有机肥替代化肥对陇中旱区玉米生长及农田碳排放的影响

摘要：

[目的]为降低陇中旱农区化肥氮用量且确保该区玉米持续绿色高产,开展了有机肥替代化肥对玉米生长、农田碳排放影响及机理的研究.[方法]试验采用单因素随机区组设计,在等氮?(N?200?kg/hm2)?条件下,设5个有机肥氮替代化肥氮比例处理:0?(T1)、50.0％?(T2)、37.5％?(T3)、25.0％?(T4)、12.5％?(T5),同时设置一个不施肥处理?(T6).在玉米拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期,取样测定玉米叶面积指数和干物质量,成熟期测产,并测定不同土层土壤pH、有机碳和全氮含量.在玉米播种后至收获,每隔15天测定一次CO2通量.[结果]玉米叶面积指数、干物质积累量、生长率及籽粒产量表现为T1≈T5≈T3>T4>T2>T6.收获后,T3处理土壤pH与T1处理在0—5、5—10、10—30?cm土层差异均不显著.土壤有机质含量在0—5?cm土层中最高,T3较T1、T4、T5处理分别显著提高34.5％、9.9％、38.8％;5—10?cm土层内,T3处理的有机质含量与单施化肥T1处理差异不显著,T2、T3、T4处理间有机质含量差异不显著;10—30?cm土层T3较T1显著提高土壤有机质含量31.4％,较T5处理显著提高26.1％.全氮含量在5—10?cm土层中最高,T3较T1处理显著降低23.6％,各有机肥替代化肥比例处理间差异不显著.与T6处理相比,所有施肥处理均增加了玉米全生育期的总碳排放量,而在所有施肥处理中,T1、T3与T5碳排放总量较低且相互之间无显著差异.所有施肥处理较不施肥处理(T6)均提高了净生态系统生产力(NEP)和土壤碳平衡(SCB),T3处理2019和2020年2年平均SCB高于其他所有处理,玉米农田均为大气CO2的"汇",T3表现出最强碳汇效应.相关性分析结果表明,土壤碳排放与土壤有机质含量(r=0.56*)、土壤温度(r=0.93**)呈显著或极显著正相关;与土壤pH呈极显著负相关(r=?–0.77**);叶面积指数(r=0.75**)、干物质(r=0.75**)、籽粒产量(r=0.93**)与土壤碳平衡呈极显著正相关;土壤理化指标中全氮?(r=0.72**)、温度(r=0.84**)与碳平衡间呈极显著正相关.[结论]在丰水年,陇中旱农区在施纯N?200?kg/hm2的水平下,37.5％左右有机肥替代化肥比例较单施化肥可使玉米稳产,改善土壤pH、提高土壤肥力,土壤CO2排放总量较单施化肥处理没有显著增加,为陇中旱农区全膜双垄沟播玉米有机肥替代化肥的适宜比例.

关键词：氮肥替代、玉米生长、土壤质量、碳排放、碳平衡

所属期刊栏目：28

分类号：S147.2;S632.9;S513

资助基金：双一流科研重点项目;中央引导地方科技发展专项;国家自然科学基金;甘肃省教育厅优秀研究生创新之星项目

在线出版日期：2022-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1029-1038