不同类型有机肥与化肥配施的农学和环境效应研究

发布时间：2018-01-25 06:54

本文关键词： 有机肥类型化肥有机无机配合施肥产量与品质环境效应　出处：《中国农业科学院》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：2014-2015年在中国农业科学院禹城试验基地的冬小麦-夏玉米一年两熟制农田上,开展了不同类型有机肥与化肥配合施肥的农学与环境效应研究,主要结果如下:1.不同类型有机肥与化肥配施对作物产量的影响。常规施肥量(N 225 kg/ha)条件下,单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与单施化肥处理相当,平均比单施牛粪处理的小麦、玉米产量提高40.83%和33.11%。与常规施肥相比,加倍(N 450 kg/ha)施用猪粪、鸡粪和化肥的处理没有表现出明显的增产效果,但加倍施用牛粪处理的小麦、玉米产量分别比常量牛粪处理提高25.53%和28.72%。牛粪与化肥配施后,小麦产量随化肥配施比例的提高而提高,但牛粪与化肥不同配施比例对玉米产量基本无影响,化肥配施比例高而牛粪配施比例低时小麦、玉米产量达到了单施化肥处理的水平。鸡粪、猪粪与化肥不同配施比例对小麦、玉米产量基本无影响,且均与单施化肥处理的小麦、玉米产量相当。2.不同类型有机肥与化肥配施对作物品质的影响。常规施肥量(N 225 kg/ha)条件下,单施鸡粪或猪粪处理对小麦各品质指标的提升作用与化肥处理相当,且明显优于施用牛粪的处理。与常规施肥量相比,加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥小麦各品质指标均有所提升,但大部分指标未表现出显著性差异。常量配施时化肥比例高而有机肥比例低的处理(25%有机肥+75%化肥)更有利于籽粒蛋白含量的提高。15个品质指标可以压缩为3个主成份,以湿面筋为代表的第一主成份方差贡献率占到60.22%,代表了大部分的数据信息。系统聚类的方法将18种不同施肥方式分为四类:(1)不施肥处理,(2)常量牛粪和加倍牛粪处理,(3)常量单施鸡粪、猪粪和化肥以及常量配施处理,(4)加倍化肥、加倍鸡粪和加倍猪粪处理。由于产量对营养品质指标的稀释效应‖,各处理间玉米各品质指标并未表现出明显的规律性。3.不同类型有机肥与化肥配施对氮利用效率的影响。常量施肥条件下,单施鸡粪或猪粪处理的氮素收获指数(NHI)和氮素生理利用率(IE)接近,均值分别为3.85kg/kg和56.60kg/kg,与化肥处理无显著差异;单施牛粪处理NHI和IE值分别为3.73kg/kg和64.42kg/kg。与常规施肥量相比,加倍施用鸡粪、猪粪和化肥处理的NHI值平均降低了34.09%,IE值平均降低了20.02%;而加倍牛粪处理的NHI与IE值没有降低。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥配施的处理间NHI与IE值均未表现出显著性差异,且与单施化肥的处理相当。常量施肥条件下,单施猪粪、鸡粪处理的氮肥农学效率(AE)和回收率(RE)接近,均值分别为19.85kg/kg和41.85%,达到了单施化肥处理的水平,而牛粪处理的氮肥AE以及RE仅为9.26kg/kg和15.55%。与常规施肥量相比,加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥处理的氮肥AE值平均降低了39.16%,氮肥RE值平均降低了23.19%。牛粪与化肥配施处理中的25%牛粪配施75%化肥和50%牛粪配施50%化肥,鸡粪、猪粪与化肥配施所有处理的氮肥AE和RE值均达到了单施化肥的水平。4.不同类型有机肥与化肥配施对土壤养分的影响。单施有机肥以及有机无机配施均可不同程度的提高土壤有机质、全氮含量;限于本文结果为试验第一年,各处理间全氮和有机质含量规律尚不明显。由于有机肥中P、K含量较高,致使施用有机肥处理的速效磷、速效钾明显超过了单施化肥的处理,其中单施鸡粪、猪粪处理速效磷含量分别是单施化肥处理的5.82和7.06倍。5.不同类型有机肥与化肥配施对NH3挥发的影响。常量单施化肥周年NH3挥发量为39.63 kg/ha,是单施牛粪、鸡粪、猪粪处理的37-53倍,三种有机肥周年NH3挥发量由大到小依次为猪粪鸡粪牛粪处理;加倍施用化肥、猪粪、鸡粪、牛粪均会明显增加NH3挥发总量;有机肥与化肥配施的处理周年NH3挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加,有机肥配施比例低而化肥配施比例高的处理(25%有机肥配施75%化肥)的周年NH3挥发总量达到了单施化肥处理的水平。有机肥处理NH3挥发主要发生在小麦季,化肥处理NH3挥发主要发生在玉米季。单施化肥处理的NH3挥发损失占所施肥料氮的9%左右,单施有机肥处理的NH3挥发占所施肥料氮的0.2%左右。6.不同类型有机肥与化肥配施对N2O排放的影响。常量单施化肥处理的周年N2O排放总量为2.85kg/ha,高于单施有机肥的处理,三种有机肥N2O周年排放量由大到小依次为猪粪(2.51kg/ha)鸡粪(1.91 kg/ha)牛粪(1.85 kg/ha)处理;加倍施用化肥和有机肥的N2O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。牛粪、鸡粪与化肥配施的25%有机肥配施75%化肥和50%有机肥配施50%化肥,以及猪粪与化肥配施的所有处理的N2O排放总量均达到了单施化肥处理的排放水平。有机肥处理的N2O排放主要发生在小麦季,化肥处理主要发生在玉米季。单施化肥处理N2O排放损失占所施肥料氮的0.4%左右,有机肥处理N2O排放损失占所施肥料氮的0.3%左右。7.不同类型有机肥与化肥配施对土体硝态氮含量的影响。土体硝态氮残留主要发生在0-100cm内;常量单施化肥土体硝态氮0-100cm残留量高达210.34kg/ha,而常量单施有机肥处理土体硝态氮0-100cm残留量平均仅为109.44 kg/ha。常规施氮量时,三种有机肥之间土体硝态氮残留量没有明显差异;加倍施肥时,猪粪处理土体硝态氮残留量最高,其次是鸡粪处理,牛粪处理最低。与常规施氮量相比,加倍化肥处理土体硝态氮残留量增加了近1倍,有机肥处理土体硝态氮残留量也明显增加。有机肥与化肥配施时,25%有机肥配施75%化肥处理的土体硝态氮氮残留均达到了单施化肥处理的水平。从作物生长及环境两个角度考虑,土体硝态氮残留量在合理范围内的有常量单施有机肥的处理和有机肥配施比例高的部分配施处理以及加倍牛粪处理。8.不同类型有机肥的科学利用方式。本地区牛粪、鸡粪、猪粪的科学利用方式为:在常规施氮量条件下,施用猪粪或鸡粪时应配施少量化肥(25%化肥+75%有机肥),或者小麦季有机肥单施,玉米季追施少量化肥;牛粪施用时,小麦季应多配施化肥(75%化肥+25%有机肥),玉米季化肥用量应酌情降低。鉴于有机粪肥中磷钾含量较高,因此在有机无机配施过程中建议不施或少施磷钾类的化肥,以免造成资源浪费和环境风险。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S147.34

【参考文献】