氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响.pdf

【目的】比较氮肥减施条件下有机肥替代在滴灌棉花上的肥效及其对土壤硝态氮的影响以选择合适的有机肥替代氮肥技术提高氮肥利用率【方法】试验设 个处理分别为()不施氮肥()()习惯施肥()()习惯施肥减氮 ()()习惯施肥减氮 后 由尿素提供 由有机肥提供()()在处理()的基础上增加黄腐酸 /()分析有机肥替代氮肥技术对棉花产量及氮肥利用率的影响【结果】()与习惯施肥相比 显著增加棉花干物质量增产 而有机肥替代部分氮肥与习惯施肥的棉花干物质与产量大体相同()与习惯施肥相比、的棉花氮素吸收量没有显著差异但氮肥利用率分别增加了 和 个百分点减少了土壤氮素盈余()等氮量条件下 显著增加了土壤硝态氮含量【结论】在减氮 条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸的效果优于习惯施肥而有机肥替代部分氮肥效果与习惯施肥相当关键词:有机肥替代氮肥棉花产量中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期():基金项目:新疆生产建设兵团重点领域科技攻关计划项目“主要作物精准施肥一体化技术和装备研发及应用示范”()新疆生产建设兵团第七师农业科技攻关项目“北疆地区棉花生长全程沼液配肥系统技术集成与示范”()作者简介:杨国江()男宁夏人副研究员研究方向为作物高效施肥().通信作者:陈云()男甘肃人研究员研究方向为植物营养().林祥群()女新疆人教授研究方向为农产品加工与检测().引 言【研究意义】化肥为作物生长提供了必需养分化肥施用量尤其是氮肥施用量有所增加 过量施用氮肥会导致土壤质量降低 研究氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响对选择合适的有机肥替代技术有实际意义【前人研究进展】化肥减量条件下有机肥替代化肥能够显著增加作物产量 但并不是有机肥替代比例越高越好 有机肥替代比例过高反而会造成作物减产 适宜的有机肥替代化肥的比例才能提高土壤养分有效性增加作物养分吸收和运输 有机肥替代化肥的最佳比例为 化肥减量配施黄腐酸能够改善土壤速效养分供应促进作物生殖器官中的养分累积提高作物产量及改善品质 【本研究切入点】新疆棉花种植面积和总产均占全国的以上随着化肥减施增效技术的推广有机肥替代化肥也取得了一定成效 但目前有机替代主要集中在一种有机肥替代部分化肥或黄腐酸配施化肥上而化肥减施下有机肥替代化肥再配施黄腐酸对棉花产量和氮肥吸收利用的影响尚无文献报道 需比较氮肥减施条件下有机肥替代在滴灌棉花上的肥效及其对土壤硝态氮的影响【拟解决的关键问题】设置 个处理分析棉花产量、氮肥吸收利用及土壤硝态氮的变化建立合适的氮肥减施下等氮量有机替代技术模式为新疆棉花化肥减施和有机肥替代化肥提供支撑 材料与方法第 期 杨国江等:氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响 材 料试验于 年和 年在新疆石河子市北泉镇开展试验区土壤为壤质灌耕土 棉花供试品种为新陆早 号 年 月 日和 年 月 日播种 采取膜下滴灌种植 膜 行 条滴灌带行距配置()株距 小区面积 滴灌带滴头流量为 /播种后滴灌出苗水(第 水)第 水 月 日灌溉以后每间隔 灌溉 次 月 日停水全生育期灌溉 次灌水定额 /灌溉定额 /表 表 土壤基本农化性状 深度()有机质(/)硝态氮(/)有效磷(/)速效钾(/)方 法 试验设计在相同磷、钾(/、/)施用量的基础上设 个处理 处理:不施氮肥()处理:习惯施肥施氮量/全部施用尿素()处理:习惯施氮减量即 施 氮 量 /全 部 施 用 尿 素()处理:施氮量 /的尿素()和 的有机肥()()处理:在处理 的基础上增施黄腐酸 /()各处理重复 次各处理 的氮肥在播种前基施其中处理、处理 施用尿素处理、处理 施用猪粪氮肥作追肥(尿素)分别在棉花蕾期(次)、花期(次和)、铃期(次和)和盛铃期(次)分 次随水滴施处理 的黄腐酸分别在棉花蕾期和花期随水滴施 各处理的磷肥为重过磷酸钙()、钾肥为硫酸钾()在翻地前作基肥一次性施入 猪粪有机肥主要理化指标:水分 有 机 质 样品采集在施基肥前、蕾期、花期、成熟期在试验区多点采集 、土壤带回实验室风干拣去植物根系、动物残体和石块等杂物研磨备用 测定指标土壤 值:称取 过 筛的风干土样加入 去除 的蒸馏水()震荡 静止沉淀后用酸度计测试上清液的 值即为土壤的 值土壤养分:有机质采用重铬酸钾 外加热法硝态氮用 /的 溶液浸提流动分析仪测定有效磷用 的 /浸提钼锑抗比色速效钾用 浸提火焰光度法测定生物量:在棉花成熟期采集地上部的植株样品按茎、叶、蕾/花、壳、纤维、籽等不同器官分离开 杀青 然后 烘干至恒重称重记录干物质重即地上部生物量植株全:将烘干的植株样品粉碎过 筛用 消煮用凯氏定氮法测定植株不同部位 含量棉花产量:成熟期于各小区调查面积为 内的棉花株数、铃数并采收小区内棉花 朵测单铃重氮肥利用率()(施氮区作物吸氮量 不施氮区作物吸氮量)/施氮量 表示被植物吸收的氮占施入土壤的肥料氮的比例氮表观平衡(/)施氮量(投入量)棉花氮吸收量(移走量)数据处理图表利用 制作试验数据采用 统计软件进行方差分析和多重比较(法)结果与分析 有机肥替代部分氮肥对棉花产量的影响研究表明试验年份对棉花产量没有显著影新新疆疆农农业业科科学学第 卷响()处理间产量差异显著()施用氮肥显著提高了皮棉产量其中氮肥减施条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸()的增产效果最好 年氮肥减量()的 棉 花 产 量 显 著 低 于 习 惯 施 肥()减产 氮肥减量 条件下和 处理比 处理分别增产 和 但三者间没有显著差异 年氮肥减量 条件下处理比 处理减产 而 处理比 处理分别显著增产 但 和 处理没有显著差异 图 注:不施氮肥施氮量 /施氮量/施氮量 /由尿素提供 由有机肥提供配施 /黄腐酸 不同小写字母表示同一年份不同处理间差异达到显著性水平()下同:/()图 不同年份各处理的棉花产量变化 有机肥替代部分氮肥对棉花生物量的影响研究表明施用氮肥显著提高了棉花总生物量 年 处理的总生物量显著大于 处理增加 其中 处理的叶、纤维、棉籽的生物量显著大于 处理而茎与壳没有显著差异而 和 处理的生物量没有显著差异但二者都显著大于 和 处理 年 处理的总生物量显著大于 处理增加 且各部位的生物量叶都显著高于 处理而 和 处理的生物量没有显著差异但二者都显著大于 和 处理 在减氮 条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸的效果优于习惯施肥而有机肥替代部分氮肥效果与习惯施肥相当 图 图 不同年份各处理下棉花生物量分配与累积变化 (/)有机肥替代部分氮肥对棉花氮素吸收量的影响研究表明施用氮肥显著提高了棉花总氮素吸收量 年 处理棉花的总氮素吸收量最大为 /显著大于、但与 处理没有显著差异而 与 处理总氮素吸收量显著大于 处理 与 处理的叶、茎、壳、纤维和棉籽的氮素吸收量都没有达到显著差异 处理壳的氮素吸收量显著大于 处理但其它部位没有显著差异而 与处理的叶、茎、壳、纤维和棉籽的氮素吸收量都没有显著差异 年 处理棉花的总氮素吸收量为 /显著大于、处理与、处理没有显著差异 处理叶的氮素吸收量显著高于 处理其它部位没有显著差异 处理叶和棉籽的氮素吸收量显著高于 处理其它部位没有显著差异与 处理的各部位氮素吸收量没有显著差异而 处理仅有棉籽的氮素吸收量显著高于 处理其它部位没有显著差异 图 第 期 杨国江等:氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响图 不同年份各处理下棉花不同部位磷素吸收量变化 (/)有机肥替代部分氮肥对棉花氮肥效率的影响研究表明 年施氮处理的氮肥利用率为 其中 处理的氮肥利用率最高其次是、处理而 处理最低 年 处理的氮肥利用率最高为 其次是 处理而 处理最低 为 年 的 平 均 氮 肥 利 用 率 为 其中、处理的氮肥利用率比 处理分别提高 、个百分点 年至 年不施氮处理的土壤 表观平衡均为亏缺 年平均为 /而、和 处理的土壤 表观平衡均为盈余 年平均分别为、和 /其中 处理的土壤 盈余远小于其它 个施氮处理表 表 各处理棉花氮肥效率和土壤氮素表观平衡 年份 肥利用率()素表观平衡 (/)均值 有机肥替代部分氮肥对土壤硝态氮的影响研究表明 年棉花蕾期各处理间 土壤硝态氮含量差异显著其中、处理显著大于其它处理二者间没有显著差异不施氮处理硝态氮含量最低为 /土壤硝态氮含量与 具有相同的趋势 花期 土层处理土壤硝态氮含量为 /显著大于除 之外的其它处理而、处理间没有显著差异 土壤硝态氮含量以、处理最高显著大于其它处理二者间没有显著差异 成熟期 土层、和 处理的硝态氮显著高于、处理三者间没有显著差异 土壤硝态氮含量以 处理最高显著大于其它处理而、处理间没有显著差异 年棉花蕾期 土层处理土壤硝态氮含量为 /显著大于其它处理其次是 处理处理最小 土壤硝态氮含量与 具有相同的趋势 花期 土层处理土壤硝态氮含量为 /显著大于、处理而与、处理没有显著差异 土层处理土壤硝态氮含量显著大于其它处理其次是 处理处理最小成熟期 土层、处理显著大于其它处理二者间没有显著差异不施氮处理硝态氮含量最低为 /土层处理土壤硝态氮含量显著大于其它处理而、处理间没有显著差异 表 新新疆疆农农业业科科学学第 卷表 不同生育期 土壤中硝态氮的含量 (/)年份处理蕾期 花期 成熟期 讨 论 化 肥 对 我 国 粮 食 产 量 的 贡 献 率 为 棉花是我国重要的经济作物其化肥效率低于粮食作物 习惯施氮量减少 时玉米、小麦得产量未出现显著下降 有机肥替代部分化肥可增加作物产量(短期)、改善土壤质量(长期)有机肥替代化肥的比例、作物种类与品种、土壤类型和肥料种类存在较大差异 孟琳等研究表明水稻上有机肥氮替代部分化肥氮最适比例在 任科宇等、等研究认为 的有机肥替代化肥可有效提高小麦和玉米产量 陶磊等研究表明有机肥替代 常规化肥用量可达到与单施化肥处理相同产量 哈丽哈什依巴提等试验表明与单施化肥相比有机肥氮替代 化肥氮可提高棉花氮素利用率显著增加棉花产量替代时维持相当棉花产量 研究结果表明等氮量条件下与单施化肥相比有机肥氮替代 化肥氮()可显著提高棉花产量但没有显著增加氮素吸收量有机肥氮替代 化肥氮再配施黄腐酸()比单施化肥()显著增加了棉花产量和氮素吸收量 年的氮肥平均利用率提高 个 百 分 点 与 习 惯 施 氮 量()相 比和 处理都维持了相当的棉花产量和氮素吸收量但都提高了氮肥利用率降低了土壤氮素表观平衡其中 处理的 年氮肥平均利用率最高为 提高了 个百分点 在肥料减量的基础上配施有机肥能够改善土壤理化性质并控制土壤养分的循环与转化 化肥配施有机肥能够减少土壤表观氮素盈余 降 低 氮 素 在 土 壤 剖 面 中 的 累 积 和 淋失 研究结果表明与习惯施氮相比习惯施氮减量 ()和有机肥氮替代 化肥氮()都降低了棉花生育期 土壤的硝态氮含量在 基础上配施黄腐酸()只显著降低了 土壤的硝态氮含量而 土壤的硝态氮含量没有显著差异可能是黄腐酸通过与尿素结合形成的具有较高稳定性的化学键 从而提高氮素有效性以及黄腐酸经氧化降解后能抑制土壤脲酶活性减缓尿素水解速度减少氮素损失 结 论 减氮 条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸比习惯施肥显著增加棉花干物质量提高棉花产量增产 而有机肥替代部分氮肥与习惯施肥的棉花干物质与产量大体相同 减氮 条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸、有机肥替代部分氮肥与习惯施肥的棉花氮素吸收量没有显著差异但两者都提高了氮肥利用率减少了土壤氮素盈余 等氮量条件下有机肥替代部分氮肥再配施黄腐酸显著增加了土壤硝态氮第 期 杨国江等:氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响参考文献()李书田 刘晓永 何萍 当前我国农业生产中的养分需求分析 植物营养与肥料学报 ():():():巨晓棠 谷保静 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势植物营养与肥料学报 ():():/.:/./.():():():():周江明 有机 无机肥配施对水稻产量、平直及氮素吸收的影响 植物营养与肥料学报 ():.():商跃凤 有机无机复混肥对水稻氮素利用率的影响 西南农业大学学报 ():():():():章永松 林咸永 罗安程 等 有机肥(物)对土壤中磷的活化作用及机理研究 植物营养与肥料学报 ():():():哈丽哈什依巴提 李青军 张炎 有机肥氮替代部分化肥氮对棉花养分吸收、氮素利用和产量的影响 中国土壤与肥料 ():():李孝良 胡立涛 王泓 等 化肥减量配施有机肥对皖北夏玉米养分吸收及氮素利用效率的影响 南京农业大学学报 ():():裴雪霞 党建友 张定一 等 化肥减施下有机替代对小麦产量和养分吸收利用的影响 植物营养与肥料学报():():姚媛媛 王晓琪 杨越超 等 控释尿素与黄腐酸提高稻麦轮作系统产量和效益的协同效应 植物营养与肥料学报():():吕冬青 张铭谷 马玉增 等 黄腐酸对蒜套棉制度下棉花产量品质及土壤性状的影响 水土保持学报 ():新新疆疆农农业业科科学学第 卷 ():刘小媛 杨劲松 姚荣江 化肥减量配施黄腐酸降低盐渍农田 含量提高氮磷养分有效性的协同效应 植物营养与肥料学报 ():():白玲 李俊华 褚贵新 等 有机无机肥配施对棉花养分吸收及氮素效率的影响 干旱地区农业研究 ():():陶磊 褚贵新 刘涛 等 有机肥替代部分化肥对长期连作棉田产量、土壤微生物数量及酶活性的影响 生态学报():():():赖波 汤明尧 柴仲平 等 新疆农田化肥施用现状调查与评价 干旱区研究 ():():陈治嘉 隋标 赵兴敏 等 吉林省黑土区玉米氮肥减施效果研究 玉米科学 ():():()()孟琳 张小莉 蒋小芳 等 有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量的影响及替代率研究 植物营养与肥料学报():():任科宇 段英华 徐明岗 等 施用有机肥对我国作物氮肥利用率影响的整合分析 中国农业科学 ():():():():赵聪 曹莹菲 刘克 等 长期不同施肥对塿土氮素分布的影响 农业环境科学学报 ():():刘增兵 赵秉强 林治安 熔融造粒腐植酸尿素的缓释性能研究 植物营养与肥料学报 ():():李泽丽 刘之广 张民 等 控释尿素配施黄腐酸对小麦产量及土壤养分供应的影响 植物营养与肥料学报():():第 期 杨国江等:氮肥减施下有机肥替代对滴灌棉花产量、氮素吸收利用及土壤硝态氮的影响 (./.):【】()【】:()()()()()()()()()/()()【】()()()【】:()():()().()().