论文部分内容阅读
针对我国东北地区玉米生产中化肥氮素利用率低、有机物料还田率低等问题,以土壤（黑土）-玉米体系为研究对象,通过田间原位试验,重点研究不同施氮模式包括对氮素吸收利用的影响、对土壤养分的影响、对微生物及氮素相关酶活性的影响以及对温室气体排放的影响。经过2015年和2016年两年田间定位试验,试验共5个处理,分别为:T0:不施氮,N-P2O5-K2O=0-60-75,即只施磷肥和钾肥。磷肥用量为60 kg/hm2,钾肥施用量为75kg/hm2,深翻+50%秸秆还田+腐熟菌剂,不施有机肥,磷钾全部基施。T1:农民习惯模式,N-P2O5-K2O=210-75-60,深翻+50%秸秆还田+腐熟菌剂,速效氮基肥与大喇叭口期追肥比例:1:3,磷钾肥全部基施。T2:上期优化模式N-P2O5-K2O=165-60-75,深翻+50%秸秆还田+腐熟菌剂,速效氮基肥:大喇叭口期追肥=2:1。磷钾全部基施。T3:持续高产模式1,N-P2O5-K2O=165-60-75,深翻+50%秸秆还田+腐熟菌剂,氮肥为60%速效氮,20%有机肥氮,20%缓释肥。20%有机肥氮和20%缓释肥基施,60%的速效氮基肥:大喇叭口期追肥=2:1,磷钾全部基施。T4:持续高产模式2,T3+秸秆碳,秸秆碳的施用量为2 t/hm2。主要得到以下结论:不同处理间春玉米产量与T1处理相比较,T4处理2015年产量提高14.7%,2016年提高7.9%,相比其他处理提升幅度最大;T4处理在2015年籽粒吸氮量显著高于T3处理20.2%（P<0.05）;两年内各处理茎秆吸氮量、总吸氮量均无显著想差异,但T4含量最高,说明添加秸秆碳有提高土壤氮素利用率的潜力。氮肥利用率在2015年T4与T1处理相比较,显著提高了54.8%（P<0.05）;各处理氮肥偏因子生产力,T4、T3处理相比T1处理分别提高61.2%和47.8%;各处理间氮肥农学效率与T1相比T4氮肥农学效率提高了62.9%;各处理氮肥生理利用率与氮肥收货指数未出现显著差异性。与T1比较2016年的氮肥利用率,T3和T4提高了27.6%、47.9%;氮肥偏因子生产力提高了36.5%和57.5%,2015年各处理间氮肥经济效益与T1处理相比T3和T4处理分别提高了35.9%和47.1%,2016年各处理间氮肥经济效益T4与T1处理相比提高25.5%。综合以上结论可以看出T4处理在作物产量、氮素利用效率以及经济效益方面更有优势,T3处理次之。两年的春玉米土壤全氮T2比T1高出20.4%（P<0.05）,T3比T1高出23.1%（P<0.05）;土壤有机质含量2015年T4处理显著高于其他处理（P<0.05）,2016年各处理土壤有机质含量无显著差异,T4处理略高于其他处理;两年间土壤速效磷相比T1和T2处理分别降低26.5%、15.9%,而处理T3和T4两年间含量大小基本一致。2016年各处理土壤微生物量碳差异不显著,T3、T4处理高于其他处理,T4处理与T3处理相比,提高了8.8%,两年间各处理间相比较T1提高0.4%,T2提高6.8%,T3降低5.1%,T4提高14.4%。由此可见秸秆碳在增加土壤微生物碳含量方面更有优势。T4处理2016年与2015年相比微生物量氮含量基本持平,其他处理含量有所降低,说明T4处理能很好的保持土壤微生量氮的含量。土壤脲酶在两年内各处理间未出现显著性差异,与处理T1相比较在2015年,T3和T4处理分别提高了5.2%和6.5%,2016年T3和T4降低量分别为6.8%和3.5%,在不同年份T4不论是在提高还是保持土壤脲酶上都相较其他处理更有优势。蔗糖酶酶活性与T1比较,T4处理在2015年提高了20.3%,2016年提高29.9%;两年结果中T4处理都明显的表现出了增加土壤中蔗糖酶活性的能力。土壤肥力各因素相关性分析中有效氮、速效磷、土壤脲酶活性和土壤蔗糖酶活性是影响土壤肥力的关键性因素。其中T3处理在土壤有效氮、速效磷方面更有优势,T4处理在土壤酶活性方面更有优势,综合来看T4处理较T3处理在土壤肥力效应方面表现出的能力更好。CO2排放总量以追肥期间排放最多,T4处理明显高于其他4个处理;整个期间各处理N2O的总排放量,T3和T4处理显著高于其他3个处理;不同施肥措施下CH4的排放积累量T3处理显著低于其它4个处理;整个期间各处理CH4的总排放量T2处理显著高于其他4个处理;不同处理间总全球增温潜势规律同CO2GWP基本一致,与T1比较,T3提高18.9%,T4显著提高44.7%（P<0.05）。说明有机肥缓释肥的添加及秸秆碳的添加都不同程度上增加了东北春玉米农田的温室气体的排放。综上所述在氮素农学效应、土壤肥力效应上来看,减氮施肥部分为有机肥缓释肥加秸秆碳的T4处理比其他处理更有优势,减氮施肥部分为有机肥缓释肥的T3处理次之,环境效应方面T3和T4处理不同程度上表现出了增加温室气体的趋势,但就实际而言,相比直接对秸秆以及畜禽粪便的燃烧相比,也起到了降低温室效应的效果,因此T4处理减氮部分为有机肥缓释肥再添加秸秆碳的处理措施可以作为提高东北黑土区氮素利用率、解决秸秆还田高效利用的一种措施。