届硕士学位论文长期施肥对褐土农田土壤剖面硝态氮时空变化的影响作者姓名张慧霞指导教师周怀平研究员李丽君研究员学科专业水土保持与荒漠化防治研究方向水土资源管理与荒漠化防治培养单位山西大学生物工程学院学习年限年月至年月二〇四年六月山西大学届硕士学位论文长期施肥对褐土农田土壤剖面硝态氮时空变化的影响作者姓名张慧霞指导教师周怀平研究员李丽君研究员学科专业水土保持与荒漠化防治研究方向水土资源管理与荒漠化防治培养单位山西大学生物工程学院学习年限年月至年月二〇四年六月.，,承诺书承诺书本人郑重声明所呈交的学位论文，是在导师指导下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。作者签名年月日学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明本人完全了解山西大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印缩印或扫描等手段保存汇编学位论文。同意山西大学可以用不同方式在不同媒体上发表传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后遵守此协议。作者签名导师签名年月日目录中文摘要.第章引言概述农业与施肥有关硝态氮的研究动态影响土壤硝态氮含量的因素.研究的目的与意义.研究内容第二章材料与方法试验概况与设计.试验样品的采集及测定方法土壤样品植株样品第三章长期施肥与玉米产量及氮素盈亏状况长期氮磷化肥与有机肥配合施用对玉米产量及氮素盈亏状况的影响长期氮磷化肥与有机肥配合施用对玉米产量的影响长期氮磷化肥与有机肥配合施用对氮素盈亏状况的影响.长期不同施肥培肥方式方法对玉米产量及氮素盈亏状况的影响长期不同施肥培肥方式方法对玉米产量的影响长期不同施肥培肥方式方法对氮素盈亏状况的影响第四章长期氮磷化肥与有机肥配合施用对褐土农田土壤剖面硝态氮分布和累积的影响长期氮磷化肥与有机肥配合施用对褐土农田土壤剖面硝态氮分布的影响.长期施用氮磷化肥对土壤剖面硝态氮分布的影响长期有机无机肥配施对土壤剖面硝态氮分布的影响.长期氮磷化肥与有机肥配合施用对褐土农田土壤剖面硝态氮累积的影响长期施用氮磷化肥对土壤剖面硝态氮累积的影响长期有机无机肥配施对土壤剖面硝态氮累积的影响第五章长期不同施肥培肥方式方法对褐土农田土壤剖面硝态氮分布和累积的影响长期不同施肥培肥方式方法对褐土农田土壤剖面硝态氮分布的影响春施肥前提下秸秆还田方式对土壤剖面硝态氮分布的影响秋施肥前提下秸秆还田方式对土壤剖面硝态氮分布的影响.长期不同施肥培肥方式方法对褐土农田土壤剖面硝态氮累积的影响春施肥前提下秸秆还田方式对土壤剖面硝态氮累积的影响秋施肥前提下秸秆还田方式对土壤剖面硝态氮累积的影响第六章结论.第七章讨论.参考文献.攻读学位期间取得的研究成果.致谢.个人简况及联系方式.承诺书.学位论文使用授权声明.中文摘要本文利用布置在我国褐土类型区山西省寿阳县旱作春玉米农田上的两个长期定位施肥试验，即氮磷化肥与有机肥配合施用长期定位试验不同施肥培肥方式方法长期定位试验，通过分析比较长期的不同施肥培肥处理对玉米产量氮素盈亏状况硝态氮在土壤剖面中分布累积的时空变化，探讨提出在确保玉米高产稳产的前提下减少氮素盈余和硝态氮的过度累积和淋失的施肥培肥措施。本研究结果表明.施肥处理即，.，有机肥，以及秋施肥秸秆覆盖还田处理，可以以较低的投入获得较高的产量回报，且土壤累积较轻，是两种最佳的施肥培肥方式。.总体来看，在确保玉米高产的前提下，合理施用氮磷化肥或合理配施有机无机肥，可以减轻土壤氮素的过度盈余。长期氮磷化肥与有机肥配合施用处理下的表观氮肥利用率随着施氮量的增加，表观氮肥利用率逐渐下降，氮素盈余逐渐增加，施肥处理表观氮肥利用率达到，氮素盈余较低。不同施肥培肥方式处理下，土壤氮素盈余水平由高到低依次为秸秆过腹还田﹥秸秆直接还田﹥秸秆覆盖还田﹥秸秆不还田，秸秆过腹还田的氮素盈余较高，硝态氮淋失风险也较强。.年年间，各施肥处理间土壤含量和分布发生了明显变化。年的试验基础土壤含量极低，且主要累积在的土层。年不同施肥处理土壤的含量分布与累积均出现明显变化，施氮量越高，土壤中的残留量就越多，的累积也越多相比较，施肥处理的土壤中下层累积较少，在土壤中淋溶的风险也较轻。采取秸秆直接还田和秸秆覆盖还田的处理方式可以有效减少土壤的累积量，但秸秆过腹还田的硝态氮累积量明显增加，年秋施肥秸秆过腹还田的土壤累积量为.，年累积已至.。.年月月和月，各施肥处理土壤的含量和分布呈现定的变化规律，主要是土层的变化。玉米苗期的月份，主要集中在土层，到大喇叭口期的月份时土层的含量明显下降，土层的含量有所增加，玉米收获后，含量有所增加，土壤有下移趋势。.长期试验研究结果表明，年施氮量为时，已经能维持玉米对氮的基本需求，施氮量大于时，氮素盈余明显增加。秸秆直接还田和秸秆覆盖还田等有机物料还田方式，可以使土壤氮素盈余维持在较低水平。关键词褐土硝态氮时空变化长期施肥玉米.，.,.,.,.，.,.，.，,.,,.,.,.，.,,.第章引言第章引言.概述农业与施肥化肥在促进我国农业的快速发展中起到了非常重要的作用。化肥与农作物生产联系非常紧密。从建国早期到上世纪年代中期，我国肥料使用结构发生了重大的变化，有机肥料所占比例从.降至左右，从单的有机肥料施肥结构发展到有机肥料与化肥配合的施肥结构，并形成了氮素磷素以化肥为主，钾肥以有机肥料供应为主的格局。在化肥工业中，氮肥占主导地位，磷肥次之，钾肥所占比例最低。相关资料表明，全球水平化肥总量的是氮肥，而中国氮肥占化肥总产量的，所占比例远高于国际平均水平。近些年来，多项研究资料表明，粮食产量的增长率远低于化肥投入量的增长率。化肥的投入在带来农作物增产的同时，农田土壤和环境都发生了变化。化肥特别是氮肥利用率不高，会造成空气污染和地下水及河流湖泊的富营养化，还会使蔬菜等农产品中硝酸盐含量超标，威胁到人畜的生命健康。由于肥料施用不合理，加之生态环境破坏，造成土壤农田耕地地力下降土壤沙化退化，也直接影响今后农业生产的可持续发展。有关硝态氮的研究动态硝态氮是农田土壤中无机氮存在的主要形态之，是最容易被作物吸收利用的氮素形态，同时硝态氮也容易随水分运动下移出作物根层直至地下水，对地下水形成污染。近年来，国内外进行了大量农田硝态氮淋失的研究工作。等用标记的研究发现，冬小麦收获后，的残留在土体中，盈余残留氮中的绝大部分仍然是。北京地区由于过量施用氮肥，在种植蔬菜玉米等作物的土壤中氮素淋溶损失明显。宝德俊等研究发现施入土壤中的氮肥约有以形式淋溶至地下水中。黄满湘等研究认为在施氮量水平下，硝态氮对浅层地下水的污染不容忽视。段磊等研究结果表明，地下水中硝态氮的累积为地下水氮污染提供了污染源。有关研究表明饮用水中硝酸盐含量过高，易导致婴幼儿高铁血红蛋白症和成年人胃癌等疾病，而地下水中硝态氮含量过高会直接威胁到人们的饮水安全。对于氮素淋洗，不同领域的学者在认识上有所差异。环境学家认为氮素进入水长期施肥对褐土农田土壤剖面硝态氮时空变化的影响体后为淋洗，而农学家般认为氮素移动出作物根系活动层以外就为淋洗。总之，移动出根层的氮素对作物吸收的有效性大大降低，而且还对水体造成威胁。除研究关于硝态氮淋失外，也有研究不同施肥模式不同施肥方法不同施肥时期不同灌溉方式不同施氮水平不同肥料用量及配比等对作物产量及土壤硝态氮的影响，还有研究长期施肥下中国主要粮食作物产量的变化长期施肥对土壤养分库的影响长期定位施肥土壤剖面硝态氮分布与累积研究，对黄土褐潮土潮土沙土等土壤长期施肥下对硝态氮的影响研究较多，而对于褐土硝态氮在长期定位试验下的影响研究并不多。通过长期定位试验，可以对土壤中养分的损失或累积及其变化规律进行研究，长期施肥土壤的养分变化直接影响着作物产量的变化趋势。相关研究表明，单独施用肥料处理下产量呈现降低的趋势，而化肥有机肥配合施用则产量呈增长的趋势。徐明岗等研究认为中国长期施肥的土壤基础地力贡献率呈逐年下降趋势，灰漠土春冬小麦的地力贡献率分别下降了和，玉米季的基础地力贡献率年下降了。等的研究结果显示化肥与有机肥配施在定程度上可以保持作物的产量。根据朱兆良等对我国施大量肥料的田间试验进行统计，就当前的生产水平而言，当施氮量为时，大田作物已经能够达到较高的产量。也有研究者认为不同施肥间产量的变化趋势不明显。樊军等通过年的长期定位试验研究，结果表明，土壤硝态氮累积层出现在剖面，在处出现峰值。等人的年长期试验结果是在土壤处出现硝态氮累积峰值。解文艳等通过年的长期定位发现，若施氮量大于，土壤中的硝态氮会有明显的累积，在剖层出现硝态氮峰值。可见，长期施肥会使硝态氮在土壤中出现累积。吕殿青等在陕西关中地区的测定表明，各类农业土壤中深的土壤剖面中硝态氮的累积量已占到剖面中硝态氮累积总量的。影响土壤硝态氮含量的因素胡博提出，影响土壤含氮量的因素可分为自然因素和人为因素。自然因素包括土壤性质降雨作物类型。陕西关中土娄土粘粒含量较高，在有粘化层，阻碍了水分与硝酸盐的向下淋移，使得大部分硝态氮累积在土层而陕南的水稻土，深层土壤水饱和，土壤硝态氮难以向下淋移，因此，氮素主要累积在土壤表层。另外，土壤孔隙大小也是影响因素之。大量降雨或者强降雨普遍会增加土壤氮素的深层淋溶，而适度干旱可使得硝态氮随毛管水第章引言上升。人为因素有施用氮肥灌溉耕作方式与耕作制度。黄绍敏等通过年季收获作物后土壤硝态氮含量，表明土层，其硝态氮含量顺序均为指秸秆指马粪。张鑫等对不同施肥模式对土壤硝态氮的影响的研究结果表明，土壤剖面硝态氮的含量缓控施肥优化施肥秸秆还田习惯施肥，且指出施氮为时，施用缓控施肥既能保证产量又可以降低浅层地下水硝态氮污染的风险樊军研究指出，月降水对旱地土壤硝态氮有极强的淋溶能力，使其向土壤深层运动，并在深层累积，这种累积直接造成了旱地氮肥用率的降低，同时也对生态环境造成潜在的威胁。综上所述，在保障作物产量的前提下，合理适量的氮肥配施有机肥采取适宜的施肥模式是减少土壤中和地下水累积的有效措施。适量减少化肥特别是氮肥，才能促进农业的可持续发展，同时也是维护生态和谐的有效途径。.研究的目的与意义氮肥的施用对于农业粮食增产有非常重要的作用。但是，有关研究表明，农田生态系统中氮素损失严重，中国农业生产中施入氮肥在当季的利用率差减法仅为，高产地区更低，而损失率却高达。过度地施用氮肥不仅会造成土壤环境和地下水的污染，而且还未必会达到高产的效果，反而会造成硝态氮在土壤剖面的残留。同时，农田耕作措施也会影响作物根系对硝态氮的吸收，进而影响