不同轮耕模式下有机肥施用对豫北潮土氮素迁移转化的影响OA

【目的】通过探究不同轮耕模式与施肥配合对潮土氮素迁移与转化及作物生长的影响,筛选出豫北小麦-玉米轮作区最优的农田管理模式。【方法】试验基于始于2016年的长期耕作定位试验平台,采用双因素裂区设计,以施肥为主因素,耕作方式为副因素。施肥设置常规施肥(NPK)和NPK配施有机肥(NPKM),耕作模式设置4个轮耕模式:(1)连续旋耕(RT-RT-RT);(2)深耕-旋耕-旋耕(DT-RT-RT);(3)深耕-旋耕-浅旋耕(DT-RT-SRT);(4)深耕-浅旋耕-浅旋耕(DT-SRT-SRT)。于2023年采样测定并分析不同轮耕模式下有机肥施用对土壤不同形态氮素含量、酶活性、作物氮素利用及产量的影响特征。【结果】在NPKM模式下的DT-RT-SRT处理相对NPK模式下的RT-RT-RT处理显著提高了0—40 cm土层各形态氮素含量。其中全氮、硝态氮和铵态氮含量分别提高了25.0%—49.1%、42.8%—140.0%和4.6%—125.6%。在0—40 cm土层,NPKM模式的土壤容重较NPK模式降低了0.3%—15.7%,DT-RT-SRT较RT-RT-RT处理的土壤孔隙度提高了8.5%—18.2%。在0—20 cm土层,相较于NPK+RT-RT-RT处理,NPKM+DT-RT-SRT处理的土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性分别提高了4.0%—53.3%、22.7%—71.3%和4.2%—57.2%。增施有机肥配合轮耕模式提高了小麦和玉米产量,相对于NPK,NPKM模式提高了小麦氮素积累但却降低了其对氮素的吸收利用。相比NPK+RT-RT-RT,NPKM+DT-SRT-SRT处理小麦地上部氮素积累量、籽粒氮素积累量及收获指数分别提高了87.2%、91.4%和30.3%,但氮肥吸收效率和氮肥偏生产力分别降低了10.6%和33.1%,玉米季氮肥吸收效率则提高了22.1%。轮耕有效减少了氮素表观损失,有利于土壤氮素平衡,以DT-SRT-SRT处理效果最好。NPKM较NPK处理显著提高了作物氮素吸收量和土壤氮素残留量,但其氮素表观损失也随之升高。相关性分析显示,小麦季和玉米季0—40 cm土层的容重与作物产量和土壤全氮、铵、硝态氮等指标呈负相关,氮素含量与脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性和收获指数呈正相关。主成分分析发现,施肥模式对土壤物理、化学和生物性质的影响大于耕作模式,且其影响效果是小麦季大于玉米季。【结论】有机肥配合轮耕改善了土壤物理结构,显著提高了土壤不同形态氮素含量、土壤主要酶活性、植株氮素积累及作物产量,显著减少土壤氮素表观损失,有利于土壤的氮素平衡。其中NPKM+DT-RT-SRT处理对土壤肥力改善及作物产量的提升效果最好,而NPKM+DT-SRT-SRT处理对氮素效率指标的提升效果最好,氮素利用效率最高,推荐为豫北平原潮土区适宜的田间管理模式。