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    秸稈還田條件下氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤肥力的影響

    2021-04-24 14:11:14解占軍柳赟博韓瑛祚王秀娟
    遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年2期
    關(guān)鍵詞:全鉀土壤肥力全氮

    解占軍柳赟博韓瑛祚王秀娟

    (1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與環(huán)境資源研究所,遼寧 沈陽 110161; 2.凌源市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,遼寧凌源 122500)

    農(nóng)作物秸稈是一種含碳豐富的能源物質(zhì),對(duì)保持和提高土壤肥力以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[1]。

    秸稈還田是合理利用生物質(zhì)資源和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種有效方式,是一項(xiàng)有效的保護(hù)性耕作措施[2]。秸稈還田能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累[9,10],改善土壤結(jié)構(gòu)[3~5],減緩地力衰 竭,增加 作物產(chǎn)量[6~7]。氮素是玉 米生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素之一,適宜的氮肥用量會(huì)提高玉米產(chǎn)量,過量施氮玉米產(chǎn)量會(huì)下降[8],同時(shí)也會(huì)造成氮肥利用率降低,經(jīng)濟(jì)效益下降,以及相應(yīng)的環(huán)境問題[9~10]。在秸稈還田培肥土壤的條件下保障作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上,減少化肥使用量,是提高土壤肥力和化肥利用率,減少環(huán)境污染的施肥措施[11]。東北春玉米秸稈年產(chǎn)量6 849萬t,占全國米秸稈總量31%[12]。玉米種植長期過量施用化肥,有機(jī)物料投入少,導(dǎo)致土壤退化[13]。

    本文研究玉米秸稈還田條件下氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量及土壤肥力的影響,對(duì)玉米土壤培肥及氮肥合理應(yīng)用具有實(shí)際意義玉。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

    試驗(yàn)地點(diǎn)位于遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣。試驗(yàn)土壤為棕壤,耕層土壤機(jī)質(zhì)含量15.3 g/kg,全氮為1.04 g/kg、堿解氮為123 mg/kg,全磷為0.40 g/kg、速效磷為20.9 mg/kg,全鉀為16.3 g/kg、速效鉀為108 mg/kg,pH值6.0,容重為1.364 g/cm3。

    1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),共設(shè)4個(gè)處理。分別為:

    T1、常 規(guī) 氮 肥(N 210 kg/hm2,P2O590 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2);

    T2、秸稈還田+常規(guī)氮肥 (秸稈+N 210 kg/hm2,P2O590 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2);

    T3、秸稈還田+控釋氮肥(秸稈+N 210 kg/hm2,P2O590 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2);

    T4、秸稈還田+控釋氮肥減氮15%(秸稈+N 178.5 kg/hm2,P2O590 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2)。

    小區(qū)面積36 m2,3次重復(fù)。試驗(yàn)在2018年進(jìn)行,4月播種,9月收獲,傳統(tǒng)壟作栽培,種植密度為60 000株/hm2,肥料在播種時(shí)一次性施入,其他管理按當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方式進(jìn)行。秸稈粉碎翻壓還田,還田深度為30 cm。

    1.3 供試材料

    供試玉米品種為鐵研58,供試肥料為金正大控釋肥(N 26%,P2O511%,K2O 11%),尿素(N:46%),磷酸氫二銨(N:18%、P2O5:46%),硫酸鉀(K2O:50%)。

    1.4 樣品采集與測定方法

    基礎(chǔ)土樣于試驗(yàn)前采集0~20 cm耕層土壤,多點(diǎn)混成一個(gè)土壤樣品,測定土壤堿解氮、有效磷、有效鉀、全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、pH等指標(biāo)。

    收獲期每個(gè)小區(qū)采用五點(diǎn)混合取樣法,采集0~20 cm耕層土壤,測定土壤堿解氮、有效磷、有效鉀、全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。

    測定方法按常規(guī)分析方法[14],土壤堿解氮測定用堿解擴(kuò)散法;土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測定;土壤有效鉀采用NH4OAc浸提,火焰光度計(jì)法測定;土壤全氮測定采用半微量開氏法;土壤全磷采用NaOH熔融,鉬銻抗比色法測定;土壤全鉀用NaOH熔融,火焰光度計(jì)法測定;有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀外加熱法;pH采用2.5∶1水土比浸提,酸度計(jì)測定。植物全氮用H2SO4-H2O2消煮,半微量開氏法測定。

    收獲期每個(gè)小區(qū)選取中間2壟進(jìn)行測產(chǎn)(面積為12 m2),測定玉米鮮穗質(zhì)量,每個(gè)樣區(qū)取10株玉米曬干考種。曬干后10穗玉米進(jìn)行人工脫粒,測定玉米籽粒干重,最后折算單位面積的籽粒產(chǎn)量(按14%含水量計(jì)算)。

    1.5 計(jì)算方法及數(shù)據(jù)分析

    數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理分析并作圖,采用SPSS 19.0軟件做相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析,多重比較采用Duncan法,顯著水平為0.05。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

    如圖1所示,對(duì)玉米產(chǎn)量方差分析表明,與T1相比,秸稈還田配施氮肥處理產(chǎn)量有增加的趨勢。T2和T3產(chǎn)量顯著增加,分別增加了4.79%和5.27%,但兩者之間差異未達(dá)顯著水平。T4產(chǎn)量與T1相比僅增加了1.24%并未達(dá)到顯著水平。

    圖 1 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響Figure 1 Yield of maize under different treatments

    2.2 不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響

    秸稈還田處理T2、T3、T4土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為18.93 g/kg、18.98 g/kg和18.66 g/kg,與T1相比提高幅度分別為12.68%、12.98%和11.07%,但該三處理間差異未達(dá)顯著水平。秸稈還田處理土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為18.88 g/kg,說明秸稈還田能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

    秸稈還田處理T2、T3、T4土壤全氮含量分別為1.28 g/kg、1.28 g/kg和1.25 g/kg,與T1相比,分別增加了15.68%、15.41%和12.79%,差異顯著,但三者之間差異不顯著。說明秸稈還田能夠增加土壤全氮含量。

    T3、T4、T5處理土壤有效鉀含量分別比T1增加了15.00%、13.00%和11.33%,達(dá)顯著水平。但對(duì)土壤全磷、全鉀、堿解氮和有效磷含量的影響不顯著。

    表 1 不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響Table1 Effects of different treatments on topsoil organic matter and nutrient content

    3 結(jié)論與討論

    試驗(yàn)結(jié)果表明,與常規(guī)氮肥相比,秸稈還田配施氮肥玉米產(chǎn)量明顯增加,秸稈還田配施控釋氮肥玉米產(chǎn)量增加幅度大于秸稈還田配施常規(guī)氮肥,但差異未達(dá)顯著水平,配施控釋氮肥減氮15%增加玉米產(chǎn)量,但差異不顯著。以往研究結(jié)果表明,秸稈還田平均提高玉米、小麥和水稻產(chǎn)量達(dá)7.0%[15],提高大麥、小麥和玉米產(chǎn)量達(dá)6%[16]。這可能與秸稈還田提高土壤肥力、補(bǔ)充土壤養(yǎng)分含量有關(guān),從而增加產(chǎn)量[17~19]。

    試驗(yàn)結(jié)果表明,秸稈還田增加土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量,提高了土壤速效鉀含量。這與相關(guān)研究結(jié)果一致[20~22]。但秸稈還田對(duì)土壤全鉀含量影響不大。可能因?yàn)樽魑锝斩捴锈浿饕运軕B(tài)鉀形式存在,在短時(shí)間內(nèi)即可腐解釋放鉀[23]。秸稈還田對(duì)土壤全磷、有效磷和堿解氮含量影響不大。秸稈還田對(duì)土壤養(yǎng)分的影響與土壤類型、生態(tài)條件、秸稈來源、還田方式有、秸稈釋放養(yǎng)分的進(jìn)程存在差異有關(guān)[24]。

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