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农业上过量使用氮肥和磷肥已经成为环境的一大污染源,对地下水、河流和湖水等淡水资源造成了严重污染。为了减轻肥料对环境的负面效应,同时不降低作物的产量,科学施肥是解决这一问题的关键之一。对此我们在太湖地区的水稻土上研究肥料较当地施肥量减少25%时,油菜养分效应、土壤养分效应和肥料的利用情况,并运用氮素模型和油菜的生长发育模型来探讨养分的动态变化和运移情况,从而为当地的施肥提供理论指导和科学依据。
研究结果表明,施氮肥和磷肥都能明显促进油菜干物质的积累和产量的提高。不施肥或者只施氮肥或磷肥不但不能表现出明显的肥效,而且打破了油菜对养分的平衡吸收。氮肥和磷肥同时施用的四个处理肥效显著,对油菜的生物量和产量的影响有显著性的差异。氮肥和磷肥明显提高油菜对氮素和磷素的吸收。氮肥由当地施肥量的270kg Nha-1减少到200kg Nha-1、磷肥由当地施肥量的180kg P2O5 ha-1减少到110kg P2O5ha-1对油菜各个营养器官的生物量和产量没有导致明显的下降,干物质的积累量为12746±1661kg ha-1,积累的氮素为159.77±11.08 kg ha-1,吸收的磷素为35.20±5.26 kgha-1,产量为2357±141 kg ha-1,氮肥利用率提高10±1%,磷肥利用率提高14±7%。吸收的氮素和磷素与生物量之间的关系具有明显的线性复相关:Y=30.52X1+382.48X2-0.89X1X2-189.65(R2=0.998***),在生育前期,产量与生物量之间呈现二次曲线相关,结实期呈现明显直线相关。氮肥水平对油菜千粒重的影响达到了显著性的差异,磷肥对千粒重没有明显的影响。氮肥对物质的积累的影响较大,磷肥对品质方面的影响多一些。
施肥对土壤中速效氮含量的变化的影响在施氮肥之后迅速达到了显著性的差异,苗期施肥的变化最为显著:与土壤中速效磷含量没有相关性,对速效钾的含量的影响在油菜营养生长阶段没有明显的影响,在生殖生长阶段,达到了显著性的差异。磷肥明显的提高土壤中速效磷的含量,对油菜整个生育期的速效磷含量都达到了显著性的影响,与速效氮的含量相关性不大,对速效钾的含量在返青之后达到了显著的影响。氮肥和磷肥交互不能明显改变土壤中速效氮和速效磷含量,在苔花期对速效钾含量有明显的降低。
运用氮素循环模型模拟氮素在土壤-油菜体系中的转化和迁移过程;运用油菜生长发育模型模拟油菜生物量合成和积累的过程。氮素模型模拟部分包括:尿素的水解、有机氮的矿化、硝化和反硝化、NH4+的吸附和挥发等过程。油菜作物生长模型模拟包括:油菜生育期、干物质的积累及其在各个器官中的分配过程。土壤水分是氮素运移和物质合成不可缺少的物质之一,使用旱地水分的模型进行模拟。
使用一年的试验数据对油菜的叶、茎和角果和土壤中的NO3-N和NH4-N行了模拟。结果表明,油菜茎、叶和角果的模拟值和实测值达到了很好的吻合;土壤中的NO3-和NH4+的模拟总体上较好。因此,可以用该模型来模拟油菜田的干物质积累和氮素循环,从而为油菜的田间管理和施肥模式提供了理论的指导。