好氧发酵猪粪部分替代化肥提高夏玉米氮素利用率和土壤肥力

【目的】化肥及畜禽粪便的不合理施用不仅影响作物增产,还严重威胁土壤健康和环境安全。探究不同发酵方式猪粪有机肥及有机肥替代化肥的比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳、氮含量的影响,为规模化养猪场粪便快速处理,及制定其与化肥的适宜配比提供理论依据。【方法】以‘先玉335’为供试材料,在中国农业大学丰宁动物试验基地进行田间试验。设置5个处理:不施肥(CK),100%化肥氮(CF),100%自然堆肥猪粪氮(PM),100%好氧发酵猪粪氮(PC),50%好氧发酵猪粪氮+50%化肥氮(FM)。分析猪粪不同发酵方式及有机氮替代比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响。【结果】在等氮条件下,与CF处理相比,FM处理产量、穗粒数、千粒重均以FM处理最高,其中FM处理显著增产13.2%,PC、PM处理与CF处理差异均不显著。FM处理玉米氮素积累量最高,两年平均为304.6 kg/hm^2,较CF处理氮素累积量显著提高15.5%;PC、PM处理与CF处理氮素积累量差异不显著。与CF处理相比,FM处理的氮素当季回收率、氮素农学利用率和偏生产力两年平均分别显著提高85.9%、59.5%和13.2%(P<0.05),PC、PM处理与CF处理之间无显著差异。在玉米拔节期和抽穗期,FM处理0—40 cm土壤无机氮含量均最高,与CF无显著差异;在成熟期,FM处理土壤无机氮含量较CF处理显著增加41.8%,而PC和PM处理与CF处理无显著差异。此外,施用有机肥可不同程度地增加土壤有机碳和全氮含量,与CF处理相比,PC和FM处理使有机碳含量分别显著提高13.3%和9.8%;FM处理土壤全氮含量显著提高33.4%。【结论】在等氮条件下与单施化肥相比,50%好氧发酵猪粪氮+50%化肥氮配施不仅显著提高了夏玉米产量和氮素累积吸收量,还提升了土壤全氮和有机碳含量以及0—40 cm土层土壤无机氮含量。单独施用自然堆肥、好氧发酵猪粪及化肥在产量和氮素积累方面没有显著差异,但可增加土壤全氮和有机碳含量,有利于土壤培肥,而施用好氧发酵猪粪的效果又优于施用自然堆肥。

氮添加对高寒草甸土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

【目的】探讨不同氮添加条件下土壤团聚体分布及其碳氮含量的响应特征,以期为氮沉降背景下高寒草甸土壤固碳机制提供数据支撑。【方法】于2014年在青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0 g/(m^(2)·a)(N0,对照)、2 g/(m^(2)·a)(N2)、4 g/(m^(2)·a)(N4)、8 g/(m^(2)·a)(N8)、16 g/(m^(2)·a)(N16)、32 g/(m^(2)·a)(N32)6个水平氮素添加控制试验。通过湿筛法获得大团聚体(0.25~2 mm)、微团聚体(0.053~0.25 mm)和黏粉粒(<0.053 mm),并测定各粒级土壤团聚体有机碳和全氮含量。【结果】该高寒草甸土壤大团聚体质量百分比(79%)显著高于黏粉粒(13%)和微团聚体(8%)(P<0.05),各粒级团聚体质量百分比在不同氮添加处理下差异不显著(P>0.05),氮添加未显著改变土壤团聚体平均质量直径(P>0.05),这可能由于氮添加不仅提高了根系生物量,也降低了土壤微生物活性。氮添加降低了大团聚体和微团聚体有机碳含量,而增加了黏粉粒有机碳含量(P>0.05)。相比于对照,氮添加使得微团聚体和黏粉粒全氮含量分别降低了2%和12%(P>0.05)。氮添加显著降低了各粒级土壤团聚体C/N(P<0.05)。【结论】不同粒级土壤团聚体C/N比值下降,表明未来持续氮沉降可能会加速高寒草甸土壤有机碳矿化。