【摘 要】
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氮循环是生态系统中重要的循环过程,其稳定性对于维持氮素的稳定和土壤结构具有十分重要的作用,但由于农田中长期过量施用化学氮肥,造成氮循环的收支不平衡,因此,了解农田生态系统中氮素的收支对维持土壤氮平衡具有重要意义。近年来,生物炭在固碳减排和减少活性氮污染控制等方面引起越来越多的关注,有机肥已被广泛应用于替代化学肥料投入土壤之中,二者均能有效的减少土壤NH3挥发、氮素的径流损失以及N2O排放造成的氮素
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氮循环是生态系统中重要的循环过程,其稳定性对于维持氮素的稳定和土壤结构具有十分重要的作用,但由于农田中长期过量施用化学氮肥,造成氮循环的收支不平衡,因此,了解农田生态系统中氮素的收支对维持土壤氮平衡具有重要意义。近年来,生物炭在固碳减排和减少活性氮污染控制等方面引起越来越多的关注,有机肥已被广泛应用于替代化学肥料投入土壤之中,二者均能有效的减少土壤NH3挥发、氮素的径流损失以及N2O排放造成的氮素损失。生物炭和有机肥在改土及减少氮损失等方面发挥重要作用,但是单施生物炭和有机肥及二者配施对在等氮、等碳情况下能否起到相同的氮损失阻控效果以及对大田种植的蔬菜产量及吸氮量的影响不得而知。因此本研究在等碳等氮条件下连续施入生物炭和有机肥,分别设置了CK(常规施用化肥)、B(7500kg/hm~2生物炭配施化肥)、F(7100kg/hm~2有机肥配施化肥)、BF(3750 kg/hm~2生物炭+3550 kg/hm~2有机肥配施化肥)四个处理,共进行三茬试验,在每茬试验开始前均投入等量的生物炭和有机肥,来研究生物炭与有机肥配施化肥对氮循环的影响。通过田间径流小区试验对比不同外加碳源对小白菜产量、吸氮量、不同土层土壤理化性状变化、径流液氮流失、N2O排放以及氨挥发的影响,以期为农田蔬菜种植科学合理施肥提供理论依据,准确推算农田面源污染的排放量,为防控农业面源污染新技术提供数据支撑。结果表明如下:(1)生物炭与有机肥施用对碳氮含量变化的影响在连续种植之后土壤SOC含量有所提高,增幅为28.03%~130.73%,土壤全氮含量也有所提高,增幅为10.78%~22.55%,水溶性碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量增加,土壤水溶性氮(DON)和微生物量氮(MBN)含量也有所增加。(2)两种碳源施用对植株产量及植株吸氮量的影响三茬作物种植连续施用生物炭和有机肥后,小白菜产量和小白菜吸氮量均显著提高,各茬种植收获后小白菜产量均表现为BF处理>B处理>F处理>CK处理,在三茬种植中BF处理产量较CK处理分别提高了44.28%、29.36%、39.43%。植株吸氮量与产量趋势一致,均表现为BF处理>B处理>F处理>CK处理,在三茬种植中BF处理产量较CK处理分别提高了57.02%、45.12%、56.37%。(2)生物炭与有机肥施用对土壤氮损失的影响施用生物炭和有机肥显著降低了径流液中总氮(WTN)和硝态氮(WNO3--N)、铵态氮(WNH4+-N)的含量,其中B处理对减少WTN、WNO3--N、WNH4+-N的损失影响最大,较CK分别减少了51.65%、31.85%、37.33%。施用生物炭和有机肥显著降低旱季、雨季N2O、氨挥发(NH3)累积排放量。F处理在旱季、雨季均可减少NH3的累积排放量,较CK处理分别减少了14.74%、24.59%;F处理可以减少旱季N2O的累积排放量,较CK处理减少30.16%;B处理可减少雨季N2O的累积排放量,较CK处理减少38.67%。(3)生物炭和有机肥施用对土壤理化性质的影响在三茬种植期间,B、F、BF处理与CK相比土壤理化性质均有显著提高,且随着施用茬数的增加,土壤p H、CEC、大团聚体数量也有所提高。各处理对土壤p H变化趋势表现为B处理>BF处理>F处理>CK处理,其中B处理对p H变化影响最大,三茬分别提高了0.13、0.29、0.59;CEC含量变化趋势也表现为B处理>BF处理>F处理>CK处理,三茬种植中B处理CEC值较CK处理分别提高106.37%、71.76%、66.41%;生物炭和有机肥能够提高土壤团聚体稳定性,土壤大团聚体含量随生物炭和有机肥的施入逐渐提高,F处理对土壤大团聚体(>0.5mm)粒径提高效果要优于B处理,F处理对提高土壤团聚体稳定性(团聚体平均质量直径、几何平均直径等)效果要优于B处理。
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