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冬绿肥轮作对黄河三角洲盐碱地土壤性状和后茬玉米生长的影响
石一鸣
Subtype硕士
Thesis Advisor王光美
2022-05-15
Training institution中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Name工程硕士
Degree Discipline环境工程
Keyword黄河三角洲,盐碱地,毛叶苕子,二月兰,腐解
Abstract淡水资源匮乏、土壤盐渍化和土壤肥力低是制约黄河三角洲地区农业可持续发展的主要因素。传统冬小麦种植普遍存在产量低且不稳、生产效益较差问题。冬绿肥在盐碱地土壤结构改良和地力提升上具有独特优势,但在黄河三角洲地区相关研究相对缺乏。本研究依托黄河三角洲盐碱地农田生态系统观测研究站,设置4种冬季种植模式(冬季休耕、冬小麦、毛叶苕子、二月兰),以玉米为后茬作物,设置全量施肥(F100)、减量15%施肥(F85)、减量30%施肥(F70)共3种复合肥施加水平,探讨不同种植模式及绿肥化肥配施对土壤性状及玉米生长的影响,同时通过尼龙网袋模拟腐解试验,研究免耕覆盖和翻压2种还田方式下,毛叶苕子及二月兰2种绿肥干物质及养分腐解释放过程,以期为黄河三角洲盐碱地绿肥作物的合理利用提供参考,为该地区生态保护和高质量发展提供一定的理论支撑和数据依据。主要研究结果如下: (1)种植冬绿肥在一定程度上有利于黄河三角洲地区土壤质量提高。与休耕、冬小麦处理相比,2种绿肥处理下,全氮(TN)、全磷(TP)含量显著增加,但绿肥处理间差异不显著,对EC、有机质含量、全钾(TK)含量无显著影响。种植过程中,2种绿肥处理对土壤pH无显著影响。翻压绿肥后,2种绿肥处理下pH显著降低,毛叶苕子处理降低最多。与其它处理相比,休耕处理可增加0.25 mm以上的土壤水稳性大团聚体含量(增幅为5.22%~19.61%)。考虑对土壤理化性质的影响,毛叶苕子作为黄河三角洲冬季覆盖作物效果较好,二月兰次之。 (2)本试验地条件下,与二月兰相比,种植毛叶苕子可提供更多的氮磷钾养分。2种绿肥干物质及养分累积腐解释放过程均为前期快、后期慢,最后逐渐平稳。2种还田方式下,毛叶苕子养分释放率表现为钾>磷>碳≈氮,二月兰养分释放率表现为钾>磷>碳>氮。至玉米收获期,免耕覆盖还田时,毛叶苕子干物质累积腐解率及碳、氮、磷、钾累积释放率分别为76.14%、84.41%、83.58%、90.96%、91.25%;二月兰对应指标分别为58.76%、79.10%、59.23%、80.11%、78.81%。翻压还田时,毛叶苕子干物质累积腐解率及碳、氮、磷、钾累积释放率分别为81.38%、85.52%、85.16%、90.48%、95.13%;二月兰对应指标分别为78.90%、82.08%、77.82%、89.94%、96.58%。整体来看,2种绿肥的干物质腐解率及养分释放率均为翻压还田高于覆盖还田。毛叶苕子的干物质腐解率及养分释放率高于二月兰,但二月兰的整体释放速度慢,供应时间长,覆盖还田下各养分的持续供应能力更好。 (3)玉米生长期内,绿肥化肥配施在一定程度上有利于提高土壤质量。各处理下pH、EC、TP无显著差异,以毛叶苕子处理的玉米收获期时最低。同一化肥施用量下,与休耕处理相比,2种绿肥处理后显著增加TN、TK含量,但有机质含量较冬小麦处理下降0.53%~10.44%。同一种植模式下,减量施肥处理后仍可以维持或提高养分含量。与其它处理相比,二月兰配施减量化肥可在提高养分含量的基础上,增加0.25 mm以上的土壤水稳性大团聚体含量(增幅为1.16%~27.53%),减量30%施肥处理增幅更大。 (4)绿肥化肥配施后均显著提高了玉米株高、茎粗、地上部生物量及籽粒产量。同一化肥施用量下,与休耕、冬小麦处理相比,2种绿肥处理的各生长指标均有所提高,株高、茎粗以毛叶苕子处理后最大,地上部生物量、籽粒产量以二月兰处理后最高。同一种植模式下,与F100相比,2种减量施肥处理后维持或提高了各指标水平。种植二月兰结合化肥减施30%处理,在有效降低肥料施用量的同时,相比种植冬小麦同等施肥条件时可提高22.28%的产量,综合考虑环境效益与经济效益后发现,该处理是试验区可供参考的种植模式。然而,本研究是短期的试验结果,尚需长时间尺度的验证。 综上所述,在黄河三角洲盐碱地轮作毛叶苕子、二月兰2种绿肥可在提升土壤养分含量的同时提升土壤大团聚体含量以及土壤稳定性,进而提升下茬作物玉米的产量。绿肥配施减量化肥后仍可维持养分含量。二月兰配施减量30%化肥处理在本试验过程中较好的提升了土壤性状和玉米产量,可作为试验地区参考的种植模式,但野外试验易受外界环境影响,未来应持续进行长时间尺度的验证,为黄河三角洲盐碱地的生态保护和高质量发展提供可靠依据。
Pages97页
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30525
Collection中科院烟台海岸带研究所知识产出
Recommended Citation
GB/T 7714
石一鸣. 冬绿肥轮作对黄河三角洲盐碱地土壤性状和后茬玉米生长的影响[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学,2022.
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