PPM型高分子材料对土壤氮素缓释效应及转化特征的影响研究

基本信息
批准号:31860591
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:王开勇
学科分类:
依托单位:石河子大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李应宾,冶建明,安梦洁,陈宽,史姣华
关键词:
缓释特征水溶性肥料新型材料氮肥利用率
结项摘要

How to improve nitrogen use efficiency has already been one of the most important problems for agriculture development. Drip irrigation has been applied to crop production in Xinjiang for over 50 years, for its effectiveness in increasing crop yield. While fertilizer efficiency and anti-clogging has being a challenge to traditional fertilizer. The mixture of polyacrylamide, polyvinyl alcohol and manganese sulfate (PPM) was chose in the experiment, and is a typical water-absorbent slow release polymer material developed by the project applicant. This project intends to explore the coupling effect of PPM-polymer materials and nitrogen fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of drip irrigated wheat by using field experiment and 15N isotope tracing. The contents of this project are to: reveal the nitrogen adsorption characteristic of polymer materials under the soluble water condition, analyze the influences of polymer materials and nitrogen fertilizer interaction on nitrogen contents and compounds, soil animal individual and group amount and soil microbial community, identify the coupling effects of polymer materials and nitrogen fertilizer on nitrogen transformation and metabolism of wheat via drip irrigation. This study may provide a theoretical basis for economically rational nitrogen application programmer and enabling the high nitrogen use efficiency of drip irrigation in arid area.

提高肥料利用率是当前农业生产迫切需要解决的问题。滴灌技术在增加作物产量同时,对传统化肥肥效提升也提出了新的挑战。本项目利用已研发的具有保水缓释效果的水溶性PPM型高分子材料为对象,分析PPM型高分子材料与氮肥配施后,氮素在土壤-作物系统的积累转化过程,土壤组分变化以及土壤动物和微生物群落多样性,揭示水溶条件下PPM型高分子材料对氮素吸附特征,阐明PPM型高分子材料与氮肥配施后土壤氮素缓释效应及转化机理,探讨滴灌条件下PPM型高分子材料与氮肥耦合调控途径,为进一步提升干旱区氮肥利用率提供基础理论和技术支持。

项目摘要

提高肥料利用率是当前农业生产迫切需要解决的问题,项目利用已研发的具有保水缓释效果的水溶性以聚丙烯酰胺为主的高分子材料(PPM)材料为对象,分析PPM与氮肥配施后,氮素在土壤-作物系统的释放利用过程,以及土壤微生物群落多样性,揭示水溶条件下PPM对氮素吸附特征,阐明其对土壤氮素释放与利用的影响,为进一步提升干旱区滴灌农田氮肥利用率提供理论依据。通过试验,PPM与氮肥配施处理显著提高了滴灌小麦株高、生物量和氮素的吸收利用,其中高分子材料与100%尿素配施(PN100)处理下第一年和第二年的籽粒产量均比正常施氮(N100)处理显著增加14.26%和14.02%,高分子材料与80%尿素配施(PN80)处理与N100处理相比产量不变,但PN80显著提高了氮肥利用率。PPM与氮肥配施显著提高了土壤团聚体稳定性,降低了土壤容重,延缓了土壤氮素的转化过程,在小麦成熟期不同处理较CK显著增加了表层土壤(0-20cm)全氮含量10.73%-17.93%、碱解氮含量17.65%-47.06%、硝态氮含量58.16%-119.08%和铵态氮含量9.28%-33.12%,同时抑制了土壤硝态氮和铵态氮向更深土层的淋洗。PPM通过调控了土壤中碳代谢和核苷酸相关的代谢途径,显著上调了氨基酸生物合成相关途径中代谢物Dihydroxyacetone phosphate和2-Phospho-D-glyceric acid,刺激了土壤微生物(Proteobacteria、Actinobacteria)产生更多的氨基酸,优化了微生物和线虫群落与土壤特性的关系,进而调控了土壤氮素转化过程,减少了土壤氮素损失。 15N桶栽试验研究表明,与单施氮肥(N100)处理相比,PN100显著提升土壤中的15N吸收率19.38%,并且降低了15N损失率8.16%,表明PN100能够提高小麦对氮肥的利用。室内模拟试验表明温度增加促进了PPM材料的水解,提高了养分释放率。土壤培养试验表明不同施氮处理均显著提高土壤氮素矿化率,且PN100处理在含水量25%条件下土壤氮素矿化量最高。PPM与氮肥配施后,改善了土壤理化特性,减缓了肥料养分释放,降低了土壤中硝态氮和铵态氮的损失,调控了不同土壤微生物对PPM的响应,同时通过代谢组学和相关性分析也证明PPM与氮肥配施调控了相应代谢物表达进而促进土壤氮素转化,提高小麦产量。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
2

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

空气电晕放电发展过程的特征发射光谱分析与放电识别

DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2022)09-2956-07
发表时间:2022
3

人工智能技术在矿工不安全行为识别中的融合应用

人工智能技术在矿工不安全行为识别中的融合应用

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.01.002
发表时间:2019
4

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

DOI:
发表时间:2021
5

长链烯酮的组合特征及其对盐度和母源种属指示意义的研究进展

长链烯酮的组合特征及其对盐度和母源种属指示意义的研究进展

DOI:10.16441/j.cnki.hdxb.20190247
发表时间:2019

王开勇的其他基金

批准号:31560169
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目

相似国自然基金

1

生物碳对绿洲棉田土壤氮素转化与利用的影响及调控机制

批准号:31160415
批准年份:2011
负责人:侯振安
学科分类:C1513
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
2

水分胁迫对竹子根际土壤氮素转化利用的影响机理

批准号:40671109
批准年份:2006
负责人:庄舜尧
学科分类:D0710
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
3

喷灌施肥下农田土壤氮素迁移转化规律及环境效应

批准号:51179005
批准年份:2011
负责人:刘海军
学科分类:E0902
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
4

长期施肥下双季稻田土壤氮素生物转化特征研究

批准号:31560582
批准年份:2015
负责人:夏文建
学科分类:C1513
资助金额:42.00
项目类别:地区科学基金项目