黄土高原旱地麦田有机无机配施减氮增效作用研究

发布时间：2019-02-15 17:58

【摘要】：黄土高原旱地是中国小麦主产区之一。过量施氮现象在该地小麦生产过程中十分普遍,不仅造成了大量资源浪费,而且导致氮肥利用率降低、土壤及作物质量下降,温室气体排放,地表水、地下水污染等一系列环境问题。因此,寻求环境友好的途径来减少氮肥用量,以实现农业可持续发展是当前研究的热点。同时,黄土高原旱地是典型的雨养农业区,水分缺乏和土壤贫瘠是限制该地区小麦生产的关键因素。增加降水利用效率,用较少的水分实现更高的小麦产量是当地亟需解决的关键问题。有机无机配施一方面具有培肥土壤,蓄水保墒,改善土壤结构,促进氮素固持的作用;另一方面也可协调土壤养分供应、促进作物对养分和水分的吸收利用。因此,近年来,有机替代技术已成为减少化肥用量,解决黄土高原“旱”和“薄”的重要措施。但也有研究表明,不合理的有机无机配施比例会导致旱地土壤水分缺乏,增加土壤硝态氮残留,加大硝态氮向深层淋溶的风险。因此,本研究以当地冬小麦主栽品种小偃-22为研究对象,采用裂区设计,设置有机肥与不同用量氮肥配施处理,形成不同有机无机配施比例,探究其对冬小麦产量、水分养分吸收利用以及土壤环境的影响,以期明确有机肥的减氮增效潜力,并得到适合当地小麦生产的最佳有机无机配施比例,实现黄土高原旱地麦田的高产优质高效、环境友好。取得的主要结果如下:(1)在黄土高原旱地,与单施化肥处理相比,在施氮0~225 kg N/hm2的基础上配施有机肥,可显著增加冬小麦产量,在施氮0~150 kg N/hm2的基础上配施有机肥,可显著增加冬小麦地上部生物量,增加幅度分别为14.1%~27.8%和31.2%~39.2%。在有机无机配施条件下,冬小麦籽粒产量和地上部生物量随着施氮量的增加均呈现先增加后减少的趋势,当施氮量大于75 kg N/hm2时,继续增施氮肥不会造成产量和生物量的显著增加。产量与施氮量的回归方程表明,与单施化肥相比,有机无机配施可以使氮肥用量减少13%的条件下,冬小麦增产18%。(2)在施用适量氮肥(≤150 kg N/hm2)的基础上配施有机肥,较同一施氮水平下单施化肥处理冬小麦籽粒含氮量增加12.0%~13.0%,地上部吸氮量增加25.1%~39.2%,氮素利用效率(NUE)提高3.1~11.7个百分点。其中,有机肥与75 kg N/hm2氮肥配施,冬小麦NUE和氮素农学效率(NAE)均显著高于其他施氮处理。同时,有机无机配施显著促进冬小麦各器官磷钾吸收,与单施化肥相比,有机无机配施可以在较少的氮肥用量下获得更高的磷钾吸收量。(3)与单施化肥相比,有机无机配施增加了对深层土壤水分的消耗,造成了冬小麦收获后160 cm以下土层土壤水分含量的降低,但却可以显著降低冬小麦夏闲期土壤水分损失,提高夏闲期土壤蓄水效率,维持水分平衡,进而提高冬小麦水分利用效率。有机无机配施条件下,施氮也可以促进冬小麦的水分利用。其中,有机肥与75和150 kg N/hm2氮肥配施,冬小麦水分利用效率显著高于其他施氮处理。(4)与单施化肥相比,在不施氮和低氮(75 kg N/hm2)条件下,配施有机肥可显著降低冬小麦收获期0~200 cm土层硝态氮残留量,降低幅度分别为25.1%和27.0%。同时降低冬小麦夏闲期硝态氮淋溶量和淋溶深度;当施氮量大于150 kg N/hm2时,配施有机肥显著增加土壤硝态氮残留量、夏闲期淋溶量和淋溶深度。由夏休闲期0~200cm土壤硝态氮淋失量与施氮量的回归方程可知:施氮133 kg N/hm2为硝态氮淋失的临界施氮量。当施氮量小于这一临界值,配施有机肥可显著降低冬小麦夏闲期0~200 cm土层土壤硝态氮淋失量。综上所述,在黄土高原旱地麦田,配施有机肥可以在增产的条件下,将氮肥用量减少13%。同时,合理的有机无机配施也可促进氮磷钾吸收、提高水肥利用效率,并减少硝态氮淋失。推荐在施用30 t/hm2牛粪(纯氮24 kg N/hm2)的基础上配合施用75~133 kg N/hm2的氮肥(有机肥氮:无机氮=1:3.1~5.5),以减少黄土高原麦田氮肥用量,并实现旱地冬小麦生产的高产优质高效、环境友好。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S512.1;S158.3

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