太湖地区稻麦轮作系统有机氮肥替代率的演变特征及其影响因素

有机肥替代化肥是化肥减量的关键措施。本研究的主要目标是明确太湖地区稻麦轮作体系中有机氮肥替代率的主要限制因素,为提高有机氮肥替代率提供理论基础。依托40 a长期定位观测试验,分别选择不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和单施有机肥(OM)3个处理,研究有机氮肥替代率与土壤碳氮关系。其中,化肥采用尿素、过磷酸钙和氯化钾,年均施氮225~300 kg/hm^(2),年均施磷(P2O5)119.4 kg/hm^(2),年均施钾(K2O)179.1 kg/hm^(2);有机肥采用猪粪和菜籽饼,年均折合施氮103.1 kg/hm^(2),折合施磷(P2O5)82.7 kg/hm^(2),折合施钾(K2O)70.1 kg/hm^(2)。测定指标包括土壤有机碳、总氮,计算有机氮肥替代率和土壤碳氮比。结果表明,长期施肥提高了土壤有机碳水平,OM、NPK和CK处理土壤有机碳含量可用米氏方程拟合,且前10 a内快速累积、后30 a趋近平衡,平均含量分别为16.8、15.8、15.1 g/kg。长期施肥处理线性提高了土壤总氮含量,OM、NPK和CK处理土壤平均总氮含量分别为1.71、1.64、1.47 g/kg。有机氮肥替代率的时序演变可用分段线性模型拟合,有机氮肥替代率前期略降低后期增加,稻麦两季有机氮肥替代率的时间拐点分别出现在第11年和第15.5年。线性回归分析表明,有机氮肥替代率与土壤总有机碳无显著关系,但与土壤总氮和碳氮比显著线性相关。在太湖地区稻麦轮作系统中,长期施用有机肥可有效提高土壤碳氮库容,具有较高水平土壤有机碳(>17.0 g/kg)是提升有机氮肥替代率的前提,但在有机碳趋近饱和后,土壤总氮和碳氮比是限制有机氮肥替代率提升的主要因素。

安徽单季稻区紫云英翻压的氮肥替代效应

【目的】紫云英富含氮素营养,是重要的有机氮源。基于两地、两年田间试验,研究紫云英还田下氮肥减量对水稻产量、氮素吸收、氮肥利用率和土壤有机质组分的影响,分析稻田翻压紫云英对化肥氮的替代效应。【方法】试验于2017—2019年连续两年在安徽省贵池区和霍山县进行,均设置7个处理,分别是冬闲+不施氮肥(–N)和冬闲+常规施氮(100%N)两个对照,以及冬种紫云英条件下,施常规氮肥量的0%(Mv)、40%(Mv+40%N)、60%(Mv+60%N)、80%(Mv+80%N)和100%(Mv+100%N)5个处理。2018和2019年水稻收获后,调查水稻产量和氮素吸收量,计算氮肥利用率。【结果】Mv+60%N处理两地、两年水稻产量平均为8349 kg/hm^(2),与Mv+80%N、Mv+100%N和100%N处理差异不显著,显著高于Mv+40%N和Mv处理(P<0.05)。与100%N处理相比,Mv+60%N、Mv+80%N处理两年、两地水稻氮素吸收量差异不显著,Mv+40%N显著降低,Mv+100%N增加。与100%N处理相比,Mv+40%N、Mv+60%N、Mv+80%N和Mv+100%N处理的水稻季氮肥利用率分别平均提高了46.3%、31.6%、16.1%和4.4%,氮肥农学效率分别提高了61.6%、43.6%、23.2%和0.1%。试验开展两年后,与100%N处理相比,在种植紫云英基础上减施不同比例氮肥后土壤有机碳含量增加3.3%~13.8%,颗粒态有机碳增加14.9%~32.0%。【结论】综合产量、氮肥效率和土壤培肥效果,紫云英翻压还田下,减少常规氮量的40%(Mv+60%N)不仅可保证水稻氮素营养,维持高产,氮肥利用率和农学效率分别提高了31.6%和43.6%,还可以提高土壤碳和氮含量,是安徽稻田较好的施肥模式。