基于土壤有机质供氮能力推荐的旱地小麦施氮方法研究.pdf

摘 要 摘要 氮素是影响冬小麦高产丰收最重要的因素之一，合理的施氮量是促进旱地小麦高 产高效、环境友好的根本途径。明确土壤自身供氮能力是推荐氮肥施肥量的前提，而 土壤供氮能力的高低主要取决于土壤有机质含量的多寡，因此基于土壤有机质含量推 荐氮肥施用量具有一定可能性。本研究通过搜集国内外关于有机质矿化与长期定位施 肥对有机质含量影响的文献数据和田间取样调研，建立了基于土壤有机质推荐氮肥方 法体系，并于2014 －2017 年在渭北旱塬六县设置基于土壤有机质推荐氮肥用量试验， 分析了有机质推荐施肥对旱地小麦产量、养分利用效率、土壤硝态氮残留和经济效益 的影响及其可行性和存在问题，旨在为旱地小麦合理施用氮肥提供新方法和理论依据。 主要研究结果如下： （1）基于Meta 分析方法发现长期不施肥处理土壤有机质含量呈逐渐下降的趋势， 较试验前显著下降了 4.3% ，而长期施肥处理均能显著提高土壤有机质的含量。与试 验前相比，长期施用机肥、有机无机肥配施、氮磷钾肥结合秸秆还田处理土壤有机质 的含量分别增加了44.8% 、44.1% 、29.2% 。在单施化肥处理下，长期施用氮肥、磷肥、 氮磷肥配施、氮磷钾肥配施较试验前分别显著提高了 3.6%、3.9%、6.8%和 13.0%， 表明有机肥施用和均衡氮磷钾肥配施提升土壤有机质含量的效果更好。此外，长期投 入有机物质 20 年后土壤有机碳（有机质）增加幅度较缓慢或接近饱和，表明当有机 质达到一定水平时可适当减少有机肥的投入量以节约资源。 （2 ）基于文献数据分析发现土壤有机质含量与有机质年矿化量、土壤全氮含量 显著正线性相关，土壤每增加1 g kg-1 有机质，土壤的年矿化量可增加3.70 kg hm-2 ； 随着表层土壤有机质含量的增加，收获期 1 m 土层硝酸盐残留量逐渐增加，即当土壤 有机质含量从10 g kg-1 增加到17 g kg-1 以上，1 m 土层硝态氮平均残留量由92 kg hm-2 增加到164 kg hm-2 。表明土壤有机质含量的高低能够表征土壤的供氮能力，可作为推 荐施用氮肥供氮指标，施肥时若不考虑有机质自身的矿化量则会加重土壤硝态氮的残 留。 （3 ）渭北旱塬连续3 年田间试验结果表明，农户习惯施肥（FP ）平均施氮、磷 （P O ）、钾（K O ）量为190、120 和34 kg hm-2 ，而基于有机质推荐施肥（OFP ）施 2 5 2 氮、磷、钾量为 161、71 和31 kg hm-2 ，较FP 处理分别降低了15.3%、40.8% 、8.8%。 OFP 处理三年平均产量与生物量分别为5817 和13419 kg hm-2 ，较FP 处理（5337 和 -2 12086 kg hm ）分别显著提高了9.0%和11.0%。OFP 处理小麦的穗数、千粒重三年平 均分别为511 万穗 hm-2 和39.1 g，与FP 处理（479 万穗 hm-2 和38.0 g ）相比均显著 I 西北农林科技大学硕士学位论文 增加，其增幅分别为6.7%和2.9% 。可见，基于有机质推荐施肥可有效降低氮肥用量 并提高冬小麦产量。 （4 ）基于有机质推荐施肥（OFP ）的氮、磷、钾肥偏生产力三年平均分别为37.0、 84.0 和190.1 kg kg-1，较农户习惯施肥（FP ）均显著增加，增幅分别为30.3%、84.2% 和29.0% 。与FP 处理（7498 元 hm-2 ）相比，OFP 处理的经济效益（8949 元 hm-2 ） 增加了1460 元 hm-2 。OFP 处理收获期1m 土层硝态氮残留量（99 kg hm-2 ）较FP 处 理（138 kg hm-2 ）显著降低了28.3% 。可见，基于有机质推荐施肥在提高肥料利用效 益及经济效益的同时，还显著降低了1 m 土层硝态氮残留。 综上可知，土壤有机质含量的高低可以有效表征土壤的供氮能力，可作为推荐施 用氮肥供氮指标；为维持或提高土壤有机质含量，应均衡氮磷钾肥甚至有机肥的投入。 基于有机质推荐施肥方法可有效降低氮磷钾肥施用量、土壤硝态氮残留量和施肥的环 境风险，提高冬小麦产量、生物量、氮肥偏生产力和经济效益。说明基于有机质推荐