【摘 要】
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土壤瘠薄是限制黄土高原旱作区农业生产可持续发展的主要因素之一,化肥的过量使用造成了氮肥利用率低等能源浪费和环境污染等问题。优化栽培措施、培肥土壤、提高氮肥利用率等越来越受到关注。配施脲酶抑制剂是提高氮素利用,减少氮素资源损失的有效手段,但脲酶抑制剂在农田的效果容易受到产品本身活性以及土壤环境等因素影响,其施用效果不稳定。另外,生物炭具有独特的理化性质,如大的表面积及吸附能力,以及高孔隙度等优点,在
【基金项目】
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中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室开放基金项目（编号:A314021402-1919）; 国家自然科学基金:冠层氨交换通量的时空变异及其对农田氨挥发的调节效应与机制研究（编号:3207180814）
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土壤瘠薄是限制黄土高原旱作区农业生产可持续发展的主要因素之一,化肥的过量使用造成了氮肥利用率低等能源浪费和环境污染等问题。优化栽培措施、培肥土壤、提高氮肥利用率等越来越受到关注。配施脲酶抑制剂是提高氮素利用,减少氮素资源损失的有效手段,但脲酶抑制剂在农田的效果容易受到产品本身活性以及土壤环境等因素影响,其施用效果不稳定。另外,生物炭具有独特的理化性质,如大的表面积及吸附能力,以及高孔隙度等优点,在改善土壤质量、提高作物产量、减少氨挥发损失等方面有着巨大的潜力。然而,生物炭和脲酶抑制剂在我国的研究和应用还处于起步阶段,对于两者配合施用对土壤氮素利用和黄土高原旱作农业区土壤质量的影响值得进一步研究。本实验为夏玉米-冬小麦轮作种植制度的田间小区试验,采用再裂区试验设计,研究了生物炭、脲酶抑制剂和氮肥用量三因素对产量、氮肥利用率、土壤肥力和氨挥发等的影响。施肥量为主处理,有5个水平（N0、N75、N150、N225和N300）分别为0、75、150、225和300 kg N ha-1;脲酶抑制剂（NBPT）为副处理,有两个水平分别为0%和2%NBPT（单季施用量）;生物炭施用量为副副处理,有两个水平分别为0和7.5 t C ha-1（单季施用量）。主要结果如下:（1）施氮能显著提高玉米和小麦的籽粒产量（P＜0.05）。随着施氮量的增加籽粒产量表现为先增后降的趋势,均在N225水平达到峰值。生物炭的配施显著增加籽粒产量（P＜0.05）。其中,玉米籽粒产量提高4.38%,小麦籽粒产量提高2.42%。（2）施氮显著影响植株氮素吸收累积和氮肥表观利用率,植株氮素吸收量随着施氮量的增加而增加,而氮肥表观利用率随着施氮量的增加而下降（P＜0.05）。脲酶抑制剂（NBPT）能提高玉米的氮肥表观利用率。生物炭配施会显著提高玉米和小麦氮肥表观利用（P＜0.05）,提高幅度分别达到25.78%和13.57%。（3）玉米全生育期土壤氨挥发累积量达到11.53～13.01 kg N ha-1,小麦全生育期土壤氨挥发累积量达到15.70～16.81 kg N ha-1,与不施氮（N0）相比,N300处理对土壤氨挥发累积量有显著增加的趋势（P＜0.05）。酶抑制剂（NBPT）显著降低小麦全生育期土壤氨挥发累积量4.14%（P＜0.05）。生物炭可显著降低玉米、小麦全生育期土壤氨挥发累积量（P＜0.05）（4）施用生物炭能够改善0-10cm土壤物理性质,增加大团聚体,降低容重,提高孔隙度。施氮和配施生物炭都对土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮影响显著（P＜0.05）。施用生物炭同时也有利于提高0-10cm耕层养分,对有机碳影响最为显著;生物炭施用在一定程度能够提高土壤中的微生物活性。（5）脲酶、土壤微生物量碳、全磷、速效钾、全氮和p H是反映土壤肥力的代表性指标（MDS）。施用氮肥和生物炭有助于提高土壤质量指数（SQI）,N225-N300配施生物炭处理的SQI值最高。综上,N225配施生物炭在保证夏玉米-冬小麦产量的基础上,有利于降低氨挥发损失,提高氮肥表观利用率,同时提高耕层土壤的SQI。酶抑制剂（NBPT）在小麦田具有较好的增产效应,并能够降低氨挥发。
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