新型硫酸銨肥料對土壤團(tuán)聚體碳、氮含量及玉米產(chǎn)量的影響

董馨宇 閆雙堆,2* 閆秋艷,3 郭探文 張延慧

(1．山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,山西 太谷030801;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國家級實驗教學(xué)示范中心,山西 太谷030801;3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 小麥研究所,山西 臨汾 041000)

硫酸銨屬于生理酸性肥料,在農(nóng)業(yè)上具有廣泛的適用前景[1-2],主要來源于煙氣氨法脫硫,是一種工業(yè)副產(chǎn)物,其生產(chǎn)過程中無化石能源投入,無三廢排放,是一種化害為利的綠色環(huán)保清潔產(chǎn)物,其資源化利用有助于實現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)的有效處置。已有研究表明,工業(yè)副產(chǎn)硫酸銨外觀、含氮量、水分均符合硫酸銨肥料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3],有害物質(zhì)均低于國家現(xiàn)行肥料標(biāo)準(zhǔn)。同時,為提高氮肥利用率,減少氮素?fù)p失,我國在“十三五”啟動了國家重點研發(fā)計劃“新型緩控釋肥料與穩(wěn)定性肥料研制”,以研制出新一代緩控釋、穩(wěn)定性肥料,達(dá)到綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)且與功能性物質(zhì)配伍為目標(biāo)[4]。因此,將副產(chǎn)硫酸銨進(jìn)行緩/控釋處置,是符合當(dāng)今農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高產(chǎn)、高效的發(fā)展方針,實現(xiàn)其增產(chǎn)增效的最佳途徑。

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元,是土壤養(yǎng)分儲存、微生物生存的主要場所,其數(shù)量與質(zhì)量在協(xié)調(diào)土壤肥力、穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤生態(tài)環(huán)境等方面具有重要作用[5-6]。土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量與質(zhì)量是表征土壤抵抗外力而保持原有結(jié)構(gòu)的能力,平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)、>0.250 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體占比(R0.25)作為團(tuán)聚體穩(wěn)定性重要指標(biāo),其值越高土壤結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[7]。施肥作為影響土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的重要外界因素,肥料種類會影響土壤團(tuán)聚體中全氮、有機(jī)碳分布[8-9],氮素作為作物生長發(fā)育過程中必需大量元素之一,其在團(tuán)聚體中含量的高低對作物生長發(fā)育具有重要影響,有機(jī)碳與團(tuán)聚體相互影響、相互制約,團(tuán)聚體的物理保護(hù)機(jī)制可減少有機(jī)碳損失,延長有機(jī)碳在土壤的存留時間,而有機(jī)碳作為膠結(jié)物質(zhì)可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成,以提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[10]。因此,通過合理的施肥將有助于土壤全氮、有機(jī)碳的固存,提高土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,促進(jìn)作物增產(chǎn)。

農(nóng)田土壤受施肥影響較大,不同施肥方式對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、全氮和有機(jī)碳含量影響結(jié)果不一。已有研究表明,施用化肥一方面可以提高作物地上部生物量及根茬還田量,通過促進(jìn)根系分泌物的產(chǎn)生和微生物活性對土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定起積極作用[11];另一方面化肥的集中施用使得土壤中養(yǎng)分離子大幅增加,引起土壤電解質(zhì)濃度迅速提高,從而分散土壤、降低土壤大團(tuán)聚體含量,破壞土壤結(jié)構(gòu)[12]。目前有關(guān)化肥對土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)和團(tuán)聚體碳、氮含量等的研究大多集中于常規(guī)氮肥(尿素),目前,對生理酸性肥料(硫酸銨)及硫酸銨型的緩/控釋肥料的研究鮮見報道。本研究以常規(guī)尿素、普通硫酸銨和3種緩/控釋硫酸銨型肥料作為氮肥,測定施用后大田土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、全氮、有機(jī)碳及玉米產(chǎn)量等指標(biāo),旨在探究不同類型緩/控釋硫酸銨肥料對土壤團(tuán)聚體碳、氮貢獻(xiàn)率及作物生長的影響,以期為新型緩/控釋肥料的研發(fā)和推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗點位于山西省臨汾市吳村鎮(zhèn)洪堡村山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所國家試驗基地(36°13′02″ N,111°33′07″ E),屬于溫帶季風(fēng)性氣候,年平均氣溫12.20 ℃,極端最低氣溫為-23 ℃,極端最高氣溫為41 ℃,年降水量486.5 mm,雨熱同期,自4月17日—10月23日為無霜期,共183 d。試驗前整個地塊進(jìn)行統(tǒng)一的施肥、耕作及管理措施,土壤類型為石灰性褐土,施肥前供試土壤基本性質(zhì)為:有機(jī)碳含量8.44 g/kg,pH 8.57,全氮含量1.39 g/kg,堿解氮含量69.02 mg/kg,速效鉀含量64.57 mg/kg,有效磷含量4.66 mg/kg。供試玉米品種為‘先玉335’。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020和2021年進(jìn)行,供試作物為旱地玉米一年一熟,每年5月中旬播種,9月中旬收獲,生育期無灌溉,為雨養(yǎng)旱地。采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計,共設(shè)置5個處理:1)常規(guī)尿素施肥處理(AU);2)普通硫酸銨施肥處理(AS);3)緩/控釋硫酸銨Ⅰ型施肥處理(ASN);4)緩/控釋硫酸銨Ⅱ型施肥處理(ASG);5)緩/控釋硫酸銨Ⅲ型施肥處理(ASD),試驗小區(qū)面積為56.25 m2(長22.5 m×寬2.5 m),區(qū)間設(shè)置保護(hù)行,各處理3次重復(fù),共15個小區(qū)。供試肥料為常規(guī)尿素(含N 46 g/100 g)、普通硫酸銨(含N 21 g/100 g,下同)、緩/控釋硫酸銨Ⅰ型(硫酸銨+硝化抑制劑,硝化抑制劑含量為純氮量的1 g/100 g,由前期試驗結(jié)果得出[13])、緩/控釋硫酸銨Ⅱ型(油脂包膜硫酸銨,油脂包膜量為硫酸銨施用量的9 g/100 g)、緩/控釋硫酸銨Ⅲ型(油脂-腐植酸包膜硫酸銨,油脂包膜量同上,腐植酸含量為硫酸銨施用量的0.9 g/100 g,由前期試驗得出),其中常規(guī)尿素與普通硫酸銨作為試驗對照所用氮肥,磷肥為過磷酸鈣(含P2O512 g/100 g)、鉀肥為氯化鉀(含K2O 60 g/100 g),各施肥處理依據(jù)等質(zhì)量養(yǎng)分施肥原則,N 160 kg/hm2,P2O590 kg/hm2,K2O 60 kg/hm2,每年均作為基肥一次性施入土壤。

1.3 測定方法及項目

試驗實施2年后,于2021年9月玉米收獲時,采集0—20 cm原狀土,每個試驗小區(qū)按“S”型隨機(jī)選取地力均勻的五個土壤樣點混為1個土樣。將土樣去除石塊、根系、土壤動物等雜質(zhì)后進(jìn)行風(fēng)干,當(dāng)土壤含水量達(dá)到15%～18%時,沿自然裂隙掰成直徑約1 cm的土塊,等完全風(fēng)干后采用Elliott等[14]所提出的濕篩法進(jìn)行土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體篩分。具體篩分操作如下:稱取50 g風(fēng)干土樣,將套篩按2.000、0.250、0.053 mm順序放于振蕩架上,并置于水桶中,桶內(nèi)加水達(dá)一定高度,使套篩最上面篩子的上部在最低位置時,仍離開水面約1 cm左右,將土樣置于套篩上,浸泡5 min,上下震蕩5 min,最后將各個篩中土樣用蒸餾水全部洗入鋁盒中,同時收集桶中這部分土樣,于50 ℃烘箱中烘干至恒重,即得到<0.053(粉黏粒)、0.053～0.250(微團(tuán)聚體)、>0.250～2.000(小團(tuán)聚體)、>2.000 mm(大團(tuán)聚體)組分。將濕篩烘干后不同粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體及粉黏粒土壤樣品過100目篩,采用濃H2SO4消煮—半微量凱氏定氮法進(jìn)行土壤全氮測定、采用重鉻酸鉀外加熱法進(jìn)行土壤有機(jī)碳測定[15]。

每小區(qū)隨機(jī)選取整齊一致的3個2.5 m2樣點,收獲全部玉米果穗,自然風(fēng)干后測定標(biāo)準(zhǔn)含水率14%的籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并通過Excel 2019制圖,數(shù)據(jù)結(jié)果表示為:平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。利用SPSS 26 Duncan新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,利用SPSS 26及Origin 2021進(jìn)行主成分(PCA)分析與制圖。團(tuán)聚體穩(wěn)定性相關(guān)指標(biāo)計算公式如下[16-17]:

(1)

(2)

某粒徑團(tuán)聚體全氮(有機(jī)碳)對全土全氮(有機(jī)碳)的
貢獻(xiàn)率=(該級團(tuán)聚體全氮(有機(jī)碳)含量×
該級團(tuán)聚體含量)/全土全氮(有機(jī)碳)含量×100%

(3)

式中:Wi為某一粒徑團(tuán)聚體重量,g;Xi為該粒徑平均直徑,mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩/控釋硫酸銨施肥處理對土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體及粉黏粒粒徑分布的影響

由圖1可知,<0.053、0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布為22.48%～37.72%、22.84%～25.61%、22.05%～37.04%、12.76%～20.71%。AS處理>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于ASD處理;ASG處理>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,與AU處理相比,提高68.00%;各施肥處理對0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響,但ASG處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低;AU處理粉黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于ASG處理。>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體ASG處理占比最高,AU處理占比最低,表明油脂包膜硫酸銨有利于大團(tuán)聚體的形成,且施用硫酸銨型肥料對大團(tuán)聚體形成效果優(yōu)于尿素。

AU,常規(guī)尿素;AS,普通硫酸銨;ASN,緩/控釋硫酸銨Ⅰ型;ASG,緩/控釋硫酸銨Ⅱ型;ASD,緩/控釋硫酸銨Ⅲ型。同一粒徑中不同小寫字母表示各處理間差異顯著(P<0.05)。下同。AU, conventional urea fertilization treatment; AS, ordinary ammonium sulfate fertilization treatment; ASN, slow/controlled release ammonium sulfate type I fertilization treatment; ASG, slow/controlled release ammonium sulfate type II fertilization treatment; ASD, slow/controlled release ammonium sulfate type III fertilization treatment. Different lowercase letters in the same grain fraction indicate significant differences among treatments (P<0.05). The same below.圖1 不同施肥處理下土壤團(tuán)聚體及粉黏粒粒徑分布比例Fig.1 Particle size distribution of soil aggregates and silt clay under different fertilization treatments

2.2 緩/控釋硫酸銨施肥處理對土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體及粉黏粒穩(wěn)定性的影響

由圖2可知,種植2年后不同施肥處理對土壤團(tuán)聚體MWD、GMD、R0.25的影響顯著(P<0.05)。AU、ASD處理土壤團(tuán)聚體MWD僅為ASG處理的73.43%、80.51%;相比AU、AS處理,ASG處理GMD分別提高70.35%、26.54%,ASD處理GMD雖高于AU處理,但未達(dá)到顯著差異;ASG處理R0.25分別是AU和ASD處理的1.51和1.27倍,且AS、ASN、ASD處理R0.25均顯著高于AU處理,表明施用尿素不利于土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖2 不同施肥處理下土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(a)、幾何平均直徑(b)、>0.250 mm團(tuán)聚體占比(c)Fig.2 Soil aggregate average mass diameter (a), geometric mean diameter (b), and >0.250 mm aggregate proportion (c) under different fertilization treatments

主成分分析結(jié)果顯示(圖3),主成分1(PC1)和主成分2(PC2)解釋了基于土壤粒徑組成變化的63.4%和19.9%,表明了油脂包膜硫酸銨對土壤團(tuán)聚體有顯著的影響,提高了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 緩/控釋硫酸銨施肥處理對土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體及粉黏粒中有機(jī)碳的影響

由表1可知,各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量相近,但高于粉黏粒有機(jī)碳含量。與AU、AS相比,ASD處理可提高<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,分別升高59.66%～59.93%和86.50%～110.74%、47.56%～75.91%。ASG處理較AU、AS處理升高<0.053 mm粉黏粒及0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量,是AU、AS處理的1.23倍及1.36～1.55、1.09～1.31、1.04～1.18倍。ASN處理除>2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量高于AU、AS、ASG處理外,<0.053 mm粉黏粒及>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均處于最低水平,0.053～0.250 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量略高于AU、AS處理而顯著低于ASG、ASD處理。因此,包膜處置有利于提高各粒徑有機(jī)碳含量,且油脂-腐植酸包膜處置提高效果優(yōu)于油脂包膜處置。

表1 不同施肥處理下土壤團(tuán)聚體及粉黏粒中有機(jī)碳含量Table 1 Contents of organic carbon in soil aggregates and silt clay underdifferent fertilization treatments g/kg

2.4 緩/控釋硫酸銨施肥處理對土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體及粉黏粒中全氮的影響

由表2可知,3種緩/控釋硫酸銨施肥處理下各粒徑團(tuán)聚體全氮含量均高于AU、AS處理。總體而言,各處理隨著粒徑降低,全氮含量亦逐漸降低。ASD處理可提高<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體全氮含量,分別是AU、AS處理的1.14～1.36、1.58～1.62、1.18～1.24、1.27～1.32倍。與AU、AS處理相比,ASG處理可分別提高0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體全氮含量34.55%～37.19%、19.10%～36.95%、16.14%～20.71%。ASN處理除<0.053 mm粉黏粒全氮含量處于最低水平外,其他粒徑團(tuán)聚體全氮含量均高于AU、AS處理,但均未達(dá)到顯著水平。因此,包膜處置有利于大團(tuán)聚體及微團(tuán)聚體全氮含量提高,油脂-腐植酸包膜處理對<0.053 mm粉黏粒全氮含量亦有顯著提升效果。

表2 不同施肥處理下土壤團(tuán)聚體及粉黏粒中全氮含量Table 2 Contents of total nitrogen in soil aggregates and silt clayunder different fertilization treatments g/kg

<0.053,0.053～0.250,>0.250～2.000,>2.000分別為團(tuán)聚體粒徑。MWD,平均重量直徑;GMD,幾何平均直徑;R0.25,>0.250 mm團(tuán)聚體占比。<0.053, 0.053～0.250 mm, >0.250～2.000, >2.000, are aggregate particle size, respectively. MWD, mean weight diameter; GMD, geometric mean diameter; R0.25, >0.250 mm aggregate proportion.圖3 基于土壤團(tuán)聚體組分與穩(wěn)定性指標(biāo)的主成分分析Fig.3 Principal component analysis based on soil aggregate composition and stability index

2.5 各粒徑水穩(wěn)定性團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤有機(jī)碳、全氮貢獻(xiàn)率的影響

由表3可知,不同施肥處理可顯著影響各粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率。ASG處理中>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率顯著高于其他處理,分別是其他處理的1.46～1.59倍;與AS、ASN處理相比,ASG、ASD處理可提高≤0.250 mm粒徑團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率,升高幅度為20.30%～57.85%;AU處理<0.053 mm粉黏粒對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率最高,是3種緩/控釋肥處理的1.15～1.73倍,且≤0.250 mm粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率中AU、ASD處理具有較大優(yōu)勢。因此,包膜處置有利于提高各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率,且油脂包膜提升效果優(yōu)于油脂-腐植酸包膜效果。

表3 不同粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率Table 3 Contribution of aggregates and silt of different particle sizes to soil organic carbon %

由表4可知,不同粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤全氮的貢獻(xiàn)率在各處理下存在顯著差異。>2.000 mm團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率中,ASD處理僅為其他施肥處理的57.05%～75.09%;ASG處理>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率最高;>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率中ASG處理具有顯著優(yōu)勢,AS、ASN處理顯著高于AU、ASD處理。<0.053 mm粉黏粒對土壤全氮的貢獻(xiàn)率中,AU、AS處理顯著高于3種緩/控釋硫酸銨施肥處理,ASG處理貢獻(xiàn)率最低,僅為AU、AS處理的53.75%～56.58%;≤0.250 mm 粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤全氮貢獻(xiàn)率由高到低均表現(xiàn)為AU>AS>ASD>ASN>ASG。因此,油脂包膜硫酸銨有利于提高>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率,不利于微團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤全氮貢獻(xiàn)率的提高,油脂-腐植酸包膜硫酸銨各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤全氮貢獻(xiàn)率均處于較低水平。

表4 不同粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒對土壤全氮的貢獻(xiàn)率Table 4 Contribution of aggregates and silt of different particle sizes to soil total nitrogen %

2.6 不同施肥處理對玉米籽粒產(chǎn)量的影響

由圖4可知,不同施肥處理間玉米籽粒產(chǎn)量的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。ASG處理籽粒產(chǎn)量是AS處理的1.29倍;AU、AS、ASN處理玉米籽粒產(chǎn)量均顯著低于ASD處理,說明對硫酸銨進(jìn)行包膜處置有利于籽粒產(chǎn)量的提高。對土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及玉米產(chǎn)量進(jìn)行主成分分析得出(圖4(b)),ASG處理下土壤結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量最優(yōu),其次為ASN處理,再次為AS、ASD處理,AU處理土壤結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量狀況最差。

PC1、PC2、PC3可代表87.90%的9個指標(biāo)來量化玉米產(chǎn)量與各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒有機(jī)碳狀況,ASD處理土壤有機(jī)碳與玉米產(chǎn)量狀況最優(yōu),其次為ASG處理。玉米產(chǎn)量與0.053～0.250、>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率呈顯著正相關(guān),與各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。>2.000 mm團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率與<0.053 mm粉黏粒及0.053～0.250、>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈顯著負(fù)相關(guān),見圖4(c)。

PC1、PC2、PC3可代表84.17%的9個指標(biāo)來量化玉米產(chǎn)量與各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒全氮狀況,ASD處理土壤全氮與玉米產(chǎn)量狀況最優(yōu),其次為ASG處理。玉米產(chǎn)量與>0.250～2.000 mm團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率及全氮含量呈顯著正相關(guān),與<0.053 mm粉黏粒對土壤全氮貢獻(xiàn)率呈顯著負(fù)相關(guān)。0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體的全氮含量彼此間呈顯著正相關(guān),但與<0.053 mm粉黏粒對土壤全氮貢獻(xiàn)率呈顯著負(fù)相關(guān),見圖4(d)。

3 討 論

3.1 施肥對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及碳、氮含量的影響

SC1、SC2、SC3、SC4分別為<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量;CC1、CC2、CC3、CC4分別為<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率;SN1、SN2、SN3、SN4分別為<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體全氮含量;NC1、NC2、NC3、NC4分別為<0.053 mm粉黏粒和0.053～0.250、>0.250～2.000、>2.000 mm團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率。SC1, SC2, SC3, and SC4 are organic carbon content of <0.053 mm powder clay and 0.053～0.250, >0.250～2.000, >2.000 mm agglomerates, respectively; CC1, CC2, CC3, and CC4 are <0.053 mm silt clay and 0.053～0.250, >0.250～2.000, >2.000 mm aggregates contribution to soil organic carbon, respectively; SN1, SN2, SN3, SN4 are total nitrogen content of <0.053 mm powder clay and 0.053～0.250, >0.250～2.000, >2.000 mm agglomerates, respectively; NC1, NC2, NC3, NC4 are <0.053 mm silt clay and 0.053～0.250, >0.250～2.000, >2.000 mm aggregates contributing to soil total nitrogen, respectively.圖4 不同施肥處理下玉米產(chǎn)量(a)、基于土壤穩(wěn)定性與產(chǎn)量的主成分分析(b)、基于各 粒徑有機(jī)碳與產(chǎn)量的主成分分析(c)及基于各粒徑全氮與產(chǎn)量(d)的主成分分析Fig.4 Corn yield (a), principal component analysis based on soil stability and yield (b), principal component analysis based on organic carbon and yield of each grain fraction (c), and principal component analysis based on total nitrogen and yield of each grain fraction (d) under different fertilization treatments

緩/控釋氮肥通過多種調(diào)控機(jī)制減緩和控制氮肥溶解及釋放速度實現(xiàn)氮素后移,以滿足作物在整個生育期內(nèi)對養(yǎng)分需求,減少氮素?fù)p失[26-27],因此本研究中3種緩/控釋硫酸銨肥料處理的土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體全氮含量均高于AU、AS處理,但未達(dá)顯著水平。此外,腐植酸主要由C、H、O、N、S元素所組成,N的占比通常在1%左右,具有減少氮素?fù)p失提高氮肥利用率的作用[28-29],因而ASD處理各粒徑團(tuán)聚體及粉黏粒全氮含量均高于其他處理。田小明等[30]研究表明,與CK相比,添加腐植酸有利于<0.053、>0.250～1.000、>1.000～2.000 mm粒徑全氮含量的提高。油脂包膜處理按照不同生長階段作物需肥特性進(jìn)行養(yǎng)分釋放,減少了養(yǎng)分損失[31],且大團(tuán)聚體占比高于其他處理,因此ASG處理大團(tuán)聚體對土壤全氮貢獻(xiàn)率最高。

3.2 緩/控釋肥對玉米產(chǎn)量的影響

4 結(jié) 論

硫酸銨與硝化抑制劑配施土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性顯著高于AU處理,而與AS處理無顯著差異;油脂包膜硫酸銨顯著改善了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性,>0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比AU、AS處理增加68.00%、32.06%,MWD、GMD、R0.25分別升高7.62%～36.18%、26.54%～70.35%、13.37%～50.74%,>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳(全氮)貢獻(xiàn)率顯著高于其他施肥處理;油脂-腐植酸包膜處理僅R0.25穩(wěn)定性指標(biāo)顯著高于AU處理,各粒級團(tuán)聚體及粉黏粒有機(jī)碳含量顯著高于其他施肥處理。硫酸銨與硝化抑制劑配施處理玉米產(chǎn)量低于AU而高于AS處理,但均未達(dá)到顯著差異。與AU、AS處理相比,油脂包膜處理可使玉米產(chǎn)量提高18.74%～28.95%,油脂-腐植酸包膜處理可使玉米產(chǎn)量提高9.85%～19.30%。玉米產(chǎn)量與各粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體及粉黏粒有機(jī)碳含量、各粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體全氮含量均呈顯著正相關(guān)。因此,在石灰性褐土上選用油脂包膜硫酸銨型緩/控釋肥有助于保持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及玉米增產(chǎn)。