氮肥对吉林春玉米产量、农学效率和氮养分平衡的影响

为解决东北地区玉米合理施用氮肥问题,于2014年在吉林省中部地区通过田间试验,研究了不同施氮量(0、70、140、210、280 kg/hm2)对玉米产量、氮素吸收利用、土壤无机氮积累变化规律及氮素平衡的影响。结果表明,施氮量在70~210 kg/hm2范围内玉米产量随施氮量的增加而增加,当施氮量增加至280 kg/hm2产量下降,根据玉米产量(y)和施氮量(x)拟合得出线性加平台关系式:y=14.63x+8 734.11(R2=0.924**),得出最佳施氮量为184.0 kg/hm2。氮素利用率、农学利用率和偏生产力随施氮量的增加而下降;氮收获指数随施氮量的增加先增后降,以施氮量210 kg/hm2处理最高,为64.9%。土壤无机氮积累量在玉米整个生育期呈现先快速下降后小幅升高的趋势。玉米成熟期施氮处理各层土壤无机氮积累量均高于不施氮肥处理,且基本随施氮量的增加而增加。玉米收获后土壤无机氮残留量在施氮量70~210 kg/hm2范围内显著增加,施氮量增加至280 kg/hm2不再显著增加;氮表观损失量随施氮量的增加显著增加。玉米氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性,玉米氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加氮量的21.84%、41.19%和36.97%。综上所述,在本试验条件下,最佳施氮范围为184~210 kg/hm2。     

施氮对不同土壤肥力下玉米氮素吸收和利用的影响

采用田间试验,研究了吉林省高、低肥力条件下不同氮肥用量对春玉米产量及氮素吸收和利用的影响。结果表明,范家屯和榆树试验点的最高产量施氮量分别为N 251和206 kg/hm2,最佳经济施氮量分别为N 227和134 kg/hm2。两试验点的最高产量和最佳经济产量均表现为范家屯试验点高于榆树试验点。适宜增加施氮量可显著提高范家屯低肥力试验点玉米氮素最大吸收速率和吸收总量,提前最大吸收速率出现的天数。玉米收获后030 cm土层残留的硝态氮呈现出随着施肥量的增加而增加的趋势,其中榆树高肥力试验点土壤硝态氮积累明显高于范家屯低肥力土壤。范家屯低肥力试验点氮素的农学利用率、表观回收率和偏因子生产力高于榆树高肥力试验点。范家屯低肥力条件下可通过增施氮肥提高产量; 而榆树高肥力条件下则可通过控制氮肥用量达到提高产量和氮肥利用率的双重目标。     

秸秆生物炭配施氮肥对潮土土壤碳氮含量及作物产量的影响

【目的】探讨玉米秸秆生物炭配施氮肥对华北潮土区土壤理化特性和作物产量的影响,阐明土壤和植株对生物炭和氮肥施用的响应,旨在为该区域秸秆资源高效利用、培肥土壤及作物增产提供科学依据。【方法】以华北冬小麦–夏玉米轮作区为研究对象,研究玉米秸秆生物炭 (缺氧条件下 450℃ 热裂解 1 小时获得) 配施氮肥对土壤养分含量、微生物量以及作物产量的影响。试验采用裂区设计,以秸秆生物炭施用量为主区,施氮量为副区。秸秆生物炭用量设 0、7.5 和 22.5 t/hm2 3 个水平 (以 BC₀、BC_7.5、BC_22.5 表示);氮肥用量设 0、150、225 和 300 kg/hm2 4 个水平 (以 N₀、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀ 表示)。小麦在 2014 年 10 月 9 日播种,次年 6 月 8 日收获;玉米在 2015 年 6 月 10 日播种,当年 9 月 28 日收获。在作物成熟期进行产量测定,并采集 0—20 cm 土壤样品以及采用常规方法进行土壤有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、可溶性有机碳 (DOC)、铵态氮 (NH₄+-N)、硝态氮 (NO₃–-N)、土壤微生物量碳 (MBC) 和微生物量氮 (MBN) 的测定。【结果】生物炭对土壤养分含量、微生物量碳氮及作物产量有极显著影响。生物炭用量增加,土壤 SOC、TN、DOC、NO₃–-N 含量以及土壤 SOC/TN 比值均显著增加,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 165.0%、74.1%、39.1%、75.1% 和 44.0%。MBC、MBN 含量和作物产量均以 BC_7.5 处理达最大值,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 49.2%、57.6% 和 46.1%,BC_22.5 较 BC_7.5 处理平均降低 12.1%、7.3% 和 9.7%;施用生物炭降低 NH₄+-N 含量,BC_7.5 和 BC_22.5 处理较 BC₀ 分别下降 18.4% 和 23.7%。随着氮肥施用量的增加,SOC、DOC、NH₄+-N、MBC、MBN 含量均先增后减,在施氮水平为 150 kg/hm2 时,其含量均达最大值,较 N₀ 最大增加幅度分别为 29.7%、22.9%、44.8%、79.4% 和 115.3%。所有施氮的处理作物产量较 N₀ 均显著增加,而三个施氮处理间其产量差异不显著 (P>0.05)。【结论】在维持作物产量不降低的情况下,短期内 N₁₅₀BC_7.5 处理对提升土壤肥力的效果最佳,是较为理想的施肥方式,但其有效机制及长期效果还需进一步试验研究。     

Effects of biochar,urea and their co‐application on nitrogen mineralization in soil and growth of Chinese cabbage

Experiments were conducted to study the effect of soil applications of kunai grass (Imperata cylindrica) biochar (0 and 10 t/ha) and laboratory grade urea (0, 200 and 500 kg N/ha) and their co‐application on nitrogen (N) mineralization in an acid soil. The results of an incubation study showed that the biochar only treatment and co‐application with urea at 200 kg N/ha could impede transformation of urea to ammonium‐N (NH₄⁺‐N). Soil application of biochar together with urea at 500 kg N/ha produced the highest nitrate‐N (NO₃^?‐N) and mineral N concentrations in the soil over 90 days. Co‐application of urea N with biochar improved soil N mineralization parameters such as mineralization potential (N_A) and coefficient of mineralization rate (k) compared to biochar alone. In a parallel study performed under greenhouse conditions, Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. chinensis L.) showed significantly greater (P < 0.05) marketable fresh weight, dry matter production and N uptake in soil receiving urea N at 500 kg/ha or co‐application of biochar with urea N compared to the control. Application of biochar only or urea only at 200 kg N/ha did not offer any short‐term agronomic advantages. The N use efficiency of the crop remained unaffected by the fertilizer regimes. Applications of biochar only at 10 t/ha did not offer benefits in this tropical acid soil unless co‐applied with sufficient urea N.     

土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响

土壤残留氮是不容忽视的土壤氮素资源.通过田间小区试验研究了土壤高残留氮下不同施氮量(0、80、160、240和320 kg/hm2)对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡、氮素利用及产量的影响,分析了夏玉米的经济效益.结果表明,土壤剖面硝态氮积累量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理;各施氮处理土壤硝态氮在0-60 cm土层含量最高,在0--180 cm剖面呈先减少后增加的变化趋势.不施氮处理夏玉米收获后土壤无机氮残留量高达378 kg/hm2,随施氮量的增加,无机氮残留和氮表观损失显著增加.作物吸氮量、氮表观损失量与总氮输入量呈显著正相关,总氮输入量每增加l kg作物吸氮量增加0.156 kg,而表观损失量增加0.369 kg,是作物吸氮量的2.4倍.高残留氮土壤应严格控制氮肥用量,以免造成氮素资源的大量浪费.夏玉米籽粒吸氮量随施氮量的增加呈增加的趋势,氮收获指数呈降低的趋势.氮肥农学效率、氮肥生理利用率、氮肥利用率和氮素利用率在施氮量80 kg/hm2时最高,随施氮量的增加降低;增施氮肥能降低高残留氮土壤中氮肥的增产效果和利用率.综合考虑产量、氮素利用和环境效应,N 80 kg/hm2是氮素高残留土壤上玉米的合理施氮量.     

Synergetic use of biochar and synthetic nitrogen and phosphorus fertilizers to improves maize productivity and nutrient retention in loamy soil

Abstract

This study was designed to investigate the effect of biochar on maize production and nutrient retention with recommended full and half dose of nitrogen (N) and phosphorus (P) nutrition in loamy soil. In the first study, maize was grown in pots with four levels of biochar (0, 2, 4, and 6?t?ha^?1) under two levels of NP fertilizer, viz. recommended (200–150?kg?NP?ha^?1) and it’s half (100–75?kg?NP?ha^?1) dose. The prominent improvement in plant roots traits, leaf area, plant growth, morphological and yield-related parameters were observed with addition of biochar at 2 and 4?t?ha^?1; while, plant height, number of grains per cob, grains and biological yield decreased with biochar addition 6?t?ha^?1 along with full dose of NP nutrition. In subsequent field studies, two levels of biochar along with control (0, 2, 4?t?ha^?1) were investigated. The more improvement in root growth, leaf area and crop growth was observed when biochar was applied at 2?t?ha^?1 with full NP nutrition. Biochar application at 2?t?ha^?1 with full NP nutrition produced the highest grain yield (6.64?t?ha^?1); however, biochar addition (2?t?ha^?1) with half NP nutrition resulted in better grain yield than full dose of NP to enhance maize production as compared with full dose of NP without biochar. Therefore, biochar addition (2?t?ha^?1) with half-recommended dose of NP prominently improved the maize productivity in loamy soil and serve as better in replacement of full dose of NP fertilizer.     

包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土壤速效氮的影响

以郑单958为材料,比较研究了复合肥(CF)与包膜复合肥(CCF)对华北平原夏玉米产量、氮肥利用率及土壤速效氮与土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明,1)玉米产量随施氮量增大而增大,施N.180.kg/hm2时,CCF处理高于CF处理,施N.90.kg/hm2时表现相反;2)与CF处理比较,CCF处理施N.180.kg/hm2时,氮肥利用率高5.3个百分点,施N.90.kg/hm2时低2.4个百分点;3)土壤速效氮含量一般随施氮量增大而提高,各时期表土层CCF处理较CF处理高,中、下土层表现相反。大喇叭口期之前,CF处理中、下土层土壤速效氮含量高于上土层(020.cm或040cm),而CCF180处理060.cm土层高于60120.cm土层;4)不施氮,各生育阶段均出现土壤氮素表观亏缺,且吐丝后亏缺量占总亏缺量近80%;土壤氮素表观亏缺量随施氮量增大而降低,两种肥料表现一致;同等施氮量下CCF处理亏缺量较CF处理低。包膜复合肥氮素释放较平稳,对土壤速效氮向下运移的控制较好,有利于减少氮素潜在的淋洗损失。综合考虑产量、氮肥利用与氮素损失等因素,包膜复合肥用量N.180.kg/hm2是吴桥试区夏玉米季较为理想的选择。     

红壤长期不同施肥对玉米氮肥回收率的影响

为阐明长期不同施肥下玉米氮肥回收率的变化特征,揭示影响红壤玉米氮肥回收率的关键土壤因素,为红壤氮肥合理施用和提高氮肥回收率提供科学依据,在湖南红壤上连续观测了18年不施肥,施氮、磷、钾化肥,化肥配施有机肥和单施有机肥条件下玉米氮肥回收率的变化特征及其原因。结果表明,与施用化肥相比,玉米的子粒产量和植株氮素积累量在化肥配施有机肥下分别增加了61.5%和63.1%。氮、磷、钾化肥施用8年后,玉米氮肥回收率呈显著下降趋势,年平均下降速率达3.34个百分点;而化肥配施有机肥下氮肥回收率以每年1.24个百分点的速率显著增加;单施有机肥下氮肥回收率保持持平并略有上升。土壤pH、全氮和有机质含量均与氮肥回收率呈显著线性正相关,其中土壤pH对氮肥回收率的影响最明显。在土壤pH 4.5～6.3范围内,红壤pH每降低1个单位,玉米氮肥回收率下降10.9%。长期施用化肥的土壤pH以每年0.06的速率下降;单施有机肥尽管可缓解土壤酸化,但玉米产量较低,而化肥配施有机肥能同时抑制土壤酸化和提高玉米产量及氮肥回收率。因此,化肥配施有机肥具有明显的增产和保肥效果,是红壤上农业生产可持续性的施肥模式。     

碱性长效缓释氮肥对蕉园土壤pH和香蕉氮肥利用效率的影响

【目的】近年来由于超量施用化肥导致蕉园土壤严重酸化,土壤生产力逐年明显下降,香蕉产量骤降,传统产区栽培面积锐减。为此本试验在超高密度栽培条件下,以碱性长效缓释氮肥（ALNF,N 22%）作为供试肥料,研究其降低土壤酸度的效果及对香蕉产量和氮肥利用率的影响,并进一步探讨肥料的碱性能否造成氮素的损失。 【方法】本研究包括两个试验,分别为肥料种类和肥料用量对比试验,香蕉栽培密度均为3333 plant/hm2。试验1为碱性长效缓释肥料（ALNF）、控释配方BB肥料（CRF_BB）、常规肥料（CCF）三因素对比试验,以无氮处理（CK）为对照。试验2为完全ALNF（N 337.5 g/plant）,ALNF+60 g尿素N（ACF1,397.5 g/plant）,ALNF+90 g尿素N（ACF2,427.5 g/plant）,以不施氮肥（CK）为对照。 【结果】超高密度栽培条件下,ALNF处理收获期土壤pH值分别比CRF_BB、CCF、CK、ACF1和ACF2处理提高了1.2、1.2、1.1、0.6和0.3个单位。ALNF和CRF_BB处理香蕉单株产量分别比CCF处理增加了43.4%和35.1%,ALNF和ACF1处理香蕉单株产量分别比ACF2增加了50.6%和40.0%。就氮素平衡而言,CRF_BB和ALNF处理作物携出氮量分别比CCF处理提高了48.9%和24.8%;CCF的氮素表观损失量最多,是ALNF处理的2.3倍;ALNF处理的土壤氮素残留量最多,分别是CRF_BB、CCF处理的1.6倍、2.4倍;ALNF处理香蕉的携氮量分别比ACF1、ACF2处理提高了5.0%、31.9%,土壤残留氮量增加了60.8%、162.6%,ALNF的氮素表观损失最少,并随着尿素添加量的增加而增加,ALNF处理的氮素表观损失量仅为ACF2的1/4。CRF_BB和ALNF处理的氮肥利用率分别比CCF的提高了66.7%、33.7%,ALNF处理比ACF1、ACF2处理提高了27.8%、87.7%,ACF1处理的比ACF2处理提高了46.9%。 【结论】碱性长效缓释氮肥能够显著降低土壤酸度,土壤pH提高了0.3~1.2个单位,提高香蕉产量35%~50%,增加香蕉氮素吸收量24%~50%,增加土壤氮素残留量,减少氮素表观损失,提高氮肥利用率27%~67%。单独施用碱性长效缓释氮肥不会造成氮素损失,但是碱性长效缓释氮肥与尿素混合使用会造成氮素损失并降低氮肥利用率。     

半干旱区施氮和灌溉条件下覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响

以典型半干旱区干湿砂质新成土（Ust-Sandic Entisols）为供试土壤进行田间试验,研究地膜覆盖、施氮及补充灌水量对春玉米（Zea mays L.）产量、土壤矿质氮（NO3--N和NH4+-N）及氮素平衡的影响。结果表明,0—100 cm土体范围内,随着土层加深,播前和收获后土壤NO3--N含量呈降低趋势,NH4+-N有所增加,但变幅不大;总矿质氮量（NO3--N和NH4+-N）表现为下降。说明地膜覆盖和施氮并没有使NO3--N深层累积量增加,这可能与土壤本身供氮能力严重不足有关。与不施氮相比,施氮各处理氮肥表观损失量增加;与不覆膜相比,作物氮素累积量比不覆膜显著增加（P0.05）。在低灌（80 mm）覆膜和高灌（160 mm）覆膜条件下,玉米的氮肥利用率均比不覆膜均提高了18.8%,说明覆膜低灌在相同施氮条件下,可节约80 mm灌水。但低灌（80 mm）与高灌（160 mm）不覆膜间氮肥利用率差异不显著,表明在相同施氮条件下,覆膜可有效提高氮肥利用率,减少氮素损失。综合考虑籽粒产量和氮肥利用率,“覆膜+补灌80 mm+施氮90 kg/hm2”可能为本试验条件下较优的栽培模式。     

施氮与灌水对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡及其利用率的影响

通过田间裂区试验研究了不同施氮量(N 0、150、210和270 kg/hm2)和灌水量(900、1200、和1500 m3/hm2)对夏玉米土壤硝态氮分布累积、氮素平衡以及氮肥利用率的影响。结果表明,夏玉米收获期各处理土壤硝态氮在表层(0—20 cm)含量最高,在0—200 cm剖面均呈现先减少后增加再减少的变化趋势;土壤剖面NO3--N累积量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理。作物吸氮量、氮素表观损失量均与施氮量和总氮输入量呈显著相关,氮素输入量每增加1 kg,作物吸氮量仅增加0.301 kg,而表观损失量增加0.546 kg,是作物吸氮量的1.8倍左右。随施氮量的增加土壤剖面中NO3--N的损失量逐渐减少。夏玉米子粒吸氮量和收获指数随施氮量的增加有增加的趋势;氮肥回收效率和氮肥农学效率均以处理W1500N150最高,分别为46.15%和12.98kg/kg;氮肥生理效率以处理W1200N150最大,为34.49 kg/kg。本试验条件下,以水氮处理W1500N150的土壤硝态氮残留量、表观损失量较低,夏玉米氮肥回收效率和农学效率较高。     

Impacts of biochar and processed poultry manure,applied to a calcareous soil,on the growth of bean and maize

Direct use of poultry manure on agricultural lands may cause environmental concerns, so there is a need to establish the suitability of the application of biochar derived from poultry manure for calcareous soil chemical properties and plant growth. The purpose of this study was to evaluate the effects of processed poultry manure (0, 5, 10 and 20 g/kg) and its biochar (0, 2.5, 5, 10 and 20 g/kg) on soil chemical properties of a calcareous soil and growth of bean (Phaseolus vulgaris) and maize (Zea mays) plants. In the incubation experiment, both processed poultry manure (PPM) and biochar decreased pH and the concentration of plant‐available Fe of soil but increased plant‐available P, Zn, Cu and Mn concentrations. PPM and biochar increased the concentrations of exchangeable cations (K, Ca and Mg) in soil. PPM and biochar applications increased the growth of maize and bean plants. PPM and biochar resulted in increased concentrations of N, P, K, Ca, Fe, Zn, Cu and Mn in bean plants. In maize plants, PPM and biochar applications increased the N, P, K, Zn, Cu and Mn but decreased the Ca and Mg concentrations. Results of this study reveal that poultry manure biochar can be used effectively for agricultural purposes.     

水氮量对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响

为了提高氮肥和水分利用效率,该文在甘肃河西灌区试验地点,采用田间小区试验,研究了不同氮水平（0、225、450 kg/hm²）和灌水量（750、1125、1500 m ³/hm²）对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响。结果表明,不同氮肥和灌水量对小麦带土壤硝态氮含量和累积量影响较小,对玉米带影响显著。随氮肥用量增加,玉米带土壤硝态氮含量和累积量增加,随灌水量和氮肥用量增加,0～60 cm土壤硝态氮相对累积量增加,60～140 cm土层降低。氮肥当季利用率、氮肥生产率、氮肥产投比都是以225 kg/hm²氮水平较高,但不同灌水量差别不大。WUE（水分利用效率）以W₇₅₀N₂₂₅最高,W₁₅₀₀N₀最低,随灌水量增加WUE降低。     

滴灌施氮肥对盆栽玉米生长的影响

本研究通过滴灌施氮肥与常规的基施氮肥进行比较试验,以了解两种不同的施肥方式下施用不同品种氮肥对氮肥利用率的影响。试验设10个处理,所选用的氮肥品种有:尿素、硝酸铵、硝酸钙、硫酸铵。试验结果表明,同基施氮肥+滴灌处理相比,滴灌施氮肥处理能显著提高氮肥的利用率,其增幅达8.75%～21.50%,有利于玉米对氮肥的吸收及生物量的积累;在同一灌溉施肥条件下施用不同品种的氮肥时,各处理间的氮肥利用率表现出一定的差异性,其中硝酸钙处理的氮肥利用率显著低于另外3种氮肥处理。     

Co-application of sugarcane bagasse biochar,farmyard manure and mineral nitrogen improved growth indices of corn grown in alkaline calcareous soil

Abstract

Soil quality and crop productivity can be improved by the combined soil application of organic amendments and synthetic fertilizers. We evaluated the sole and combined effects of sugarcane-bagasse biochar (SBB), farmyard manure (FYM) and nitrogen (N) fertilizer on soil properties and corn yield traits. Three N fertilizer rates (0, 50 and 100% of recommended) were used with or without the organic amendments. We observed significant increases in soil nitrate-N (at vegetative and reproductive phases), ammonical-N and microbial-biomass-N contents in responses to a co-application of 0.5% SBB, 0.5% FYM and 100% N fertilizer (p?≤?0.05). While the same co-application also resulted in the most significant soil organic carbon value, the maximum soil microbial biomass carbon was observed when 0.5% SBB and 0.5% FYM combination was applied along with 50% N fertilizer (p?≤?0.05). Plant growth indices—shoot length and, fresh and dry weights of shoot and root were also recorded to be the highest where the same organic amendments were applied in addition to a 50% or 100% mineral N fertilizer (p?≤?0.05). Combined application of the organic amendments effectively improved soil CEC compared to those in responses to individual applications of SBB and FYM (p?≤?0.05). Conclusively, for increasing the corn yield and improving the soil quality, the co-application of 0.5% SBB and 0.5% FYM was more effective than any of the individual 1% applications; Additions of 50% and 100% mineral N to the organic combination were equally useful for increasing the grain yield.     

不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响

采用土壤培养方法研究了不同氮、磷、钾肥对土壤pH和镉有效性的影响。结果表明,在培养60 d时,所有氮肥处理均降低了土壤pH,增加了Cd的提取量;但高量尿素和氯化铵处理土壤pH降低最多,提取的Cd也最多;硫酸铵提取的Cd较对照增加最小。所有磷肥处理均引起土壤pH小幅降低,但对土壤Cd提取量的影响以普钙稍大。3种钾肥处理均降低了土壤pH,其中氯化钾在0 d时提取的Cd在所有钾肥处理中为最高,其提取能力15 d后逐渐消失,试验结束时所有钾肥处理对Cd提取量均低于对照。本研究进一步表明,在土壤Cd含量处于污染临界值附近或已受Cd污染的土壤上,应避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化铵、普钙,以及其他酸性物料。在常用磷、钾肥中,磷酸二铵和硫酸钾在Cd污染土壤上施用更为适合。     

氮肥分配对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验研究了控制氮肥总量(N 420 kg/hm2)条件下氮肥分配对冬小麦/夏玉米轮作体系内的作物生物量、产量、纯收益、农学效率及肥料利用率的影响,结果表明,氮肥在冬小麦/夏玉米轮作体系的分配量及比例显著影响冬小麦/夏玉米轮作的产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55％ (N 231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45％ (N 189 kg/hm2)时,获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其它分配方式均有所提高,是晋南地区冬小麦/夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例.就单季小麦而言,施N 189 kg/hm2可以获得较高的产量和较高的氮肥效率.值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦/夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均表现较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8％.     

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、 微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理: 1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK); 2)NPK+4 t/hm2秸秆还田; 3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取020 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】 1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P0.05); 土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P0.05); 土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、 全氮(TN)、 速效钾(AK)、 土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平, 2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P0.05); 而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、 肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、 肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。     

氮素对玉米幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响

采用水培试验,比较分析了氮素对高产玉米杂交种幼苗生长、根系形态及氮素吸收利用效率的影响。结果表明,在一定氮素范围内供氮量的增加能够促进玉米地上部的生长,也促进东单90（DD90）和沈玉21（SY21）根系干重的增加,而高量供氮会抑制根系的生长,导致根冠比下降。郑单958（ZD958）在8.0 mmol/L氮水平下地上部受抑制的程度大于根系,造成根冠比有所增加。在各氮素水平下,东单90具有很好的根系形态,提高了氮素的吸收能力,从而提高氮素积累量。随氮浓度的增加,玉米植株氮素吸收效率增大而氮素生理利用效率减小,无论在低氮还是高氮条件下,郑单958和东单90的氮素吸收效率均显著高于沈玉21和郝育12（HY12）,氮素生理利用效率却显著低于沈玉21和郝育12。不同品种对氮素的响应存在显著差异,东单90和郑单958耐低氮和对氮素吸收的能力强,郑单958耐高氮能力相对较弱,沈玉21和郝育12对氮素需求量大,耐低氮能力弱。适宜的氮素供应能更好地协调根系与地上部的关系,促进根系形态发育,增加根系对氮素的接触面积,促进根系对氮素的高效吸收。     

生物黑炭对玉米苗期根际土壤氮素形态及相关微生物的影响

生物黑炭被作为土壤改良剂应用逐渐被认可,但其应用机制特别是生物黑炭对氮素形态和根际微生物的影响机理尚不明确,影响其推广。本文采用盆栽试验,研究了玉米和水稻秸秆烧制的生物黑炭按不同量施入土壤后,对玉米苗期株高、生物量和根际土壤氮素形态及相关微生物的影响。结果表明,施入60 g·kg-1玉米黑炭和40~60 g·kg-1水稻黑炭均对玉米苗期株高有显著(P0.05)降低作用,其中水稻黑炭的降低效果更为明显;分别施入60 g·kg-1玉米黑炭和20~60 g·kg-1水稻黑炭后,玉米植株地上部生物量均显著降低。施入60 g·kg-1玉米黑炭后根际土壤含水量和微生物量氮显著提高。随两种生物黑炭施入量的不断增加,玉米苗期根际土壤全氮、硝态氮含量以及固氮作用强度也显著增加,且均在60 g·kg-1施用量下达最大值。施用40 g·kg-1玉米黑炭可显著提高玉米苗期根际土壤氨态氮含量。同时,施用两种生物黑炭后,均不同程度地抑制了玉米根际土壤中细菌总体数量,促进了固氮菌和纤维素降解菌的生长,其中施入60 g·kg-1玉米黑炭的效果最为明显。综上,玉米和水稻秸秆生物黑炭的适量施用,可以促进玉米根际土壤氮素的循环转化,影响相关微生物的群落结构,且与水稻秸秆相比,玉米秸秆生物黑炭的施用效果更加明显。本文针对作物生长、土壤氮素形态及相关微生物数量3个方面研究生物黑炭施入土壤对氮有效性的影响,能够更全面、更准确地将生物黑炭如何影响土壤氮素转化展现出来,促进生物黑炭的深入开发利用,对黑土肥力保护具有一定意义。