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施肥和秸秆还田对稻田杂草化学计量特征的影响研究【字数:5034】

2024-02-24 16:25编辑: www.jxszl.com景先生毕设
3杂草作为农田生态系统的重要组成部分之一,其生长对于环境变化、不同施肥处理以及不同耕作模式都具有一定的响应。杂草的生长对于促进整个农田生态系统土壤养分循环,维持土壤动物、微生物,维持正常的生态功能都具有重要作用。农田杂草植物化学计量特征的变化对于生态系统物质循环有很强的指示作用。为了研究不同施肥措施和耕作模式下农田主要杂草化学计量特征,本实验对位于江苏溧阳和如皋两个长期定位试验站的不同施肥和秸秆还田处理下的常见杂草的N、P、N/P化学计量特征进行了分析研究。研究结果表明,同一杂草种对于不同浓度梯度的施肥措施以及不同的秸秆还田量具有不同的响应,不同杂草种类所需的肥性也不同。
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引言
引言
生态化学计量学是研究生物系统能量平衡的科学,其主要研究生态过程中化学元素之间(特别是C(碳)、N(氮)、P(磷))的计量关系。生态化学计量学综合了生物学、化学和物理学的基本原理, 利用生态过程中多重化学元素的平衡关系, 为研究 C、N、P 等元素在生态系统过程中的耦合关系提供了一种综合方法。目前, C∶N∶P 计量关系与植物个体生长发育、种群增长、群落动态和生态系统过程的联系已成为生态学研究的前沿领域之一[]。生长速率理论是生态化学计量学的基本理论之一,也是有机体生态化学计量控制的基本途径。生长速率理论认为:有机体通过调整 它们的 C:N:P 比值以适应生长速率的改变。植物有机体在生活史过程中通过调整生长速率以适应外界的环境变化,因而,生长速率是表征有机体生活史策略的综合指标,是有机体对外界环境适应性的直接反映。
N 和 P 是陆地生态系统中植物生长的主要限制性元素,N 和 P 分别与植物的光合作用和细胞分裂等重要的生理活动有关植物叶片N : P 可以作为判断环境对植物生长养分供应的指标。植物叶片 N、P 含量高,意味着其光合速率较高,生长速率快,对生长所需资源竞争能力强。施肥作为重要的一项农艺措施, 不仅影响作物的生长发育, 同时也影响田间杂草的生长及群落组成[][][],是农业生态系统中主要的生产投入。不同的养分管理措施可以影响土壤养分状况,改变作物与杂草间的相互关系,形成具有不同杂草生物多样性及丰饶水平特点的杂草群落。农田作物养分管理调控,是潜在降低杂草对于作物的干扰作用的有效农田管理措施。施肥方式 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072
可以改变自然干扰和资源可利用的形式,影响杂草群落自然迁移过程。适宜的养分管理能改善作物与杂草间的竞争关系,有利于作物的生长。不适宜的养分管理方式,相比作物来说,其相伴杂草更能获得较多优势,形成具有一定优势种群的杂草群落,不利于作物的生长。
耕作方式和秸秆还田是农业生产过程中的一项重要技术措施, 大量研究表明[][][] 合理的耕作方式和秸秆还田组合不但可以消化作物残留秸秆, 改善土壤的水、肥、气、热状况[], 增加作物产量, 同时提高环境质 量和安全性, 生态、社会和经济效益都非常显著, 是确保农业长期可持续发展的有效措施和途径之一[][]。
1 材料与方法
1.1 样地概况
江苏溧阳样地位于江苏省溧阳市南渡镇基本良田保护区(119.28ºE,31.45ºN)。溧阳试验点为2季水稻和2季小麦,供试土壤类型为白土,耕层020 cm土壤基本理化性状如下:土壤有机质21.12 g kg1,全氮1.28 g kg1,有效磷8.49 mg kg1,速效钾71.81 mg kg1,pH 6.40(土水质量比1:2.5浸提)。其中,供试水稻为常规早熟晚粳稻品种‘武运粳22号’。主要杂草类型为稗草、雨久花、空心草、通泉草、千金子、水稻。
如皋市位于北纬32°32,东经120°20’,南临长江,年平均气温14.6℃,年平均降水1059.77mm, 属北亚热带湿润气候区,土壤母质为江淮冲积物、长江新冲积,地势低平,土壤类型以湖土为主,占全市总土壤面积的93.15%,水稻土占6.85%。20世纪80年代初,土壤普遍存在缺氮少磷的现象,全市作物布局和耕作制度以“两旱一水、量棉五熟、粮棉轮作,用养结合为主。
1.2 试验设计
江苏溧阳:种植制度为稻麦轮作,试验设5个处理,4个重复,共20个小区,随机区组排列。小区间田埂用防水布覆盖,隔离防渗,四周设保护行。小区面积共 67 m2。每个小区均单设进、排水口。水稻密度为2.05万穴每亩,水稻栽插规格为25×13 cm。试验处理分别为:N0 0 kg N hm2 ; N180 180 kg N hm2; N240 240 kg N hm2;N360 360 kg N hm2;N240+秸秆 240 kg N hm2+小麦秸秆半量还田。
江苏如皋:种植制度为稻麦轮作。试验设3个处理,3个重复,共9个小区,随机区组排列。试验处理:(1)不填埋秸秆(CK);(2)秸秆全量填埋 7500千克/公顷(3)秸秆半量填埋3750千克/公顷。
1.2.1 样品采集
于2016年7月对两个实验样地各个处理进行杂草物种调查;确定并选取每个实验样地的主要杂草物种,分别为溧阳:稗草、雨久花、空心草、通泉草、水稻;如皋:稗草、雨久花、水稻。
于2016年9月水稻生长旺盛期,在各个试验样地选取生长成熟,无病虫害、无动物啃食破坏及其他任何机械损伤的杂草植株进行采集,并装入自封袋标记,置于装有冰袋的保温箱中冷冻保存,并尽快带回实验室,进行下一步处理。
1.2.2 样品处理
将采集的杂草植株,清洗,沥干,擦去多余水分,并分为叶片和其他部分,装入信封内,于105℃ 下杀青15min,再于60℃条件下48h烘干至恒重。将烘干的植物叶片样品粉碎、研磨、过筛(100目),保存,用于N、P养分元素的测定。叶片全氮(TN)用C/N元素分析仪(2400II CHNS/O Elemental Analyzer, PerkinElmer, USA)测定; 植物叶片全磷(TP)采用浓硫酸高氯酸方法消煮,用连续流动分析仪测定。
1.3 数据处理
分别计算不同试验地常见杂草物种在不同施肥处理和秸秆还田处理下N、P含量和N/P的均值和标准误差。在各组数据均符合正态分布的情况下,对数据应用单因素方差分析(oneway ANOVA),并用TurkeyHSDSD法进行差异显著性检验。数据处理、统计分析及绘图分别在Microsoft Office Excel 、统计软件JMP 以及SigmaPlot中完成。
2 结果与分析
2.1 不同秸秆还田处理对稻田杂草N、P含量以及N/P化学计量比的影响

图一:如皋杂草对于不同秸秆还田处理的化学计量变化
Figure 1. Stoichiometric changes of Rugao weeds under different straw return treatments

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