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粪肥增施对水稻产量和氮素利用效率的影响

2022-05-25刘泰王洪媛杨波魏静贺鹏程王玉龙刘宏斌

农业资源与环境学报 2022年3期
关键词:田面粪肥施用量

刘泰,王洪媛,杨波,魏静,贺鹏程,王玉龙,刘宏斌

(1.内蒙古大学生态与环境学院,蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室,内蒙古自治区环境污染控制与废物资源化重点实验室,呼和浩特 010021;2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业农村部面源污染控制重点实验室,北京 100081;3.乌兰察布市农业技术推广站,内蒙古 乌兰察布 012000)

水稻是世界上最主要的粮食作物,我国有1/4 的耕地用于水稻种植,超过60%的人口以稻米为主食[1]。作为水稻生长过程中大量需求的元素之一,氮在水稻长势、产量和品质调控方面发挥着重要作用[2]。在过去,水稻种植过程中氮素的补充主要依赖于化肥施入。施用化肥能有效增加土壤中氮素储备,在一定程度上促进了水稻的生长,水稻产量也获得了大幅提高[3]。然而,大量施用化肥会导致肥料利用率低,以及大气污染、水体污染、土壤退化等环境问题。另外,由于化肥等生产原料价格的上涨,无节制地施用化肥对农业生产造成了消极的影响[4-6]。因此,探究合理的水稻施肥方式对我国农业生产具有十分重要的意义。

粪肥中含有丰富的氮、磷、钾等元素以及作物生长所需的各种微量元素。粪肥施入土壤中除了可以为作物生长提供所需养分之外,还可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增强土壤对水分和养分的固持能力,从而提高农田生产力[7]。同时,施用粪肥可以缓解肥料投入对环境的危害。LAL[8]研究发现,增施粪肥可以有效降低土壤中温室气体CO2的排放。赵冬等[9]发现,粪肥替代化肥施用能有效缓解稻田田面水中的氮、磷流失。与普通化肥相比,粪肥的肥力持续性更强,可以延长养分的释放时间,为后期作物对养分的需求提供保证。因此,粪肥还田已成为农业可持续发展的一条有效途径[10]。然而,粪肥的单独施用会导致养分释放速率过慢,不能满足水稻在生长过程中特定时间段内的养分需求,最终影响水稻的生长和产量[11]。化肥和粪肥的配施则可兼顾两者优点,保持土壤养分平衡,在增加作物产量的同时,降低养分流失[3,12-13]。在现有的研究中,替代部分化肥是粪肥还田施用的主要形式,然而,在不同的研究结论中粪肥的最佳替代比例结果相差较大[14-20]。例如仅就水稻产量而言,蓝贤瑾等[19]认为猪粪替代70%尿素氮时产量最高,而陈琨等[20]研究发现水稻产量最高的处理中猪粪替代比例为30%。

近年来,我国养殖业发展迅速,满足了全社会不断增长的畜产品需求,但与此同时畜禽粪污带来的环境污染已成为一个不容忽视的问题[21]。为提高粪肥在农田中的利用率,本研究首次针对水稻开展了在等量无机氮肥施用的基础上增施粪肥的研究。研究采用盆栽试验,通过系统分析增施不同用量粪肥对水稻性状、产量、田面水氮素动态变化以及土壤理化性质等的影响,确定有机氮肥的最佳用量,筛选最适合水稻生产的粪肥施用量,从而最大限度地平衡粪肥消纳量、水稻产量和氮素流失风险三者之间的关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用土取自常规农田耕层土壤(0~20 cm),质地为褐潮土,土壤的基本理化性质:pH 值8.4,容重1.3 g·cm-3,有机质14.5 g·kg-1,全氮0.7 g·kg-1,碱解氮63.5 mg·kg-1,全磷0.6 g·kg-1,有效磷9.4 mg·kg-1,全钾16.6 g·kg-1,速效钾87.1 mg·kg-1。鲜土采集后置于阴凉处自然风干,人工挑去植物残体及石块等杂物,过2 mm 网筛,混匀后备用。无机氮肥和有机氮肥分别为尿素(含N 46.0%)和风干牛粪(含N 1.5%、K2O 1.7%、P2O50.8%);磷、钾肥分别为过磷酸钙(含P2O516.0%)和氯化钾(含K2O 60.0%)。供试水稻品种为中作59。

1.2 试验设计

试验在网室中开展,采用随机区组的排列方式,共设置8 个处理,每个处理3 个重复。8 个处理分别为:①CK;②N;③N+0.25M;④N+0.5M;⑤N+0.75M;⑥N+M;⑦N+1.5M;⑧N+2M。其中CK 表示不施氮肥;N 为单施尿素2.6 g·盆-1,折合纯氮为1.2 g·盆-1(即192.8 kg·hm-2),处于ZHANG 等[22]基于稻田环境影响推荐的氮素最优施用量范围(169~199 kg·hm-2);M 为单施牛粪65.4 g·盆-1,折合纯氮为0.95 g·盆-1(即153.4 kg·hm-2);0.25M、0.5M、0.75M、1.5M 和2M 分别为单施牛粪用量的0.25、0.5、0.75、1.5 倍和2 倍;所有处理施用等量的磷肥和钾肥(各处理中每种肥料的施用量如表1 所示)。牛粪随磷肥与钾肥一起作为底肥一次性施入;尿素作为底肥和两次追肥分三次施入,施肥比例为2∶1∶1。试验用盆材质为PVC 塑料,每盆装土7 kg。盆栽试验开始前(6 月13 日)将土壤和底肥混匀后一起装入盆中,并加水进行泡田处理。选取长势相对一致的水稻秧苗于6 月14 日在每盆中各移栽4 株,移栽后保持盆中水面深度为5 cm 左右,分别于分蘖前期(7 月18 日)和抽穗前期(8 月11 日)追施尿素,10月20日收获计产。

表1 不同处理肥料用量(g·盆-1)Table 1 Fertilizer application rates in different treatments(g·pot-1)

1.3 样品采集与测定

叶片叶绿素含量:在分蘖期和穗期,使用便携式叶绿素仪(SPAD-502,日本)每7 d 测定一次水稻倒二叶(即7 月20 日—8 月31 日)和倒一叶(即8月17 日—9 月7 日)的SPAD 值,以SPAD 值来表示叶片叶绿素的相对含量。测量时避开叶脉,在叶片的叶基、叶中、叶尖分别选取三个部位,依次重复测定3 次,取所有数据的平均值作为该叶片的SPAD 值。

田面水无机氮浓度:穗肥追施后,于施肥后的第1、5、9 d 和17 d 收集盆中田面水。样品采集时,在不扰动水面的条件下用100 mL 注射器随机抽取3 处盆中水样,混合后带回实验室,混合水样经定量滤纸过滤后,用流动分析仪(AA3,德国;下同)测定铵态氮和硝态氮浓度。

分蘖数、穗数和株高:在分蘖期和穗期结束后分别统计水稻分蘖数和穗数;在水稻收获前,使用直尺测量水稻株高。

干物质积累和吸氮量:水稻收获后,将水稻籽粒和秸秆于105 ℃下杀青30 min,75 ℃下烘干至恒质量后称质量测定水稻籽粒和秸秆产量;使用粉碎机将籽粒和秸秆粉碎,采用H2SO4-H2O2法消煮粉碎后的植株样品,在全自动凯氏定氮仪(KDY-9830,中国;下同)测定样品全氮含量。

土壤理化指标:水稻收获后,除去杂质并将盆中土壤混合,收集混匀后的土壤。一部分新鲜土壤过筛后,经0.1 mol·L-1CaCl2溶液浸提后在流动分析仪上测定其含量;剩余土壤自然风干,磨细过筛后用于其他指标的检测,其中,土壤经H2SO4-催化剂消解前后,均采用全自动凯氏定氮仪测定碱解氮和全氮含量;有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3溶液浸提-流动分析仪的方法测定;速效钾采用1 mol·L-1CH3COONH4溶液浸提-原子吸收仪(ZCA-100,中国)的方法测定;有机质通过H2SO4-K2Cr2O7外加热法测定;土壤pH 使用pH 计(Mettler Toledo Delta 320,中国)测定,其水土比为5∶1。

1.4 计算方法

氮素利用相关指标的计算参照魏静等[10]提供的方法,具体如下:

1.5 数据处理与分析

使用Excel 2010 软件归纳和处理数据,采用SPSS 19.0 软件LSD 法对不同施肥处理进行单因素方差分析和差异显著性检验,用Origin 8.5软件做图。

2 结果与分析

2.1 水稻叶片SPAD值变化

施用氮肥使水稻叶片的SPAD 值保持在相对较高的水平,从表2中可以看出,在7个监测时间内,CK处理的水稻倒二叶SPAD 值与其他处理始终存在显著性差异(P<0.05)。施肥处理之间无明显差异,除8月10 日外,其余时间点内增施粪肥并没有使水稻倒二叶的SPAD 值产生显著变化。在8 月10 日,施氮处理中倒二叶SPAD 值表现为N+0.25M>N>N+0.75M>N+0.5M>N+1.5M>N+M>N+2M,其中N+0.25M 处理的叶片SPAD 值最高,但与N 处理差异未达到显著水平(P>0.05),在其余施用氮肥的处理中,随着粪肥施用量的增加,倒二叶SPAD 值整体上呈现出逐渐降低的趋势。表3 主要展现了穗肥施用后水稻倒一叶SPAD值的变化情况,4 组监测数据显示,施用氮肥同样能够显著增加水稻倒一叶SPAD 值(P<0.05)。在8月24日,各粪肥施用量处理对水稻倒一叶SPAD 值产生了不同的影响,除N+0.5M 处理SPAD 值有所降低外,其余增施粪肥的处理叶片SPAD值均高于N处理,SPAD数值相差最大的两个处理为N+0.5M 和N+1.5M,差异达到了显著水平(P<0.05)。在8 月31 日和9 月7 日,与只施用尿素的处理相比,增施粪肥能够提高这一时段水稻倒一叶的SPAD 值。整体来看,粪肥的施用量越大,对叶片SPAD值的提升效果越明显。

表2 粪肥增施量对水稻倒二叶SPAD值的影响Table 2 Effects of application rates of manure on SPAD value of rice top second leaf

表3 粪肥增施用量对水稻倒一叶SPAD值的影响Table 3 Effects of manure application rates on SPAD value of rice flag leaf

2.2 田面水中-N与-N浓度的动态变化

图1和图2分别为不同施肥处理在穗肥(尿素)追施后田面水中浓度的动态变化情况,显示了不同施肥处理在4个取样时间内和平均浓度的比较结果。通过对比可以发现,追肥前期是田面水无机态氮存在的主要形式,其浓度明显高于,随着时间的推移浓度逐渐升高,与N的浓度差异明显缩小。增施粪肥对穗肥追施后田面水浓度的变化影响较大,从图1 中可以看出,只施用尿素的N 处理在穗肥追施后的第1 天田面水中的浓度就达到1.49 mg·L-1,为该处理在4 个取样时间内的最高水平。而对于增施粪肥的处理来说,田面水中的浓度在穗肥追施后呈现先升高后下降的趋势,均在施肥后的第5 天达到峰值,第9 天后恢复到较低的水平。就的平均浓度而言,N+0.5M、N+M、N+1.5M和N+2M 处理较N 处理分别增加20.3%、12.1%、8.7%和15.7%,其中与N+0.5M、N+2M 处理的差异达到了显著水平(P<0.05);与N 处理相比,N+0.25M 和N+0.75M 处理的平均浓度分别降低了0.8%和10.4%,但处理之间的差异并不显著。

图1 粪肥增施量对穗肥追施后田面水铵态氮单日浓度和平均浓度的影响Figure 1 Effects of application rates of manure on dynamic and average concentration of -N after application of panicle fertilizer

从图2 中可以看出,由于田面水中存在硝化反应,因此各处理田面水中的浓度并没有在追施尿素后快速升高,其中增施粪肥的处理呈先增加后下降的趋势,均在施肥后第9 天达到峰值。只施用尿素的N 处理中-N 浓度在4 个取样时间内一直保持增加,最大值出现在第17天。施氮处理之间的-N浓度差异主要出现在追肥前期,第1 天的数据表明N处理中-N 浓度显著高于增施粪肥的处理,在第5天,其-N 浓度依然相对较高,仅次于N+0.25M 和N+2M处理,并且显著高于N+0.5M、N+0.75M、N+M和N+1.5M 处理。另外,-N 平均浓度的比较结果显示:N+0.5M、N+0.75M、N+M和N+2M处理小于N处理,其中N+0.5M处理较N处理下降18.0%。可见,适量增施粪肥可有效降低稻田田面水中无机氮流失风险。

图2 粪肥增施量对穗肥追施后田面水硝态氮单日浓度和平均浓度的影响Figure 2 Effects of application rates of manure on dynamic and average concentration of-N after application of panicle fertilizer

2.3 水稻性状、产量及氮素利用指标

与单施尿素N处理相比,增施粪肥后水稻的秸秆产量和籽粒产量均有所提高(表4),并且在N+0.25M、N+0.5M、N+0.75M 和N+M 处理中差异达到了显著水平(P<0.05),其中N+0.75M 处理的水稻秸秆产量和籽粒产量达到最大,相比N 处理分别提高36.2%和46.4%。随着粪肥施用量的增加,水稻穗数、分蘖数和株高呈现出先升高后降低的趋势,在粪肥用量较低时,上述三项指标均高于N处理,水稻穗数、分蘖数在N+0.75M 处理中达到最大值,较N 处理分别显著提高12.1%和16.1%(P<0.05),株高则仅次于N+0.25M 处理,当粪肥增施量继续增加时,水稻的穗数、分蘖数和株高开始下降,在N+1.5M 和N+2M 处理中甚至出现了全部低于处理N 的情况。增施粪肥不同程度地增加了水稻秸秆和籽粒的吸氮量,但与穗数、分蘖数和株高相似,两者随着粪肥增施量的增加逐渐得到提高,在N+0.75M 处理中均达到最大值,较N 处理分别显著提高48.5%和56.3%(P<0.05),当粪肥增施量继续增加至0.75倍单位用量时,秸秆和籽粒的吸氮量开始逐渐下降,以上结果表明在等量尿素施用的基础上,过量增施粪肥不利于水稻生长。

表4 粪肥增施量对水稻产量、农艺性状和氮素吸收量的影响Table 4 Effects of application rates of manure on yield,agronomic character and nitrogen accumulation of rice

由表5 可知,增施少量的粪肥可以提高水稻对所施氮肥的利用能力,在N+0.25M、N+0.5M 和N+0.75M三个处理中,水稻的氮素利用率、氮肥贡献率和氮肥农学效率均较N处理有所提高,土壤氮素依存率则有所下降,这表明土壤原有非肥料氮素所起的作用减弱,氮肥的肥效作用增强。当粪肥用量增加到1 倍单位用量后,水稻的氮素利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力下降明显,土壤氮素依存率也低于N 处理,说明过多的粪肥投入反而削弱了水稻对氮素的利用能力,最终导致更多氮素的浪费。综合来看,N+0.75M 处理下氮素利用效果最佳,其氮素利用率(54.3%)、氮肥贡献率(77.6%)在各处理中最高,土壤氮素依存率最低(16.0%),氮肥农学效率较N 处理增加了5.8%。因此,适量增施粪肥有利于改善水稻的氮素利用效果。

表5 粪肥增施量对水稻氮素利用指标的影响Table 5 Effects of application rates of manure on nitrogen use indexes of rice

2.4 土壤理化性质

投入氮肥能够显著提高土壤中有机质的贮备量(P<0.05),从图3a 中可以看出,增施粪肥对土壤有机质含量的提高效果更明显,有机质含量在单施尿素的基础上进一步增加,较N 处理增加了15.8%~45.4%,且差异均达到了显著水平(P<0.05)。土壤全氮的结果与有机质类似(图3b),增施粪肥较单施尿素进一步为土壤补充了氮素,且粪肥的施用量越大,作用效果越好,当施用量达到0.25 倍单位用量时,水稻收获后土壤的氮素水平与不施氮肥相比有了显著提高。碱解氮随着粪肥施用量的增加同样呈现递增的趋势(图3c),N+1.5M 和N+2M 处理由于粪肥施用量较大,使土壤中碱解氮含量发生显著的变化,二者碱解氮含量较N 处理分别增加10.2%和16.7%,而N+0.25M 处理碱解氮含量则低于N处理,其余增施粪肥的处理与N 处理含量水平相当。与单施尿素相比,增施不同量的粪肥均可增加土壤中有效磷的含量,整体上施用粪肥处理的有效磷含量随着粪肥用量的增加呈递增趋势(图3d)。粪肥用量对水稻收获后土壤速效钾含量的影响规律不明显,但从图3e 中可以看出,在不同的粪肥施用量下土壤速效钾含量均获得提高,其中N+0.5M、N+0.75M和N+2M处理与N处理差异显著,土壤速效钾含量分别增加11.0%、19.3%和16.4%。图3f所示为不同处理下土壤-N含量,与土壤有机质、土壤全氮和土壤碱解氮的结果类似,土壤-N含量与粪肥的施用量有显著的正相关关系,粪肥用量是造成增施粪肥处理和单施尿素处理之间差异的主要原因,当粪肥施用量小于或等于1倍单位施用量时,其含量显著降低,粪肥施用量大于1 倍单位施用量时,其含量显著升高。与不同,在施用尿素的基础上增施粪肥可以使水稻收获后的土壤的含量更高(图3g),但是增幅与粪肥施用量之间不存在明显的规律。图3h表明在本研究中不同的氮肥组合类型对土壤pH没有产生实质性影响。

图3 粪肥增施量对水稻收获后部分土壤理化性质的影响Figure 3 Effects of application rates of manure on some soil physicochemical properties after the harvest of rice

3 讨论

3.1 增施粪肥对水稻叶片SPAD值的影响

叶绿素是植物叶片光合作用能够顺利进行的关键物质,其含量可以反映植物的光合作用能力,并与植物的健康状况、养分供应水平及产量密切相关,SPAD 值可以表征植物叶片叶绿素相对含量,由于其方便获取、精确度较高,现已成为评价植物长势的有效手段[23]。在前人的研究中,叶片的SPAD 值可以用来诊断水稻的氮素营养状况,能够间接地反映水稻的氮素供应水平[24]。陈秋玉等[25]发现在水稻整个生育期内叶片的SPAD 值与茎、叶的含氮量存在极显著的正相关关系,并指出叶片的SPAD 值可以用于指导氮肥的施用策略。一般来说,粪肥的矿化速率慢,氮素的释放时间长,能够使土壤在施肥中后期仍保持相对较高的氮素水平。在本研究中,在倒一叶(剑叶)长出之前增施粪肥降低了水稻倒二叶SPAD 值,其中粪肥施用量较大的处理在穗肥追施前与单施尿素处理之间的差异显著(P<0.05),反映出虽然粪肥施用量过高,但这一阶段水稻可利用氮素相对不足,可能会抑制处于营养生长阶段水稻体内的氮素积累。追施穗肥后,增施较多粪肥反而导致水稻倒一叶SPAD 值增加(表3),说明水稻穗期以后土壤中植物可直接利用的氮素相对过剩,这一点也体现在水稻收获后对应处理中存在较高的碱解氮含量(图3c),从而导致水稻茎、叶中的氮素含量相对较高,水稻贪青晚熟,不利于生殖生长阶段氮素从茎、叶到籽粒的转移。

3.2 增施粪肥对田面水-N和-N浓度的影响

研究表明,田面水中氮素含量受到氮肥种类、施氮量、施用方式等多种因素的影响,稻田氮肥追施会使田面水中的氮素浓度急剧升高,而田面水中的氮素含量与通过稻田氨挥发和径流等途径造成的氮素损失直接相关[26]。因此,控制施肥后田面水中的氮素浓度对降低稻田氮素流失风险具有重要意义。在以往的研究[27-29]中,粪肥配合无机氮肥施用能够降低稻田田面水中的氮素浓度,但其施用方法多数是以粪肥替代部分无机氮肥(多为尿素),这与本研究在无机氮肥等量施用的基础上增施粪肥的试验方法不同。本研究从平均浓度的角度分析,发现增施粪肥的6 个处理对田面水中平均浓度的影响不一致,这与蔡佳佩等[3]的研究类似,其在等量尿素基础上增施不同量粪肥,发现其田面水中总氮和浓度与施用纯尿素处理有所不同。本研究中,N+0.75M 处理可以同时降低田面水中平均浓度,是能够降低氮素流失风险的施肥模式。粪肥中氮素的释放依赖于微生物的分解作用,是一个缓慢的过程,其自身分解的同时也为异养微生物提供繁殖和生命活动所需要的能源物质。与单施无机氮肥相比,增施粪肥提高了土壤的碳氮比,增强了微生物对的利用能力,致使更多的有效氮素通过微生物的同化作用被短暂地储存到土壤有机氮库中,进而引发微生物和水稻在施肥初期对氮素的争夺,但是这些被储存的氮素可以被再次矿化转变成植物可吸收的有效氮,最终提高土壤氮矿化速率并增加植物对有效氮素的吸收[30-31]。水稻收获后土壤有机质含量明显增加(图3a),说明粪肥中的有机物质在水稻整个生育期内还未被完全分解,在尿素追施的过程中,未被分解的粪肥导致土壤的碳氮比仍然较高,氮素相对不足,随着尿素施入对氮素的相对补充,肥料中的氮素率先被异养微生物分解利用,之后才逐渐使多余氮素释放出来。因此,在本研究中增施粪肥改变了尿素追施后田面水中的动态,表现出先增加后下降的趋势。

3.3 增施粪肥对水稻产量和氮素利用的影响

动物粪肥中同时含有矿物质氮和有机态氮,能够补充土壤有机质,改善土壤理化性质,提升稻田土壤肥力,促进水稻根系生长,增加水稻产量和氮累积量[2,32]。在本研究中,增施牛粪粪肥提高了水稻的秸秆产量和籽粒产量,增幅分别为0.5%~36.2% 和1.9%~46.4%,随着粪肥增施量的提高,秸秆产量和籽粒产量表现出先增加后下降的趋势,两者均在N+0.75M 处理达到最高值,这说明针对水稻增产能力来说,粪肥的施用量并不是越高越好,而是在施加剂量范围内存在一个最佳用量,这与已有的研究结果[33]相一致。与秸秆产量和籽粒产量类似,当粪肥施用量增加到一定数值之后,水稻分蘖数、穗数、株高以及秸秆、籽粒的吸氮量开始下降,甚至会低于不施粪肥的处理。这主要是由于增施过量的粪肥造成微生物与作物争夺养分,使氮素释放滞后,导致水稻前期缺氮;施氮量较高加之粪肥施用造成的氮素延后释放,致使水稻的生殖生长阶段氮素会较多地向茎叶中转移并积累,导致水稻茎叶含氮量过高,贪青晚熟,不利于水稻生产[33]。在本研究中,叶片SPAD值、追肥后田面水中浓度的变化以及水稻的氮素收获指数也能够体现这一问题。研究表明,粪肥可以替代部分化学肥料施用,提高水稻的氮素利用能力[34-36]。在本研究中,增施少量粪肥对氮素利用起到了一定的促进效果,其中N+0.75M 处理中水稻氮素的利用能力最佳,表现为氮素利用率、氮肥贡献率最高,土壤氮素依存率最低,氮肥农学效率也高于单施氮肥的处理;高用量粪肥的施入反而产生了消极的作用,氮肥中氮素对水稻产量和吸氮量的贡献比例下降,甚至低于单施尿素的处理,一方面是因为粪肥施用量过大不利于水稻的生长,另一方面则是由于粪肥施用量较大时水稻秸秆和籽粒的产量或吸氮量的提升幅度小于所施肥料中氮素的增加量。

3.4 增施粪肥对土壤理化性质的影响

研究表明,有机肥和无机肥配施可以改善土壤的养分状况,提高土壤的供肥能力[37]。粪肥是一种常见的有机肥,具有调节土壤的功效,常用于土壤的培肥过程。在本研究中,增施粪肥对土壤各项理化指标的影响并不一致(图3)。韩上等[38]认为土壤供肥强度受土壤速效养分的影响,供肥容量则取决于土壤的养分库容。在本研究中,粪肥增施既可以提高土壤的供肥强度(有效磷、速效钾和硝态氮)又可以增加土壤的供肥容量(有机质和全氮)。另外,从试验的结果也可以看出,碱解氮与铵态氮的含量随着粪肥增施量的增加而升高,最终超过单施尿素的处理,这种现象一方面表明土壤养分含量与粪肥增施量直接相关,另一方面也说明在水稻生长后期,粪肥用量过高导致土壤中有效态氮的含量维持在较高水平,不利于水稻茎叶向籽粒的氮素转移,再结合SPAD 值和田面水无机态氮的结果,可为N+M、N+1.5M 和N+2M 处理最终较低的籽粒产量和吸氮量提供解释依据。

4 结论

(1)在不改变无机氮肥原有施用量和施用频率的前提下,增施牛粪粪肥提高了水稻秸秆和籽粒产量,并对土壤理化性质产生了积极的影响,其中有机质、全氮、碱解氮、有效磷和含量与粪肥施用量之间存在明显的相关关系。

(2)水稻叶片SPAD 值、田面水氮素浓度的动态变化以及氮素利用效率的结果表明,在施用等量无机氮肥的前提下,粪肥配施量不宜过大。

(3)从水稻产量、氮素利用效率和环境影响等角度综合考虑,在施用192.8 kg·hm-2(以纯氮计)无机态氮(尿素)的基础上配施115.1 kg·hm-2(以纯氮计)有机态氮(牛粪粪肥)为最优施肥方案,可以最大程度实现水稻增产和氮素利用效率提升,同时降低氮素流失风险。

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