【摘 要】
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粮食安全离不开化肥的支持,化肥产业也是农业生产的支柱。但化肥生产是资源消耗大户,其施用对环境可持续性有较大影响。有机肥与化肥配施可改良土壤、增强地力、促进作物生长、实现增产增收。我国年有机肥资源折合纯养分量约7500多万吨,相当于中国年化肥纯用量,但利用率较低。在科学减肥的基础上增施有机肥,既能降低化肥投入、又能促进有机资源的充分利用。本研究以有机肥为研究对象,结合室内培养和田间试验,研究禽畜有机
【基金项目】
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有机肥替代增效基本原理及关键技术研发基金（编号:K3320220003）；
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粮食安全离不开化肥的支持,化肥产业也是农业生产的支柱。但化肥生产是资源消耗大户,其施用对环境可持续性有较大影响。有机肥与化肥配施可改良土壤、增强地力、促进作物生长、实现增产增收。我国年有机肥资源折合纯养分量约7500多万吨,相当于中国年化肥纯用量,但利用率较低。在科学减肥的基础上增施有机肥,既能降低化肥投入、又能促进有机资源的充分利用。本研究以有机肥为研究对象,结合室内培养和田间试验,研究禽畜有机肥养分释放规律及其施用对冬小麦养分吸收和产量的影响。有机肥培养试验采用猪粪、牛粪、羊粪3种粪肥为供试材料,通过相互配比设置6个处理:猪粪、牛粪、羊粪、猪牛2:1、猪羊2:1、牛羊1:1,有机肥的氮折纯量均为150 kg N/ha,在27 oC恒温条件下,采用好气培养法进行试验。在陕西省长武县布置田间试验,研究有机肥施用调控冬小麦养分吸收和产量,共设置5个处理:空白对照（不施用氮肥）、农户习惯（195 kg N/ha）、减氮模式（150 kg N/ha）、单施有机肥（有机肥的氮折纯量约为150 kg N/ha）、增施有机肥（尿素施用量150 kg N/ha,有机肥的氮折纯量约为150 kg N/ha）。取得的主要结果如下:（1）室内培养试验表明,土壤硝态氮变化速率于0-14、21-42、63-84天分别为0.35、0.65、0.42 mg/（kg·d）,而14-21、42-63、82-126天分别为-0.12、0.05、-0.26 mg/（kg·d）,呈阶段性变化。有机肥铵态氮的释放集中在0-14天,土壤铵态氮变化速率在7-14天达0.12 mg/（kg·d）,在14-82天土壤铵态氮含量降低96%。土壤速效磷、钾含量变化速率峰值分别在14-21天和7-14天。68-126天土壤速效磷变化速率趋近于0 mg/（kg·d）,21-126天,土壤速效钾变化速率仅为-0.18 mg/（kg·d）。有机肥的速效磷、钾含量分别占全磷、全钾的20%和40%,施入土壤能提高速效磷、钾含量。在拔节（有效积温661 oC）至开花期（有效积温934 oC）,冬小麦地上部氮累积量占生育期地上部吸氮量的74%,有机肥培养试验中的土壤矿质氮变化量在该积温区间为最大变化量的51%,与冬小麦的氮需求较匹配。（2）田间试验结果表明,与农户习惯、减氮模式、增施有机肥3个处理相比,单施有机肥降低了土壤硝态氮含量77%。与减氮模式相比,增施有机肥0-40 cm土层的土壤硝态氮含量在越冬期降低40%,然而在返青期、收获期分别增加75%和55%。此外,增施有机肥60-100 cm土层的硝态氮含量较减氮模式降低72%。与减氮模式相比,增施有机肥土壤铵态氮含量在越冬期0-20 cm土层提高29%,拔节期60-80 cm土层提高60%,开花期0-20 cm土层提高38%,成熟期20-40 cm土层提高74%。（3）与减氮模式相比,增施有机肥对冬小麦地上部生物量和吸氮量无影响,但根系生物量在越冬期和返青期分别提高45%和17%,根系吸氮量在越冬期、返青期和开花期分别提高26%、31%和22%,地上部吸磷量和根系吸磷量在越冬期分别提高40%和63%,地上部吸钾量在越冬期提高50%。（4）与空白对照相比,单施有机肥对开花期0-10 cm土层根系的根长密度无影响,而其余3处理平均提高60%。与减氮模式相比,增施有机肥使开花期0-10 cm土层根系的根尖密度和分叉密度分别提高24%、34%。（5）与农户习惯相比,减氮模式的冬小麦产量在两年均无差异,增施有机肥的产量在2020年无差异,在2021年增产22%。与减氮模式相比,单施有机肥减产43%,增施有机肥无影响。与空白对照相比,4个施氮处理籽粒锌含量平均提高54%。与农户习惯相比,减氮模式和增施有机肥的籽粒铁、锰、铜、锌含量无差异。与单施有机肥相比,减氮模式和增施有机肥的籽粒铁、锰、锌含量无差异,而籽粒铜含量分别提高35%和39%。综上所述,合理降低氮肥用量并增施有机肥能实现增产,同时保证冬小麦籽粒大量和微量元素含量稳定。有机肥的速效磷、钾含量高,能促进越冬期前冬小麦根系生长,提高根尖密度和分叉密度,增强根系养分吸收能力。有机肥中氮素具有缓释性,与减氮模式相比,增施有机肥可降低冬小麦越冬期土壤硝态氮累积,并在小麦拔节期提高土壤中硝态氮含量。此外,与减氮模式和农户习惯相比,增施有机肥降低了收获后深层土壤的硝态氮含量,有降低环境风险的潜力。
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