滴灌覆膜对作物关键生育期土壤氮素矿化的影响机理探析

The plastic-film mulch technical parameters could impose considerable effects on the process of soil nitrogen mineralization under mulched drip irrigation. However, the mechanism of the effects of plastic-film mulch on soil nitrogen mineralization at key growth stages remains to be unclear. Besides, researches on the technical parameters of plastic-film mulch of drip irrigation are still rare. Test-pit experiment will be conducted to reveal the effects of plastic-film mulching on soil environment and nitrogen mineralization and crop uptake terms. The effects of technical parameters of plastic-film mulching on the growth of crop and the process of soil nitrogen mineralization will be evaluated through field experiments. The optimized nitrogen nutrient regulation measures of drip irrigation and would thus be put forward in the present study. The expected results of this project will add new knowledge to the regulation theory of drip irrigation and will be a contribution to enhancing the nutrient utilization efficiency of drip irrigation.

针对膜下滴灌应用过程中，对于覆膜在作物生长的关键生育期内影响土壤氮素矿化的机理认识不清、覆膜技术参数影响土壤氮素矿化的研究不足等问题，本项目拟开展测坑试验，研究滴灌覆膜条件下土壤环境、土壤氮素矿化及作物氮素吸收的季节变化特征，定量评估覆膜对关键生育期土壤氮素矿化的影响，揭示关键生育期土壤氮素矿化对覆膜的响应机制；同时开展田间试验，研究滴灌条件下覆膜技术参数对土壤水热状况、土壤氮素矿化及作物氮素吸收利用的影响，探析覆膜技术参数对土壤氮素矿化的影响机制，以制定合理的滴灌氮素养分管理措施。预期研究结果对丰富滴灌水氮调控理论、实现资源高效利用具有重要意义。

玉米膜下滴灌技术可以提高表层土壤温度，促进土壤氮素转化，减少氮素淋失以及增加作物产量，近年来在东北地区得到广泛应用。东北地区玉米膜下滴灌技术在应用过程中存在增产机理不明、氮素效率不高等问题。本研究以玉米为对象，于2017年和2018年在东北半湿润地区开展了玉米膜下滴灌大田试验和测坑试验。2017年大田试验考虑覆膜方式和揭膜时间2个试验因素。2018年大田试验考虑覆膜方式因素，测坑试验考虑揭膜时间因素。从农田土壤水热循环和氮素转化角度揭示玉米膜下滴灌增产机理，重点开展滴灌条件下覆膜技术参数对土壤水热环境、氮素分布和转化、水氮淋失、氮素效率以及玉米生长和产量的影响研究，优化滴灌玉米覆膜技术参数。主要结果与结论如下：覆膜方式显著影响各生育期土壤温度，苗期增温效果最明显，对全生育期土壤有效积温影响显著；不同揭膜时间处理土壤有效积温差异明显，土壤有效积温随覆膜时间的延长而增加；不同覆膜方式处理生育期前期和中期的硝化速率和矿化速率明显高于生育期后期，且随着深度的增加硝化速率和矿化速率均逐渐降低；覆膜处理各培养阶段的矿化速率和硝化速率基本高于不覆膜处理；各土层土壤铵态氮含量明显低于硝态氮含量，至成熟期末0-90cm土层无明显氮素累积现象；生育期内土壤水分日渗漏率变化剧烈，灌水对日渗漏率影响较小，深层渗漏主要由降雨造成；各处理垄位累积渗漏量明显低于沟位，覆膜处理沟位累积渗漏量明显低于不覆膜处理；各处理硝态氮淋失主要集中在生育期前期，两个生长季不覆膜处理累积硝态氮淋失量均明显高于覆膜处理，覆膜可降低土壤氮素淋失12.7-27.9%；覆膜方式对成熟期玉米吸氮量影响显著，覆膜可显著影响秃尖长、百粒重和籽粒产量；全生育期覆膜处理的百粒重和籽粒产量明显高于其它揭膜时间处理；全生育期覆膜处理的氮素农学效率、氮素收获指数和氮肥利用效率均明显高于其它揭膜时间处理。