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轮作模式及小麦增密减氮对潮土理化性状及作物产量的影响

董士刚  
【摘要】:黄淮平原长期以小麦-玉米为主要轮作方式,针对黄淮平原潮土区作物布局不合理和氮肥减施等问题,设置两个大田小区试验。试验1:设置小麦与豆科作物轮作3个处理:(1)小麦-玉米轮作、(2)小麦-夏花生轮作、(3)小麦-大豆轮作。试验2:设置小麦播量与氮肥不同水平交互4个处理:(1)小麦常规播量+常规施量肥(CBCF);(2)增播30%+常规施氮量(ZBCF);(3)增播30%+减氮20%(ZBJF);(4)常规播量+减氮20%(CBJF)。通过测定并分析不同处理不同土层土壤物理、化学和生物性质及作物产量变化特征,探究合理的轮作换茬模式和播量与氮肥互作技术,为减肥增效技术模式筛选提供理论依据。不同轮作换茬模式研究结果表明:(1)一个轮作周期后,小麦-花生和小麦-大豆相对小麦-玉米均能降低土壤容重,增加孔隙度。与2017年夏相比,2018年夏的小麦-夏花生和小麦-大豆处理在0—10 cm 土层的容重分别降低了 0.06 g/cm3、0.04 g/cm3。2017夏和2018夏两季小麦相比土壤比重变化不明显。2017夏和2018夏两季小麦相比,在轮作中种植花生和大豆能使土壤孔隙度略有增加。(2)一个轮作周期后,与2017年夏相比,2018年夏,小麦-大豆处理提高了土壤0—30 cm土层中的有机质含量;小麦-夏花生和小麦-大豆处理均能增加10—20 cm 土壤的全氮含量;小麦-夏花生和小麦-大豆处理提高了 0-30 cm 土层中土壤碱解氮、铵态氮和硝态氮含量,但降低了土壤速效磷和速效钾含量。其中,小麦-大豆处理碱解氮含量在0—10 cm 土层中最高为131.28 mg/kg;且小麦-大豆处理相对其他处理显著提高了硝态氮和铵态氮含量。经过一个轮作周期,三种轮作模式均增加了 0-20 cm 土层中可溶性有机碳和可溶性有机氮含量,其中,小麦-大豆处理显著高于其他处理。(3)一个轮作周期,与2017年夏相比,2018年夏,小麦-大豆处理降低了土壤0-30 cm 土层中脲酶活性;但小麦-大豆和小麦-夏花生处理提高了 0—30 cm 土层中土壤蔗糖酶和中性磷酸酶的活性。小麦-夏花生和小麦-大豆处理均提高了 0—30 cm 土层中微生物量碳和微生物量氮。相比于2017年夏,2018年小麦产量和肥料偏生产力显著提高,小麦-夏花生和小麦-大豆处理产量和氮肥偏生产力显著高于小麦-玉米处理。小麦-夏花生和小麦-大豆处理提高了小麦产量,增加农民收益。小麦增密减氮技术研究表明:(1)与2017年相比,ZBCF处理降低了 0—10 cm 土层容重,CBJF处理则降低了 10—20 cm土层容重;CBJF处理提高了 0—10 cm 土层的土壤孔隙度。(2)2017和2018年土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、硝态氮和铵态氮含量在0—30 cm 土层均随土壤深度增加而逐渐降低。2018年,减氮处理(ZBJF和CBJF)的土壤有机质含量在10—30 cm均高于常规施肥处理(CBCF和ZBCF),且ZBJF处理有机质含量比2017年增加了 18%左右。2017年各处理土壤全氮含量基本差异不显著;而在2018年,0—20 cm 土层均以CBCF处理显著高于其他。各处理土壤碱解氮含量差异主要表现在0—10 cm,其中2017年ZBCF处理最高,而2018年CBCF处理显著高于其他处理,为118.86 mg/kg。常规施肥处理(CBCF和ZBCF)的土壤硝态氮和铵态氮含量在两年内各土层都显著高于减氮处理(ZBJF和CBJF)。ZBCF和CBJF处理有利于提高土壤有效磷含量,在0—10 cm 土层变化最大,2018年比2017年两处理分别提高了 13.14%和28.54%。2017年,CBJF处理0—10 cm速效钾含量2018年比2017年增加了 35.71%。(3)两季中各处理土壤微生物量碳氮和三种酶活性均随土壤深度增加而下降。ZBJF处理0—20 cm 土层的脲酶活性和蔗糖酶活性在2017年小麦季和玉米季均显著高于其他处理,其中脲酶活性最高为3.16[NH3-N mg/(g·24h)],且其土壤中性磷酸酶活性在两季中的0—20 cm土层均最高,最高达到了 9.01[Phenol mg/(g·24h)]。减氮处理(ZBJF和CBJF)在两年试验中均比CBCF显著提高了氮肥偏生产力,其中2018年提高了 28.35%和46.03%。磷钾肥偏生产力在2017年各处理间差异不显著;而2018年,减氮处理(ZBJF和CBJF)比CBCF显著提高了 16.80%和30.83%。2017年各处理间小麦产量差异不显著,2018年减施氮肥(ZBJF,CBJF)相较于CBCF产量分别增加了 13.79%和30.62%。减氮处理(ZBJF和CBJF)在两年试验中相较于CBCF均提高了收益,其中2018年ZBJF和CBJF分别提升了 33.70%和 67.11%。综上,小麦-夏花生和小麦-大豆轮作有利于培肥土壤,增加作物产量和农民收益。在播量和氮肥互作方面,常规播量+减氮20%对土壤化学和生物性质方面影响较好,建议播种时适量的减施氮肥。


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