长期定位条件下栽培模式对麦田土壤理化性质和氮素平衡的影响

【目的】基于2009—2010小麦生长季开始设置的长期定位试验,研究栽培模式对土壤理化性质、冬小麦氮素营养指数、麦田氮素供需平衡状况、氮素吸收利用和籽粒产量的影响,以期为进一步优化土壤-作物系统综合管理模式提供理论指导。【方法】试验共设置当地农户模式(T1)、农户基础上的改良模式(T2)、不计生产成本的高产更高产模式(T3)和土壤-作物系统综合管理模式(T4)4个栽培模式。【结果】历经13个小麦-玉米生长季后,T1、T2、T3、T4模式小麦播前容重分别降低6.21%、9.80%、12.25%和13.56%,有机质含量分别提高21.88%、26.80%、32.05%和36.39%,全氮含量分别提高34.16%、12.38%、39.60%和20.79%,碱解氮含量分别提高47.85%、48.87%、74.49%和62.21%,速效磷含量分别提高62.73%、36.56%、297.93%和68.68%,速效钾含量分别提高14.36%、40.00%、221.20%和59.60%。0—100 cm土层无机氮积累量分别提高了33.96%、10.32%、52.77%和19.49%。pH分别从最初的7.50下降至6.28、6.68、5.35和6.64。2020—2022生长季4个栽培模式间籽粒产量和氮素的吸收利用差异显著。与T1模式相比,T2、T3、T4模式的籽粒产量分别提高14.14%、27.65%、22.52%,氮素利用率分别提高54.80%、19.97%、49.15%,氮肥利用率分别提高72.95%、37.54%、48.15%,氮素表观损失量分别降低49.76%、11.62%、44.14%,氮素表观损失率分别降低24.63%、11.62%、26.68%。T4模式开花期的整株和成熟期的穗子处于氮素供需平衡。【结论】历经13个小麦-玉米生长季后,4个栽培模式0—20 cm土层土壤酸化趋势明显,表层土壤容重降低,有机质、全氮、速效氮磷钾养分含量升高,0—100 cm土层无机氮积累量相应升高。与其他3种模式相比,T4模式更有利于实现土壤理化性状、小麦籽粒产量和氮素吸收利用的协同改善,但其氮肥利用率仍有待进一步提高,且在现有基础上仅通过降低施氮量无法实现其产量和氮素吸收利用的进一步协同优化。