洞庭湖区典型稻田玉米水稻轮作下土壤—作物系统对施氮措施的响应

作     者：房康睿 龙世平 彭斯文 陈山 廖育林 徐新朋 赵士诚 仇少君 何萍 周卫 FANG KangRui;LONG ShiPing;PENG SiWen;CHEN Shan;LIAO YuLin;XU XinPeng;ZHAO ShiCheng;QIU ShaoJun;HE Ping;ZHOU Wei

作者机构：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室 湖南省农业科学院 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2024年第57卷第10期

页      面：1979-1994页

核心收录：

学科分类：07[理学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：农田智慧施肥项目(05) 中国农业科学院创新工程(CAAS-CSAL-202302) 湖南省重点研发项目(2021NK2029) 

主　　题：玉米水稻轮作 产量 施肥措施 土壤类型 氮肥利用效率 土壤碳氮 

摘      要：【目的】双季稻田水旱轮作后能够提高作物产能降低土壤有机质含量，但水旱轮作后化肥氮素配施不同有机物料对作物产量、氮素利用效率及有机质含量影响的报道较少。【方法】以玉米水稻轮作为研究对象，于2015—2021年在洞庭湖区紫潮泥和红黄泥两种双季稻田上设置不施氮肥（CK）、单施化肥（NPK）、NPK+秸秆还田（NPKS）、NPK+有机肥（NPKM）、NPK+生物炭（NPKB）5种处理，探讨在两种土壤上不同施肥处理的作物产量、养分利用效率和土壤碳氮含量及平衡的变化。【结果】紫潮泥和红黄泥6年试验的平均玉米产量、水稻产量和年总产量分别为5.7、7.3和12.9 t·hm-2，三者在紫潮泥中的产量都略高于红黄泥，但差异都不显著。与NPK处理相比，NPKM处理使两种土壤的玉米和水稻平均产量分别显著（P0.05）提高10.6%、4.20%。在所有处理中，NPKM处理玉米产量最高，为6.0 t·hm-2;NPKB处理水稻产量最高，为7.5 t·hm-2。NPKM和NPKB处理的6年平均年总产量分别显著（P0.05）高于其他处理，但NPKM和NPKB处理间差异不显著。与其他处理相比，NPKM处理显著（P0.05）提高了玉米水稻的化肥氮素回收率、农学效率和偏生产力，玉米季6年平均值分别为66.3%、39.5kg·kg-1、56.0 kg·kg-1，水稻季6年平均值分别为53.8%,21.9 kg·kg-1、68.6 kg·kg-1。NPKB处理较NPK、NPKS显著（P0.05）提高了玉米水稻的化肥氮素农学效率和偏生产力，较NPK处理显著（P0.05）提高了玉米化肥氮素回收率。两种土壤有机碳、全氮含量从第4年（2019年）开始显著下降。与试验开始前（2015年）相比，2021年紫潮泥和红黄泥施氮处理年平均有机碳含量分别下降了1.8、0.7 g·kg-1，全氮含量分别下降0.4、0.1 g·kg-1；两种土壤NPKM处理的土壤有机碳平均含量下降幅度最小、NPKB处理次之。NPKM处理的碳、氮投入量最高，平均土壤有机碳、全氮损失量最小，分别为0.48 t C·hm-2·a-1、94.7 kg N·hm-2·a-1。【结论】双季稻田水旱轮作后，化肥与有机肥、生物炭配施能提高作物产量和延缓土壤有机质下降，试验期间化肥配施有机肥处理玉米平均产量最高，化肥配施生物炭处理水稻平均产量最高。