中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (4): 719-732.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.04.008
史帆1(), 李文广1, 易树生1, 杨娜1, 陈玉萌1, 郑伟1,2, 张雪辰1,2, 李紫燕1,2, 翟丙年1,2(
)
收稿日期:
2024-04-16
接受日期:
2024-05-28
出版日期:
2025-02-16
发布日期:
2025-02-24
通信作者:
联系方式:
史帆,E-mail:1204971982@qq.com。
基金资助:
SHI Fan1(), LI WenGuang1, YI ShuSheng1, YANG Na1, CHEN YuMeng1, ZHENG Wei1,2, ZHANG XueChen1,2, LI ZiYan1,2, ZHAI BingNian1,2(
)
Received:
2024-04-16
Accepted:
2024-05-28
Published:
2025-02-16
Online:
2025-02-24
摘要:
【目的】研究长期有机无机肥配施下土壤有机碳组分含量特征及各组分对旱地冬小麦产量的贡献,以期为提高西北旱地小麦产量和培肥土壤提供重要的理论依据。【方法】进行9年长期定位试验,采用裂区设计,主处理为两个有机肥水平(不施有机肥和施有机肥30 t·hm-2,分别用M0和M1表示),副处理为5个氮水平(施氮量分别为0、75、150、225、300 kg·hm-2,分别用N0、N75、N150、N225和N300表示)。主要分析有机无机肥配施下冬小麦籽粒产量、土壤有机碳组分(包括溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)和矿质结合态有机碳(MOC))的含量特征及各组分质量分数的差异,并且量化各有机碳组分对小麦籽粒产量的贡献。【结果】随施氮量的增加,冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。相较于单施化肥,有机无机肥配施冬小麦平均增产4.80%。M1N150处理下冬小麦产量最高(8 143.2 kg·hm-2),较M0N0处理增加了85.36%,且较当地常规施肥施氮量降低了75 kg·hm-2。经过9年连续施肥,M1N150处理下的SOC含量相较试验初始(2014年)显著提升了17.9%,即在施氮150 kg·hm-2的基础上配施有机肥30 t·hm-2不仅会显著提升土壤的培肥效果,还会在减施氮肥的基础上提高冬小麦产量。通过分析不同施肥处理下土壤有机碳组分发现,与单施化肥相比,有机无机肥配施不同程度地提高了POC、DOC和MBC组分含量,以及POC组分在SOC中的占比。通过SOC与各有机碳组分含量的敏感性指数发现,土壤活性有机碳组分(DOC、MBC、POC)对有机无机肥配施处理均有显著响应,其中POC和DOC组分对农田管理措施的响应最为敏感。通过对土壤各有机碳组分与小麦产量的相关性分析表明,POC、DOC和MBC组分对产量的提高均有积极效果。随机森林分析结果进一步证明,有机无机肥配施下POC和DOC组分对小麦产量的贡献度更高。因此,可以推断有机无机肥配施对作物生产率和土壤肥力的提高,主要是通过增加土壤中有机碳的DOC和POC含量来达到的。【结论】在施氮150 kg·hm-2的基础上配施有机肥30 t·hm-2时,更有利于提升西北旱地麦田土壤有机碳和活性有机碳组分含量,进而提高旱地冬小麦产量,其中以DOC和POC组分对小麦产量贡献度最高。
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表2
试验设计方案"
处理Treatment | 氮肥 N (kg·hm-2) | 有机肥 Organic fertilizer (kg·hm-2) | 磷肥 P2O5 (kg·hm-2) | 钾肥 K2O (kg·hm-2) | |
---|---|---|---|---|---|
主处理 Main treatment | 副处理 Side treatment | ||||
M0 | N0 | 0 | 0 | 90 | 60 |
N75 | 75 | 0 | 90 | 60 | |
N150 | 150 | 0 | 90 | 60 | |
N225 | 225 | 0 | 90 | 60 | |
N300 | 300 | 0 | 90 | 60 | |
M1 | N0 | 0 | 30000 | 90 | 60 |
N75 | 75 | 30000 | 90 | 60 | |
N150 | 150 | 30000 | 90 | 60 | |
N225 | 225 | 30000 | 90 | 60 | |
N300 | 300 | 30000 | 90 | 60 |
表3
不同施肥处理对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响"
处理 Treatment | 有效穗数 Spike number (×104·hm-2) | 千粒重 1000-grain weight (g) | 穗粒数 Grain number | 产量 Yield (kg·hm-2) | |
---|---|---|---|---|---|
M0 | N0 | 391Cb | 48.04Aa | 23Bb | 4898.10Cb |
N75 | 436Ba | 45.56Ba | 36Aa | 6927.25Ba | |
N150 | 495Ab | 41.47Ca | 40Aa | 7549.65ABa | |
N225 | 510Aa | 41.67Ca | 40Aa | 7982.43Aa | |
N300 | 499Aa | 40.55Ca | 38Aa | 7327.83ABa | |
M1 | N0 | 448Ca | 45.96Ab | 31Ba | 5944.27Ca |
N75 | 491BCa | 45.10Aa | 31Ba | 7272.70Ba | |
N150 | 550Aa | 42.21Ba | 36Aa | 8143.20Aa | |
N225 | 526ABa | 42.46Ba | 37Aa | 7692.36ABa | |
N300 | 515ABa | 41.50Ba | 35Aa | 7298.49Ba | |
N | ** | *** | ** | *** | |
M | * | ns | ns | ** | |
N×M | ns | * | ns | * |
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