斜发沸石对膜下滴灌花生田氮素利用及N2O排放的影响

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dickensking
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花生是我国重要的油料作物和经济作物,在我国农业经济中占有重要地位。我国花生主要种植在干旱、半干旱地区,尽管花生具有抗旱和耐贫瘠能力,但干旱仍是制约花生生产的主要因素。近年来,膜下滴灌节水技术在辽宁地区普遍推行。然而,膜下滴灌条件下不合理的氮肥投入不仅降低氮肥利用效率,还加剧了大气与水环境污染等问题。斜发沸石因具有阳离子交换及选择吸附等特性,可增强土壤蓄水保肥能力和提高氮肥利用率,在不同类型土壤和多种作物研究中均得到了广泛的应用。因此,本文通过两年田间试验,研究了不同灌溉方式(覆膜滴灌,MD;雨养处理,RF)下不同斜发沸石用量(0 t hm-2,Z0;5 t hm-2,Z5;10 t hm-2,Z10)对花生氮素积累、土壤有效氮含量、气态氮排放及花生产量的影响,并对上述指标进行综合分析,揭示了斜发沸石对膜下滴灌花生田氮素利用及N2O排放的调控机理,旨在为实现膜下滴灌花生田水氮资源高效利用和花生产业绿色发展提供理论依据。主要试验结果如下:(1)与雨养模式(RF)相比,膜下滴灌(MD)显著提高了花生各生育期干物质积累量和氮素积累量;10 t hm-2斜发沸石处理(Z10)显著提高了花针期至饱果期干物质积累量和各生育期(2020年苗期除外)氮素积累量。相关分析表明,花生产量与饱果期荚果氮素积累量呈显著正相关关系,说明膜下滴灌条件下斜发沸石通过提高饱果期荚果氮素积累量进而提高花生产量。(2)MD显著增加了0~20 cm深度土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量;施肥后3~5 d至生育期末,斜发沸石显著提高了0~20 cm深度土壤有效氮含量,5 t·hm-2和10 t·hm-2斜发沸石处理下,0~20 cm土壤中NH4+-N含量分别提高了18.65%和30.78%,NO3--N含量分别提高了14.13%和27.53%。表明膜下滴灌条件下施用适量的斜发沸石,可提高土壤有效氮含量,减少氮素损失,将更多的NH4+-N和NO3--N保留于表层土壤中,以供给植株吸收利用。(3)各处理N2O排放通量均在施肥后10~20d内达到峰值,随后逐渐减弱。MD处理下N2O累积排放量及其高峰期排放速率均较大,较RF处理分别增加了24.27%和25.60%;N2O累积排放量和排放速率均随斜发沸石施用量的增加而降低;RFZ10和MDZ10处理的N2O累积排放量显著低于其他处理,与RFZ0处理相比分别减少了35.64%和20.66%。(4)与RF相比,MD显著降低了花生全生育期总需水量,提高了花生饱果率、出仁率、产量及水分利用效率。斜发沸石通过提高花生出仁率提高了花生产量。与Z0相比,Z10处理下花生产量和水分利用效率分别显著提高了12.67%和14.21%,10 t hm-2斜发沸石用量下花生水分利用效率更高。与RFZ0处理相比,MDZ10处理具有显著的节水增产效果。(5)无降雨情况下,MD较RF处理具有更高的土壤孔隙含水率(WFPS);苗期至结荚期,MD显著提高了0~5 cm土壤温度。当WFPS<60%时,斜发沸石显著提高了土壤WFPS值,斜发沸石显著提高了0~20 cm土壤平均p H值。通径分析表明,土壤WFPS和p H值与N2O累积排放量呈显著负相关关系,0~5 cm土壤温度与N2O累积排放量呈显著正相关关系,这说明膜下滴灌和一定量的斜发沸石通过调控土壤含水量、温度及p H值来影响N2O排放。(6)多指标综合分析表明,花生产量与干物质积累量、植株氮素积累量、土壤NH4+-N含量及NO3--N含量有较强的正相关关系;水分利用效率与花生全生育期总需水量呈较强的负相关关系;花生田N2O累积排放量与植株氮素积累量及土壤有效氮含量呈负相关关系。综上,与传统的水肥管理模式(RFZ0)相比,膜下滴灌条件下施用10 t·hm-2斜发沸石(MDZ10)提高了0~20 cm深度土壤有效氮含量,通过调节土壤水分、p H值及有效氮含量降低了花生田N2O排放损失,促进了花生植株对氮素的积累与分配,最终提高了花生产量。因此,MDZ10处理具有显著的节水、增产、减排效果,可为干旱地区农田水氮资源高效利用提供理论参考。
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