施磷对“麦玉豆”间套作体系产量、磷利用效率及土壤养分变化的营养

1、 四川农业大学 学位论文开题报告 论文题目： 施磷对麦玉豆间套作体系磷利用 效率及土壤氮、磷养分变化的影响报 告 人： 周涛 学 号： S20122802 申请学位： 农学硕士 学科专业： 植物营养 所在学院： 资源环境学院 指导教师： 陈远学 报告时间： 2013.6 四川农业大学研究生处制表1论文选题的理由或意义磷是植物必需营养元素之一，磷素的投入一直被认为是维持动植物产品产量,满足全球食品需求的重要手段（沈善敏，1985)。但在大多数土壤中磷肥利用率低，研究表明我国当季磷肥利用率只有10-20%（吴萍萍 等, 2008）。然而近年来我国的的氮、磷等化学肥料的施入量大于同期国际水平(Fer

2、rise et al, 2010; Liang et al, 2011)，磷的生物有效性已成为近年来世界上许多科学家关注的焦点(Lee et al, 2008; Taddesse et al, 2008; Vu et al, 2008)，更好的磷素管理对于生产需求和环境友好都是必要的(Borda et al, 2011)。经过科研人员的努力近几年磷肥利用率提高时有报道 (Hu et al,2012; Liu et al, 2013; Wang et al, 2012a)。作物磷肥利用率的高低不仅与作物本身营养效率有关，而且与土壤供磷水平；种植制度、模式关系密切。同时，磷元素在土壤中富集并向水体

3、中转移从而带来一系列的环境问题，在保证作物产量的前提下，研究合适的种植模式和肥料管理方式，减少磷素在土体中的积累和向水体中转移、流失，提高磷肥的利用效率是当下亟待解决的问题。间套作是我国传统精细农业的重要组成部分，绝大多数间套作的土地当量比都大于1，对促进农业可持续发展具有重要作用。由于其对光、热、水、肥等资源的有效利用(Harris D et al, 1987; Xu et al, 2008 )，我国每年至少有2.8×108公顷耕地是以间套作模式耕种(Li et al, 2007)。研究表明间作或套作种植模式可以提高氮、磷的利用效率，禾本科与禾本科植物套作适当的增加氮肥用量可以提高

4、作物产量和氮的利用效率（Li et al, 2011a）,同样禾本科与豆科植物间作土壤氮积累量小于禾本科与禾本科作物间作(Li et al, 2011b)。玉米与大豆、玉米与蚕豆间作均表现出磷素吸收利用率大于其相应单作（Li et al, 2007; Zhou et al, 2009)。但是在酸性土壤上蚕豆与玉米间作并没有提高磷肥利用效率(Li et al, 2010)。土壤肥力变化受施肥的影响巨大，长期施用化学肥料（以氮、磷为例）会增加土壤中无机氮和磷的累积（Aimé et al, 2012）土壤中大量的氮、磷积累会对环境形成不同程度的污染（Duncan et al, 2012）。

5、四川地区光热资源三熟不足，两熟有余，该地区的间套作模式在小麦收获后种植大豆，前期为小麦玉米间作、后期为玉米大豆间作，这种模式使得种小麦的条带一年种植两季，从而更能提高其肥料利用效率。因此，本选题将延续课题组对“小麦/玉米/大豆”间套作体系的研究工作，在初步弄清该体系下小麦、玉米对磷肥的吸收利用规律的基础上，继续探讨连续多年对紫色土不同施磷处理后，“麦/玉/豆”体系作物的磷肥利用效率和该体系土壤磷向环境中流失的潜力，以及土壤的氮、磷肥力的变化特征。 为该体系氮、磷特别是磷肥施用管理提供依据。2 国内外关于该课题的研究现状及趋势2.1 作物间套作2.1.1 间套作的定义及发展简史间作是指，在一块土

6、地上，大部分或全部时期按一定行数的比例间隔种植两种或以上作物的栽培方式(Vandermeer, 1989)，间作的两种作物共生期较长；而套作则是指在一种作物生长的后期才种上另一种作物，它们共生期比较短(史茜莎，2009)。早在公元前 1世纪的西汉，中国的氾胜之书 中就已经有了关于瓜豆间作的历史记载。而在公元6世纪的齐民要术一书中，也详细叙述了桑与绿豆或小豆间作的经验。明代以后就陆续普遍出现了麦豆间作、棉薯间作等间作模式，其他作物的间作也得到了一定的发展。而套作在中国的起源也比较早，在公元6世纪的齐民要术一书中，同样就已有大麻套种芜菁的历史记载；紧接着明代的麦、棉套种和早、晚稻套种等也得到了一定

7、的发展；中国是世界上实行套作最普遍的国家之一。现在间套作种植模式在世界各国广泛分布，在中国西北地区，小麦/玉米，小麦/大豆，小麦/蚕豆和玉米/蚕豆等间作体系被用来增加作物产量（Li et al, 1999; Li et al, 2001a; Zhang et al, 2003）；西南区以前主要是以小麦/玉米/甘薯为主，进几年逐渐发展为小麦/玉米/大豆间套作模式占主导地位；在非洲，豆科作物与禾本科作物间作或者混作用来维持产量并改善土壤肥力（Agegnehu et al, 2006;Akinnifesi et al, 2006; Waddington et al, 2007）；在欧洲国家，小麦与豆

8、科作物间作用来提高小麦的品质（Gooding et al, 2007）；在巴西，豆科与玉米间作用来增加收入和粮食产量（Cardoso et al, 2007）；在加拿大，春小麦、卡诺拉和豆科间作可用来控制杂草；在北美洲，冬小麦或黑小麦与红苜蓿间作可用做饲料供给并为下季作物提供氮源,等等。2.1.2 间套作提高作物产量间套作提高作物产量 研究表明，经过连续四年种植，玉米/蚕豆间作体系持续增产，与单作相比，玉米增产43 %，蚕豆增产26 %（Li et al, 2007）；小麦/玉米和小麦/大豆间作也在该地区获得了类似的产量优势（Li et al, 2001a）；小麦/玉米/大豆间套作LER>

9、;1,产量高于传统小麦/玉米/甘薯间套作模式28.02%（雍太文 等, 2012a）。一些间作体系增加了一种间作作物的产量而降低与其间作的作物产量或者两种间作作物的产量均降低了，但是整个体系的产量却高于单作。埃塞俄比亚画眉草/蚕豆间作减少了埃塞俄比亚画眉草的籽粒产量，但是整个体系的土地当量比为1.13-1.32，表现出明显的间作优势（Agegnehu et al, 2006）；尽管玉米和大豆的产量都因间作而降低了，但是整个体系的土地当量比为1.30-1.45（Prasad and Brook, 2005）；相似的间作降低了玉米的产量，但是间作玉米的土地当量比高于单作玉米31 %（Cardoso

10、 et al, 2007）；与蚕豆间作降低了小麦的产量，但是间作体系的产量高于单作体系（Agegnehu et al, 2008）。然而，并不是所有的间作体系都能产生间作优势增加产量。玉米与豇豆、甜豆、花生连续间作12 年均未增加玉米的产量（Waddington et al, 2007），相似的结果也在豌豆/大麦间作体系中发现（Hauggard-Nielsen et al, 2006）。这些研究结果表明，间作作物组合、间作作物所占面积的大小以及气候条件都极大的影响着间作优势的发挥。农田耕作措施如播种时间、作物密度（Hauggard-Nielsen et al, 2006）和肥料的投入（Fan

11、et a., 2006）都影响着间作生产力（Li et al, 2001a; Midmore, 1993; Prasad and Brook, 2005）。四川以及中国西南区光热资源三熟不足，两熟有余。因而间套作是该区域旱地作物的主导模式，而近年又以小麦/玉米/大豆间套作模式为主。2.1.3 间套作提高氮素利用效率间套作的营养优势 间套作种植模式中作物对养分的吸收利用率明显高于单作。禾本科与禾本科作物间作（小麦、玉米），在其共期小麦对玉米为负效应，小麦收获后玉米在近2个月的生育期内强势反弹，最终二者的氮肥利用率均提高(Li et al, 2001b)称其为竞争-恢复理论。在中国西北地区，小麦/

12、玉米和小麦/大豆间作均显著的增加了作物的吸氮量，分别比单作条件多吸收了87-91 kg N /ha 和58 kg N /ha（Li et al, 2001a）。同时间作模式还可以降低土壤硝态氮的积累(Li et al, 2005)，玉米与蚕豆间作比小麦与蚕豆、小麦与玉米间作吸收量更大。禾本科与豆科作物间作优势更明显，2007-2008年度“麦/玉/豆”体系中的玉米地上总吸氮量比单作和“麦/玉/薯”体系分别高18.05%和14.96%，最终使得在地上环境相同的条件下，玉米产量比单作和“麦/玉/薯”体系高35.73%和7.01% (雍太文 等, 2012a)。豆科/禾本科间作豆科作物可以利用生物固

13、氮并把固定的氮部分转移给禾本科作物，减少了同禾本科作物的氮素资源竞争。早在1981年(Eaglesham et al,1981)有人利用15N稀释法研究玉米/豇豆的氮转移，豇豆固定氮量的24.9%转运给了玉米，之后类似的研究很多Jordan等(1993)用15N标记证明玉米从苜蓿中获得的氮占其总吸氮量的8%。其他研究人员发现豆科体内2%17%的氮素发生了转移(华珞 等，2001；Shen Q-R et al，2004；王平 等，2010)。对于麦/玉/豆、麦/玉/薯两种间套作体系，雍太文采用根系分隔盆栽试验和15N土壤稀释标记法，研究表明两体系各自的3种作物间均存在氮素转移现象(雍太文 等,

14、2009a,2009b)。进一步的研究发现，麦/玉/豆的15N 转移量和转移强度高于“麦/玉/薯”，各作物之间的15N 净转移方向为玉米向小麦，大豆向玉米，玉米向甘薯（雍太文 等，2012b）。2.1.4 间套作提高磷素利用效率间套作体系中磷素利用效率 对于间套作体系中营养元素磷的研究较多、且深，主要是集中在豆科和禾本科作物间作对磷的利用效率上。研究表明，禾本科和豆科植物吸收利用的磷来自土壤不同的磷库，这样就减轻了两种作物为同种资源的竞争(Li et al, 2007)。另外(以玉米和蚕豆为例)豆科作物和间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，且占据的土体积小于后者

15、(Li et al, 2006)。同时玉米的生长需要吸收大量的磷，研究发现当玉米根吸收大量磷后蚕豆的根会分泌有机酸活化土壤中难溶态磷供二者吸收(Zhou et al, 2009; Li H-G et al, 2010 )。对以上根系形态和豆科植物分泌有机酸活化难溶态磷的研究主要有以下阐释。研究认为，当土壤有效磷含量不能满足作物生长需求时，豆科植物的根系会分泌有机酸使根维酸化，当根维pH下降2个单位时有机酸活化释放的磷可以达到平常的10倍，同时豆科植物的根也会分泌酸性磷酸酶分解土壤中的有机磷(Li et al, 2007)。在其他研究中也发现豆科植物比单子叶、双子叶植物能分泌更多的有机酸(Rag

16、hothama , 1999)，但在酸性土壤上这种作用并不明显(Li et al, 2010)。第二个最大的影响因素根系形态，根系互作是间套作体系中提高磷利用效率的又一大因素。间作小麦和单作小麦相比根更长，比表面积更大，占有更大的土体积，小麦与玉米间作玉米处于劣势（Li et al, 2006）。小麦与玉米间作，小麦的根生长在玉米根下面，间作玉米的根大概只能生长20cm、而单作玉米的根生长为40cm，小麦与玉米的根系互作使玉米的根更短更细，从而影响其地上部长势(Li et al, 2011a)。玉米与蚕豆间作时，二者的根系是兼容的，玉米的根位于蚕豆根下面，较大的玉米根系更能提高磷肥的利用效率，

17、增加套作体系的产量(Zhang et al, 2012)。大豆接种根瘤菌无论是单作(周涛 等, 2012)还是和玉米套作(Mei P-P et al, 2012)均能提高作物产量和磷肥利用效率，这也为豆科和禾本科作物间作提高氮、磷利用效率提供了可靠依据。2.1.5 间套作体系对环境友好间套作改善环境 在中国农业集中地区大量的农业用氮已导致了一系列的环境问题(Xiao et al, 2009)；同样从20世纪50年代中国开始施用化学磷肥以来，储存累计在土壤中的难溶态磷高达6000万吨，至少有 70%90%的磷进入土壤而成为难以被作物吸收利用的固定形态（张清 等，2007），而我国的磷肥当季利用率

18、只有10-20%（吴萍萍 等, 2008）。已有的研究表明小麦玉米间作可以提高氮素的利用效率(Li et al, 2001b)，降低土壤硝态氮的残留(Li et al, 2005)。同时禾本科与豆科作物间作，利用豆科作物自身固氮的优势可以减少化学氮肥的投入，达到低投入低污染的目的。豆科和禾本科作物间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况下分泌有机酸可以活化土壤中难溶态磷，使其补充到植物可吸收磷库中来，从而提高植株的磷肥利用效率。综上间套作体系可以提高氮、磷等化学肥料的利用效率，以达到少投入低污染的目的。在

19、保证粮食产量的前提下更友好的和我们生活的环境相处才可以真正的可持续发展。2.2 施肥对土壤肥力变化的影响 施肥对土壤肥力变化的研究主要集中在多年定位试验 在对加拿大东部连续17年的磷肥研究发现，在不同耕作模式下，免耕0-15cm和15-30cm土层土壤磷水平没有明显变化，但是在每年都翻耕的情况下两层土壤磷含量和大豆对磷吸收量都有所增加(Sheng et al,2013)。在水稻田连续多年的有机肥配施化肥试验中显示，土壤水稳性团粒的有机碳和全氮含量有所上升，而全磷含量呈下降趋势(Wang et al, 2013)。在土耳其的研究发现不同的磷用量对土壤性质和肥力变化有所不同，增施磷肥会增加土壤磷含

20、量同时减少土壤孔隙度，但随着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)。在不同的土壤类型多年施肥研究中也发现在小麦玉米轮作体系中磷的年平均积累率为1.21mg/kg(Tang , 2009)；华北平原60%的小麦玉米地硝态氮积累量超过100kg/hm-2,合适的氮磷施用量可以减少硝态氮的淋失,同时土壤磷含量的增加使其环境风险加剧(Wang, 2009; Xavier et al, 2009; Darilek et al, 2009);长期的施肥试验也发现稻田的水体氮、磷含量和土壤的氮磷含量与土壤脲酶和酸性磷酸酶含量呈显著正相关，土壤脲酶和酸

21、性磷酸酶在稻田氮磷流失潜能起着一定作用(Wang , 2011)。2.3 施肥对土壤酶的影响土壤酶在土壤生化反应中发挥着重要作用，也是土壤生物活性和土壤肥力的评价的重要指标(张焱华 等，2007; 孙瑞莲 等，2008)，同时土壤脲酶和磷酸酶与土壤氮磷流失潜能有密切联系(Wang, 2011; Ge et al, 2009)。脲酶能水解尿素，生成NH3，CO2，H2O，同时脲酶还可以加速土壤中潜在养分有效化，能分解有机质生成NH3和CO2 。土壤磷酸酶是一类催化土壤有机磷化合物矿化的酶，其活性高低直接影响着土壤中有机磷分解转化及其生物有效性。土壤有机磷是一种重要土壤磷素资源，其含量一般占土壤磷

22、素总量的20-50%，大部分是迟效性磷。磷酸酶可加快有机磷矿化的速度，对土壤磷素有效性具有重要作用(Oberson et al, 1996;Amador et al, 1997;孙瑞莲 等, 2003, 2008)。同时磷酸酶在土壤速效磷和水溶性磷的转化过程中起着重要作用(Wang et al, 2012b)。施肥可以改善土壤水热状况和微生物区系，进而影响土壤酶活。研究表明长期氮磷钾肥配施可以提高土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性(李花 等, 2011)。化学肥料和有机肥配施效果更好(兰宇 等, 2011)，但是不同的研究也指出过多的施用化肥可能会降低土壤酶含量(杨丽娟 等, 2005)

23、。在小麦与玉米间作体系中有研究指出施肥能促进土壤酶含量增加(王平, 2009；马忠明 等, 2011)，单作玉米不同生育时期土壤脲酶、转化酶活性高峰出现在玉米拔节期，酸性磷酸酶活性高峰出现在玉米大喇叭口期(兰宇 等, 2011)。禾本科作物与豆科作物间作时，当土壤有效磷含量不能满足作物生长需要时大豆根系磷酸酶的分泌会增加(Li et al, 2007)。综上，对于禾本科与禾本科间作、豆科与禾本科间作均可提高土壤的氮磷利用效率，但是对于将两种间作模式在同一年在同一块土地上进行3者之间的研究，其对肥料的利用率是怎样我们还不清楚，同时针对紫色土区该体系的磷肥利用效率还鲜见报道。氮磷肥的施用对土壤肥力

24、、生态环境都有很大的影响，如果该体系可以提高氮、磷肥的利用效率，在不同的施磷量下土壤的肥力变化和土壤中积累的大量氮、磷营养元素对环境的影响是怎样的？基于以上疑问，我们连续3年对该体系进行不同浓度梯度的施磷试验，来探讨上述问题，以期为该体系的磷肥管理提供技术支持。3 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题3.1 研究目标本研究在总结前人在该体系得到的试验结果基础上，进一步探明麦/玉/豆间套作体系中小麦、玉米、大豆地上部植株氮、磷、钾养分吸收规律；同时结合接下来的两年试验，探讨施磷对该体系磷肥利用率及土壤氮、磷肥力变化的影响。以期为麦/玉/豆间套作体系合理施用磷肥提供理论参考。3.2 研究内容（1）

25、不同磷用量对周年间套作体系作物产量及各时期植株氮、磷、钾养分含量的影响（2）不同磷用量对间套作体系土壤磷吸收利用效率的影响（3）不同磷用量对间套作体系土壤氮、磷养分含量变化的影响3.3 拟解决的关键问题（1）初步探明麦/玉/豆体系小麦、玉米、大豆的生长及养分吸收规律（2）施磷对该体系磷肥利用效率和土壤肥力变化的影响4 拟采取的研究方法、研究手段、技术路线、实验方案及可行性分析4.1 试验方案4.1.1 试验材料土壤:试验地土壤类型为紫色大土，耕种前基本理化性质为pH为6.27、有机质含量29.8g/kg、全氮1.28g/kg、碱解氮178.7mg/kg、有效磷35.9mg/kg、速效钾71.2

26、mg/kg。作物品种：小麦为高抗优质品种“川麦37”，由四川省农科院作物所选育；玉米选用四川省和农业部主推优良品种“川单418”，由四川农业大学玉米研究所“川单种业”选育；大豆选用四川应用面积最大的秋豆品种“贡选1号”，由四川省自贡市农科所选育。肥料:试验中所用肥料为尿素（N: 46%）、过磷酸钙（P2O5: 12%）、氯化钾（K2O: 60%）；均由当地肥料门市部购买得到。4.1.2 试验设计试验时间为2012、2013两年，试验为定位定点试验，试验处理、田间布置两年完全相同。试验小麦设5个磷水平，分别为P2O5 0、45、90、135、180 kg/hm2（以WP1、WP2、WP3 、WP

27、4 、WP5表示各个处理），氮、钾用量一致，为N 120 kg/ hm2、K2O 90 kg/hm2；玉米同样设5个磷水平，分别为P2O5 0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2（记为MP1、MP2、MP3 、MP4 、MP5），氮、钾施用量一致，为2012年N 195 kg/hm2（2013年N 225 kg/hm2）、K2O 105 kg/hm2；大豆作为小麦的后作，试验设计为大豆不施氮、磷、钾肥。经过小麦5个磷水平处理（P2O5 0、45、90、135、180 kg/hm2）后大豆各处理记为SP1、SP2、SP3 、SP4 、SP5。试验实施及规格 田间裂区设计，5个磷水平

28、为大区，大区内设4个小区作为4次25cm32.5cm60cm40cm 200cm40cm50cm60cm40cm33cm200cm900cm小麦玉米套作，4行小麦+2行玉米大豆玉米套作，2行大豆+2行玉米 小麦 Wheat 玉米 Maize 大豆 Soybean 图1 套作小麦、玉米、大豆的田间试验布置图重复，重复间无田间间隔，大区间间隔2m。小区面积2m×9.0m=18.0m2，小区幅宽2m，其中1m种4行小麦，另1m为套作玉米预留行（隙地），即小麦/玉米采用1m/1m的田间配置。小麦播种于该年试验前一年的11月条播，行距0.25m，用种量180 kg/hm2；待小麦扬花时，在隙地

29、中种2行玉米，玉米实行育苗移栽，来年4月先采用采用肥团育苗，然后移栽，玉米窄行距60cm（宽行距140 cm），窝距40 cm（图1），每窝栽壮苗2株，控制密度5.0×104 plant/hm2。小麦收获后当年6月在小麦茬地上点播2行大豆，大豆行距40 cm，窝距33cm（图1），每穴留2株，控制密度6.22×104 plant/hm2。试验施肥方案及田间管理 小麦播种时开深5cm左右的沟，30%的氮和全部磷、钾肥撒于沟内，然后播种回土；另于分蘖期追施30%的氮，于拔节期追施40 %的氮，均在遇小雨天撒施。玉米打塘施底肥，窝深15cm左右，30%的氮和全部磷、钾肥作底肥施于

30、窝内，然后覆土移栽玉米苗；再于玉米拔节期追施30%的氮，于大喇叭口期追施40%的氮，均采用兑清水冲施于株旁。大豆整个生育期间不施肥(具体施肥量详见表1)。其他田间管理措施同当地高产田。4.1.3 植株样品采集时期及测定指标方法4.1.3.1 小麦小麦共采样4次，分别为苗期、拔节期、扬花期、收获期。每小区种植4行，采样时第一行和第四行合并为一个样即为边行；将每小区第二行和第三行合并即为内行，即小麦每小区采两个样。采样规格生育期20cm×100cm=0.2 m2，收获期为40cm×100cm=0.4 m2。分蘖动态 待小麦每个时期采样后，分别数出每个样品的小麦株数，用现有株数除

31、以对应的的基本苗数，就得到了小麦各时期的分蘖动态。在小麦出苗完全后分蘖前，每小区选取长势均匀出苗整齐的区域，用尼龙线框出40cm×100cm=0.4 m2区域，间作分内边行、单作两行数小麦的基本苗数。生物量积累动态 观测小麦的生长过程，在既定的生育期进行采样。采样时，间作将四行小麦依次全部连根拔起分开放置，最后把根剪掉，装入样品袋写明标签，标签上注明样品编号、试验地点、样品种类、采样日期等项目。样品带回实验室，将各样品分茎、叶、穗、籽粒等部位置于烘箱中，在105下杀青30min，再在75下烘干至恒重称量，作为小麦各生育时期各部位的生物量。并同时测定各时期样品株高。收获及测产 收获测产

32、，在小麦收获期，在每个小区小麦测产带内选取1.5m长，1m宽的能代表整个小区情况的小麦，只收割小麦的穗，随后用脱粒机进行脱粒，将籽粒风干称重，折算单位面积产量。同时收获40cm×100cm=0.4 m2样品。样品分茎、叶、穗壳+穗轴、籽粒测定生物量，并同时测定株高、穗长、穗粒数、千粒重等指标。养分分析 各时期所采样品均烘干记重后，粉碎过0.25mm筛测定全氮、磷、钾含量（鲍士旦, 2000）。表 1 2013年试验体系施肥方案作物处理号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总用量小麦/p>

33、90P245P390P4135P5180玉米P167.567.5902250105P237.5P375P4112.5P5150注：1、小麦各时期施氮比例为3-3-4，玉米各时期施氮比例为3-3-4；2、2012年体系玉米的施氮量为195 kg/hm2，其余施肥量两年完全相同。4.1.3.2 玉米 试验玉米共采样4次，依次为拔节期、大喇叭口期、吐丝期、收获期。每小区随即选取5株长势均匀，具有代表性的植株样品带回实验室。株高、穗位高 从第一次采样开始，每次采样后测定每小区所采的5株玉米样品植株地上部株高(拉直植株，从植株根部到最高处的垂直高度)。收获期每小区内连续随机选取10株玉米测定穗位高、株高

34、。叶面积 各生育期采样后，量取每小区所采玉米样品叶长与宽(完全展开叶量取其叶片总长，叶宽则量取其叶片最宽处；非完全展开叶量取叶片展开部分叶长，叶宽则量取叶片最宽处)。按折算公式计算叶面积：完全展开叶面积=叶长×叶宽×0.75，非完全展开叶面积=叶长×叶宽×0.5。将所有叶面积相加，最后计算叶面积指数(LAI)（张玉芹 等, 2011）。生物量积累 自出苗后，随时注意观察玉米的生育进程，对每个采样时期玉米植株样品进行生物量积累的测定（移载前测定一个基础生物量，重复4次）。在每小区划定的采样带内，选取长势均匀，能代表整个小区情况的5株玉米，取其地上部分，装入

35、口袋，上面写明小区编号、采样时间、采样时期等内容，带回实验室，将样品按茎、叶、穗、籽粒分开（根据不同时期的生长情况）。在烘箱中105下杀青30min，再在75下烘干至恒重，称取量，折算各时期单位面积玉米生物量。收获测产 在玉米成熟后，首先数出每个小区可收获株数，倒伏株数，然后按小区收获所有玉米，将收获玉米带回室内，数出每个小区有效穗个数，然后随机选取10个穗样进行考种，包括穗行数、行粒数、千粒重等指标。然后将小区收获的所有玉米全部脱粒，称籽粒鲜重，取部分玉米籽粒烘箱烘干或室内风干，计算玉米籽粒含水量，计算小区玉米籽粒产量；生物量由采样的五株玉米换算而得到。 养分分析 玉米各时期植株样品，烘干称

36、重测定生物量后，按部位粉碎过0.25mm筛测定全氮、磷、钾含量（鲍士旦, 2000）。4.1.3.3 大豆试验大豆只采两次样，分别为盛花期、收获期。每小区随即选取6株具有代表性植株作为样品。生物量积累 盛花期、收获期大豆每小区所采样品取其地上部分，分部位（茎、叶、壳、籽粒）在105下杀青30min，再在75下烘干至恒重，称取其重量，折算单位面积生物积累量。收获测产 在大豆成熟期出去采样的样品，其余全部收获脱粒风干记产。对收获期样品豆荚测定，饱荚数、憋荚数，饱荚又分一粒荚、二粒荚、三粒荚，对风干后籽粒样品测定百粒重。养分分析 对收获期大豆样品，分部位烘干粉碎过0.25mm筛测定全氮、磷、钾含量（

37、鲍士旦, 2000）。4.1.4 土壤样品采集及分析指标方法 采样方法 小麦、玉米、大豆采集植株样品的同时均采集土壤样品。小麦采样每小区随机选取两点混为一个样品，采取分层采样的方式 分0-20cm、20-40cm两层，即每个小区采2个样品；玉米生育期采样和小麦相同，收获期每小区选取两点混为一个样品，分0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm五层，每小区5个样品；大豆盛花期、收获期的采样方式和小麦完全相同，只是大豆盛花期采样深度为40cm，而收获期采样深度为100cm。大豆收获期土样采集同样分0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80

38、-100cm五层采集。采样工具为100cm长土钻。各时期所采土壤样品带回实验室根据测定项目需要风干或-20冷冻保存。项目年份小麦玉米大豆采样时期2012&2013苗期拔节期拔节期大喇叭口期扬花期吐丝期盛花期收获期收获期收获期表 2 试验采样时期一览 测定项目及方法 试验3种作物各时期土壤样品风干磨细过筛，分别测定：速效磷（鲍士旦, 2000）、土壤水溶性磷含量（Tesha et al, 2012）、过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶含量（关松荫, 1986），各时期土壤鲜样测定硝态氮、铵态氮含量（石德杨 等, 2013），对2013年玉米、大豆收获期土样再加测土壤pH、全氮、磷、有机碳含量（

39、鲍士旦, 2000），同时补测2011年定位试验开始时各处理全氮、磷，有机碳含量。 表 4 样品指标化学测定方法指标测定方法植物样全氮H2SO4-H2O2消煮-蒸馏法全磷H2SO4-H2O2消煮-钼提抗比色法全钾H2SO4-H2O2消煮-火焰光度计法土样有效磷氟化铵浸提-钼提抗比色法水溶性磷氯化钙浸提-钼提抗比色法全磷碱解熔融-钼提抗比色法全氮凯氏法硝态氮、铵态氮氯化钙浸提-流动分析仪法有机碳重铬酸钾容量法酸性磷酸酶磷酸苯二钠比色法脲酶苯酚钠-次氯酸钠比色法过氧化氢酶高猛酸钾滴定法4.2 技术路线查阅文献总结前期数据、确定题目田间试验布置，管理与采样土壤样品土壤样品硝态氮、铵态氮含量测定（鲜样

40、）全生育期收获期品土壤速效磷、水溶性磷含量测定土壤酸性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶含量测定加测土壤全氮、全磷、有机碳、pH。长期施磷对土壤氮、磷肥力的影响植株样品生育期作物农学指标测定和收获期考种各时期植株样品全N、P、K含量测定小麦、玉米、大豆氮、磷、钾养分积累量及其表观利用效率施磷对“麦/玉/豆”间套作体系磷肥利用效率及土壤氮、磷肥力变化的影响图 2 技术路线图4.3 可行性分析1）实验仪器、条件具备；2）大量的前期工作基础：试验延续前期工作，并已总结了该体系的一些规律，相关文章发表在植物营养与肥料学报，应用生态学报等期刊上。3）时间宽度允许：本人进入试验较早，对试验技能掌握较完全，在研二上期

41、可以完成全部试验，在这期间还可以总结数据撰写文章，即时间空间满足；4）试验内容可以保证毕业要求。5本题目的创新之处和可预期的创造性成果创新性1） 较为系统的研究了麦/玉/豆体系小麦、玉米、大豆在不同磷用量下的生长及养分吸收特征；2）研究施磷对麦/玉/豆体系土壤磷利用效率及土壤氮、磷养分变化的影响。可预见成果1） 探讨不同施磷量对麦/玉/豆体系磷肥利用效率和施磷对土壤氮、磷变化的影响2） 完成毕业论文1篇、发表重要核心期刊文章2篇6论文工作量、年度研究计划、可能遇到的困难和问题及相应的解决办法论文工作量研究内容涉及两年大田试验，分别为2012、2013年。所需分析的植物样品大约1000个，土壤样

42、品600个左右，分析试验所需时间约为3个月。年度计划2011.11-2011.11 查阅文献，确定题目2011.11-2013.11 田间试验实施2013.11-2014.03 完成所有试验指标分析工作2014.04-2014.10 完成毕业论文，达到毕业条件试验遇到的困难试验进行到现在基本还在可控制范围内，可以保证试验内容完整。7与本题目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩本研究大田试验为多年定点定位试验，在总结前人的研究结果基础上，摸索经验。经过近2年的磨练本人基本掌握了田间试验布置、管理的要点和具备田间试验实施的能力；同时对试验样品的分析、数据处理、论文撰写都有一些自己的认识。综上经

43、过近两年的锻炼本人基本具备完成试验的能力。对前期研究结果的总结，撰写了两篇论文分别发表于植物营养与肥料学报 、应用生态学报。8已具备的研究条件，尚缺少的研究条件和拟解决的途径 实验室具备试验所需的所有条件，如果再能有一些快速样品分析仪器就能达到事半功倍的效果。主要参考文献目录序号作者文章题目（书目）期刊名称（出版单位）、时间鲍士旦. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000. 关松荫. 土壤酶及其研究法.北京:农业出版社, 1986.华珞,韦东普,白玲玉,等. 氮锌硒肥配合施用对白三叶草的固氮作用与氮素转移的影响. 生态学报.2001, 21(4): 588-592. 李花,葛玮健,

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