影响。(2)氮素形态对旱地土壤中硝态氮含量有着显著的影响,试验得出三块试验地硝态氮含量最高的处理与对照组分别相差84.83%、131.45%、181.72%;不同类型氮肥的混合施用对土壤中硝态氮的含量也有显著影响。在遇驾沟和周山校区,用硝酸钠和硫酸铵混施(1:1)效果最好,而开元校区用硝酸钙和硫酸铵混施(1:1)效果最好;几种处理下的总体增硝效果大致是:XCaSXSNXNSNLNCK,增加比例分别是:116.43%、93.37%、56.92%、49.42%、20.61%。(3)土壤类型对硝态氮有较为明显的影响:碳酸盐类土壤中0-20cm土层的硝态氮含量高于其他土层,并且比黄潮土壤中0-20cm的含量高。相比之下,黄潮土壤类型20-40cm土层硝态氮含量增加效果明显,而且不同处理下各土层中硝态氮含量变化规律性较强,由上到下,硝态氮含量逐渐降低。(4)不同阴离子对土壤硝态氮含量的影响:在周山校区试验地,在硫酸铵和氯化铵处理下的0-20cm土层中硝态氮含量却不相同,LN处理条件下的比SN条件下的硝态氮含量高40.67%,这说明铵态氮提供氮源时,不同阴离子也会对硝态氮转化产生影响。而在XSN和XCaS处理下的同一地块和同一土层,硝态氮含量也不相同,说明阳离子对硝态氮转化也有影响,但是影响效果因试验地而异。2.3.2 讨论1、不同试验地相同处理的小区,增硝效果存在差异的主要原因可能有以下几个方面:(1)试验地差异:由于三块试验地位于洛阳不同的地区,在土壤质地和土壤肥力等方面存在着差异。试验地前茬施氮量不同,土壤残存的氮素多少也不一致,造成了不同试验地相同处理的小区增硝效果存在差异。(2)外部因素的差异:由于各试验地周围的地形环境不同,导致土壤温度不同,影响硝化细菌的数量和活性,以致影响硝态氮含量。2、相同处理不同土层中硝态氮含量变化不一致可能的原因是:由于作物的吸收和雨水的淋溶,使表层土壤硝态氮含量逐渐下降,经过雨水淋溶的硝态氮渗到中下层土壤,再加上硝化细菌的硝化,使表层含量下降的同时,中下层含量反而上升。随着小麦的生长,表层中的氮素被逐渐吸收利用,开始吸收中下层土壤中的硝态氮,所以从小麦孕穗期过后,中下层土壤中的硝态氮含量也开始下降。3、不同阴阳离子对硝态的影响可能是由于土壤质地的差异,导致阳离子交换量、土壤胶体的吸附等原因造成的。参考文献1 R.Khosla,D.Inman,D.G. Westfall,and R.Reich.Spatial distribution of plant nitrogen uptake across site-specific management zones.Western nutrient managemen conference.2005.Vol.6.salt lake city,UT.135-140.2 Hardy,R.W.F.,and Havelka, U.D.(1975).Nitrogen fixation research:A key to world food?Science(Washington DC)188,633-643.3 Kirkby,E.A.(1967).A note on the utilization of nitrate, urea, and ammonium nitrogen by Chenopodium album.Z.Pflantzenernhr.Bodenkd.117, 204-209.4 Ismunadji,M.,and Dijkshoorn,W.(1971).Nitrogen nutrition of rice plants measured by growth and nutrient contents in pot experiment. Ionic balance and selective uptake. 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