减氮配施生物炭对土壤氮素及玉米生长和产量的影响

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qq3743
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氮素是玉米生长发育所必需的营养元素,但农业上长时间的高氮肥投入易造成潜在环境风险,减少氮肥用量势在必行。生物炭对土壤氮素等有一定调控作用但其机制尚不明确,尤其是减氮条件下生物炭对氮素的影响研究较少。基于此,本文以稻壳生物炭为试验材料,探究不同土壤质地下生物炭的施入对玉米种子萌发和幼苗生长的影响;并通过盆栽模拟试验,找寻出一组在玉米苗期减氮30%条件下的最优生物炭施用水平;最后将上述试验结果应用于大田中,进一步揭示减氮30%条件下配施生物炭对玉米全生育期土壤氮素、相关性质及玉米产量的作用效果。主要研究结果如下:(1)生物炭对玉米种子萌发和幼苗生长的影响与其添加量和土壤质地有关。在本研究条件下,壤土的生物炭最适添加量为7.5%,与不添加生物炭相比,种子发芽率、株高和贮藏物质转运效率分别提高5.98%、51.20%和18.90%;壤质粘土的生物炭最适添加量为10.0%,与不添加生物炭相比,种子发芽率、株高和贮藏物质转运效率分别提高6.63%、39.32%和17.87%;壤质砂土的生物炭最适添加量为2.5%,与不添加生物炭相比,种子发芽率、株高和贮藏物质转运效率分别提高5.00%、13.61%和4.03%。(2)与常规施氮相比,减氮条件下配施适量生物炭可以显著提高土壤全氮和微生物量氮含量。在盆栽模拟试验中,减氮30%(196 kg·hm-2)条件下对土壤全氮和微生物量氮含量提高效果最明显的生物炭施用量为5.0%(w/w)。减氮配施适量生物炭还可以降低玉米成熟期无机氮在土壤中的残留。在大田试验中,减氮30%配施7 t·hm-2(相当于盆栽模拟试验5.0%生物炭施用量)生物炭处理(N2B1)相比于常规施氮处理(N1),玉米成熟期土壤中铵态氮含量和硝态氮含量分别降低15.39%和10.91%。(3)与常规施氮相比,减氮条件下配施适量生物炭对玉米氮素的吸收和积累影响效果显著。在盆栽模拟试验中,减氮30%(196 kg·hm-2)条件下生物炭最适施用量为5.0%(w/w),与单独常规施氮处理相比,其玉米地上部全氮含量和地下部全氮含量分别提高11.08%和11.42%。在大田试验中,减氮30%配施7 t·hm-2生物炭处理(N2B1)对玉米氮素积累量提升效果最为显著。(4)较常规施氮处理相比,减氮条件下配施适量生物炭可以显著提升玉米产量;而当生物炭施用过量时,会导致玉米减产。在大田试验中,减氮30%配施7 t·hm-2生物炭处理(N2B1)玉米产量为10704.96 kg·hm-2,较常规施氮处理提高了4.33%;而减氮30%配施14 t·hm-2生物炭处理(N2B2)的玉米产量则显著低于常规施肥处理。(5)减氮条件下配施生物炭可显著提高玉米氮肥利用效率。在大田试验中,减氮30%配施7 t·hm-2生物炭对玉米氮肥利用率提升效果最高,与常规施氮处理相比,其氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别提高13.62%、64.64%和49.03%。综上所述,在常规施氮基础上减氮30%(196 kg·hm-2)配施7 t·hm-2生物炭对土壤氮素的活化以及玉米产量和氮素利用率的提高效果最佳。此结果为黑龙江省玉米新型减氮增产增效技术、黑土保护与可持续利用以及农业废弃物资源化、合理化利用提供了理论依据和实践基础。
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