中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (8): 1503-1514.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.08.007
韩紫璇1(), 房静静2(), 武雪萍1(), 姜宇3(), 宋霄君1, 刘晓彤1
收稿日期:
2022-03-24
接受日期:
2022-04-19
出版日期:
2023-04-16
发布日期:
2023-04-23
联系方式:
韩紫璇,E-mail:18811799202@163.com。房静静,E-mail:837430785@qq.com。韩紫璇与房静静为同等贡献作者。
基金资助:
HAN ZiXuan1(), FANG JingJing2(), WU XuePing1(), JIANG Yu3(), SONG XiaoJun1, LIU XiaoTong1
Received:
2022-03-24
Accepted:
2022-04-19
Published:
2023-04-16
Online:
2023-04-23
摘要:
【目的】研究秸秆配施化肥对暗棕壤团聚体组成、团聚体碳氮含量、土壤微生物量特征及小麦产量的影响,揭示长期秸秆配施化肥下土壤肥力和生产力的协同提升机制。【方法】依托长期定位40年施肥试验,选取4个处理:单施化肥(NP)、秸秆配施化肥(S+NP)、秸秆配施1/2化肥(S+1/2NP)、秸秆配施1/4化肥(S+1/4NP),其中秸秆为麦秸隔年还田,用量为3 000 kg·hm-2,氮磷化肥用量为150 kg N·hm-2、150 kg P2O5·hm-2。采集0—20 cm土层土样,利用湿筛法得到不同粒级的水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳(SOC)、氮含量及土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)含量。【结果】(1)长期秸秆配施化肥显著降低土壤容重并提高了团聚体稳定性,和NP相比,S+NP处理土壤容重降低4.7%,>2 mm团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何重量直径(GWD)分别提升254.4%、76.5%和91.3%。(2)S+NP、S+1/2NP处理>2 mm团聚体百分含量、MWD和GWD显著高于S+1/4NP,分别增加了49.1%—52.4%,19.43%—22.4% 和24.2%—33.3%。(3)S+NP、S+1/2NP、S+1/4NP和NP相比增加了>2 mm和>0.25 mm团聚体对土壤有机碳、全氮贡献率,并显著提高全土SOC、SMBC和SMBN含量;其中,SOC含量在S+NP中最高,比S+1/2NP、S+1/4NP高6.3%和12.6%。(4)产量表现为S+NP>NP>S+1/2NP>S+1/4NP处理,S+NP比减施化肥处理提高小麦产量28.6%—47.5%。(5)土壤团聚体稳定性、SOC含量及小麦产量之间有较好的相关性,>2 mm和>0.25 mm团聚体含量、MWD和GWD分别与全土SOC含量及小麦产量呈显著或极显著正相关。【结论】暗棕壤地区在长期秸秆还田条件下,配施化肥量150 kg N·hm-2、150 kg P2O5·hm-2时能提高土壤团聚体稳定性、有机碳含量、微生物生物量和小麦产量,最大化实现土壤结构改良、肥力提升和作物增产的协同效应。
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表1
不同施肥处理下土壤容重、水稳性团聚体组成及稳定性"
处理 Treatment | 容重 Bulk density (g·cm-3) | 团聚体质量百分比 Proportion of soil aggregates (%) | MWD (mm) | GWD (mm) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
>2 mm | 0.25-2 mm | 0.053-0.25 mm | <0.053 mm | ||||
NP | 1.34 ± 0.09 a | 9.21 ± 0.23 c | 52.79 ± 2.49 a | 25.06 ± 1.84 a | 12.94 ± 0.78 a | 1.96 ± 0.07 c | 0.46 ± 0.01 c |
S+NP | 1.28 ± 0.11 c | 32.63 ± 1.43 a | 45.95 ± 1.35 c | 12.53 ± 1.04 c | 8.89 ± 0.39 c | 3.46 ± 0.09 a | 0.88 ± 0.02 a |
S+1/2NP | 1.30 ± 0.08 b | 33.32 ± 1.49 a | 41.77 ± 2.35 d | 14.05 ± 0.94 bc | 10.86 ± 0.78 b | 3.38 ± 0.09 a | 0.82 ± 0.03 a |
S+1/4NP | 1.31 ± 0.10 b | 21.87 ± 1.58 b | 49.75 ± 3.49 b | 16.33 ± 1.01 b | 12.06 ± 1.04 a | 2.83 ± 0.06 b | 0.66 ± 0.01 b |
表2
不同施肥处理下土壤微生物生物量和小麦产量"
处理 Treatment | SMBC (mg·kg-1) | SMBN (mg·kg-1) | SMBC/SMBN | SMBC/SOC (%) | 小麦产量 Grain yield (t·hm-2) |
---|---|---|---|---|---|
NP | 178.21 ± 1.10 c | 36.27 ± 0.71 c | 4.91 ± 0.13 b | 1.02 ± 0.13 c | 2.87 ± 0.17 b |
S+NP | 365.34 ± 0.51 b | 42.21 ± 0.34 b | 8.66 ± 0.11 a | 1.74 ± 0.12 b | 2.97 ± 0.21 a |
S+1/2NP | 400.86 ± 0.92 b | 46.41 ± 0.73 a | 8.64 ± 0.16 a | 2.04 ± 0.22 ab | 2.12 ± 0.16 c |
S+1/4NP | 463.74 ± 1.21 a | 46.54 ± 0.36 a | 9.96 ± 0.18 a | 2.46 ± 0.43 a | 1.56 ± 0.09 d |
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