施磷對“麥玉豆”間套作體系產(chǎn)量、磷利用效率及土壤養(yǎng)分變化的營養(yǎng)

1、 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文開題報告 論文題目： 施磷對麥玉豆間套作體系磷利用 效率及土壤氮、磷養(yǎng)分變化的影響報 告 人： 周濤 學(xué) 號： S20122802 申請學(xué)位： 農(nóng)學(xué)碩士 學(xué)科專業(yè)： 植物營養(yǎng) 所在學(xué)院： 資源環(huán)境學(xué)院 指導(dǎo)教師： 陳遠學(xué) 報告時間： 2013.6 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生處制表1論文選題的理由或意義磷是植物必需營養(yǎng)元素之一，磷素的投入一直被認(rèn)為是維持動植物產(chǎn)品產(chǎn)量,滿足全球食品需求的重要手段（沈善敏，1985)。但在大多數(shù)土壤中磷肥利用率低，研究表明我國當(dāng)季磷肥利用率只有10-20%（吳萍萍 等, 2008）。然而近年來我國的的氮、磷等化學(xué)肥料的施入量大于同期國際水平(Fer

2、rise et al, 2010; Liang et al, 2011)，磷的生物有效性已成為近年來世界上許多科學(xué)家關(guān)注的焦點(Lee et al, 2008; Taddesse et al, 2008; Vu et al, 2008)，更好的磷素管理對于生產(chǎn)需求和環(huán)境友好都是必要的(Borda et al, 2011)。經(jīng)過科研人員的努力近幾年磷肥利用率提高時有報道 (Hu et al,2012; Liu et al, 2013; Wang et al, 2012a)。作物磷肥利用率的高低不僅與作物本身營養(yǎng)效率有關(guān)，而且與土壤供磷水平；種植制度、模式關(guān)系密切。同時，磷元素在土壤中富集并向水體

3、中轉(zhuǎn)移從而帶來一系列的環(huán)境問題，在保證作物產(chǎn)量的前提下，研究合適的種植模式和肥料管理方式，減少磷素在土體中的積累和向水體中轉(zhuǎn)移、流失，提高磷肥的利用效率是當(dāng)下亟待解決的問題。間套作是我國傳統(tǒng)精細農(nóng)業(yè)的重要組成部分，絕大多數(shù)間套作的土地當(dāng)量比都大于1，對促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。由于其對光、熱、水、肥等資源的有效利用(Harris D et al, 1987; Xu et al, 2008 )，我國每年至少有2.8×108公頃耕地是以間套作模式耕種(Li et al, 2007)。研究表明間作或套作種植模式可以提高氮、磷的利用效率，禾本科與禾本科植物套作適當(dāng)?shù)脑黾拥视昧靠梢蕴岣?/p>

4、作物產(chǎn)量和氮的利用效率（Li et al, 2011a）,同樣禾本科與豆科植物間作土壤氮積累量小于禾本科與禾本科作物間作(Li et al, 2011b)。玉米與大豆、玉米與蠶豆間作均表現(xiàn)出磷素吸收利用率大于其相應(yīng)單作（Li et al, 2007; Zhou et al, 2009)。但是在酸性土壤上蠶豆與玉米間作并沒有提高磷肥利用效率(Li et al, 2010)。土壤肥力變化受施肥的影響巨大，長期施用化學(xué)肥料（以氮、磷為例）會增加土壤中無機氮和磷的累積（Aimé et al, 2012）土壤中大量的氮、磷積累會對環(huán)境形成不同程度的污染（Duncan et al, 2012）。

5、四川地區(qū)光熱資源三熟不足，兩熟有余，該地區(qū)的間套作模式在小麥?zhǔn)斋@后種植大豆，前期為小麥玉米間作、后期為玉米大豆間作，這種模式使得種小麥的條帶一年種植兩季，從而更能提高其肥料利用效率。因此，本選題將延續(xù)課題組對“小麥/玉米/大豆”間套作體系的研究工作，在初步弄清該體系下小麥、玉米對磷肥的吸收利用規(guī)律的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探討連續(xù)多年對紫色土不同施磷處理后，“麥/玉/豆”體系作物的磷肥利用效率和該體系土壤磷向環(huán)境中流失的潛力，以及土壤的氮、磷肥力的變化特征。 為該體系氮、磷特別是磷肥施用管理提供依據(jù)。2 國內(nèi)外關(guān)于該課題的研究現(xiàn)狀及趨勢2.1 作物間套作2.1.1 間套作的定義及發(fā)展簡史間作是指，在一塊土

6、地上，大部分或全部時期按一定行數(shù)的比例間隔種植兩種或以上作物的栽培方式(Vandermeer, 1989)，間作的兩種作物共生期較長；而套作則是指在一種作物生長的后期才種上另一種作物，它們共生期比較短(史茜莎，2009)。早在公元前 1世紀(jì)的西漢，中國的氾勝之書 中就已經(jīng)有了關(guān)于瓜豆間作的歷史記載。而在公元6世紀(jì)的齊民要術(shù)一書中，也詳細敘述了桑與綠豆或小豆間作的經(jīng)驗。明代以后就陸續(xù)普遍出現(xiàn)了麥豆間作、棉薯間作等間作模式，其他作物的間作也得到了一定的發(fā)展。而套作在中國的起源也比較早，在公元6世紀(jì)的齊民要術(shù)一書中，同樣就已有大麻套種蕪菁的歷史記載；緊接著明代的麥、棉套種和早、晚稻套種等也得到了一定

7、的發(fā)展；中國是世界上實行套作最普遍的國家之一?，F(xiàn)在間套作種植模式在世界各國廣泛分布，在中國西北地區(qū)，小麥/玉米，小麥/大豆，小麥/蠶豆和玉米/蠶豆等間作體系被用來增加作物產(chǎn)量（Li et al, 1999; Li et al, 2001a; Zhang et al, 2003）；西南區(qū)以前主要是以小麥/玉米/甘薯為主，進幾年逐漸發(fā)展為小麥/玉米/大豆間套作模式占主導(dǎo)地位；在非洲，豆科作物與禾本科作物間作或者混作用來維持產(chǎn)量并改善土壤肥力（Agegnehu et al, 2006;Akinnifesi et al, 2006; Waddington et al, 2007）；在歐洲國家，小麥與豆

8、科作物間作用來提高小麥的品質(zhì)（Gooding et al, 2007）；在巴西，豆科與玉米間作用來增加收入和糧食產(chǎn)量（Cardoso et al, 2007）；在加拿大，春小麥、卡諾拉和豆科間作可用來控制雜草；在北美洲，冬小麥或黑小麥與紅苜蓿間作可用做飼料供給并為下季作物提供氮源,等等。2.1.2 間套作提高作物產(chǎn)量間套作提高作物產(chǎn)量 研究表明，經(jīng)過連續(xù)四年種植，玉米/蠶豆間作體系持續(xù)增產(chǎn)，與單作相比，玉米增產(chǎn)43 %，蠶豆增產(chǎn)26 %（Li et al, 2007）；小麥/玉米和小麥/大豆間作也在該地區(qū)獲得了類似的產(chǎn)量優(yōu)勢（Li et al, 2001a）；小麥/玉米/大豆間套作LER>

9、;1,產(chǎn)量高于傳統(tǒng)小麥/玉米/甘薯間套作模式28.02%（雍太文 等, 2012a）。一些間作體系增加了一種間作作物的產(chǎn)量而降低與其間作的作物產(chǎn)量或者兩種間作作物的產(chǎn)量均降低了，但是整個體系的產(chǎn)量卻高于單作。埃塞俄比亞畫眉草/蠶豆間作減少了埃塞俄比亞畫眉草的籽粒產(chǎn)量，但是整個體系的土地當(dāng)量比為1.13-1.32，表現(xiàn)出明顯的間作優(yōu)勢（Agegnehu et al, 2006）；盡管玉米和大豆的產(chǎn)量都因間作而降低了，但是整個體系的土地當(dāng)量比為1.30-1.45（Prasad and Brook, 2005）；相似的間作降低了玉米的產(chǎn)量，但是間作玉米的土地當(dāng)量比高于單作玉米31 %（Cardoso

10、 et al, 2007）；與蠶豆間作降低了小麥的產(chǎn)量，但是間作體系的產(chǎn)量高于單作體系（Agegnehu et al, 2008）。然而，并不是所有的間作體系都能產(chǎn)生間作優(yōu)勢增加產(chǎn)量。玉米與豇豆、甜豆、花生連續(xù)間作12 年均未增加玉米的產(chǎn)量（Waddington et al, 2007），相似的結(jié)果也在豌豆/大麥間作體系中發(fā)現(xiàn)（Hauggard-Nielsen et al, 2006）。這些研究結(jié)果表明，間作作物組合、間作作物所占面積的大小以及氣候條件都極大的影響著間作優(yōu)勢的發(fā)揮。農(nóng)田耕作措施如播種時間、作物密度（Hauggard-Nielsen et al, 2006）和肥料的投入（Fan

11、et a., 2006）都影響著間作生產(chǎn)力（Li et al, 2001a; Midmore, 1993; Prasad and Brook, 2005）。四川以及中國西南區(qū)光熱資源三熟不足，兩熟有余。因而間套作是該區(qū)域旱地作物的主導(dǎo)模式，而近年又以小麥/玉米/大豆間套作模式為主。2.1.3 間套作提高氮素利用效率間套作的營養(yǎng)優(yōu)勢 間套作種植模式中作物對養(yǎng)分的吸收利用率明顯高于單作。禾本科與禾本科作物間作（小麥、玉米），在其共期小麥對玉米為負效應(yīng)，小麥?zhǔn)斋@后玉米在近2個月的生育期內(nèi)強勢反彈，最終二者的氮肥利用率均提高(Li et al, 2001b)稱其為競爭-恢復(fù)理論。在中國西北地區(qū)，小麥/

12、玉米和小麥/大豆間作均顯著的增加了作物的吸氮量，分別比單作條件多吸收了87-91 kg N /ha 和58 kg N /ha（Li et al, 2001a）。同時間作模式還可以降低土壤硝態(tài)氮的積累(Li et al, 2005)，玉米與蠶豆間作比小麥與蠶豆、小麥與玉米間作吸收量更大。禾本科與豆科作物間作優(yōu)勢更明顯，2007-2008年度“麥/玉/豆”體系中的玉米地上總吸氮量比單作和“麥/玉/薯”體系分別高18.05%和14.96%，最終使得在地上環(huán)境相同的條件下，玉米產(chǎn)量比單作和“麥/玉/薯”體系高35.73%和7.01% (雍太文 等, 2012a)。豆科/禾本科間作豆科作物可以利用生物固

13、氮并把固定的氮部分轉(zhuǎn)移給禾本科作物，減少了同禾本科作物的氮素資源競爭。早在1981年(Eaglesham et al,1981)有人利用15N稀釋法研究玉米/豇豆的氮轉(zhuǎn)移，豇豆固定氮量的24.9%轉(zhuǎn)運給了玉米，之后類似的研究很多Jordan等(1993)用15N標(biāo)記證明玉米從苜蓿中獲得的氮占其總吸氮量的8%。其他研究人員發(fā)現(xiàn)豆科體內(nèi)2%17%的氮素發(fā)生了轉(zhuǎn)移(華珞 等，2001；Shen Q-R et al，2004；王平 等，2010)。對于麥/玉/豆、麥/玉/薯兩種間套作體系，雍太文采用根系分隔盆栽試驗和15N土壤稀釋標(biāo)記法，研究表明兩體系各自的3種作物間均存在氮素轉(zhuǎn)移現(xiàn)象(雍太文 等,

14、2009a,2009b)。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，麥/玉/豆的15N 轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移強度高于“麥/玉/薯”，各作物之間的15N 凈轉(zhuǎn)移方向為玉米向小麥，大豆向玉米，玉米向甘薯（雍太文 等，2012b）。2.1.4 間套作提高磷素利用效率間套作體系中磷素利用效率 對于間套作體系中營養(yǎng)元素磷的研究較多、且深，主要是集中在豆科和禾本科作物間作對磷的利用效率上。研究表明，禾本科和豆科植物吸收利用的磷來自土壤不同的磷庫，這樣就減輕了兩種作物為同種資源的競爭(Li et al, 2007)。另外(以玉米和蠶豆為例)豆科作物和間作禾本科植物的根系分布是兼容的，豆科植物的根系位于禾本科植物之上，且占據(jù)的土體積小于后者

15、(Li et al, 2006)。同時玉米的生長需要吸收大量的磷，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)玉米根吸收大量磷后蠶豆的根會分泌有機酸活化土壤中難溶態(tài)磷供二者吸收(Zhou et al, 2009; Li H-G et al, 2010 )。對以上根系形態(tài)和豆科植物分泌有機酸活化難溶態(tài)磷的研究主要有以下闡釋。研究認(rèn)為，當(dāng)土壤有效磷含量不能滿足作物生長需求時，豆科植物的根系會分泌有機酸使根維酸化，當(dāng)根維pH下降2個單位時有機酸活化釋放的磷可以達到平常的10倍，同時豆科植物的根也會分泌酸性磷酸酶分解土壤中的有機磷(Li et al, 2007)。在其他研究中也發(fā)現(xiàn)豆科植物比單子葉、雙子葉植物能分泌更多的有機酸(Rag

16、hothama , 1999)，但在酸性土壤上這種作用并不明顯(Li et al, 2010)。第二個最大的影響因素根系形態(tài)，根系互作是間套作體系中提高磷利用效率的又一大因素。間作小麥和單作小麥相比根更長，比表面積更大，占有更大的土體積，小麥與玉米間作玉米處于劣勢（Li et al, 2006）。小麥與玉米間作，小麥的根生長在玉米根下面，間作玉米的根大概只能生長20cm、而單作玉米的根生長為40cm，小麥與玉米的根系互作使玉米的根更短更細，從而影響其地上部長勢(Li et al, 2011a)。玉米與蠶豆間作時，二者的根系是兼容的，玉米的根位于蠶豆根下面，較大的玉米根系更能提高磷肥的利用效率，

17、增加套作體系的產(chǎn)量(Zhang et al, 2012)。大豆接種根瘤菌無論是單作(周濤 等, 2012)還是和玉米套作(Mei P-P et al, 2012)均能提高作物產(chǎn)量和磷肥利用效率，這也為豆科和禾本科作物間作提高氮、磷利用效率提供了可靠依據(jù)。2.1.5 間套作體系對環(huán)境友好間套作改善環(huán)境 在中國農(nóng)業(yè)集中地區(qū)大量的農(nóng)業(yè)用氮已導(dǎo)致了一系列的環(huán)境問題(Xiao et al, 2009)；同樣從20世紀(jì)50年代中國開始施用化學(xué)磷肥以來，儲存累計在土壤中的難溶態(tài)磷高達6000萬噸，至少有 70%90%的磷進入土壤而成為難以被作物吸收利用的固定形態(tài)（張清 等，2007），而我國的磷肥當(dāng)季利用率

18、只有10-20%（吳萍萍 等, 2008）。已有的研究表明小麥玉米間作可以提高氮素的利用效率(Li et al, 2001b)，降低土壤硝態(tài)氮的殘留(Li et al, 2005)。同時禾本科與豆科作物間作，利用豆科作物自身固氮的優(yōu)勢可以減少化學(xué)氮肥的投入，達到低投入低污染的目的。豆科和禾本科作物間作可以提高土壤的磷素利用效率(Cu et al, 2005; Li et al, 2004,2007 )，豆科植物根系在一定情況下分泌有機酸可以活化土壤中難溶態(tài)磷，使其補充到植物可吸收磷庫中來，從而提高植株的磷肥利用效率。綜上間套作體系可以提高氮、磷等化學(xué)肥料的利用效率，以達到少投入低污染的目的。在

19、保證糧食產(chǎn)量的前提下更友好的和我們生活的環(huán)境相處才可以真正的可持續(xù)發(fā)展。2.2 施肥對土壤肥力變化的影響 施肥對土壤肥力變化的研究主要集中在多年定位試驗 在對加拿大東部連續(xù)17年的磷肥研究發(fā)現(xiàn)，在不同耕作模式下，免耕0-15cm和15-30cm土層土壤磷水平?jīng)]有明顯變化，但是在每年都翻耕的情況下兩層土壤磷含量和大豆對磷吸收量都有所增加(Sheng et al,2013)。在水稻田連續(xù)多年的有機肥配施化肥試驗中顯示，土壤水穩(wěn)性團粒的有機碳和全氮含量有所上升，而全磷含量呈下降趨勢(Wang et al, 2013)。在土耳其的研究發(fā)現(xiàn)不同的磷用量對土壤性質(zhì)和肥力變化有所不同，增施磷肥會增加土壤磷含

20、量同時減少土壤孔隙度，但隨著施磷量的增加土壤碳氮比在增加，施磷使土壤固定碳和氮的量增加(Ortas et al, 2012)。在不同的土壤類型多年施肥研究中也發(fā)現(xiàn)在小麥玉米輪作體系中磷的年平均積累率為1.21mg/kg(Tang , 2009)；華北平原60%的小麥玉米地硝態(tài)氮積累量超過100kg/hm-2,合適的氮磷施用量可以減少硝態(tài)氮的淋失,同時土壤磷含量的增加使其環(huán)境風(fēng)險加劇(Wang, 2009; Xavier et al, 2009; Darilek et al, 2009);長期的施肥試驗也發(fā)現(xiàn)稻田的水體氮、磷含量和土壤的氮磷含量與土壤脲酶和酸性磷酸酶含量呈顯著正相關(guān)，土壤脲酶和酸

21、性磷酸酶在稻田氮磷流失潛能起著一定作用(Wang , 2011)。2.3 施肥對土壤酶的影響土壤酶在土壤生化反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，也是土壤生物活性和土壤肥力的評價的重要指標(biāo)(張焱華 等，2007; 孫瑞蓮 等，2008)，同時土壤脲酶和磷酸酶與土壤氮磷流失潛能有密切聯(lián)系(Wang, 2011; Ge et al, 2009)。脲酶能水解尿素，生成NH3，CO2，H2O，同時脲酶還可以加速土壤中潛在養(yǎng)分有效化，能分解有機質(zhì)生成NH3和CO2 。土壤磷酸酶是一類催化土壤有機磷化合物礦化的酶，其活性高低直接影響著土壤中有機磷分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性。土壤有機磷是一種重要土壤磷素資源，其含量一般占土壤磷

22、素總量的20-50%，大部分是遲效性磷。磷酸酶可加快有機磷礦化的速度，對土壤磷素有效性具有重要作用(Oberson et al, 1996;Amador et al, 1997;孫瑞蓮 等, 2003, 2008)。同時磷酸酶在土壤速效磷和水溶性磷的轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用(Wang et al, 2012b)。施肥可以改善土壤水熱狀況和微生物區(qū)系，進而影響土壤酶活。研究表明長期氮磷鉀肥配施可以提高土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、脫氫酶活性(李花 等, 2011)?；瘜W(xué)肥料和有機肥配施效果更好(蘭宇 等, 2011)，但是不同的研究也指出過多的施用化肥可能會降低土壤酶含量(楊麗娟 等, 2005)

23、。在小麥與玉米間作體系中有研究指出施肥能促進土壤酶含量增加(王平, 2009；馬忠明 等, 2011)，單作玉米不同生育時期土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶活性高峰出現(xiàn)在玉米拔節(jié)期，酸性磷酸酶活性高峰出現(xiàn)在玉米大喇叭口期(蘭宇 等, 2011)。禾本科作物與豆科作物間作時，當(dāng)土壤有效磷含量不能滿足作物生長需要時大豆根系磷酸酶的分泌會增加(Li et al, 2007)。綜上，對于禾本科與禾本科間作、豆科與禾本科間作均可提高土壤的氮磷利用效率，但是對于將兩種間作模式在同一年在同一塊土地上進行3者之間的研究，其對肥料的利用率是怎樣我們還不清楚，同時針對紫色土區(qū)該體系的磷肥利用效率還鮮見報道。氮磷肥的施用對土壤肥力

24、、生態(tài)環(huán)境都有很大的影響，如果該體系可以提高氮、磷肥的利用效率，在不同的施磷量下土壤的肥力變化和土壤中積累的大量氮、磷營養(yǎng)元素對環(huán)境的影響是怎樣的？基于以上疑問，我們連續(xù)3年對該體系進行不同濃度梯度的施磷試驗，來探討上述問題，以期為該體系的磷肥管理提供技術(shù)支持。3 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題3.1 研究目標(biāo)本研究在總結(jié)前人在該體系得到的試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，進一步探明麥/玉/豆間套作體系中小麥、玉米、大豆地上部植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律；同時結(jié)合接下來的兩年試驗，探討施磷對該體系磷肥利用率及土壤氮、磷肥力變化的影響。以期為麥/玉/豆間套作體系合理施用磷肥提供理論參考。3.2 研究內(nèi)容（1）

25、不同磷用量對周年間套作體系作物產(chǎn)量及各時期植株氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響（2）不同磷用量對間套作體系土壤磷吸收利用效率的影響（3）不同磷用量對間套作體系土壤氮、磷養(yǎng)分含量變化的影響3.3 擬解決的關(guān)鍵問題（1）初步探明麥/玉/豆體系小麥、玉米、大豆的生長及養(yǎng)分吸收規(guī)律（2）施磷對該體系磷肥利用效率和土壤肥力變化的影響4 擬采取的研究方法、研究手段、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析4.1 試驗方案4.1.1 試驗材料土壤:試驗地土壤類型為紫色大土，耕種前基本理化性質(zhì)為pH為6.27、有機質(zhì)含量29.8g/kg、全氮1.28g/kg、堿解氮178.7mg/kg、有效磷35.9mg/kg、速效鉀71.2

26、mg/kg。作物品種：小麥為高抗優(yōu)質(zhì)品種“川麥37”，由四川省農(nóng)科院作物所選育；玉米選用四川省和農(nóng)業(yè)部主推優(yōu)良品種“川單418”，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所“川單種業(yè)”選育；大豆選用四川應(yīng)用面積最大的秋豆品種“貢選1號”，由四川省自貢市農(nóng)科所選育。肥料:試驗中所用肥料為尿素（N: 46%）、過磷酸鈣（P2O5: 12%）、氯化鉀（K2O: 60%）；均由當(dāng)?shù)胤柿祥T市部購買得到。4.1.2 試驗設(shè)計試驗時間為2012、2013兩年，試驗為定位定點試驗，試驗處理、田間布置兩年完全相同。試驗小麥設(shè)5個磷水平，分別為P2O5 0、45、90、135、180 kg/hm2（以WP1、WP2、WP3 、WP

27、4 、WP5表示各個處理），氮、鉀用量一致，為N 120 kg/ hm2、K2O 90 kg/hm2；玉米同樣設(shè)5個磷水平，分別為P2O5 0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2（記為MP1、MP2、MP3 、MP4 、MP5），氮、鉀施用量一致，為2012年N 195 kg/hm2（2013年N 225 kg/hm2）、K2O 105 kg/hm2；大豆作為小麥的后作，試驗設(shè)計為大豆不施氮、磷、鉀肥。經(jīng)過小麥5個磷水平處理（P2O5 0、45、90、135、180 kg/hm2）后大豆各處理記為SP1、SP2、SP3 、SP4 、SP5。試驗實施及規(guī)格 田間裂區(qū)設(shè)計，5個磷水平

28、為大區(qū)，大區(qū)內(nèi)設(shè)4個小區(qū)作為4次25cm32.5cm60cm40cm 200cm40cm50cm60cm40cm33cm200cm900cm小麥玉米套作，4行小麥+2行玉米大豆玉米套作，2行大豆+2行玉米 小麥 Wheat 玉米 Maize 大豆 Soybean 圖1 套作小麥、玉米、大豆的田間試驗布置圖重復(fù)，重復(fù)間無田間間隔，大區(qū)間間隔2m。小區(qū)面積2m×9.0m=18.0m2，小區(qū)幅寬2m，其中1m種4行小麥，另1m為套作玉米預(yù)留行（隙地），即小麥/玉米采用1m/1m的田間配置。小麥播種于該年試驗前一年的11月條播，行距0.25m，用種量180 kg/hm2；待小麥揚花時，在隙地

29、中種2行玉米，玉米實行育苗移栽，來年4月先采用采用肥團育苗，然后移栽，玉米窄行距60cm（寬行距140 cm），窩距40 cm（圖1），每窩栽壯苗2株，控制密度5.0×104 plant/hm2。小麥?zhǔn)斋@后當(dāng)年6月在小麥茬地上點播2行大豆，大豆行距40 cm，窩距33cm（圖1），每穴留2株，控制密度6.22×104 plant/hm2。試驗施肥方案及田間管理 小麥播種時開深5cm左右的溝，30%的氮和全部磷、鉀肥撒于溝內(nèi)，然后播種回土；另于分蘗期追施30%的氮，于拔節(jié)期追施40 %的氮，均在遇小雨天撒施。玉米打塘施底肥，窩深15cm左右，30%的氮和全部磷、鉀肥作底肥施于

30、窩內(nèi)，然后覆土移栽玉米苗；再于玉米拔節(jié)期追施30%的氮，于大喇叭口期追施40%的氮，均采用兌清水沖施于株旁。大豆整個生育期間不施肥(具體施肥量詳見表1)。其他田間管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。4.1.3 植株樣品采集時期及測定指標(biāo)方法4.1.3.1 小麥小麥共采樣4次，分別為苗期、拔節(jié)期、揚花期、收獲期。每小區(qū)種植4行，采樣時第一行和第四行合并為一個樣即為邊行；將每小區(qū)第二行和第三行合并即為內(nèi)行，即小麥每小區(qū)采兩個樣。采樣規(guī)格生育期20cm×100cm=0.2 m2，收獲期為40cm×100cm=0.4 m2。分蘗動態(tài) 待小麥每個時期采樣后，分別數(shù)出每個樣品的小麥株數(shù)，用現(xiàn)有株數(shù)除

31、以對應(yīng)的的基本苗數(shù)，就得到了小麥各時期的分蘗動態(tài)。在小麥出苗完全后分蘗前，每小區(qū)選取長勢均勻出苗整齊的區(qū)域，用尼龍線框出40cm×100cm=0.4 m2區(qū)域，間作分內(nèi)邊行、單作兩行數(shù)小麥的基本苗數(shù)。生物量積累動態(tài) 觀測小麥的生長過程，在既定的生育期進行采樣。采樣時，間作將四行小麥依次全部連根拔起分開放置，最后把根剪掉，裝入樣品袋寫明標(biāo)簽，標(biāo)簽上注明樣品編號、試驗地點、樣品種類、采樣日期等項目。樣品帶回實驗室，將各樣品分莖、葉、穗、籽粒等部位置于烘箱中，在105下殺青30min，再在75下烘干至恒重稱量，作為小麥各生育時期各部位的生物量。并同時測定各時期樣品株高。收獲及測產(chǎn) 收獲測產(chǎn)

32、，在小麥?zhǔn)斋@期，在每個小區(qū)小麥測產(chǎn)帶內(nèi)選取1.5m長，1m寬的能代表整個小區(qū)情況的小麥，只收割小麥的穗，隨后用脫粒機進行脫粒，將籽粒風(fēng)干稱重，折算單位面積產(chǎn)量。同時收獲40cm×100cm=0.4 m2樣品。樣品分莖、葉、穗殼+穗軸、籽粒測定生物量，并同時測定株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。養(yǎng)分分析 各時期所采樣品均烘干記重后，粉碎過0.25mm篩測定全氮、磷、鉀含量（鮑士旦, 2000）。表 1 2013年試驗體系施肥方案作物處理號N（ kg/hm2）P2O5施用量（ kg/hm2）K2O用量（ kg/hm2）基肥用量第一次追肥用量第二次追肥用量總用量小麥/p>

33、90P245P390P4135P5180玉米P167.567.5902250105P237.5P375P4112.5P5150注：1、小麥各時期施氮比例為3-3-4，玉米各時期施氮比例為3-3-4；2、2012年體系玉米的施氮量為195 kg/hm2，其余施肥量兩年完全相同。4.1.3.2 玉米 試驗玉米共采樣4次，依次為拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、收獲期。每小區(qū)隨即選取5株長勢均勻，具有代表性的植株樣品帶回實驗室。株高、穗位高 從第一次采樣開始，每次采樣后測定每小區(qū)所采的5株玉米樣品植株地上部株高(拉直植株，從植株根部到最高處的垂直高度)。收獲期每小區(qū)內(nèi)連續(xù)隨機選取10株玉米測定穗位高、株高

34、。葉面積 各生育期采樣后，量取每小區(qū)所采玉米樣品葉長與寬(完全展開葉量取其葉片總長，葉寬則量取其葉片最寬處；非完全展開葉量取葉片展開部分葉長，葉寬則量取葉片最寬處)。按折算公式計算葉面積：完全展開葉面積=葉長×葉寬×0.75，非完全展開葉面積=葉長×葉寬×0.5。將所有葉面積相加，最后計算葉面積指數(shù)(LAI)（張玉芹 等, 2011）。生物量積累 自出苗后，隨時注意觀察玉米的生育進程，對每個采樣時期玉米植株樣品進行生物量積累的測定（移載前測定一個基礎(chǔ)生物量，重復(fù)4次）。在每小區(qū)劃定的采樣帶內(nèi)，選取長勢均勻，能代表整個小區(qū)情況的5株玉米，取其地上部分，裝入

35、口袋，上面寫明小區(qū)編號、采樣時間、采樣時期等內(nèi)容，帶回實驗室，將樣品按莖、葉、穗、籽粒分開（根據(jù)不同時期的生長情況）。在烘箱中105下殺青30min，再在75下烘干至恒重，稱取量，折算各時期單位面積玉米生物量。收獲測產(chǎn) 在玉米成熟后，首先數(shù)出每個小區(qū)可收獲株數(shù)，倒伏株數(shù)，然后按小區(qū)收獲所有玉米，將收獲玉米帶回室內(nèi)，數(shù)出每個小區(qū)有效穗個數(shù)，然后隨機選取10個穗樣進行考種，包括穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。然后將小區(qū)收獲的所有玉米全部脫粒，稱籽粒鮮重，取部分玉米籽粒烘箱烘干或室內(nèi)風(fēng)干，計算玉米籽粒含水量，計算小區(qū)玉米籽粒產(chǎn)量；生物量由采樣的五株玉米換算而得到。 養(yǎng)分分析 玉米各時期植株樣品，烘干稱

36、重測定生物量后，按部位粉碎過0.25mm篩測定全氮、磷、鉀含量（鮑士旦, 2000）。4.1.3.3 大豆試驗大豆只采兩次樣，分別為盛花期、收獲期。每小區(qū)隨即選取6株具有代表性植株作為樣品。生物量積累 盛花期、收獲期大豆每小區(qū)所采樣品取其地上部分，分部位（莖、葉、殼、籽粒）在105下殺青30min，再在75下烘干至恒重，稱取其重量，折算單位面積生物積累量。收獲測產(chǎn) 在大豆成熟期出去采樣的樣品，其余全部收獲脫粒風(fēng)干記產(chǎn)。對收獲期樣品豆莢測定，飽莢數(shù)、憋莢數(shù)，飽莢又分一粒莢、二粒莢、三粒莢，對風(fēng)干后籽粒樣品測定百粒重。養(yǎng)分分析 對收獲期大豆樣品，分部位烘干粉碎過0.25mm篩測定全氮、磷、鉀含量（

37、鮑士旦, 2000）。4.1.4 土壤樣品采集及分析指標(biāo)方法 采樣方法 小麥、玉米、大豆采集植株樣品的同時均采集土壤樣品。小麥采樣每小區(qū)隨機選取兩點混為一個樣品，采取分層采樣的方式 分0-20cm、20-40cm兩層，即每個小區(qū)采2個樣品；玉米生育期采樣和小麥相同，收獲期每小區(qū)選取兩點混為一個樣品，分0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm五層，每小區(qū)5個樣品；大豆盛花期、收獲期的采樣方式和小麥完全相同，只是大豆盛花期采樣深度為40cm，而收獲期采樣深度為100cm。大豆收獲期土樣采集同樣分0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80

38、-100cm五層采集。采樣工具為100cm長土鉆。各時期所采土壤樣品帶回實驗室根據(jù)測定項目需要風(fēng)干或-20冷凍保存。項目年份小麥玉米大豆采樣時期2012&2013苗期拔節(jié)期拔節(jié)期大喇叭口期揚花期吐絲期盛花期收獲期收獲期收獲期表 2 試驗采樣時期一覽 測定項目及方法 試驗3種作物各時期土壤樣品風(fēng)干磨細過篩，分別測定：速效磷（鮑士旦, 2000）、土壤水溶性磷含量（Tesha et al, 2012）、過氧化氫酶、脲酶、酸性磷酸酶含量（關(guān)松蔭, 1986），各時期土壤鮮樣測定硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量（石德楊 等, 2013），對2013年玉米、大豆收獲期土樣再加測土壤pH、全氮、磷、有機碳含量（

39、鮑士旦, 2000），同時補測2011年定位試驗開始時各處理全氮、磷，有機碳含量。 表 4 樣品指標(biāo)化學(xué)測定方法指標(biāo)測定方法植物樣全氮H2SO4-H2O2消煮-蒸餾法全磷H2SO4-H2O2消煮-鉬提抗比色法全鉀H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計法土樣有效磷氟化銨浸提-鉬提抗比色法水溶性磷氯化鈣浸提-鉬提抗比色法全磷堿解熔融-鉬提抗比色法全氮凱氏法硝態(tài)氮、銨態(tài)氮氯化鈣浸提-流動分析儀法有機碳重鉻酸鉀容量法酸性磷酸酶磷酸苯二鈉比色法脲酶苯酚鈉-次氯酸鈉比色法過氧化氫酶高猛酸鉀滴定法4.2 技術(shù)路線查閱文獻總結(jié)前期數(shù)據(jù)、確定題目田間試驗布置，管理與采樣土壤樣品土壤樣品硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量測定（鮮樣

40、）全生育期收獲期品土壤速效磷、水溶性磷含量測定土壤酸性磷酸酶、脲酶、過氧化氫酶含量測定加測土壤全氮、全磷、有機碳、pH。長期施磷對土壤氮、磷肥力的影響植株樣品生育期作物農(nóng)學(xué)指標(biāo)測定和收獲期考種各時期植株樣品全N、P、K含量測定小麥、玉米、大豆氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量及其表觀利用效率施磷對“麥/玉/豆”間套作體系磷肥利用效率及土壤氮、磷肥力變化的影響圖 2 技術(shù)路線圖4.3 可行性分析1）實驗儀器、條件具備；2）大量的前期工作基礎(chǔ)：試驗延續(xù)前期工作，并已總結(jié)了該體系的一些規(guī)律，相關(guān)文章發(fā)表在植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，應(yīng)用生態(tài)學(xué)報等期刊上。3）時間寬度允許：本人進入試驗較早，對試驗技能掌握較完全，在研二上期

41、可以完成全部試驗，在這期間還可以總結(jié)數(shù)據(jù)撰寫文章，即時間空間滿足；4）試驗內(nèi)容可以保證畢業(yè)要求。5本題目的創(chuàng)新之處和可預(yù)期的創(chuàng)造性成果創(chuàng)新性1） 較為系統(tǒng)的研究了麥/玉/豆體系小麥、玉米、大豆在不同磷用量下的生長及養(yǎng)分吸收特征；2）研究施磷對麥/玉/豆體系土壤磷利用效率及土壤氮、磷養(yǎng)分變化的影響。可預(yù)見成果1） 探討不同施磷量對麥/玉/豆體系磷肥利用效率和施磷對土壤氮、磷變化的影響2） 完成畢業(yè)論文1篇、發(fā)表重要核心期刊文章2篇6論文工作量、年度研究計劃、可能遇到的困難和問題及相應(yīng)的解決辦法論文工作量研究內(nèi)容涉及兩年大田試驗，分別為2012、2013年。所需分析的植物樣品大約1000個，土壤樣

42、品600個左右，分析試驗所需時間約為3個月。年度計劃2011.11-2011.11 查閱文獻，確定題目2011.11-2013.11 田間試驗實施2013.11-2014.03 完成所有試驗指標(biāo)分析工作2014.04-2014.10 完成畢業(yè)論文，達到畢業(yè)條件試驗遇到的困難試驗進行到現(xiàn)在基本還在可控制范圍內(nèi)，可以保證試驗內(nèi)容完整。7與本題目有關(guān)的研究工作積累和已取得的研究工作成績本研究大田試驗為多年定點定位試驗，在總結(jié)前人的研究結(jié)果基礎(chǔ)上，摸索經(jīng)驗。經(jīng)過近2年的磨練本人基本掌握了田間試驗布置、管理的要點和具備田間試驗實施的能力；同時對試驗樣品的分析、數(shù)據(jù)處理、論文撰寫都有一些自己的認(rèn)識。綜上經(jīng)

43、過近兩年的鍛煉本人基本具備完成試驗的能力。對前期研究結(jié)果的總結(jié)，撰寫了兩篇論文分別發(fā)表于植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 、應(yīng)用生態(tài)學(xué)報。8已具備的研究條件，尚缺少的研究條件和擬解決的途徑 實驗室具備試驗所需的所有條件，如果再能有一些快速樣品分析儀器就能達到事半功倍的效果。主要參考文獻目錄序號作者文章題目（書目）期刊名稱（出版單位）、時間鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000. 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法.北京:農(nóng)業(yè)出版社, 1986.華珞,韋東普,白玲玉,等. 氮鋅硒肥配合施用對白三葉草的固氮作用與氮素轉(zhuǎn)移的影響. 生態(tài)學(xué)報.2001, 21(4): 588-592. 李花,葛瑋健,

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