农艺学论文_长江中下游区稻田两熟制作物氮素养(2)

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作者:

关键词:

摘要：

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

致谢

文章摘要:稻田两熟制是长江流域主要轮作模式,主要包括小麦-水稻、油菜-水稻和早稻-晚稻等三种轮作方式,是保障我国粮食安全的重要体系之一。而这些轮作体系中普遍存在的问题是复种指数高、土壤养分消耗严重、水-旱季节轮换氮素损失大、利用率低等,使得优化氮素运筹对提高作物产量和氮素利用率、改善子粒品质、维持土壤肥力等方面的科学和实践意义日益凸显。本论文通过大田试验（2015～2018年在湖北荆门进行麦稻、油稻两熟制氮素运筹定位比较试验,2016～2018年在湖南长沙开展稻稻两熟制氮素运筹田间定位试验）和模型模拟,基于SPACSYS模型评估了气候变化和农艺措施对产量和氮素循环的影响,并提出了相应的生产适应性策略。从氮水平(N1:尿素120 kg N ha^-1、N2:尿素150 kg N ha^-1（当地习惯施肥）和N3:尿素180 kg N ha^-1)、缓控释肥(CR1:缓控释尿素一次性基施150 kg N ha^-1和CR2:缓控释尿素120 kg N ha^-1配施尿素30 kg N ha^-1)、秸秆还田(N2+SR:N2+前季秸秆还田、CR2+SR:CR2+前季秸秆还田,中稻季均额外增施30 kg N ha^-1)和养分专家推荐施肥（NE）对两熟制作物进行氮素优化运筹,研究了长江中下游区三种两熟制作物产量、子粒品质、冠层生理形态和土壤肥力等响应机制,利用多指标综合评价方法筛选了长江中下游两熟制作物最佳氮素运筹策略。研究结果对指导长江流域稻田两熟区高产稳产、优质高效养分运筹综合策略的建立具有一定的科学及实用意义。研究取得以下主要结论:1.麦-稻轮作下缓控释尿素和秸秆还田氮素运筹模式显著影响作物生长发育动态、产量与土壤养分状况。施用缓控释尿素处理较其他氮素运筹增产效果显著,其中CR2在小麦和水稻上表现最佳,且2017年达显著差异,较当地农户习惯施肥处理（N2）分别增产1497 kg ha^-1、1140 kg ha^-1。氮素运筹对子粒粗蛋白含量的趋势与产量基本一致,CR2和CR2+SR下小麦和水稻子粒粗蛋白含量较N2处理分别显著提高14.9%、18.3%。相关性分析表明,小麦季单位面积产量与单位面积有效穗数、子粒粗蛋白含量、氮素利用效率和叶片相对叶绿素含量均呈现显著正相关关系,而与土壤氮盈余呈现显著负相关关系。小麦季氮素利用效率在不同氮素运筹间呈现显著差异,且CR1和CR2处理下氮素利用效率较N2处理分别高13.2和18.2个百分点。这与小麦、水稻孕穗期叶片较高的叶绿素含量有关,缓控释尿素配施尿素处理,较N2处理分别显著增加31.8%、22.2%。缓控释尿素在减少作物氮素盈余方面效果显著,CR2均明显减少小麦和水稻收获期氮素盈余,分别为48.2 kg N ha^-1、52.1 kg N ha^-1。秸秆还田和缓控释尿素在维持土壤肥力可持续性上仍发挥着重要作用。与N2相比,施用缓控释尿素对麦-稻收获期土壤有机质（4.4%）、全氮（0.3%）、速效氮（0.6%）、速效磷（10.9%）、速效钾（9.2%）均具有降低影响,而土壤pH增加了0.11个单位。秸秆还田下土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾含量上分别增加了0.9%、1.8%、2.2%、4.1%,而pH、速效磷分别降低了0.07个单位和5.3%。总之,CR2和CR2+SR的氮素运筹模式对提高麦-稻轮作产量、氮利用效率、减少氮盈余、改善叶片光合作用和维持土壤肥力上具有显著影响。2.油-稻轮作下缓控释尿素处理下收获期油菜、水稻增产效果显著,对子粒品质的提升具有明显作用。施用CR2+SR（油菜季）和CR2（水稻季）组合处理下油菜、水稻产量相比当地习惯施肥N2处理分别增产291 kg ha^-1、708 kg ha^-1,子粒粗蛋白含量分别增加9.9%、4.5%。这可能与油菜开花期、水稻分蘖期冠层叶片较高的净光合速率有关,因为施用缓控释尿素能够提高花前叶片光合碳代谢能力（净光合速率、相对叶绿素含量）,有利于增强后期光合同化物和氮素吸收,促进干物质累积。氮素利用效率与收获期油菜、水稻子粒粗蛋白含量均呈显著正相关关系。缓控释尿素配施尿素还有效减少了作物氮素盈余,较当地习惯施肥处理氮素盈余分别平均减少6.4、7.5个百分点。3.氮素运筹在早、晚稻上增产效果上与麦-稻、油-稻类似,均能显著增加轮作内作物产量及其经济效益。其中CR2+SR、N2+SR效果最佳,且2018年显著增产194 kg ha^-1、863 kg ha^-1。CR2+SR氮素运筹处理在提高早、晚稻子粒粗蛋白含量上表现均较佳,尤其在2017年达到显著差异,较N2处理分别增加0.2、2.9 g kg

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