CN111685000A - 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用 - Google Patents

氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111685000A
CN111685000A CN202010557858.3A CN202010557858A CN111685000A CN 111685000 A CN111685000 A CN 111685000A CN 202010557858 A CN202010557858 A CN 202010557858A CN 111685000 A CN111685000 A CN 111685000A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
soil
wheat
corn
pure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010557858.3A
Other languages
English (en)
Inventor
崔秀敏
娄燕宏
诸葛玉平
王靖荃
董玉秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Agricultural University
Original Assignee
Shandong Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Agricultural University filed Critical Shandong Agricultural University
Priority to CN202010557858.3A priority Critical patent/CN111685000A/zh
Publication of CN111685000A publication Critical patent/CN111685000A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/20—Cereals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/005—Following a specific plan, e.g. pattern
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/90—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting the nitrification of ammonium compounds or urea in the soil
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用，属于土壤养分管理技术领域。本发明在小麦玉米轮作体系中，通过秸秆还田深耕，在施基肥的同时添加氮素增效剂，对农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷保持效果最显著，其中对0～20cm土壤碱解氮增幅为8.59％～41.58％，铵态氮增幅范围为8.15％～14.51％，土壤有效磷提高9.1％～26.2％。可有效抑制NH4 +‑N向NO3 ‑‑N的转化，使根层(0‑20cm)土壤的NH4 +‑N长时间维持在较高水平。

Description

氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的 应用
技术领域
本发明涉及土壤养分管理技术领域，具体涉及一种氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用。
背景技术
化肥是现代农业生产不可缺少的养分来源，适量施用化肥可实现提质增产的目的。无论土壤肥力水平高低，氮素均是对产量贡献最大的因子之一。不管是作为单质肥源，还是作为复合肥源，尿素均是生产中施用最为广泛的氮肥。尿素施入土壤后易被脲酶水解为NH3和CO2，NH3从土壤溢失，是氮素损失的主要途径，也是形成大气气溶胶和雾霾的重要来源。在小麦玉米轮作体系中，基肥入土早，氨挥发或转化周期长。尿素在土壤中易被水解成NH4 +，而NH4 +在通气良好的环境下，容易发生硝化反应；硝态氮在有自然降水和灌溉时，也存在一定程度的淋失，通气不良的条件下，硝态氮在反硝化细菌的作用下，易转化成N2O和N2，从土壤溢失，进一步降低了氮素利用率。
脲酶抑制剂可以延缓尿素水解，降低NH3挥发的比例，减缓硝化作用的发生；硝化抑制剂可通过抑制亚硝化单胞菌属活性，抑制NH4 +氧化为NO2 -，减缓氮素的硝化作用；脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合施用，理论上既可降低NH4 +的氧化，又可减少NH4 +-N向NO3 --N转化的比例，是降低氮素损失和减少氮肥污染的有效途径。但脲酶抑制剂和硝化抑制剂对大田作物土壤养分的固持和增产效应研究尚有欠缺，目前还未有关于脲酶抑制剂和硝化抑制剂联合在大田“小麦玉米轮作体系”中连续做一个周期对土壤根层氮素淋(流)失的影响及其生物学效应研究的报道。
发明内容
针对上述现有技术，本发明针对黄淮海灌溉区小麦玉米轮作体系，研究基肥配施脲酶/硝化抑制剂对土壤根层氮素淋(流)失的影响及其生物学效应，为氮素高效利用及面源污染防控提供科学依据与技术支持。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中固持农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷含量中的应用。
上述应用中，所述氮素增效剂由脲酶抑制剂和硝化抑制剂按重量比(0.3-1.5)：(0.25-7)组成。
优选的，所述氮素增效剂由氢醌(HQ)和双氰胺(DCD)按重量比1.5:7组成。
上述应用中，所述农田土壤为0-20cm的根层土壤。
本发明的第二方面，提供一种在小麦玉米轮作体系中固持农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷含量的方法，包括以下步骤：
在小麦季，将上一玉米季产生的玉米秸秆还田，然后将氮素增效剂和小麦基施化肥混合均匀后，一次性撒施，翻耕，播种小麦；
待小麦收获后，开始玉米季，将小麦秸秆还田，然后将氮素增效剂和玉米基施化肥混合均匀后，一次性撒施，翻耕，播种玉米；
所述氮素增效剂由脲酶抑制剂和硝化抑制剂组成。
优选的，所述小麦基施化肥的施用量为：纯N 225kg/hm2，纯P2O5 120kg/hm2，纯K2O105kg/hm2。
优选的，所述玉米基施化肥的施用量为：纯N 225kg/hm2，纯P2O5 45kg/hm2，纯K2O60kg/hm2。
优选的，所述脲酶抑制剂选自氢醌(HQ)或正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)；其中，HQ的用量为纯N量的1.5％，NBPT的用量为纯N量的0.3％。
优选的，所述硝化抑制剂选自双氰胺(DCD)、3，4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)或N-西吡(Nitrapyrin)；其中，DCD的用量为纯N量的7％，DMPP的用量为纯N量的0.5％，Nitrapyrin的用量为纯N量的0.25％。
本发明的有益效果：
本发明在小麦玉米轮作体系中，通过秸秆还田深耕，在施基肥的同时添加氮素增效剂，对农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷保持效果最显著，其中对0～20cm土壤碱解氮增幅为8.59％～41.58％，铵态氮增幅范围为8.15％～14.51％，土壤有效磷提高9.1％～26.2％。可有效抑制NH4 +-N向NO3 --N的转化，使根层(0-20cm)土壤的NH4 +-N长时间维持在较高水平。
附图说明
图1：不同氮素增效剂组合下土壤硝态氮含量。
图2：不同氮素增效剂组合下垂直方向土壤硝态氮含量。
图3：不同氮素增效剂组合土壤铵态氮含量。
图4：不同氮素增效剂组合在垂直方向土壤铵态氮含量。
图5：不同氮素增效剂组合下土壤碱解氮含量。
图6：不同氮素增效剂组合下垂直方向土壤碱解氮含量。
图7：不同氮素增效剂组合土壤全氮的含量。
图8：不同氮素增效剂组合下土壤有效磷含量。
图9：不同氮素增效剂组合下不同深度土壤有效磷含量。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，在化学肥料中添加脲酶/硝化抑制剂来调节氮素在土壤中的转化过程以提高肥料的利用率，是一项很有发展潜力的氮肥调控技术。但目前的研究主要集中于如何减少氮的损失、提高氮肥利用率、减少环境污染等方面。关于秸秆还田条件下氮肥增效剂对土壤根层氮素淋(流)失的影响及其生物学效应研究还未见有报道。
冬小麦和夏玉米是黄淮海地区的主要粮食作物，在黄淮海冬小麦-夏玉米轮作区域，这两种作物在粮食产量中占有主导。籽粒收获后的秸秆还田是主要的利用方式，也是政府推广的主要措施。秸秆还田后会对土壤的理化性质、土壤生物学性质、脲酶抑制剂和硝化抑制剂的作用效果都会产生一定的影响。
基于此，本发明针对黄淮海灌溉区小麦玉米轮作体系，研究基肥配施脲酶/硝化抑制剂对土壤根层氮素淋(流)失的影响及其生物学效应，为氮素高效利用及面源污染防控提供科学依据与技术支持。
氮素是影响作物生长发育的生命元素，在小麦、玉米产量形成过程中起着重要的作用。土壤碱解氮包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰胺和易水解蛋白质)，反映近期土壤的氮素供应能力。本发明研究发现，基肥配施脲酶/硝化抑制剂，从小麦和玉米两季速效氮变化趋势看，0～20cm碱解氮变化幅度最小，铵态氮和硝态氮逐次降低。小麦苗期土壤铵态氮和硝态氮含量是其它时期的近乎两倍，说明秋播小麦基施的氮肥至第二年返青期长达5个月期间，0～20cm土壤铵态氮和硝态氮均存在损失，基肥配施脲酶/硝化抑制剂具有一定的固肥保肥效果，但难以弥补降雨或灌溉早成的速效氮淋失。六七月份表层土壤铵态氮和硝态氮下行淋失显著增强，导致20～40cm土壤铵态氮和硝态氮显著上升，但0～20cm碱解氮含量变化并不显著，说明表层土壤淋失的氮素主要成分可能是铵态氮和硝态氮等离子态氮素。由于小麦收获季和玉米收获季20～40cm碱解氮与0～20cm相比均有显著提升，而0～20cm相对稳定，推测高温多雨季节深层土壤碱解氮的提升并非来自上层土壤的淋失，可能跟深层氮库微生物的活化有关。小麦收获后底层碱解氮的活化可满足玉米根系对深层氮素的养分需求，促进玉米对土壤养分资源的高效利用，最终提高玉米产量和生物量。
脲酶抑制剂可以延缓尿素水解，降低NH3挥发的比例，减缓硝化作用的发生；硝化抑制剂可通过抑制亚硝化单胞菌属活性，抑制NH4 +氧化为NO2 -，减缓氮素的硝化作用；脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合施用，理论上既可降低NH4 +的氧化，又可减少NH4 +-N向NO3 --N转化的比例。本发明中基肥配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂一定程度上可减轻离子态氮的淋失和NH3的溢失，促进速效氮素在根层土壤的固存。玉米季施用硝化抑制剂的效果尤为明显，玉米拔节期、抽穗期和成熟期三个阶段每个增效剂组合下0～20cm硝态氮含量均始终低于对照。从本研究的土壤养分变化趋势看，基肥配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂，可使土壤铵态氮含量在整个生育期均保持较高的水平，氮素的吸收也明显增强。这说明基肥配施增效剂一方面可抑制土壤的硝化能力，使土壤中的氮素更多的以NH4 +-N或有机态存在；另一方面NH4 +或有机态氮更多地被土壤胶体吸附，减少了速效氮的淋失。
与现有研究不同的是，本发明首次研究发现：脲酶/硝化抑制剂配合施用可增加不同层次土壤的碱解氮含量，以HQ+DCD组合处理效果最显著(P＜0.05)，0～20cm增幅为12.7％。从施肥后30天，240天，330天各增效剂处理在垂直方向碱解氮的变化趋势看，施肥初期底层碱解氮可能主要来源于上层淋失的无机离子。随着生育期的延长，0～20cm土壤碱解氮变化并不显著，而20～40cm和40～60cm碱解氮含量显著升高，6月份最高，这主要是受高温多雨季节的影响。一方面是铵态氮和硝态氮的下行淋失，另一方面高温使底层微生物活性升高，活化氮素的能力增强。从小麦和玉米的整个生育期来看，增效剂处理的植株全氮含量有增高的趋势(2.28％～6.4％)。
以土壤养分指标为自变量，以产量指标为因变量做通径分析，表明碱解氮的通径系数最大，对产量具有直接正向效应(R＝0.779**)，其次是有机质(0.521)和土壤全氮(0.466)。可以看出，对小麦玉米产量贡献最大的的土壤氮素以有机小分子氮为主，所以基肥配施脲酶/硝化抑制剂即使有时降低了无机铵态氮和硝态氮，但整体上使土壤氮素的供肥能力增强，最终实现持续增产的目的。
本发明还研究发现：脲酶/硝化抑制剂配合施用可增加0-20cm层次土壤有效磷含量。HQ+DCD和NBPT+DCD处理对土壤有效磷的激活效果最好，能使表层土壤有效磷提高9.1％～26.2％。可能是因为添加增效剂提高了氮素的有效性，从而使氮磷互作效应增强，磷素活性同步上升。
综上，本发明通过研究发现，在黄淮海灌溉区小麦玉米轮作体系中，在秸秆还田的基础上，通过肥料配施硝化抑制剂和脲酶抑制剂，可以提高碱解氮和有效磷在根层(0-20cm)土壤的固持，阻滞硝态氮的淋失，促进小麦玉米对氮磷钾的吸收和积累，作物生长量随土壤氮素水平呈逐渐增加的趋势。基肥配施脲酶/硝化抑制剂可有效提高氮肥利用率和农学效率，增加作物产量。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
实施例1：氮素增效剂对小麦玉米轮作体系农田土壤养分的固持和产量效应研究
1材料与方法
1.1试验材料：
本试验于2018年10月-2019年10月在山东邹城市石墙镇(E116°89'-116°90'，N35°29'-35° 30')良种场进行。本地区属暖温带季风气候，四季分明，降水集中，雨热同期。平均年降水量684.8mm。供试土壤为褐土，pH值7.09，有机质含量16.26g/kg，电导率130.3μs/cm，土壤全氮含量889.6mg/kg，碱解氮91.38mg/kg，有效磷41.57mg/kg，速效钾163.8mg/kg。
1.2试验方法：
试验设7个处理：(1)CK，当地常规施肥；(2)A1，常规施肥+HQ+DCD；(3)A2，常规施肥+HQ+DMPP；(4)A3，常规施肥+HQ+Nitrapyrin(5)A4，常规施肥+NBPT+DCD；(6)A5，常规施肥+NBPT+DMPP；(7)A6，常规施肥+NBPT+Nitrapyrin，另外加设两个对照小区计算氮肥利用率和磷肥利用率：CK1(施用磷钾肥不施用氮肥)和CK2(施用氮钾肥不施用磷肥)。
脲酶抑制剂HQ、NBPT用量分别为肥料纯氮量的1.5％和0.3％，硝化抑制剂DCD、DMPP和Nitrapyrin用量为肥料纯氮量的7％、0.5％和0.25％。
小麦季：常规施肥为纯N 225kg/hm2，纯P2O5 120kg/hm2，纯K2O 105kg/hm2，供试复合肥(19-18-18)，尿素(N 46％)，磷酸二铵(N18％，P2O5 46％)，硫酸钾(51％)来自农大肥业。上一玉米季的玉米秸秆还田，增效剂(脲酶抑制剂和硝化抑制剂)与基施化肥混合均匀后，一次性撒施，翻耕。小区面积5m×10m＝50m2，田间设3次重复，随机排列。供试小麦品种为济麦22，生育期约231天。宽幅精播，行距27cm。2018.10.04号播种，2019.06.05号收获。
玉米季：供试肥料为尿素，磷酸二铵，硫酸钾，折合纯N 255kg/hm2，纯P2O5 45kg/hm2，纯K2O 60kg/hm2。播种前将小麦秸秆还田，增效剂(脲酶抑制剂和硝化抑制剂)与肥料混匀一次性施入，种肥同播。供试玉米为郑单958，生育期约96天。2019.07.04号播种，播种密度为4800株/667m2，2019.10.05号收获。试验小区管理同常规大田。
1.3样品采集与测定：
分别在小麦苗期(2018.12.14)、返青期(2019.03.21)、抽穗期(2019.04.24)、成熟期(2019.05.31)采集土壤和植株样品。玉米在拔节期(2019.07.29)、抽雄期(2019.08.20)、成熟期(2019.10.03)采集0～20cm土壤和植株样品。用土钻在小麦行间取土，玉米株间取土，深度为0-20cm，其中在施肥30天、小麦收获前和玉米收获前取20-40cm和40-60cm土层样。W型取样法，每小区采集10个点，土壤充分混匀后用塑封袋带回实验室。取部分鲜土测定硝态氮、铵态氮，剩余自然风干、研磨、过筛、保存备用；小麦和玉米的秸秆及籽粒样品，清洗干净后，105℃下杀青30min，75℃烘箱烘干后测定干物重，将样品磨细，混合均匀，得到分析样品，测定植株养分含量。
土壤指标测定：硝态氮、铵态氮用KCl浸提，流动注射分析仪(AA3，German)测定；碱解氮采用扩散法测定；有效磷用0.5mol.L-1NaHCO3(pH8.5)浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾用火焰光度法测定；有机质用重铬酸钾容量法-外加热法测定。植株样品测定：用H2SO4-H2O2消煮，N用凯氏定氮法，P用钒钼黄比色法，K用火焰光度计法测定。
氮肥农学效率＝(施氮区作物籽粒产量—无氮区作物籽粒产量)/施氮量
氮肥利用率＝(施氮区地上部分吸氮量—无氮区地上部分吸氮量)/施氮量×100
1.4数据处理：
数据采用WPS软件和Origin对数据进行处理和作图，采用SPSS软件进行数据统计分析，Duncan多重比较法进行显著性分析(P<0.05)。
2结果分析
2.1氮素增效剂对土壤硝态氮的影响：
小麦季不同生育期0-20cm土层NO3 -如图1所示。小麦苗期，A2处理的土壤NO3 -含量为52.68mg/kg，A3处理的土壤NO3 -含量为52.26mg/kg，均显著高于CK(P＜0.05)，其它几个处理较CK差异不显著。返青期土壤NO3 -含量普遍低于苗期，可能是因为降雨和灌溉过多造成了NO3 -下行淋失；抽穗期，CK的NO3 -处于较低水平，各增效剂处理土壤的NO3 -变幅不大；成熟期，增效剂处理的土壤NO3含量显著高于CK(P＜0.05)。
玉米季拔节期正值7月份，降雨量较多，易引起NO3 -淋洗，使其随着水分向土壤深层迁移。与CK相比，尿素配施增效剂明显降低0～20cm土壤NO3 -含量，降幅为4.6％～38.07％；玉米抽雄期(8月份)，各增效剂处理0～20cm土层NO3 -含量均显著低于CK(P＜0.05)，这种趋势一直持续到玉米收获。
由图2可以看出，0-60cm深的土壤小麦玉米轮作周期内NO3 -含量呈缓慢降低的趋势，但处理间的差异减小。小麦出苗期(施肥后30天)，0-20cm的A2、A3显著增加，A6显著降低，20-40cm仅有A2增加显著，其它各处理土壤NO3 -含量差异不明显，说明施肥初期即存在NO3 -下行淋失的现象。至40～60cm的土壤深度，NO3 -急剧下降，低至20-40cm的50％左右；小麦收获前(施肥后240天，值雨季)和玉米收获前(施肥后330天)，除CK外，其它各处理间NO3 -含量差异均变小，随着土层加深，NO3 -含量也逐渐降低。说明硝化抑制剂可持续发挥作用，有效减少土壤NO3的生成。
2.2氮素增效剂对土壤铵态氮的影响：
铵态氮和硝态氮在土壤中是一个不断转化的过程，从小麦各生育期来看(图3)，苗期土壤铵态氮含量显著高于其它三个时期，说明肥料施入土壤后至第二年小麦返青，土壤铵态氮存在明显的挥发损失。从小麦返青期到成熟期，随着地温升高，土壤铵态氮含量有上升的趋势，至玉米收获时降至最低。脲酶/硝化抑制剂组合可不同程度提高土壤NH4 +含量，不同处理NH4 +含量差异较大。在玉米抽雄期，A6处理铵态氮显著高于CK(P＞0.05)。玉米成熟期A2和A5处理显著高于对照，其它各处理差异不显著。
从小麦玉米整个栽培周期看(图4)，0-20cm土壤NH4 +降幅最大，从施肥后30天的38.7～46.5mg/kg降至小麦收获后16.7～22.5mg/kg，此后降幅变缓，20～40cm变化趋势同0～20cm。施肥初期，上层土壤间NH4 +含量的差异大于深层土壤，由于降雨和灌溉造成一定程度NH4 +的淋失，加上铵态氮的挥发损失，致使小麦和玉米收获期0-20cm土壤NH4 +含量处理间差异变小，与深层的差异亦缩小。在降雨最多的六七月份，甚至出现了60cm深度的土层NH4 +几乎等同或高于0-20cm土层的现象(除CK外)。至玉米收获后，0-60cm土层各个脲酶/硝化抑制剂处理的NH4 +均高于CK，说明硝化抑制剂有效降低了铵态氮的硝化作用。
2.3氮素增效剂对土壤碱解氮的影响
从小麦整个生育期看(图5)，化肥配施不同增效剂组合可明显提升0～20cm土壤碱解氮含量，小麦苗期和返青期差异最显著。小麦苗期A4处理碱解氮含量最高，返青期A1处理最高。
从玉米整个生育期看(图5)，各处理碱解氮变化幅度不大，化肥配施增效剂处理的碱解氮含量普遍高于CK，差异显著。拔节期A1和A5处理土壤碱解氮含量比对照分别提高10.33mg/kg和10.57mg/kg(P＜0.05)，增幅12.3％和12.7％，A1处理的土壤碱解氮含量在整个玉米生育期始终保持最高水平。说明施用增效剂组合可持续发挥作用，使根层土壤(0-20cm)的供氮能力长期保持较高水平。
由图6可知，从小麦玉米两季土壤碱解氮动态变化看，0～20cm土层碱解氮相对稳定，20～40cm和40～60cm层次土壤碱解含量变化较大，由施肥初期的30.0～42.9mg/kg升至51.6～63..2mg/kg。施肥初期，0～20cm土层碱解氮含量显著高于深层土壤，随着生育期的延长，20～40cm土层碱解氮呈上升趋势，40～60cm也相应升高，但基本与20～40cm保持一致。施肥初期的小麦出苗期，0～60cm土层各个增效剂处理的碱解氮含量普遍高于CK，至小麦收获期差异变小，玉米收获期大部分增效剂处理土壤碱解氮仍然高于CK，40～60cm层次趋势同0～20cm，各处理差异不显著。
2.4氮素增效剂对土壤全氮的影响
由图7可知，对于根层土壤，除小麦苗期，添加增效剂处理的土壤全氮含量略高于CK，除A5外，其它处理与CK均无显著差异(P＞0.05)。返青期和抽穗期，添加增效剂处理的全氮含量与CK差异不显著(P＞0.05)。在玉米拔节期，A5处理的土壤全氮含量最高，为1.003g/kg，显著高于CK(P＜0.05)；抽雄期A1处理土壤全氮含量最高，为1.012g/kg，显著高于CK(P＜0.05)。其它处理较CK有所增长，但差异不显著(P＞0.05)。
2.5氮素增效剂对土壤有效磷的影响
由图8可以看出，在小麦苗期、返青期、抽穗期和成熟期，不同氮素增效剂处理土壤中的有效磷含量呈先下降后上升的趋势。小麦返青期，A2和A6处理土壤有效磷含量最高，分别为52.85mg/kg和51.37mg/kg，较CK分别增加16.9％和13.67％；；成熟期，各处理土壤有效磷含量较CK不同程度增加。玉米拔节期，A1、A2、A3处理有效磷含量显著高于CK；整体上看，抽雄期和成熟期处理间差异和变化趋势类似，CK有效磷均最低。
由图9可知：垂直方向上，有效磷含量随着土层深度的增加呈逐渐降低的趋势。0-20cm土层，有效磷含量各处理间差异最大，土层越深差异越小。尤其在玉米收获前，各处理间差异几乎消失。从整个小米-玉米生育期来看，随着施肥时间的延长，0-20cm有效磷的活性呈逐渐降低的趋势，0-20cm土层有效磷含量变化幅度最大，20-40cm深度差异逐渐减小，40-60cm有效磷逐渐趋于稳定的状态。从三个时期有效磷的变化幅度看，夏季高温多雨的气候条件对0-60cm各层次土壤有效磷均有一定程度的活化作用，尤其是小麦收获后的6月份，20～40cm土壤有效磷增幅最明显。氮素增效剂对垂直方向各土壤层次磷素的活化作用比较稳定，可以长久有效地提升各层次土壤有效磷的活性。
2.6氮素增效剂对小麦玉米产量及生物量的影响
表1不同氮素增效剂组合下小麦玉米的籽粒产量和生物量
Figure BDA0002545112650000091
注：同列不同字母表示处理间差异显著(P＜0.05)
从表1可以看出，添加氮素增效剂可显著提高小麦玉米的籽粒产量(P＜0.05)。添加HQ+DCD的A1处理和添加HQ+Nitrapyrin的A3处理，每公顷籽粒产量分别为10047kg、9412kg，较CK增幅16.3％、8.9％。相应的小麦秸秆量亦也最高，A1、A3小麦秸秆量较CK分别增加14.6％、18.1％。不同氮素增效剂处理的玉米籽粒产量普遍高于常规施肥，添加HQ+DMPP的A2处理和添加NBPT+DMPP的A5处理及A1处理的玉米籽粒产量较高，较CK分别增加21.8％，19.8％和19.3％，其中A2总生物量也是最高(较CK增加21.1％)。小麦玉米两季总籽粒产量和总生物量以A1处理最高，比CK增加15.3％，15.4％；其次是A3，总生物量比CK增加13.5％，两个处理均稳定增产。
2.7氮素增效剂对小麦-玉米氮素吸收的影响
表2不同氮素增效剂组合下小麦玉米各生育的氮含量
Figure BDA0002545112650000092
由表2可以看出，氮素增效剂处理可不同程度促进小麦和玉米吸收氮素。尤其是在小麦返青期之后，促进吸收的幅度有逐渐增大之势，抽穗期提高幅度最大，之后至成熟期逐渐降低，但增效剂处理的植株氮含量均显著高于对照(P<0.05)。玉米植株含氮量随着生育期的延长成逐渐降低的趋势，增效剂处理可促进玉米对氮素的吸收，增幅最大的时期在成熟期。
2.8氮素增效剂对小麦-玉米氮肥农学效率的影响
表3不同氮素增效剂组合下作物氮肥利用率和农学效率
Figure BDA0002545112650000101
由表3可以看出，在小麦季和玉米季，添加氮素增效剂处理的氮肥利用率均显著高于CK(P<0.05)。小麦季，HQ+DCD的A1处理和HQ+Nitrapyrin的A3处理的氮肥利用率较高，增幅分别为134％和91.5％；玉米季，HQ+DCD的A1处理和NBPT+Nitrapyrin的A6处理氮肥利用率最高，增幅117％和109％。小麦季，不同氮素增效剂的农学效率存在较大差异，增幅为7.5％～57.3％，配施氮素增效剂处理的氮肥农学效率普遍高于常规施肥CK，以HQ+DCD的A1处理氮肥农学效率最高，达17.21kg/kg；玉米季，HQ+DMPP的A2处理和NBPT+DCD的A5处理氮肥农学效率较高，增幅分别为74.9％和68.5％。可见，添加氮素增效剂既可活化土壤速效氮素，促进作物对氮素的吸收和积累，又可提升氮肥利用率和农学效率。
上述结果表明：基肥配施脲酶/硝化抑制剂可以改善土壤的地力状况，使小麦-玉米轮作土壤碱解氮和有效磷显著增加，以HQ+DCD组合效果最显著，土壤NH4 +-N含量在作物在整个生育期均保持较高水平。氮素增效剂可不同程度减少硝态氮向下迁移。在养分投入同等的前提下，脲酶抑制剂HQ与硝化抑制剂配合效果要好于NBPT与硝化抑制剂的配合。肥料配施增效剂可阻滞硝态氮和铵态氮的下行淋失，提高速效氮素在0-20cm土层的有效性，促进作物对氮素的吸收与累积，脲酶抑制剂HQ和硝化抑制剂DCD、Nitrapyrin配合施用提高作物籽粒产量的效果最显著，小麦增幅3.42％～16.32％，玉米增幅8.07％～20.03％，HQ+DCD处理籽粒总产量最高，氮肥利用率比对照提高117％～134％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中固持农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷含量中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氮素增效剂由脲酶抑制剂和硝化抑制剂按重量比(0.3-1.5)：(0.25-7)组成。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述氮素增效剂由HQ和DCD按重量比1.5:7组成。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述农田土壤为0-20cm的根层土壤。
5.一种在小麦玉米轮作体系中固持农田土壤中碱解氮、铵态氮和有效磷含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在小麦季，将上一玉米季产生的玉米秸秆还田，然后将氮素增效剂和小麦基施化肥混合均匀后，一次性撒施，翻耕，播种小麦；
待小麦收获后，开始玉米季，将小麦秸秆还田，然后将氮素增效剂和玉米基施化肥混合均匀后，一次性撒施，翻耕，播种玉米；
所述氮素增效剂由脲酶抑制剂和硝化抑制剂组成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述小麦基施化肥的施用量为：纯N225kg/hm2，纯P2O5 120kg/hm2，纯K2O 105kg/hm2。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述玉米基施化肥的施用量为：纯N225kg/hm2，纯P2O5 45kg/hm2，纯K2O 60kg/hm2。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脲酶抑制剂选自HQ或NBPT；其中，HQ的用量为纯N量的1.5％，NBPT的用量为纯N量的0.3％。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硝化抑制剂选自DCD、DMPP或Nitrapyrin；其中，DCD的用量为纯N量的7％，DMPP的用量为纯N量的0.5％，Nitrapyrin的用量为纯N量的0.25％。
CN202010557858.3A 2020-06-18 2020-06-18 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用 Pending CN111685000A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010557858.3A CN111685000A (zh) 2020-06-18 2020-06-18 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010557858.3A CN111685000A (zh) 2020-06-18 2020-06-18 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111685000A true CN111685000A (zh) 2020-09-22

Family

ID=72481935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010557858.3A Pending CN111685000A (zh) 2020-06-18 2020-06-18 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111685000A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112913599A (zh) * 2021-01-27 2021-06-08 河南省农业科学院粮食作物研究所 一种提高夏玉米大田生长过程中氮肥利用效率的方法
CN112970534A (zh) * 2021-01-12 2021-06-18 浙江省农业科学院 一种缓解土壤高浓度铵态氮抑制苗期小麦生长的方法
CN114097521A (zh) * 2021-12-27 2022-03-01 贵州大学 一种马尾松林下土壤铵态氮和硝态氮含量的原位培养方法
CN115136778A (zh) * 2022-08-10 2022-10-04 四川农业大学 一种秸秆、生物或者化学硝化抑制剂与氮肥的配施方法
CN115812376A (zh) * 2022-11-24 2023-03-21 石河子大学 一种棉花秸秆直接粉碎还田方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618987A (zh) * 2008-07-02 2010-01-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 长效缓释玉米专用掺混肥及其制备方法
CN103749034A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国科学院南京土壤研究所 小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法
CN104529630A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种提高水稻肥料利用率的混合增效剂及其使用方法
CN105367207A (zh) * 2014-08-26 2016-03-02 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种氮肥增效剂及其应用
CN105669332A (zh) * 2016-01-15 2016-06-15 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种稻田用氮肥增效剂及其使用方法
CN106916041A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种玉米专用高效长效缓释复合肥及其制备方法
CN111133964A (zh) * 2020-02-15 2020-05-12 青岛农业大学 一种棕壤土区小麦-玉米周年氮素淋失综合阻控方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618987A (zh) * 2008-07-02 2010-01-06 中国科学院沈阳应用生态研究所 长效缓释玉米专用掺混肥及其制备方法
CN103749034A (zh) * 2013-12-31 2014-04-30 中国科学院南京土壤研究所 小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法
CN105367207A (zh) * 2014-08-26 2016-03-02 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种氮肥增效剂及其应用
CN104529630A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种提高水稻肥料利用率的混合增效剂及其使用方法
CN106916041A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种玉米专用高效长效缓释复合肥及其制备方法
CN105669332A (zh) * 2016-01-15 2016-06-15 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种稻田用氮肥增效剂及其使用方法
CN111133964A (zh) * 2020-02-15 2020-05-12 青岛农业大学 一种棕壤土区小麦-玉米周年氮素淋失综合阻控方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高薪等: "农田土壤氮素淋失阻控方法研究进展", 《农业工程》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112970534A (zh) * 2021-01-12 2021-06-18 浙江省农业科学院 一种缓解土壤高浓度铵态氮抑制苗期小麦生长的方法
CN112913599A (zh) * 2021-01-27 2021-06-08 河南省农业科学院粮食作物研究所 一种提高夏玉米大田生长过程中氮肥利用效率的方法
CN114097521A (zh) * 2021-12-27 2022-03-01 贵州大学 一种马尾松林下土壤铵态氮和硝态氮含量的原位培养方法
CN114097521B (zh) * 2021-12-27 2022-12-02 贵州大学 一种马尾松林下土壤铵态氮和硝态氮含量的原位培养方法
CN115136778A (zh) * 2022-08-10 2022-10-04 四川农业大学 一种秸秆、生物或者化学硝化抑制剂与氮肥的配施方法
CN115812376A (zh) * 2022-11-24 2023-03-21 石河子大学 一种棉花秸秆直接粉碎还田方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111685000A (zh) 氮素增效剂在小麦玉米轮作体系中农田土壤养分固持中的应用
Wu et al. Suitable fertilizer application depth can increase nitrogen use efficiency and maize yield by reducing gaseous nitrogen losses
Liu et al. Nitrogen dynamics and budgets in a winter wheat–maize cropping system in the North China Plain
Huang et al. Nitrogen mobility, ammonia volatilization, and estimated leaching loss from long-term manure incorporation in red soil
CN103626536B (zh) 培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法
NIE et al. Nitrate leaching from maize intercropping systems with N fertilizer over-dose
Guo et al. Coupling effects of irrigation amount and nitrogen fertilizer type on grain yield, water productivity and nitrogen use efficiency of drip-irrigated maize
Ahmed et al. Mitigation of ammonia volatilization with application of urease and nitrification inhibitors from summer maize at the Loess Plateau.
YIN et al. Comparative effects of nitrogen application on growth and nitrogen use in a winter wheat/summer maize rotation system
CN111296025A (zh) 控释氮肥配施控释钾肥影响玉米大喇叭口期生理特性和土壤养分的研究与应用
Chandra et al. Role of polymer coated fertilizers (PCFS) an advance technology for improving nutrient use efficiency and crop productivity: A review
He et al. Decomposition characteristics and nutrient release rules of maize straw under different returning amounts.
Phongpan et al. Effect of rice straw management on nitrogen balance and residual effect of urea-N in an annual lowland rice cropping sequence
Öktem et al. Effect of humic acid seed treatment on yield and some yield characteristic of corn plant (Zea mays L. indentata)
CN108558585A (zh) 硫酸铵包膜尿素氮肥、硫酸铵包膜尿素缓控释肥及制备与应用
CN110754311B (zh) 盐碱土种植水稻降盐增产的方法
Wang et al. Influence of N split application on NH3 volatilization losses and N recovery efficiency from plastic mulching maize in Loess Plateau, China.
CN114538995A (zh) 一种氮肥增效剂、制备方法及应用
Hamid et al. Interaction of 15 N-labelled ammonium nitrate, urea and ammonium sulphate with soil N during growth of wheat (Triticum aestivum L.) under field conditions
FENG et al. Effects of stabilized nitrogen fertilizer reduction on nitrogen uptake of spring maize and inorganic nitrogen supply in soils
Bibi et al. Optimal Supply of Water and Nitrogen Improves Grain Yield, Water Use Efficiency and Crop Nitrogen Recovery in Wheat.
Đukić et al. Correlation between fertilizer type and rate, urease activity and total nitrogen and ammonium nitrogen contents in a Chernozem soil under wheat
Coşkan et al. The effect of wheat straw, corn straw and tobacco residues on denitrification losses in a field planted with wheat
Musilová et al. The effect of urea and urea with urease inhibitor on the content of macronutrients in tubers and tops of potatoes (Solanum tuberosum L.)
Chala et al. Evaluating Nitrogen Use Efficiency and Crop Performance Through Application of Urea Stabil under Balanced Fertilizer for Malt Barley Yield and Quality on Nitisols

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination