聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响.pdf

果树资源学报 2 0 2 3,4(4):0 7-1 5 聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响于国康,梁 洁,张馨予,赵紫嫣,张林森*(西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 7 1 2 1 0 0)收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 3基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目(C A R S-2 7)。第一作者简介:于国康(1 9 9 9-),男,硕士,主要从事果树生理生态研究。E-m a i l:y g k 9 9 0 1 0 7 1 6 3.c o m*通信作者:张林森(1 9 6 4-),男,教授、硕士生导师,主要从事果树生理生态研究。E-m a i l:l i n s e n z h a n g 1 6 3.c o m 摘 要:【目的】为提高氮肥利用效率,减少氮排放,将聚丙烯酰胺与氮肥进行配施,研究相关处理对盆栽苹果苗生理生长、氮排放与土壤特性的影响,为苹果种植采用合理的聚丙烯酰胺用量,提高氮肥利用率提供理论依据。【方法】以烟富3号三年生苹果苗为试验材料,通过盆栽试验分别设置聚丙烯酰胺0 g、2 5 g、5 0 g、7 5 g与氮肥0 g、1 2.5 g、2 5 g、5 0 g组合配施处理,分析氧化亚氮排放通量、铵态氮排放速率,土壤团聚体以及有机质等土壤养分的含量变化。【结果】在同一氮肥水平下,氧化亚氮排放通量与铵态氮排放速率,随着聚丙烯酰胺用量的提高整体呈现下降趋势,在氮排放总量上聚丙烯酰胺可以显著降低氮排放,在1 2.5 g、2 5 g、5 0 g氮肥水平下,施加7 5 g聚丙烯酰胺的处理相比不施加聚丙烯酰胺的处理,氮排放分别减少了1 9.4 4%、3 0.0 0%、3 7.0 2%;聚丙烯酰胺的施用能不同程度改善土壤理化性质,在1 2.5 g、2 5 g、5 0 g氮肥水平下,土壤中速效氮质量分数均在施用7 5 g聚丙烯酰胺时达到最高值,分别提高了4 3.4 6%、3 8.3 5%、3 0.3 5%,有机质以及0.2 5 mm的团聚体也表现出相似的趋势,在1 2.5 g与5 0 g的氮肥水平下,在施用7 5 g聚丙烯酰胺时有机质含量达到最高值,相比不施用聚丙烯酰胺的处理,增加了3 7.0 2%与3 5.9 3%;在同一氮肥水平下,施用聚丙烯酰胺的苹果盆栽苗当年新梢增长量、根系总长度、根系面积与体积都显著高于不施加聚丙烯酰胺的处理。【结论】综上所述,聚丙烯酰胺能够有效改善氮排放、土壤特性,促进苹果树生长。关键词:聚丙烯酰胺;氮排放;苹果;土壤特性文章编号:2 0 9 6-8 1 0 8(2 0 2 3)0 4-0 0 0 7-0 9 中图分类号:S 6 0 6,S 6 6 1.1 文献标识码:AE f f e c t s o f C o m b i n e d A p p l i c a t i o n o f P o l y a c r y l a m i d e a n d N i t r o g e n F e r t i l i z e r o n N i t r o g e n E m i s s i o n,S o i l C h a r a c t e r i s t i c s a n d P h y s i o l o g i c a l G r o w t h o f A p p l e S e e d l i n g sY U G u o k a n g,L I A N G J i e,Z HA N G X i n y u,Z HA O Z i y a n,Z HA N G L i n s e n*(C o l l e g e o f H o r t i c u l t u r e,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y,Y a n g l i n g S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:【O b j e c t i v e】I n o r d e r t o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f n i t r o g e n u s e a n d r e d u c e n i t r o g e n e m i s s i o n,p o l y a c r y l a m i d e a n d n i t r o g e n f e r t i l i z e r w e r e a p p l i e d t o g e t h e r t o s t u d y t h e e f f e c t s o f r e l a t e d t r e a t m e n t s o n t h e p h y s i o l o g i c a l g r o w t h o f p o t t e d a p p l e s e e d l i n g s,n i t r o g e n e m i s s i o n a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s,w h i c h p r o v i d e d a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r a p p l e p l a n t i n g u s i n g a r e a s o n a b l e a-m o u n t o f p o l y a c r y l a m i d e a n d i m p r o v i n g n i t r o g e n u t i l i z a t i o n r a t e.【M e t h o d s】T a k i n g Y a n f u N o.3 t h r e e-y e a r a p p l e s e e d l i n g a s t h e t e s t m a t e r i a l,p o t e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d t o s e t t h e c o m b i n a t i o n o f p o l y a c r y l a m i d e(0 g,2 5 g,5 0 g,7 5 g)a n d n i t r o g e n f e r t i l i z e r(0 g,1 2.5 g,2 5 g,5 0 g),r e s p e c t i v e l y,t o a n a l y z e t h e n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n f l u x,a mm o n i u m n i t r o g e n e m i s s i o n r a t e,s o i l a g g r e g a t e a n d o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t c h a n g e s.【R e s u l t s】T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u n d e r t h e s a m e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l,t h e n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n f l u x a n d a mm o n i u m n i t r o g e n e m i s s i o n r a t e s h o w e d a n o v e r a l l d o w n w a r d t r e n d w i t h t h e i n-c r e a s e o f t h e d o s a g e o f p o l y a c r y l a m i d e,a n d t h e t o t a l n i t r o g e n e m i s s i o n o f p o l y a c r y l a m i d e c o u l d s i g n i f i c a n t l y r e d u c e t h e n i t r o g e n e m i s s i o n.U n d e r t h e t h r e e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l s o f 1 2.5 g,2 5 g a n d 5 0 g,c o m p a r e d w i t h t h e t r e a t m e n t w i t h o u t t h e a p p l i c a-t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,t h e n i t r o g e n e m i s s i o n d e c r e a s e d b y 1 9.4 4%,3 0.0 0%a n d 3 7.0 2%,r e s p e c t i v e l y.T h e a p p l i c a t i o n o f p o l y a c r y l a m i d e c o u l d i m p r o v e s o i l p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s i n d i f f e r e n t d e g r e e s.U n d e r t h e t h r e e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l s o f 1 2.5 g,2 5 g a n d 5 0 g,t h e a v a i l a b l e n i t r o g e n c o n t e n t i n s o i l r e a c h e d t h e h i g h e s t v a l u e u n d e r t h e a p p l i c a t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,i n c r e a s i n g 4 3.4 6%,3 8.3 5%,3 0.3 5%,o r g a n i c m a t t e r a n d&g t,r e s p e c t i v e l y.T h e 0.2 5 mm a g g r e g a t e s 7a l s o s h o w e d a s i m i l a r t r e n d.U n d e r t h e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l o f 1 2.5 g a n d 5 0 g,t h e o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t r e a c h e d t h e h i g h-e s t v a l u e u n d e r t h e a p p l i c a t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,w h i c h i n c r e a s e d b y 3 7.0 2%a n d 3 5.9 3%c o m p a r e d w i t h t h e t r e a t m e n t w i t h o u t t h e a p p l i c a t i o n o f p o l y a c r y l a m i d e.U n d e r t h e s a m e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l,t h e n e w g r o w t h,t o t a l r o o t l e n g t h,r o o t a r-e a a n d v o l u m e o f a p p l e p o t t e d p l a n t s t r e a t e d w i t h p o l y a c r y l a m i d e w e r e s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h o s e t r e a t e d w i t h o u t p o l y a c r y l-a m i d e.【C o n c l u s i o n】I n c o n c l u s i o n,p o l y a c r y l a m i d e c a n e f f e c t i v e l y i m p r o v e n i t r o g e n e m i s s i o n,s o i l c h a r a c t e r i s t i c s a n d p h y s i o l o g-i c a l g r o w t h o f a p p l e t r e e.K e y w o r d s:p o l y a c r y l a m i d e;e m i s s i o n o f n i t r o g e n;a p p l e;c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l 黄土高原是我国两大苹果优势产区之一,由于得天独厚的土壤气候优势,其苹果面积和产量逐年增加,目前已占到全国苹果总面积和总产量的5 7%和5 2%1。但是该地区常年干旱少雨、黄土裸露、水分年变率和季节变率大、昼夜温差大,在果园的栽培管理过程中,容易出现土壤干层、降水不足等问题,导致其无法满足苹果果园的生长需求。氮素是影响果树生长、品质和产量的首要营养元素,然而黄土高原优势主产区果农过量施氮现象明显。以陕西省为例,2 0 0 1年氮过量果农比例为5 0%,2 0 0 9年高达8 4%。部分果园化肥施用量已高达 N 6 4 1 k g/h m22。为此,农业部制订 到2 0 2 0年化肥使用量零增长行动方案。按照农业部规划,到2 0 2 0年我国化肥利用效率要达到4 0%以上,全国主要农作物化肥施用量实现零增长。减少化肥施用量的一个有效途径就是提升化肥的利用效率,而我国化肥的利用效率却始终低于国际水平3。氮肥在促进农业增产的同时也带来了负面影响,氮肥施入土壤后,除被作物吸收外,还可随降水和灌溉水淋入到土壤深层,或经氨挥发、反硝化作用,以氨(NH3)、氮氧化物(N O2)等气体形式进入大气中。其中,氨挥发是氮肥气态损失的重要途径,进入大气中的氨可随降水或干沉降重新进入农田和自然生态系统,引起自然土壤和水体氮素富营养化、土壤酸化,甚至导致植物种类更替和部分物种灭绝。排放到大气中的氧化亚氮(N2O)气体虽以痕量存在,但在过去的1 0 0年中,其对温室效应的贡献却达到5%4。氧化亚氮(N2O)作为重要的温室气体,其排放量不断增加是导致全球变暖这一生态环境问题的根源5-7。所以研究如何提高农田氮肥利用率,减少相关氮排放,对于采取合理的氮肥管理措施提高土壤养分含量、减少温室气体排放,实现农业可持续发展具有重要意义。氧化亚氮相关氮排放其排放通量主要受土壤类型、氮肥用量等因素的影响7-8。聚丙烯酰胺作为一种抗旱保水剂,其主要成分为高吸水性树脂,是一种吸水能力特别强的功能高分子材料,可以吸收其自身质量上千倍的水供植物利用,并且在土壤中可以自行降解,不会污染地下水资源,农业上人们将其比喻为“微型水库”9-1 0。正是由于聚丙烯酰胺独特的分子结构与吸水特性,将聚丙烯酰胺浸泡在尿素溶液中,可以让尿素分子进入聚丙烯酰胺内部的网状结构,从而使得尿素分子在土壤中时随着保水剂的水分与土壤水分动态交换时缓慢释放从而调控 N2O 排放1 1-1 5。近年来对保水剂的研究层出不穷,苟春林等研究了氮肥对保水剂吸水保肥性能的影响1 6,杜建军等研究了保水剂对氮肥氨挥发和氮磷钾养分淋溶损失的影响1 7。张富仓等研究了保水剂对土壤保水持肥特性的影响1 8。黄震等研究了不同保水剂对土壤水分和氮素保持的比较1 9。苟春林等研究了保水剂与氮肥的相互影响及节水保肥效果2 0。郭建芳等研究了保水剂对氮素缓释效果2 1。保水剂在苹果园水土流失和土壤养分流失方面也有部分研究,李晶晶等研究了聚丙烯酰胺对坡地苹果园水土流失和土壤养分流失的影响2 2。关于聚丙烯酰胺也多在果树生理生长方面,如张春强等研究发现,苹果新梢生长量、单果重、果实横径和产量随着聚丙烯酰胺用量的增加总体上表现出先增大后减小的趋势,并在聚丙烯酰胺为0.2 5k g株-1水平表现出最大值2 3。而关于聚丙烯酰胺对果园节水抗旱、氮肥吸收以及N2O排放影响方面的研究相对较少,聚丙烯酰胺在与氮肥配施过程中对土壤作用从而影响N2O排放的机制也不清楚,对这些管理措施的交互作用鲜有报道。在盆栽条件下,选用烟富3号3年生苹果苗,分析不同水平氮肥与聚丙烯酰胺配施对土壤团聚体、可利用性氮素、温室气体排放以及苹果苗生理生长的影响,以期选择出最佳聚丙烯酰胺和氮肥用量组合,减少氨挥发和氧化亚氮排放,提高氮素利用效率,为农田培肥减排绿色生产提供技术支撑。1 材料与方法试验选择在西北农林科技大学园艺学院千阳苹果试验站进行。千阳县位于北纬3 4 1 5 5 7,东经1 0 7 3 4 0。海拔1 1 0 0 m,属暖温带半大陆性气候,8 果树资源学报 2 0 2 3,4(4)年均气温1 0.9,年降水量6 5 3 mm。年平均相对湿度为6 9%,月平均湿度5 9%。属温带大陆性季风区半湿润气候。四季冷暖干湿分明。秋季多连阴雨,冬季较寒冷,春季多季风,夏季气候凉爽。1.1 试验设计试验于2 0 2 1年1 0月中旬进行,选取生长一致的3年生烟富3号自根砧苗4 8株,用高4 3 c m、直径5 5 c m的塑料花盆进行盆栽。所有盆栽放置于人工搭建的防雨棚中,以免自然降水对试验的干扰。试验用土来自千阳苹果园土壤,用孔径5 mm的铁丝网筛子晒过后,并经过人工均匀拌土后与经过6 h充分吸水后的保水剂聚丙烯酰胺、尿素溶液混匀后装入盆中,各盆施入1 8 g过磷酸钙与1 8 g硫酸钾。各处理随机分布。按照试验设计及施用水平,2 0 2 1年在苹果幼树移栽时一次性施用全部保水剂:保水剂聚丙烯酰胺由胜利炼油厂劳动服务公司生产,分子量大于8 0 0万。尿素为中国石油天然气股份有限公司生产的昆仑尿素,N含量为4 6%。试验设氮肥施用量N 0、N 1、N 2、N 3 共4个水平。N 0、N 1、N 2、N 3分别施用尿素 0、1 2.5、2 5、5 0 g,供试氮肥为尿素。设聚丙烯酰胺施用量W 0、W 1、W 2、W 3共4个水平,每盆分别施用聚丙烯酰胺0、2 5、5 0、7 5 g。设置不施加氮肥与聚丙烯酰胺配施处理为C K,各氮肥水平均与聚丙烯酰胺各水平两两搭配进行处理,各处理均为3次重复。1.2 测定项目1.2.1 气体样品的采集与分析氧化亚氮采用静态箱法采集,采集箱由底座和带盖P V C塑料管组成,P V C塑料管直径2 0 c m高2 0 c m,底座下端深入土中6 c m,P V C管中部设置一采样口。采集气体样品时,将塑料管倒扣在底座上计时3 0 m i n后,用3 0 m l针筒采集样品1 5 m l然后将气体快速注入真空瓶中,并测量地表下5 c m、1 0 c m地温与气温后揭开盖子避免影响土壤气体交换。在苹果树移栽后,连续采集1 0 d氧化亚氮,从第3周开始每隔3 d采集气体一次,移栽3 5 d之后逐渐拉长测定周期,将样品带回实验室利用气相色谱仪(型号:安捷伦7 8 9 0 B)测定。采用以下公式计算N2O的排放通量F=KPP0T0THdCdT 式中,F为气体通量g(h m2d)-1;K为单位换算系数;P为采样点气压(k P a);T为采样时空气的绝对温度(K);H为采样箱高度(m);为标准状态下(T0=2 7 3 K,P0=1 0 1.3 k P a)N2O气体的密度(gL-1);dC/dT为采样时气体浓度随时间的变化率。C=标气浓度气体峰面积/标气峰面积温室气体累积排放量()计算公式如下:=ni(RiDi)式中:为土壤N2O的排放总量(k gh m-2);Ri为第i次采样时N2O的日排放通量(gm-2d-1);Di为第i次采样到第i+1次采样间隔的天数(d)。氨的挥发量采用通气法测定,分别将两块厚度均为2 c m、直径为1 6 c m的海绵均匀浸以1 5m l配制好的磷酸甘油溶液,再将两个海绵置于P V C塑料管中,下层的海绵距管底5 c m,上层的海绵与管顶部相平,P V C管下部埋入地面1 c m。采集频率与采集氧化亚氮排放频率相同。测定样品时,将通气法装置中下层的海绵分别装入5 0 0 m l的塑料瓶中,加3 0 0 m l的1 m o lL-1的K C L溶液,使海绵完全浸于其中,振荡1 h后,浸取液中的铵态氮用连续流动分析仪(T R A C C S 2 0 0 0)测定。1.2.2 土壤特性测定试验结束后,将盆中土壤取出混匀,采用四分法取土壤,样品自然风干,过筛子(2 mm、2 1 mm、10.5 mm、0.50.2 5 mm 和0.2 5 mm 各粒级土壤团聚体含量。1.2.3 生理指标根系形态指标的测定:根系经清水冲洗后,用透射扫描仪(E S P O N P e r f e c t i o n V 7 5 0)对根系样品进行扫描,获取整株根系图像,再利用W i n R H I Z O根系分析软件进行根系长度、根系总表面积、根尖数分析。单叶质量的测定:在果树生长周期结束后,将盆栽苗所有叶片摘取后,用电子天平称量单叶质量,最后取均值。1年生枝条生长总量的测定:在果树生长周期9 于国康,等:聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响 结束时,将盆栽苗所有当年生长新梢剪下,测量长度后汇总分析。1.3 统计分析数据经E x c e l整理后,使用 S P S S 2 5.0 统计软件对试验数据进行方差分析,使用最小显著性差异法(L S D)在0.0 5的显著性水平上进行分析。2 结果与分析2.1 聚丙烯酰胺与氮肥配施不同处理对土壤特性的影响在同一氮肥水平下,土壤特性的变化趋势基本一致。如表1所示,在各个氮肥水平下土壤中速效氮的质量分数在不施氮肥的C K处理下最低,随着聚丙烯酰胺的施加,土壤中速效氮的质量分数随之升高,且皆显著高于不施加聚丙烯酰胺的C K处理。施加聚丙烯酰胺7 5g时,土壤中速效氮质量分数达到最高;土壤中速效磷与速效钾并不随着聚丙烯酰胺的施加而产生明显的变化。施用聚丙烯酰胺对土壤中有机质的含量影响较大,在各个氮肥水平下,随着聚丙烯酰胺的施加,土壤中有机质含量总体呈现增长趋势;在N 1氮肥水平下,当聚丙烯酰胺施加7 5 g时,有机质含量达到最高,且显著高于其他各处理;在N 2氮肥水平下,当聚丙烯酰胺施加5 0 g时,有机质含量达到最高,并显著高于其他各处理;表1 在同一氮肥水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对土壤理化性质的影响单位:m gk g-1处理速效氮速效磷速效钾有机质C K8.9 1 c9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cN 1 W 09.5 5 c1 3.0 0 a4 5 4.3 3 a 1 4.1 8 cN 1水平N 1 W 11 0.7 7 b1 3.0 0 a4 5 6.2 9 a 1 6.0 7 b cN 1 W 21 2.6 5 a1 3.8 3 a4 5 7.2 2 a 1 7.0 7 a bN 1 W 31 3.7 0 a1 4.1 7 a4 5 6.7 1 a 1 9.4 3 aC K8.9 1 d9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cN 2 W 01 1.9 1 c1 1.5 0 a4 5 6.5 3 a 1 3.2 3 cN 2水平N 2 W 11 6.0 2 b1 2.3 7 a4 5 7.3 9 a 1 4.1 3 b cN 2 W 2 1 7.0 3 a b1 3.5 6 a4 5 5.2 4 a 1 9.5 3 aN 2 W 31 8.8 6 a1 2.3 7 a4 5 7.3 7 a 1 7.6 7 a bC K8.9 1 c9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cN 3 W 02 0.9 2 b1 2.0 1 a4 5 8.3 7 a 1 5.0 3 bN 3水平N 3 W 1 2 4.0 1 a b1 5.4 9 a4 5 9.0 1 a 1 5.3 3 bN 3 W 2 2 4.8 9 a b1 3.3 3 a4 5 6.4 6 a 1 9.7 0 aN 3 W 32 7.2 7 a1 4.5 4 a4 5 8.6 2 a 2 0.4 3 a 注:不同小写字母表示处理间差异显著(P0.0 5),下表同。在N 3氮肥水平下,聚丙烯酰胺施加5 0 g与7 5 g时,土壤中有机质皆显著高于其他各处理。在同一氮肥水平下,土壤中粒径大于0.2 5mm的团聚体含量在不同氮肥水平下,整体呈现出随着聚丙烯酰胺用量的增加而递增的趋势,由图1可知,在N 1水平与N 2水平下都为施加聚丙烯酰胺7 5 g 不同小写字母表示处理间差异显著(P 0.2 5 mm土壤团聚体组成的影响01 果树资源学报 2 0 2 3,4(4)处理达到最高,并显著高于其他各处理;在N 3水平下,土壤中粒径大于0.2 5 mm的团聚体在施加聚丙烯酰胺5 0 g与7 5 g时达到最高,并显著高于其他各处理。所以施加聚丙烯酰胺有利于提高土壤速效氮与有机质含量,并增加土壤中粒径大于0.2 5 mm的团聚体。在相同聚丙烯酰胺水平下,如表2所示土壤速效磷与速效钾并没有显著差别;土壤中速效氮的质量分数随着氮肥的增加而升高;土壤中有机质含量的变化趋势与速效氮类似,总体呈现出随着氮肥升高而升高的趋势。表2 在同一聚丙烯酰胺水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对土壤理化性质的影响单位:m gk g-1处理速效氮速效磷速效钾有机质C K8.9 1 c9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cW 0水平N 1 W 09.5 5 c1 3.0 0 a4 5 4.3 3 a 1 4.1 8 cN 2 W 01 1.9 1 b1 1.5 0 a4 5 6.5 3 a 1 3.2 3 cN 3 W 02 0.9 2 a1 2.0 1 a4 5 8.3 7 a 1 5.0 3 bC K8.9 1 d9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cW 1水平N 1 W 11 0.7 7 c1 3.0 0 a4 5 6.2 9 a 1 6.0 7 b cN 2 W 11 6.0 2 b1 2.3 7 a4 5 7.3 9 a 1 4.1 3 b cN 3 W 12 4.0 1 a1 5.4 9 a4 5 9.0 1 a 1 5.3 3 bC K8.9 1 d9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cW 2水平N 1 W 21 2.6 5 c1 3.8 3 a4 5 7.2 2 a 1 7.0 7 a bN 2 W 21 7.0 3 b1 3.5 6 a4 5 5.2 4 a 1 9.5 3 aN 3 W 22 4.8 9 a1 3.3 3 a4 5 6.4 6 a 1 9.7 0 aC K8.9 1 d9.5 0 a4 5 5.3 1 a 1 2.8 3 cW 3水平N 1 W 31 3.7 0 c1 4.1 7 a4 5 6.7 1 a 1 9.4 3 aN 2 W 31 8.8 6 b1 2.3 7 a4 5 7.3 7 a 1 7.6 7 a bN 3 W 32 7.2 7 a1 4.5 4 a4 5 8.6 2 a 2 0.4 3 a2.2 聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放的影响如图2所示,在同一氮肥水平下,铵态氮排放速率在7月到达最高点,并随着聚丙烯酰胺的施用量不断升高,铵态氮总体排放速率呈现降低趋势,并于施加聚丙烯酰胺7 5 g时,铵态氮排放速率达到最低值;氧化亚氮排放通量方面总体规律与铵态氮相似,如图3所示,氧化亚氮排放通量随着聚丙烯酰胺施用量的升高而呈现递减趋势;在各氮肥水平下,氧化亚氮排放通量在处理2 5 d左右到达最高点,随后氧化亚氮排放通量逐渐减少。所以,对苹果苗施加聚丙烯酰胺可以有效降低铵态氮排放速率与氧化亚氮的排放通量。如图4所示,在同一氮肥水平下,聚丙烯酰胺的加入可以一定程度上减少氮排放,尤其是在N 3水平下,氮排放随着聚丙烯酰胺用量的增加而逐渐减少,并且加入7 5g聚丙烯酰胺时氮排放最低。2.3 聚丙烯酰胺与氮肥配施对苹果盆栽苗生理生长的影响为苹果苗施加聚丙烯酰胺后,如表3所示,1年生枝条生长总量显著高于未施加聚丙烯酰胺的处理,之后随着聚丙烯酰胺施用量的不断提高,在N 2与N 3水平下,直至施加聚丙烯酰胺5 0 g以上,1年生枝条生长总量开始显著高于其他各处理,在N 1水平下,1年生枝条生长总量随着聚丙烯酰胺施用量的增加并未出现明显增长。在各个氮肥水平下,对苹果苗施加聚丙烯酰胺,苹果单叶质量并未见到 11 于国康,等:聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响 图2 在同一氮肥水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对铵态氮排放速率的影响图3 在同一氮肥水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对氧化亚氮排放通量的影响明显的效果。为苹果苗施加聚丙烯酰胺后,苹果苗根系生理生长受到明显影响,在各个氮肥水平下,根系总长度与根系总体积趋势总体相同,总体呈现出随着聚丙21 果树资源学报 2 0 2 3,4(4)图4 在同一氮肥水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放的影响表3 在同一氮肥水平下聚丙烯酰胺与氮肥配施对果树生理生长的影响处理 1年生枝条生长总量/mm单叶质量/g根系总长度/mm根系总面积/mm2根系直径/mm根系总体积/mm3C K2 1 7.4 0 b0.5 2 a6 1 6 4.2 0 b2 5 7 5.3 6 b1.1 1 a7 6.5 1 bN 1 W 03 5 1.9 3 a b0.5 1 a6 1 6 9.7 4 b2 4 9 2.4 4 b1.5 1 a9 6.6 4 bN 1水平N 1 W 14 1 6.8 7 a0.6 8 a1 2 4 0 7.8 4 a b4 5 1 2.0 6 a1.5 2 a1 4 1.6 5 a bN 1 W 24 5 4.5 7 a0.5 9 a1 2 7 3 5.2 1 a b5 3 6 6.2 2 a1.5 1 a1 6 5.3 2 a bN 1 W 34 5 4.7 0 a0.5 3 a1 6 1 0 1.0 3 a5 8 5 0.2 4 a1.6 4 a2 0 0.7 0 aC K2 1 7.4 0 b0.5 2 a6 1 6 4.2 0 c2 5 7 5.3 6 b1.1 1 a7 6.5 1 bN 2 W 03 8 8.8 0 a b0.6 2 a1 3 3 5 8.2 1 b5 1 7 2.0 2 a b1.3 7 a1 6 9.6 1 a bN 2水平N 2 W 13 9 5.3 3 a b0.5 0 a1 5 7 9 1.1 7 a b5 1 8 8.5 5 a b1.3 9 a2 1 0.2 9 a bN 2 W 24 5 5.7 3 a0.5 2 a1 6 6 8 1.7 6 a b5 6 5 6.5 0 a1.5 3 a2 4 2.3 9 aN 2 W 35 3 9.8 0 a0.4 7 a2 1 9 5 1.8 9 a7 1 6 8.8 4 a1.5 1 a2 4 2.6 1 aC K2 1 7.4 0 b0.5 2 a6 1 6 4.2 0 c2 5 7 5.3 6 b1.1 1 a7 6.5 1 cN 3 W 03 4 4.4 6 a b0.4 8 a1 0 8 4 8.8 3 b2 1 6 0.9 3 b1.2 6 a8 0.4 0 cN 3水平N 3 W 14 0 7.2 6 a b0.5 1 a1 1 4 1 6.6 6 b3 0 2 5.3 6 b1.3 3 a9 5.9 0 b cN 3 W 24 4 3.8 3 a0.6 0 a1 3 0 1 5.7 6 a b3 3 4 6.1 5 a b1.3 9 a1 4 3.9 6 a bN 3 W 34 5 9.3 6 7 a0.5 1 a1 4 7 4 2.9 0 a4 7 9 5.0 6 b1.3 7 a1 8 0.6 4 a烯酰胺施用量的增加根系总长度与根系总体积也随之递增,聚丙烯酰胺施加7 5g时根系总长度与根系总体积达到最高,并显著高于其他各处理。在根系粗度方面,聚丙烯酰胺的施加并没有对根系粗度有明显的影响,各处理之间差异不明显。所以,聚丙烯酰胺的施加可以增加苹果苗新梢生长量,并有助于增加根系总长度,提高根系面积与体积。3 讨论聚丙烯酰胺是一种线型高分子聚合物,这类物质内部含有大量的羟基以及羧基组成的亲水基团,聚丙烯酰胺其独特的三维网状结构为这些亲水基团高渗透缔合的场所,使得聚丙烯酰胺体现出很强的吸水性与保水性,因此国内大多研究者将聚丙烯酰胺应用于旱区农业节水研究方面2 4-2 5。本次试验利用聚丙烯酰胺强吸水与保水特点,在不同氮肥水平下,聚丙烯酰胺吸收氮肥溶液后施进3年生苹果苗,结果显示施加聚丙烯酰胺有利于提高土壤中速效氮与有机质含量,并显著增加土壤中粒径大于0.2 5 mm的团聚体。R AHMA N等2 6在种有辣椒的土壤中施用含氮量2 4.7 6%的聚丙烯酸基质,1 0 d后,土壤含氮量明显高于普通尿素组,并随时间缓慢31 于国康,等:聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响 降低,至种植期结束仍可检测到部分残留氮,而普通尿素组的土壤氮含量短时间内迅速降低并接近于0,这与本试验中在同一氮肥水平下,加入聚丙烯酰胺使得土壤中速效氮质量分数显著增多的结果相符。有研究2 7显示,聚丙烯酰胺的施入可以通过胶结作用,增强土壤中分散微粒的粘结力,从而形成大量的水稳性团聚体,有利于改善并稳定土壤结构,也符合本次研究结果。同时有研究人员2 8-2 9发现当聚丙烯酰胺浓度高时可以促进大团粒的形成,而低浓度时可以促进小团粒的形成,并且当聚丙烯酰胺周围环境是黄绵土时,聚丙烯酰胺会使环境中着重增加0.2 5 2.0 0粒径的团粒,而本次试验所使用的试验土正是来自于西北农林科技大学千阳苹果试验站的黄绵土,与本次试验中团粒体的显著增多的结果相符合。以往聚丙烯酰胺是直接将固体聚丙烯酰胺颗粒直接与肥料混合均匀施入田间,或者溶于水配成一定比例的溶液施与土壤3 0,这种方法很容易造成肥料与聚丙烯酰胺难以充分接触,使得两者很难相互作用。所以本次试验选择将干燥的聚丙烯酰胺颗粒浸泡在氮肥溶液中让其充分吸水膨胀。有研究显示,将聚丙烯酰胺浸泡在尿素溶液中,可以让尿素分子进入聚丙烯酰胺内部的网状结构,从而使得尿素分子在土壤中时随着保水剂的水分与土壤水分动态交换时缓慢释放1 3,这也解释了本次试验中显示在同一氮肥水平下,随着聚丙烯酰胺的增多氧化亚氮排放通量与铵态氮排放速率随之降低的原因。在Z H E N G等3 1制备的小麦秸秆聚丙烯酸保水剂以及覃莉莉等3 2制备的玉米秸秆-聚丙烯酰胺复合保水剂的研究中都显示在聚丙烯酰胺对尿素的吸附作用下,尿素在土壤中的释放速率明显降低,这也与本次试验结果相符合。聚丙烯酰胺的施用在改善土壤特性的同时,也影响着植物的生长,在本次试验中,在不同氮肥水平下聚丙烯酰胺的使用都增加了苹果苗新梢生长量,并有助于增加根系总长度,提高根系面积与体积。有研究3 3-3 5表明,保水剂的施加可以显著增加根密度和根生物量,这与本研究中的结果相符合。有研究3 6表明在黄瓜生