减氮及有机替代对新疆棉田土壤氮素有效性和利用效率的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021和2022年在新疆石河子市二连农试场开展棉花连续定位施肥试验,设置常规施氮量(CF),减施常规氮量的8%(CF-8%)、16%(CF-16%)和24%(CF-24%),在常规氮量下以有机肥替代其中8%(8%OF)、16%(16%OF)和24%(24%OF)的化肥,以及不施氮肥对照(CK),共8个处理。分析不同土层p H、电导率(EC)值、有机质、无机氮和活性有机氮含量、氮转化相关酶活性变化,计算氮肥利用率,并测定棉花产量。【结果】2021和2022年在CF处理基础上减少化肥施氮量,0—20、20—40 cm土层颗粒有机氮(PON)、轻组有机氮(LFON)含量无明显变化,而CF-16%处理可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)占全氮(TN)的比例较CF处理分别提升14.79%和19.88%,0—20 cm土层土壤蛋白酶活性也得到显著增强。CF-24%处理0—20 cm土层微生物量氮(MBN)含量、土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性较CF处理分别下降了10.78%、16.88%、6.25%。随着化肥施用量的减少,深层土壤中累积的NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N含量降低,减氮处理中CF-16%处理较CF处理的增产率最高,达6.59%。与CF处理相比,16%OF、24%OF处理显著提高了20—40 cm土层土壤p H,0—20和20—40 cm土层有机质含量分别提升了23.44%和12.99%、31.74%和20.14%,土壤EC值分别下降了7.74%和4.72%、5.64%和7.02%,能够改善棉田土壤环境。16%OF处理0—40 cm各土层颗粒有机氮和可溶性有机氮含量两年平均较CF处理分别增加了24.01%和29.15%、18.95%和55.32%,颗粒有机氮和可溶性有机氮在全氮中的占比分别增加了16.32%和32.42%,而24%OF处理的轻组有机氮含量、LFON/TN、MBN/TN、C/N在3个有机替代处理中均为最高。16%OF处理的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥贡献率、单铃重与产量均高于8%OF和24%OF处理,增产率达17.16%。【结论】适量减施无机氮肥能够减少土壤中无机氮的累积,提升棉花氮肥利用率和产量,以CF-16%处理表现较佳。有机肥替代部分化肥能够增加土壤中活性有机氮的含量和土壤氮转化酶活性,提高土壤供氮潜力,改善棉田土壤微环境,并通过降低20—60 cm深层土壤中的NO_(3)^(-)-N含量提升棉花氮肥利用率,增加棉花单铃重与籽棉产量,其中16%OF处理为本试验最优处理,棉花增产17.16%。