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水稻是我国主要的粮食作物,在我国人口不断上升而水稻种植面积不断下降的情况下,氮肥的施用对提高水稻单产、增加粮食总产量具有极为重要的意义,然而氮肥的大量施用在保证水稻高产的同时也引起了水体污染、土壤酸化等一系列问题。因此对不同施氮措施对水稻产量、氮素利用效率及土壤微生物特性的影响展开研究,对保证水稻产量且减少因施氮带来的负面影响具有重要的指导意义。 为了明确采取根区施肥模式时氮素释放与作物吸收在不同时间和空间上匹配对化肥氮素在土壤中的转化及吸收规律及土壤微生物特性的影响,本文着重探讨以下问题:1)施氮量和硝化抑制剂对水稻土中氮素转化过程的影响,尤其是在高氮条件下的变化情况值得关注;2)采用根区施肥模式时在不同生育期施氮后化肥氮素在土壤中的转化以及水稻对氮素的吸收利用情况;3)施氮位点、氮肥类型对水稻产量及氮素吸收利用的影响。 通过培育试验观测施氮量和添加硝化抑制剂DMPP对水稻土中氮素转化过程及土壤微生物特性的影响。试验设置了0 mg/kg、50 mg/kg、100 mg/kg、400 mg/kg4个施氮量,每个施氮量下又分添加硝化抑制剂(DMPP)(添加量为施氮量的1%)与不添加硝化抑制剂(DMPP)两种处理,共8个试验处理。结果表明,施氮会显著提高土壤中无机氮的含量,但是过量氮素的施入也会对土壤微生物生物量、土壤微生物群落功能多样性形成抑制作用。硝化抑制剂DMPP可以抑制硝化作用,缓解因施氮肥而导致的土壤微生物生物量含量的减少和土壤微生物群落功能多样性的降低。 通过PVC桶试验探索采用根区施肥模式时在不同生育期施氮后化肥氮素在土壤中的转化、水稻对氮素的吸收利用情况以及对土壤微生物特性的影响。试验设置了50mg/kg、100 mg/kg、150 mg/kg、200 mg/kg、400 mg/kg5个施氮量,施氮时期为苗期、分蘖期(水稻全生育期内仅施一次氮肥),另设置不施氮处理,共11个试验处理。结果表明,施氮量会显著影响水稻产量、氮素利用效率、土壤微生物特性。水稻产量、对氮素利用效率会随施氮量的升高呈现先升高后降低的趋势,分蘖期施肥且施氮量为100 mg/kg时水稻产量、氮素利用效率最高。土壤微生物生物量碳都随着施氮量的升高而呈现先增加后降低的趋势。同时,随着施氮量的升高,土壤微生物对不同碳的利用强度也呈现不断下降的趋势,也就是说过量氮的输入对土壤生态系统存在负面影响。 通过田间布置大田试验比较了施氮量、施用位点和肥料类型对水稻产量及水稻对氮素利用效率的影响情况。试验设置了不施氮、常规施氮、推荐施氮、20%缓释、50%缓释、80%缓释、常规根区、推荐根区、20%缓释根区共9个处理。结果显示,根区施肥模式可以有效地实现水稻增产、提高水稻对氮素利用效率,维持土壤肥力。与常规撒施相比较,根区施肥模式可以显著提高早稻和晚稻的产量,当氮肥类型和施氮量相同时根区施肥模式可以保证早稻产量增加36%以上、晚稻产量增加33%以上。同时根区施肥模式下各处理的水稻氮素吸收利用率为42.1%~51.0%,而常规撒施模式下水稻对氮素利用效率仅为18.6%~28.8%。另外根区施肥模式在实现增产时与常规撒施相比较并没有导致土壤全氮含量的显著下降,即根区施肥模式可以很好的维持养分平衡并避免土壤肥力耗竭现象。