不同施氮水平盐渍化农田水盐氮素分布特征及氮肥利用响应研究

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河套灌区向日葵生产受土壤盐渍化制约较为严重,研究表明施用氮肥可缓解盐分对作物生长带来的胁迫,但氮肥利用效率因土壤盐分含量不同而存在差异,过量施氮会造成肥料浪费与环境污染,加大了土壤次生盐渍化发生的潜在风险,因此针对不同类型盐渍化农田确定适宜施氮量需因地制宜。本文针对河套灌区五原县中重度盐渍化农田,以向日葵为试材连续开展2年田间及微区试验研究。在4种氮肥施用水平(0、150、225、300 kg/hm~2)下,分析土壤中水盐氮素迁移规律,探讨土壤水盐氮素与盐分离子的耦合响应关系,识别影响土壤水盐及氮素分布的主控盐分离子。同时田间微区试验,利用同位素示踪技术探讨收获后盐氮交互作用下向日葵对肥料氮的吸收利用,残留和损失特性,并分析次年向日葵生长对残留氮肥的利用效率,从而为河套灌区盐渍化农田适宜施氮量的确定提供理论依据,主要结论如下:(1)中重度盐渍化农田的氮肥施入增加了土壤全盐量,中度盐渍化农田0-60cm土层增加了2.15%~5.06%,重度盐渍化农田0-40 cm土层增加了8.37%~9.17%。中重度盐渍化农田控制适宜氮肥施用量在一定程度上可降低土壤发生次生盐渍化的风险。(2)生育期内重度盐渍化农田土壤硝态氮含量较中度减少约27.22%~33.67%,随作物生长,盐分的影响逐渐减弱,氮肥施用后对中重度盐渍化农田0-60 cm土层硝态氮含量影响较大。土壤铵态氮含量生育初期差异最大,重度盐渍化农田0-20 cm、20-100 cm土层铵态氮含量较中度显著高出约13.59%、17.88%,随生育期推进土壤盐分的影响也逐渐减弱。(3)中度盐渍化农田氮肥施用量为150kg/hm~2、225 kg/hm~2时对土壤积盐量变化影响较小,相对不施氮处理增加了约29.41%(P>0.05),重度盐渍化农田氮肥施用量为150kg/hm~2时土壤积盐量变化较不施氮处理增加了约15.16%(P>0.05)。影响作物收获后土壤全盐、硝态氮和铵态氮的主控盐分离子,中度盐渍化农田主要是SO42-、Cl-,重度盐渍化农田主要是Cl-、Ca2+。(4)中重度盐渍化农田向日葵植株吸氮量分别在300 kg/hm~2、150 kg/hm~2处理下最高,主要受土壤盐分含量影响不同而存在显著差异。肥料氮和土壤氮对向日葵氮素吸收的贡献比例约为12.25%~44.69%、55.20%~87.74%,说明土壤氮是向日葵氮素吸收的主要来源,施氮量的增加显著提高了肥料氮对作物氮素吸收的贡献比例。标记氮肥施用当季向日葵收获后,中、重度盐渍化农田约47.42%、50.83%的残留氮肥集中在0-20 cm土层,施氮水平与土壤中残留氮肥总量呈显著正相关关系。(5)肥料氮去向总体表现为氮肥损失率>氮肥残留率>氮肥利用率。标记氮肥施用当季,中度盐渍化农田225 kg/hm~2施氮量的氮肥利用率最高及残留率最小,氮肥利用率、残留率、损失率分别为27.35%、32.14%、40.61%,重度盐渍化农田随施氮量增加,氮肥利用率逐渐减小、残留率逐渐增加,150 kg/hm~2施氮量的氮肥利用率、残留率、损失率分别为21.12%、37.19%、41.69%。两年试验后,中、重度盐渍化农田氮肥最终利用率为27.83%~31.56%,19.58%~25.25%。综上所述,为满足作物生长发育,同时考虑施氮对土壤积盐量、氮肥利用率及残留率的影响,建议氮肥施用量中度盐渍化农田可控制在225 kg/hm~2,重度可控制在150 kg/hm~2,可获得较高的氮肥利用率,同时减少土壤中氮素残留,降低环境污染、减少肥料浪费,以上结果可为盐渍化农田合理施用氮肥提供理论依据。
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