水氮耦合对复播大豆产量形成及土壤固碳效应的影响

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为探求伊犁河谷地区麦后复播大豆高产低碳的水氮管理组合,本研究于20122014年连续三年在伊宁县以复播大豆为试验对象,采用水、氮双因素裂区试验设计,设置四个灌水量,分别为3000m3·hm-2(W1)、3600 m3·hm-2(W2)、4200 m3·hm-2(W3)和4800 m3·hm-2(W4),设置三个施氮水平,分别为0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N1)、300 kg·hm-2(N2),研究了水氮耦合对复播大豆光合生理特性、干物质积累特征、氮素吸收特性、产量形成及土壤固碳效应的影响,为建立高产固碳农业技术提供一定理论依据。主要研究结果如下:1.不同水氮耦合对麦后复播大豆光合生理特性的影响:不同水氮组合处理下复播大豆叶片SPAD值和叶面积指数(LAI)均随生育进程的推进不断增高,并在花荚期(播种后50d左右)达到最高,随后下降,最大值出现在W3N1处理,最大值分别为54.54和4.84。不同处理复播大豆的叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶片水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)在其开花期、结荚期和鼓粒期均存在显著性差异,水氮之间均存在显著或极显著互作效应。同一灌量下,不同施氮量对各个生育时期大豆叶片的Pn、Tr和WUE的影响均表现为:N1>N2>N0,同一施氮水平下,随滴灌量的增加,Pn、Tr、Gs均呈“先增后降”的变化趋势,且在W3N1下达到最大。2.不同水氮耦合对麦后复播大豆干物质积累特征和氮素吸收的影响:同一施氮水平下,随着灌水量的增加各施氮处理干物质积累平均速率(Va)、干物质积累持续时间(T)及氮素吸收量均表现为“先增后降”的趋势,且均在W3处理(4200 m3·hm-2)达到最大。在低水平灌水量(W1)下增加氮肥投入,有利于增加复播大豆干物质积累,提高复播大豆氮素吸收量,但也降低了氮素利用效率;水分充足时适量增施氮肥能促进大豆干物质的积累,增加植株氮素的吸收量,增加氮素的利用效率,而过量追施氮肥,会阻碍根系吸收氮素,降低氮素的利用效率,W3N1处理下,干物质积累量和植株氮素吸收量均达到最大。3.不同水氮耦合对麦后复播大豆土壤固碳效应和产量的影响:随着施氮量或灌水量的增加,土壤中总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量均呈现“先增后降”的趋势,且均在W3N1处理下达到最大,其碳库管理指数和产量也均达到最大,产量达到3741.23 kg·hm-2,分别比低水低肥处理(W1N0)、高水高肥处理(W4N2)增加了54.30%、17.02%。大豆产量与土壤总有机碳、活性有机碳和碳库管理指数均存在正相关关系,且与活性有机碳的相关系数最大达0.898,说明W3N1组合处理不仅有利于复播大豆的产量的提高,而且更有利于土壤有机碳的积累。
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