咸水滴灌对棉田土壤微生物及水氮利用效率的影响

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1、分类号：密级：公开学号：2011207005单位代码：10759石河子大学博士学位论文咸水滴灌对棉田土壤微生物及水氮利用效率的影响学位申请人闵伟指导教师侯振安教授梁永超教授申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向绿洲农业资源高效利用所在学院农学院中国·新疆·石河子2015年6月Effectofsalinewateronsoilmicrobeandwater-andnitrogen-useefficiencyindrip-irrigatedcottonfieldADissertationS

2、ubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByMinWei(CropCultivationandFarmingSystem)DissertationSupervisor:Prof.HouZhen-anProf.LiangYong-chaoJune,2015摘要【目的】淡水资源不足是干旱区农业可持续发展所面临的严峻问题；同时，干旱区灌溉水质盐化现象也日益突出。因此

3、，咸水、微咸水已成为了该地区重要的替代灌溉水资源之一。咸水、微咸水灌溉在补充水分的同时也会带来盐分，加剧土壤次生盐渍化风险。通过多年田间定位试验，研究咸水滴灌条件下土壤水盐运移和分布积累动态，阐明咸水滴灌农田根区土壤氮素转化及分布淋洗规律；阐明土壤微生物群落组成、结构与功能多样性的变化特征，探讨不同灌溉水盐度和施氮量对棉花生长、产量和水氮利用的影响，揭示咸水滴灌棉田氮素迁移转化与作物吸收利用机制，为干旱区水分养分资源高效利用和农业可持续发展提供科学依据。【方法】本研究包括室内培养试验和田间定位试验两部分。室内培

4、养试验于2011年进行，设置土壤盐度和施氮量两个因素，土壤盐度（土水比1:5浸出液电导率，EC1:5）设-1-1五个水平：0.44、0.84、1.40、1.90、3.46dsm；氮肥施用量（N）分别为0、1和2g·kg。室内培养试验主要探讨土壤盐度和施氮量对灰漠土尿素N转化及土壤酶活性的影响。田间定位试验于2011-2013年进行，采用灌溉水盐度和施氮量两因子3×4设计，-1-1其中灌溉水盐度（电导率，EC）设置3个水平0.35dS·m（淡水）、4.61dS·m（微咸-1水）和8.04dS·m（咸水），分别用F

5、W、BW和SW表示；4个施氮量为0、240、360-2和480kgN·hm，分别代表不施氮肥（N0）、低氮（N240）、中氮（N360）和高氮（N480）。田间定位试验主要研究咸水滴灌棉田根区土壤水、盐和无机氮的动态分布及淋洗，土壤微生物数量、活性及群落结构和功能多样性，棉花生长、产量以及水氮利用效率等。【结果】（1）微咸水和咸水灌溉都会造成根区土壤盐分增加，盐分主要积累在60-80-2cm土层，咸水灌溉土壤盐分的积累尤为强烈。同时，过量施用氮肥(≥360kgNhm)也会加剧根区土壤盐分的积累。灌溉水盐度和施氮

6、量的增加可明显增加土壤盐分总残留量和盐分净积累量。微咸水和咸水灌溉土壤盐分总残留量平均分别较淡水灌溉高4倍和7倍，土壤盐分净积累量平均分别较淡水灌溉高11倍和18倍；低氮（N240）、中氮（N360）和高氮（N480）处理土壤盐分总残留量较不施氮肥（N0）处理平均分别高出3%，7%和9%，土壤盐分净积累量较N0处理平均分别高出4%，8%和11%。土壤盐分总淋洗量在棉花生育期和非生育期均随灌溉水盐度的增加而显著增大，微咸水和咸水灌溉土壤盐分总淋洗量在棉花生育期内分别较淡水灌溉高16和33倍；棉花生育期内土壤盐分总

7、淋洗量随施氮量的增加而显著降低。微咸水和咸水灌溉显著增加根区土壤含水量，增加施氮量可显著降低土壤含水量，土壤水分主要积累在60-80cm土层。土壤净贮水量和水分渗漏量随灌溉水盐度增加而增加，但随施氮量增加而降低。增加施氮量可显著增加棉花蒸散量，而灌溉水盐度的增加则显著降低棉花蒸散量。（2）土壤盐分和施氮量（尿素）显著影响尿素N转化。随土壤盐分和氮肥施用量的增加，土壤NH4-N含量明显增加。施用氮肥可显著提高土壤pH值，促进脲酶活性，I加速尿素水解。不施氮肥土壤脲酶活性随土壤盐度增加而显著降低，施氮肥土壤，低盐度

8、对脲酶活性无影响，高盐度反而促进了脲酶活性。土壤盐分和氮肥用量二者的交互作用对硝化作用影响显著，即尿素加入量越大，土壤盐分对硝化作用的抑制就越强烈。土壤盐分显著抑制亚硝酸还原酶活性，但对硝酸还原酶活性的影响较小。因此，土壤盐分含量过高以及施用氮肥导致的土壤pH值的增加可能会导致盐渍土壤氮肥氨挥发损失增大。（3）灌溉水盐度对土壤NO3-N含量影响显著。微咸水和咸水灌溉显著抑制氮素的硝化作