论文部分内容阅读
控释尿素(PCU)是一种新型氮肥,施入土壤后受水分和温度影响来调控氮素(N)的释放,养分释放规律基本符合作物需肥规律,施用控释氮肥有利于作物对氮素养分的吸收和氮肥利用率的提高,可有效减少氮素养分损失。目前农业氮素面源污染的严峻性导致PCU施用成为热点。如何合理施用PCU实现产量最佳、氮素环境损失最低、投入-产出-环境成本的耦合经济效益最佳等目标需要通过系统的探讨完成。因此,本研究采用田间小区定位试验连续3年研究了控释氮肥减量施用对我国南方丘陵区春玉米生长和氮素损失的影响,旨在为我国南方丘陵地区玉米合理施肥提供科学依据。研究结果如下:(1)与CU处理比较,控释尿素减氮020%施用处理的3年春玉米产量差异均不显著,但70PCU处理的春玉米产量在前2年的种植过程中产量降低不显著,在第3年出现13.07%的显著减产。(2)与CU处理比较,NUE(氮肥利用率)在控释氮肥减氮20%30%时,可显著提高1523个百分点,PFPN(氮肥偏生产力)在控释氮肥减氮10%30%时,可显著提高12.49%31.80%。(3)与CU处理比较,控释氮肥全量或减氮10%施用对氮素气态损失的降低效果不显著,减氮20%30%施用可显著减少25.50%55.12%的N2O排放损失和15.62%43.90%的氨挥发损失。(4)与CU处理比较,控释氮肥全量或者减氮10%施用的全氮径流损失阻控效果不显著,减氮20%30%之后,效果越来越显著,可止损23.03%48.52%(P<0.05),径流损失的氮以NO3--N和PN(颗粒态氮)为主,这两种形态损失的氮占径流TN损失比例达76.32%90.44%。控释氮肥减量030%施用的氮素渗漏损失阻控效果显著,可减少15.67%58.92%的氮素渗漏损失(P<0.05),渗漏损失的氮以NO3--N和DON(溶解态氮)两种形态为主,分别占渗漏TN的70%93%和6%28%。(5)控释氮肥的施用能够显著降低春玉米土壤氮素通过N2O排放、氨挥发、径流和渗漏损失途径进入周边环境,尤其是施氮量越少,氮素止损效果越好。本试验中控释氮肥030%减氮施用显著阻止了12.83%46.13%的氮素损失进入生态环境,并且表明减少氮素损失的关键措施在于降低旱地氮素渗漏(占氮损失的55.22%62.26%)和氨挥发损失(占氮损失的29.81%36.03%)。(6)3年以来,基于春玉米种植的产投经济效益而言,该区域控释氮肥减氮030%施用不能获得额外的经济收益,甚至会因为控释氮肥的高成本投入而导致亏损5633615元·hm-2;从综合考虑提高产量经济效益和降低环境代价的净经济效益(NEB)而言,CU的年均NEB为-546313211元·hm-2,100PCU、90PCU、80PCU、70PCU的年均NEB分别为-346312836元·hm-2,-120413005元·hm-2,79213098元·hm-2,256512829元·hm-2。(7)确定控释氮肥施用的最佳施氮量不能仅局限在投入和产出的保障上,还要着眼于环境保护,这是农业可持续发展的必然要求。综上可知,本研究结果发现,3年连续春玉米种植过程中,控释氮肥不减氮或者减氮10%施用的产投经济效益亏损较小,但净经济效益风险较高,不利于环境保护;控释氮肥减氮20%施用的产投经济效益亏损适中,净经济效益可维持正效应;控释氮肥减氮30%施用的春玉米种植尽管净经济效益最好,但产投经济效益亏损最大,不利于生产者的利益。因此,我国南方丘陵地区旱地春玉米种植最佳施氮量是控释氮肥减氮20%施用(192 kgN·hm-2),生产者利益的亏损部分可以通过PCU生产技术改革降低投入成本或者政策补贴等方式弥补。