论文部分内容阅读
太湖小麦产区土壤供保氮能力弱,导致小麦季氮肥利用率低下,单产远低于全国平均水平,如何有效提高该地区的小麦产量是一项严峻的考验。缓控释肥已被证明可以提高氮肥利用效和作物产量,同时随着作物高产和土地集约化的利用,导致大量秸秆产出,缓控释肥的施用和秸秆还田已经成为提高土壤肥力和作物生产力的重要农业管理措施。缓控释肥与秸秆配施调控土壤C/N比,影响秸秆分解、有机氮矿化和矿质氮固持,进而影响土壤肥力,NH3挥发和N2O排放。缓控释肥与秸秆配施后对土壤肥力、NH3挥发和N2O排放过程缺乏足够的理解,因此,我们通过培养试验,研究缓控释肥与秸秆配施对土壤肥力、含氮气体释放及其温室效应的影响。培养试验设置9个处理:(1)不施氮无秸秆处理(CK),(2)尿素(U),(3)尿素+秸秆(US),(4)腐植酸尿素(HA),(5)腐植酸尿素+秸秆(HAS),(6)控失尿素(LCU),(7)控失尿素+秸秆(LCUS),(8)FeⅢ-单宁酸纳米改性水基包膜尿素(NWU),(9)FeⅢ-单宁酸纳米改性水基包膜尿素+秸秆(NWUS)。所有施氮处理施氮量为240 kg N hm-2,秸秆还田量为3000kg hm-2。其主要研究结果如下:(1)在单施氮肥和氮肥与秸秆配施条件下,与尿素处理相比,施用缓控释肥增加了培养后期土壤NH4+-N和可溶性氮浓度,降低了整个培养过程的NO3--N浓度,同时缓控释肥与秸秆配施增加了土壤NH4+-N和可溶性氮浓度和降低了NO3--N浓度。氮肥与秸秆配施提高了土壤全氮、有机碳含量和p H。(2)在单施氮肥和氮肥与秸秆配施条件下,与尿素处理相比,施用缓控释肥均提高了土壤脲酶、过氧化氢酶和转化酶活性,提升了土壤肥力。(3)在单施氮肥条件下,与U处理相比,HA,LCU和NWU处理NH3累积挥发量和N2O累积排放量分别降低9.1%,12.1%,16.3%和13.5%,19.8%,41.6%。在氮肥与秸秆配施条件下,与US处理相比,HAS,LCUS和NWUS处理NH3累积挥发量分别减少9.9%,23.1%和31.1%,其中LCUS和NWUS处理达到显著水平;N2O累积排放量分别降低了5.1%,9.4%和19.9%。与仅施氮肥处理相比,氮肥与秸秆配施处理NH3累积挥发量和N2O累积排放量分别增加3.2%-25.1%和110.5%-189.7%。氮肥类型和秸秆对NH3挥发和N2O排放有极显著影响,二者之间无交互作用。(4)气态氮总损失主要以NH3挥发为主。在单施氮肥条件下,与尿素处理相比,缓控释肥处理降低了10.2%-18.4%气态氮总损失。在氮肥与秸秆配施条件下,与US处理相比,HAS,LCUS和NWUS处理气态氮总损失分别减少10.8%,25.0%和33.7%。与仅施氮肥处理相比,氮肥与秸秆配施处理气态氮总损失增加5.1%-29.2%。(5)对NH3挥发、N2O和CO2排放进行总温室气体增温潜势计算,其中总温室气体增温潜势以CO2排放为主。单施氮肥条件下,各处理总温室气体增温潜势差异不显著。在氮肥与秸秆配施条件下,相对于US处理,HSA处理总温室气体增温潜势显著增加8.1%,LCUS和NWUS处理总温室气体增温潜势分别显著降低10.2%和12.2%。与仅施氮肥处理相比,氮肥与秸秆配施总温室气体增温潜势增加65.0%-88.0%。氮肥类型和秸秆对总温室气体增温潜势有极显著影响,二者之间对总温室气体增温潜势存在显著的交互作用。综上所述,氮肥与秸秆配施增加了气态氮损失,但是提高了土壤酶活性和土壤肥力水平。在单施氮肥和氮肥与秸秆配施条件下,施用缓控释肥可以降低土壤NH3挥发和N2O排放,同时,施用LCU和NWU可以降低总温室气体增温潜势,由于HA增加了培养期间CO2排放量,致使总温室气体增温潜势增加。通过本研究,对指导太湖小麦产区合理施肥,有效的利用秸秆资源,提升土壤肥力,减少气态氮素损失和降低对环境的危害提供理论依据。