不同比例有机肥替代化肥对水稻氮磷利用率和稻田氮磷平衡的影响

为了探究不同比例有机肥替代化肥条件下稻田氮磷养分利用特征,为肥料利用率提高和氮磷减排提供理论技术支撑,在云南省洱海流域进行田间试验,试验设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、30%有机肥替代(T1)、50%有机肥替代(T2)、70%有机肥替代(T3)、100%有机肥(T4)共6个处理。结果表明,T1~T4处理水稻总产量与CF相比分别下降9.74%、22.30%、27.26%和36.47%,施用有机肥水稻有效穗数下降趋势明显;随着有机肥替代比例增加,氮素农学利用率呈先下降后上升趋势,单施有机肥处理达到最大值14.63 kg/kg,磷素农学利用率呈持续下降趋势,氮素及磷素生理利用率均呈上升趋势,水稻氮素偏生产力呈先上升后下降的趋势,在50%有机肥替代下达到最大值39.24 kg/kg,磷素偏生产力呈不断下降趋势;单施化肥水稻氮素及磷素吸收利用率均达到最大值(43.63%和24.75%);氮素携出量随着有机肥配比增加而提高,与CF处理相比T1~T4提高16.21%~61.74%,而磷素携出量降低19.84%~23.80%,氮表观损失呈下降趋势,而磷表观损失呈上升趋势,单施化肥处理土壤氮素盈余达到最大值93.74 kg/hm^(2),单施有机肥处理土壤磷素盈余达到最大值167.63 kg/hm^(2)。不同比例有机肥替代施肥均导致水稻减产和土壤氮素磷素养分盈余,水稻氮素利用率上升,磷素利用率下降;推荐施肥量下,30%有机肥替代化肥为最佳施肥方案。

农田排水口高度对地表径流氮磷流失的影响

洱海流域农田径流氮磷污染严重,大量氮磷污染物随雨水进入洱海,导致洱海水质雨季下降。为从源头控制氮磷污染物的输出,该研究采用人工模拟降雨的方法,探究5、10、15、20、25 cm 5种不同高度的排水口对农田径流氮磷流失的控制作用。结果表明,农田排水口较低会造成产流初期硝态氮和颗粒态氮浓度升高,将排水口高度提高到15 cm以上可有效降低径流中各形态氮磷浓度,并稳定在较低水平;排水口高度从5 cm提高至15~25 cm产流中总氮、颗粒态氮、铵态氮、硝态氮流失量分别降低了85.60%~93.13%、88.39%~95.77%、84.59%~91.72%、63.05%~65.15%,总磷、颗粒态磷流失量分别降低了86.75%~92.66%,61.64%~94.61%,且排水口设置在15 cm高度处氮、磷流失量削减效果突出,在15 cm基础上继续提高排水口不会对氮磷流失量产生明显影响。综上所述,将排水口提高到15~25 cm对农田径流污染控制效果优越。结合洱海流域多年降雨资料及建设成本,推荐将农田排水口设置于距土壤表面15 cm高度处,对控制农田养分流失,减少面源污染起到显著效果。

洱海流域减氮施肥条件下水稻产量和土壤剖面氮磷变化特征

【目的】研究实现水稻稳产和土壤氮磷淋失低风险的肥料管理措施,以减少农田养分进入流域水域的风险,并提高农业生产的效益。【方法】田间试验在云南大理国家农田生态系统野外观测研究站进行,种植制度为水稻–大蒜–水稻–蚕豆轮作,试验连续进行了两年。设置8个水稻施肥处理:不施肥(CK);常规施肥(CF);减施20%常规肥(T1);等氮有机肥替代T1(T2);等磷(P)有机肥替代T1,尿素补齐氮肥(T3);考虑有机肥矿化率25%,以氮计,有机肥替代T1(T4);考虑有机肥矿化率25%,以磷计,有机肥替代T1,尿素补齐氮肥(T5);缓控释肥(T6)。测定2019和2020年水稻产量,以及2020年0—100 cm深度稻田土壤剖面全氮、铵态氮、硝态氮、全磷和有效磷含量的变化。【结果】与常规施肥比,T2、T3和T4处理降低籽粒和秸秆产量,T1和T5处理籽粒和秸秆产量与常规施肥无显著差异,T6处理显著增加水稻籽粒和秸秆产量。土壤全氮在0—40 cm土层累积,与常规施肥CF相比,有机肥处理增加了土壤表层全氮含量。土壤铵态氮含量在0—20 cm土层最高,20 cm以下急剧降低,除CK外,其他处理土壤铵态氮含量均低于CF处理。土壤硝态氮在0—40 cm土层累积,最高含量在20—40 cm土层,施用高有机肥量的T4和T5处理土壤硝态氮含量大于CF,其他处理小于CF。土壤全磷含量随着土层深度增加缓慢降低,与CF处理相比,T4、T5和T6处理表层土壤全磷含量增加显著。土壤有效磷主要在0—40 cm土层累积,与CF处理相比,T4和T5处理在0—40 cm土层土壤有效磷含量增加最多。【结论】在本研究试验条件下,不论施用化肥还是有机肥,土壤全量和有效态氮磷均主要固存于0—40 cm土层。化肥在常规用量基础上减施20%可以保证水稻产量且降低土壤氮磷含量,使用缓控释肥替代常规化肥的效果更佳。短期施用低量有机肥会降低水稻产量,而大量施用有机肥替代化肥增加了土壤氮、磷含量及氮、磷下移的风险。

洱海流域不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响

为探究洱海流域油菜种植合理的施肥方式,研究不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响,在云南大理农田生态系统国家野外观测研究站进行油菜田间试验。田间试验设置不施肥(CK);常规化肥施用(CF);以CF氮素折纯计算,设30%固体、液体有机肥替代(T1、T4);70%固体、液体有机肥替代(T2、T5);100%固体、液体有机肥替代(T3、T6),共8个处理。结果表明:与试验前土壤相比,除CF和T6处理土壤全氮含量提升2.66%和6.57%外,各施肥处理土壤全氮和全磷含量有下降趋势,T1、T2、T3土壤全磷含量与有机肥配施比例增加呈正相关,而T4、T5、T6呈负相关,施用液体有机肥使土壤铵态氮、硝态氮、有效磷含量在短时间内大幅提高;除T4处理外,有机肥的施用对土壤有机质含量均有提升作用,其中T5处理效果最好,提升了28.66%;T1、T2、T4处理均导致土壤容重较试验前土壤上升,上升幅度分别为15.84%、16.83%、17.82%;液体有机肥替代处理均导致土壤pH值较试验前土壤有所下降,单施液体有机肥下降幅度最大,降低5.17%;与CF处理相比,随着有机肥替代比例增加,油菜株高、角果长度、单株角果数、千粒质量、油菜产量均呈下降趋势,T1~T6处理油菜产量减少18.06%~76.65%,30%有机肥替代(T1、T4)与CF处理差异较小。综合考虑不同施肥处理对环境和油菜产量的影响,30%固体有机肥替代(T1)是较优的施肥方式。

水旱轮作条件下畜禽有机肥氮素矿化特征

为探究水旱轮作条件下不同畜禽有机肥氮素矿化特征,试验设置空白、羊粪、牛粪、鸡粪和猪粪共5个处理,采用田间原位培养法监测了不同有机肥施用后300 d内铵态氮和硝态氮的矿化规律。结果表明:有机肥矿化过程中矿质氮主要为铵态氮,而硝态氮含量很低;不同有机肥处理的铵态氮含量总体呈先上升后逐渐稳定的变化趋势,鸡粪处理的铵态氮含量显著高于其他有机肥处理;不同有机肥处理的硝态氮含量呈波动下降趋势,硝态氮含量在前30 d迅速下降,不同有机肥处理间硝态氮含量差异随时间延长逐渐减小;雨季淹水条件促进有机肥矿化作用,但抑制了硝化作用发生,各有机肥处理的净氮矿化速率在雨季淹水条件培养下较高,旱季好气条件下有机肥矿化速率平稳,无明显上升或下降,各有机肥处理的净氮矿化速率较低;各有机肥处理的净氮矿化速率在培养前期较高,集中在前60 d,不同处理间差异显著,其中鸡粪和牛粪处理显著高于其他处理,培养后期各处理的净氮矿化速率较低且稳定,不同处理间差异较小。经过300 d培养,鸡粪、牛粪、羊粪和猪粪处理的氮素累积矿化量分别为32.99、17.60、13.90、12.83 mg·kg^(-1),总体来看各处理氮素矿化效果表现为鸡粪>牛粪>羊粪>猪粪。

抗生素残留对施用牛粪土壤氮素矿化的影响及amoA、nxrA基因的响应

以恩诺沙星(ENR)、四环素(TCY)和金霉素(CTC)3种常用抗生素为供试材料,通过室内培养试验,探究抗生素对施用牛粪土壤氮素矿化过程的影响。结果表明:ENR、TCY对氮素矿化具有抑制作用,抑制强度随培养时间的延长呈先增加后减小的趋势。ENR、TCY均在试验6~9 d的抑制作用最明显,该阶段ENR、TCY为100 mg/kg处理组对土样净氮矿化速率的抑制率分别达71.79%、45.61%,第16天后,ENR、TCY对氮素矿化抑制强度减弱,各处理组间无显著差异(P>0.05),说明抗生素对氮素矿化及硝化的影响不会持续存在。ENR、TCY对氮素矿化作用的抑制主要体现在对硝化作用的影响上。与ENR、TCY相比,CTC对土壤氮素矿化影响不明显。从功能基因丰度上看,ENR、TCY对氮素矿化的抑制存在差异,ENR主要通过降低主导氮素矿化的微生物酶活性来抑制氮素矿化,而TCY对相关的功能微生物菌群数量产生影响。综上可知,若土壤中有ENR或TCY残留时,会抑制有机物料的矿质氮释放,可能造成作物减产和品质下降。

减氮条件下不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失的影响

稻田氮素淋溶流失是农田面源污染的主要流失途径之一.为探究洱海流域稻田合理的施肥模式,减少稻田氮素淋溶流失,通过田间小区试验,在减氮条件下设置单施化肥、单施有机肥、有机无机配施和单施缓控释肥处理,研究不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失和水稻产量的影响.结果表明,与常规施肥处理(CF)相比,单施化肥处理(T1)和有机无机配施处理(T3)水稻籽粒和秸秆产量无显著差异;单施有机肥处理(T2)水稻籽粒产量降低13.0%,秸秆产量降低17.1%;单施缓控释肥处理(T4)水稻籽粒和秸秆产量分别增加15.7%和21.0%.与常规施肥处理(CF)相比,单施化肥处理(T1)、单施有机肥处理(T2)和有机无机配施处理(T3)土壤30 cm处总氮淋溶流失量分别降低了26.9%、18.0%和33.9%,铵态氮淋溶流失量分别降低了24.4%、36.9%和36.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了40.2%、4.8%和46.4%;土壤60 cm处总氮淋溶流失量分别降低了34.2%、26.3%和42.1%,铵态氮淋溶流失量分别降低了31.4%、35.7%和46.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了8.0%、10.1%和23.9%,单施缓控释肥处理(T4)在30和60 cm深度总氮流失量增加41.6%和14.0%.综合考虑不同施肥模式的农学效益和环境效益等因素,单施化肥处理T1和有机无机配施处理T3是可供选择的环境友好型施肥模式.