关中西部地区冬小麦/夏玉米轮作体系养分平衡与施肥研究

【摘要】：关中西部地区是陕西省粮食作物的主产区之一,夏玉米-冬小麦轮作是这一地区主要的种植方式。近些年来,这一地区与全国其他地方类似,为了达到作物高产的目的,大量施用化肥,农田土壤肥力有了一定的提高。但随着化肥用量的增长,过量施肥现象,尤其是氮肥的过量施用问题已较为普遍。这不仅造成肥料资源的大量损失,而且严重破坏了农田生态环境,造成环境的污染,给这一地区人们的生活健康带来了一定的威胁。针对以上问题,本文以在这一地区户县、周至两县进行的20余个小麦及玉米“3414”田间试验,以及夏玉米-冬小麦不同栽培模式长期定位试验为对象,研究了夏玉米-冬小麦轮作体系下施肥与土壤剖面氮素累积的关系,以及不同栽培模式下的农田养分平衡状况,旨在为这一地区作物养分管理及施肥技术提供理论依据。取得的主要结果包括: 1.在关中地区户县、周至两县连续2年的20余个“3414”田间试验结果表明,随着氮肥用量的提高,冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度越严重。当施氮量为N2水平(180～240 kg/hm2)时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达N3水平(270～360 kg/hm2),所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤氮素平衡值(施氮量与作物氮素携出量的差值)与土壤0-2 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤氮素平衡盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮平衡值每增加100 kg/hm2,0-2 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。 2.在关中地区户县、周至两县进行的6个“3414”田间试验结果表明,随着氮肥用量的提高,夏玉米收获后土壤2 m剖面硝态氮累积量明显增加。当施氮量为N1水平(90～150 kg/hm2)时,一些试验点的土壤氮素已经达平衡状况;当施氮量达N3水平(270～450 kg/hm2),所有试验点土壤氮素均明显大量盈余。不同施氮量时土壤氮素平衡值与土壤0-2 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤氮素平衡盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮平衡值每增加100 kg/hm2,0-2 m土壤剖面硝态氮累积量增加约47.6 kg/hm2。 3.采用养分投入量与作物养分携出表观平衡法分析了夏玉米-冬小麦轮作体系连续7年的定位试验不同栽培模式及施氮量下土壤氮磷钾养分的平衡状况及其与土壤养分含量间的关系。结果表明,两种秸秆覆盖的模式(即覆草模式和垄沟模式)土壤氮、磷及钾养分的亏缺状况均较常规模式及控水模式低,说明秸秆还田在平衡土壤养分状况方面具有重要作用。当施氮量为每季N 120 kg/hm2时,土壤氮素基本达平衡状况;而施氮量达N 240 kg/hm2时,土壤氮素盈余量显著增加,平均达1471 kg/hm2。不同处理土壤氮平衡值与土壤0-2 m剖面累积的硝态氮以及土壤磷、钾的总平衡值与土壤有效磷及速效钾间呈极显著正相关,土壤氮平衡值每增加100 kg/hm2,0-2 m土壤剖面硝态氮累积量增加约38.3 kg/hm2;土壤磷、钾的平衡值每降低100 kg/hm2,土壤有效磷和速效钾含量分别降低约3.5 mg/kg和1.0 mg/kg,说明农田养分平衡盈亏决定了土壤养分的消长规律。