氮肥运筹对旱作玉米农田氮素气态损失及氮肥利用效率的影响及机制

发布时间：2020-08-14 07:30

【摘要】：全膜双垄沟播技术的应用使得玉米成为了黄土高原旱农区的主要作物之一。施用氮肥是玉米增产的重要手段,但是不合理施氮造成了产量对氮肥响应程度降低、氮素以各种形式损失、氮肥利用效率低及环境污染等问题,因此,在施用氮肥追求玉米产量提升的同时,兼顾氮肥利用效率和氮损失,建立合理的施氮制度十分必要。为此,本研究依托黄土高原旱作农业区始于2012年的氮肥运筹定位试验,研究了不施氮(N0)、低施氮100 kg·hm~(-2)(N1)、中施氮200 kg·hm~(-2)(N2)、高施氮300 kg·hm~(-2)(N3)共4个施氮水平和基肥:拔节肥=1:2(T1),基肥:拔节肥:大喇叭口肥=1:1:1(T2)的两个施肥时期及比例对玉米地气态氮素损失、氮肥利用效率的影响及其机制。主要结果如下:(1)合理施氮可以显著提高玉米的生物产量和籽粒产量,增加玉米全株吸氮量。玉米生物产量与籽粒产量在施氮水平200 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2)间差异不显著,但较不施氮肥的对照显著增加了106%和176%,肥料按一定比例后移对产量无影响;玉米成熟期全株氮素积累量在高、中施氮水平间差异不显著,但较不施氮显著增加306%和281%。(2)随施氮水平的增高,氮盈余、氮素表观损失量及土壤氮残留量均增加,氮肥农学效率(NAE)和氮肥偏生产力(NPFP)降低。各施氮水平氮盈余较不施氮显著增加33.5%~149.4%;表观损失量包括气态氮损失和其他形式的氮素损失,主要以气态氮形式损失,高、中施氮水平表观损失率较低施氮水平增加115%和49.9%。玉米收后土壤残留的氮素也会间接地对气态氮素损失产生影响。与施氮300 kg·hm~(-2)相比,200 kg·hm~(-2)施氮水平下的NPFP和NAE分别提高了33%和26%。施肥时期及比例对以上指标无影响。(3)NH_3挥发损失是气态氮损失的主要部分,各施氮水平NH_3挥发和N_2O排放量分别占总的氮素气态损失的80%~96%和4%~20%。施氮水平越高,气态氮损失速率和总量均增加。N_2O排放量占气态氮损失总量的比例随施氮水平的升高而降低;高、中施氮水平NH_3挥发速率达到峰值所需时间较低施氮水平更短,高、中、低施氮水平NH_3挥发总量较不施氮增加6.5、5.9、5.4倍,拔节期一次追肥显著降低37%的NH_3挥发损失;高、中施氮水平N_2O排放通量较不施氮显著增加;部分追肥后移可使N_2O排放通量显著降低18.2%~59.2%。N_2O排放和NH_3挥发主要受到当季施入氮肥量的影响,除此之外,N_2O排放还与播前0~140cm土壤残留矿质氮有较大联系。综上所述,在黄土高原旱农区,玉米产量随施氮的增加而增加,当施氮量超过200 kg·hm~(-2),产量不再显著增加。气态氮损失主导了玉米农田氮素表观损失,而气态损失以氨挥发为主。由于施氮水平越高,氮盈余越多、氨挥发损失越多、土壤氮残留增加,导致氮肥利用效率降低,拔节期一次追肥可减少氮素以NH_3挥发形式的损失。因此,在黄土高原旱农区玉米生产中,为兼顾高产、低氮素损失及高氮肥利用效率,建议施纯氮200 kg·hm~(-2)左右、减少追肥次数为宜。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513

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