不同覆盖方式对旱作玉米氮素利用以及土壤硝态氮分布、累积的影响

摘要

[目的]高强度化肥投入导致的氮素失衡是影响农田土壤环境的重要因素，覆盖可抑制氮素淋失、提高作物氮素利用效率，但关于长期覆盖的影响还鲜见报道。本研究旨在探究能够合理提高氮素利用率、减少氮在土壤中的淋失的长期覆盖耕作措施。[方法]本研究基于山西省寿阳县宗艾村北坪旱塬地的15年长期定位试验，以明确无覆盖（CK）、秸秆覆盖（J）、普通地膜覆盖（P）、宽幅地膜覆盖（S）、宽幅地膜与行间秸秆覆盖（SJ）和普通地膜与行间秸秆覆盖（PJ)6个处理在种植第15年（2023年）对旱地春玉米产量、氮素利用率和土壤硝态氮剖面分布及累积的影响，以及种植第0、7、10、15年时不同覆盖方式下各处理硝态氮在土壤剖面中的年际变化。[结果]种植春玉米第15年，6个处理玉米产量从高到低为SJ>S>P>PJ>J>CK，氮素回收利用率为SJ>S>PJ>P>J>CK，氮肥贡献率为SJ>S>PJ>P>J>CK，土壤氮素依存率为CK>J>P>PJ>SJ>S，氮肥偏生产力为SJ>S>PJ>P>J>CK，表明SJ处理产量最高且能够有效提高作物对氮素的吸收效率。6个处理下硝态氮总累积量的77%～93%在200 cm以下的土层累积，可视为氮素的淋失，而SJ在200 cm以下土层的累积量占比小于其它覆盖措施，总量小于CK。在年际变化方面，6个处理土壤剖面硝态氮峰值明显下移，种植第15年与第7年相比，8年间土壤硝态氮峰值下移范围为80～180 cm，各处理均呈现出向500 cm土层以下淋洗的趋势；同时，SJ处理总迁移量显著小于CK以及其它覆盖处理。此外，土壤剖面硝态氮的阶段性迁移变化（年际变化）结合降水年型分析，发现经过多个丰水年份的硝态氮累积变化，与种植第7年和种植第10年的硝态氮峰值所在土层深度相比，种植第15年6个处理硝态氮峰值所在土层深度的下降幅度较大。[结论]施用化肥用量一致的条件下，长期覆盖处理在减少硝态氮淋失和提高氮素利用效率方面表现出明显优势，其中宽幅地膜与行间秸秆覆盖相结合的覆盖方式相比其它覆盖方式效果更好，可显著提高氮素回收利用效率和氮肥贡献率，同时有效减少土壤氮素依存率、抑制土壤硝态氮的淋失，从而促进玉米产量的提升，具有优化作物生产、保护环境和促进土壤可持续发展的效益。

关键词

覆盖方式 / 氮素利用 / 土壤硝态氮 / 旱地春玉米 / 长期定位试验