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        有機無機肥配施對太湖流域麥田氨揮發(fā)損失的影響

        2020-09-24 03:25:32蔡丹丹
        科技視界 2020年26期
        關(guān)鍵詞:損失量基肥無機

        張 敏 蔡丹丹

        0 引言

        太湖地區(qū)是我國人口最為密集、農(nóng)業(yè)種植最為集中的地區(qū)之一,夏水稻—冬小麥?zhǔn)窃搮^(qū)主要的糧食種植制度。但是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民對小麥田管理粗放,并且為了提高小麥作物的產(chǎn)量,農(nóng)戶們在小麥的生產(chǎn)過程中過量施用化肥的現(xiàn)象嚴(yán)重。該地區(qū)單季小麥季的平均施氮量為210 kg N ha-1,部分農(nóng)田用量超過250 kg N ha-1,遠遠超過作物的氮需求[1]。過量氮投入以及不合理的施肥方式會造成氮素利用率的下降,并且導(dǎo)致大量的活性氮(NH3,NO3-,NOx、N2O 等)進入環(huán)境中,給環(huán)境帶來破壞,諸如水體富營養(yǎng)化、地下水污染以及大氣污染等[2]。

        氨揮發(fā)是土壤氮素損失的重要途徑,其排放對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)甚至全球氮環(huán)境都可能存在重要影響。大氣中幾乎一半左右的活性氮都是NH3帶來的,NH3通過干濕沉降直接或間接地導(dǎo)致土壤酸化、水體富營養(yǎng)化以及生態(tài)多樣性的減少[3]。此外,NH3還能與空氣中的硝酸鹽以及硫酸鹽發(fā)生反應(yīng),形成硝酸銨鹽、硫酸銨鹽的混合物,進一步降低空氣能見度,形成霧霾,威脅人類健康[4]。因此,采取有效措施來減少農(nóng)田氨排放是非常必要的。

        相比單施無機肥,配施有機肥可以提高土壤肥力和營養(yǎng)供應(yīng),有助于提高作物的氮肥利用率并減少土壤氮損失[5]。前人已經(jīng)對有機無機肥配施下的土壤氨揮發(fā)損失進行了大量有效的研究[6-7]。然而在太湖流域中,配施有機肥對麥田土壤氨揮發(fā)損失的影響還不是很清晰。因此本試驗以太湖流域麥田為試驗材料,研究有機無機肥配施下小麥不同生育期的氨揮發(fā)損失,旨在闡明不同施肥方式對太湖地區(qū)麥田氨揮發(fā)損失的影響,以期為減少氮肥損失和提高氮肥利用率提供一定的理論支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地概況

        田間試驗在中國科學(xué)院常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站(31°32′45″N,120°41′53″ E)進行。該站位于太湖流域,屬于亞熱帶濕潤氣候,年平均氣溫15.5℃,年降雨量1 038 mm,無霜期224d。土壤類型為湖積物發(fā)育而成的潛育型水稻土(烏柵土),表層土(0-20 cm)基本性質(zhì):pH,7.35;有機質(zhì),35 g/kg;全氮,2.09 g/kg;全磷,0.93 g/kg;陽離子交換量,17.7 cmol/kg。

        1.2 試驗設(shè)計

        冬小麥采用當(dāng)?shù)亓餍衅贩N—揚麥16 號,小麥種子于翻耕前人工播撒,播種密度為180 kg N ha-1。小麥生長期間不進行人工灌溉,雜草和病蟲害管理遵循當(dāng)?shù)爻R?guī)。試驗共設(shè)置4 個處理為:空白處理(CK)不施氮肥,單施有機肥處理(M),常規(guī)無機肥處理(CT),施氮210 kg N ha-1,以及等氮量條件下有機肥取代部分無機肥處理(CM),各處理4 次重復(fù),處理間隨機排列,田塊面積為6 m×7 m=42m2。所有田塊磷肥(過磷酸鈣,P2O513.5%)和鉀肥(氯化鉀,K2O 60%)作為基肥一次施用,施肥量分別為54 和72 kg N ha-1。有機肥為腐熟后的菜籽餅肥,也是作為基肥一次性施入。各個處理的氮肥(尿素,N 46%)平均分為3 次施用,基肥、分蘗肥和返青肥的施肥比例為4∶3∶3?;示鶆蛉鍪┖?,進行人工耙地;追肥則直接將肥料均勻撒施在土壤表層。

        1.3 土壤氨揮發(fā)的測定

        土壤NH3揮發(fā)測定采樣密閉室通氣法[8]。采集時間為每天的8:00~10:00 和14:00~16:00,用這4 h 的氨揮發(fā)日通量平均值去估算日氨揮發(fā)總量。每次施肥后,均從第一天開始采集,一直到氨揮發(fā)通量與CK 沒有顯著差異,停止采集。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        所有試驗數(shù)據(jù)通過SPSS 20.0 進行統(tǒng)計分析,Origin 9.1 制圖,用LSD 法進行多重比較分析確定差異的顯著性。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 土壤氨揮發(fā)日通量變化

        不同施肥期土壤氨揮發(fā)通量結(jié)果見圖1、圖2 和圖3?;适┯煤螅睋]發(fā)通量值在0.01~0.85 kg N ha-1d-1之間波動。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)通量在施肥后4~5 天達到峰值,分別為0.25、0.62 和0.85 k N ha-1d-1,第16 天后均與空白處理無差異。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)日通量平均值分別為0.89、4.02 和5.26 kg N ha-1d-1;較CK 處理分別增加了0.16、3.29 和4.53 kg N ha-1d-1。

        與小麥基肥有所不同,第一次追肥后氨揮發(fā)通量值在0.01~0.31kgNha-1d-1之間波動。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)通量均在第4 天即達到最大值,分別為0.06、0.31 和0.14 kg N ha-1d-1,第8 天后均與空白處理無差異。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)日通量平均值分別為0.20、1.28 和0.76 kg N ha-1d-1;較CK 處理分別增加了0.01、1.09 和0.51 kg N ha-1d-1。

        第二次追肥后氨揮發(fā)通量值在0.04~1.06 kg N ha-1d-1之間波動。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)通量均在第4 天即達到最大值,分別為0.05、1.06 和0.46 kg N ha-1d-1,第11 天后均與空白處理無差異。M、CT 和CM 處理的氨揮發(fā)日通量平均值分別為0.64、4.25 和1.86 kg N ha-1d-1;較CK 處理分別增加了0.13、3.74 和1.35 kg N ha-1d-1。

        圖1 基肥施用后不同處理的氨揮發(fā)日通量變化

        2.2 土壤氨揮發(fā)損失總量變化

        不同處理的氨揮發(fā)損失總量見表1。結(jié)果表明,冬小麥生育期內(nèi)田間氨揮發(fā)損失量變化較大,最大變幅可達0.19~5.26 kg N ha-1,這可能與施肥方式和不同生育期溫度等影響因素有關(guān)。施用基肥后,與空白處理相比,CM 和CT 處理顯著提高了氨揮發(fā)損失,不過二者之間沒有顯著差異。 第一次追肥后,各個處理之間的氨揮發(fā)損失量均無顯著性差異。第二次追肥后,CT 的氨揮發(fā)損失量最大,為4.25 kg N ha-1,顯著高于CM 處理(p<0.05)。對比三次施肥的氨揮發(fā)損失結(jié)果,可知麥田氨揮發(fā)主要發(fā)生在基肥和第二次追肥期,這主要是因為第一次追肥時期溫度較低,不利于氨揮發(fā)的產(chǎn)生。

        圖2 第一次追肥施用后不同處理的氨揮發(fā)日通量變化

        圖3 第二次追肥施用后不同處理的氨揮發(fā)日通量變化

        表1 不同施肥處理的土壤氨揮發(fā)損失總量

        不同施肥處理的氨揮發(fā)總損失量在1.42~9.55 kg N ha-1之間波動,是太湖地區(qū)冬小麥重要的氮素損失途徑。不同施肥處理的氨揮發(fā)損失總量表現(xiàn)趨勢為:CT>CM>M>CK。CT 處理總損失量為9.55 kg N ha-1,較CM 處理提高17%,不過二者之間無顯著差異。不同施肥處理的氨揮發(fā)肥料損失率表現(xiàn)趨勢為:CT>CT+M>M。CT 處理的氨揮發(fā)肥料損失率為3.87%;而CM 處理的氨揮發(fā)肥料損失率為3.07%。與CT 處理相比,CM 在一定程度上降低了氨揮發(fā)肥料損失率。

        3 討論

        先前大量研究表明有機無機肥配施能夠降低土壤氨揮發(fā)損失[6-9]。鄭鳳霞等[7]研究表明,與常規(guī)無機肥處理相比,有機無機肥配施有效減少了氨揮發(fā)損失,氮肥利用率提高18.2%。劉紅梅等人[9]進行的大田試驗,同樣證明了不同施氮水平下,有機無機肥配施氨揮發(fā)損失較低。與前人研究類似,本試驗中有機無機肥配施的氨揮發(fā)損失總量較常規(guī)無機肥處理降低了1.67 kg N ha-1,但是二者之間無顯著差異,不過配施有機肥顯著降低了第二次追肥期的氨揮發(fā)損失(p<0.05)。有機肥施入土壤后,在一定的礦化作用下,不同形態(tài)的有機氮轉(zhuǎn)化為NH4+-N。NH4+-N 或被作物小麥重新吸收利用,或吸附在土壤上,其余部分則通過氨的形式揮發(fā)。有機肥的施入能夠提高土壤有機質(zhì)含量,增強土壤的保肥保水能力,提高作物的氮肥利用率,進而降低氨揮發(fā)損失[10]。也有研究表明,有機無機肥配施有效減少土壤氨揮發(fā)損失,其實質(zhì)主要是降低了尿素水解過程中土壤的pH 值[11]。

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