控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素流失的影响.pdf
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1、控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素流失的影响控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素流失的影响杨修一1,2,张清行1,卢晓峰3,葛祥菡1,2,吴凯笛1,2,刘前进1,耿计彪1*(1山东省水土保持与环境保育重点实验室/临沂大学资源环境学院,山东临沂276000;2临沂大学农林科学学院,山东临沂276000;3金沂蒙集团有限公司,山东临沂 276700)摘要:【目的目的】坡耕地氮素易于流失,加重面源污染风险,也制约作物产量。试验研究了坡耕地一次性基施不同量控释复合肥的氮素径流损失,为提高坡耕地花生产量和效益,降低氮素损失提供理论依据。【方法方法】田间试验在山东临沂进行,供试花生品种为“花育25号,供试控释复
2、合肥(CRF)和普通复合肥(CF)NP2O5K2O 比例均为 151515。不施肥为对照处理(CK),控释复合肥和普通复合肥均设置 800kg/hm2(100%CRF、100%CF)、560kg/hm2(70%CRF、70%CF)两个水平,共 5 个处理。于花生主要生育期采集肥料、植株和径流样品,测定肥料释放量、植株生物量和氮含量、径流水中硝态氮和铵态氮含量,成熟期花生测产。【结果结果】100%CRF 处理籽仁产量较 100%CF 处理增加 13.8%,70%CRF 较 70%CF 处理增加 12.4%,且70%CRF 与 100%CF 处理籽仁产量差异不显著。70%CF 处理花生出仁率与 1
3、00%CF 差异不显著,但显著低于两个 CRF 处理。100%CRF、70%CRF 处理较 100%CF、70%CF 处理的氮素吸收量分别增加 5.9%和 6.0%。成熟期同等施肥量下,控释复合肥处理较普通复合肥处理干物质累积量增加 7.1%8.3%;不同施肥量下,70%CRF 与100%CF 处理无显著差异。控释复合肥降低了苗期和开花下针期径流水中硝态氮和铵态氮含量,之后的生育期施肥处理间硝态氮和铵态氮流失量之和差异不明显。100%CRF 处理肥料对产量的贡献率为 19.45%,较100%CF 处理高 102.6%,70%CRF 处理的肥料贡献率为 14.65%,较 70%CF 处理高 74
4、.4%。【结论结论】在坡面农田上,控释复合肥氮素缓慢释放,满足花生各生育期氮素需求,一次性基施显著提高花生氮素吸收量和花生产量,有效减少硝态氮和铵态氮地表径流损失,减少 30%的肥料用量依然可以保证花生稳产。关键词:控释复合肥;坡耕地;花生;氮素利用效率;径流损失Effects of controlled-release compound fertilizer on peanut yieldand nitrogen loss in sloping farmlandYANGXiu-yi1,2,ZHANGQing-hang1,LUXiao-feng3,GEXiang-han1,2,WUKai-di
5、1,2,LIUQian-jin1,GENGJi-biao1*(1 Shandong Provincial Key Laboratory of Water and Soil Conservation and Environmental Protection/College of Resources andEnvironment,Linyi University,Linyi,Shandong 276000,China;2 College of Agricultural and Forestry Science,Linyi University,Linyi,Shandong 276000,China
6、;3 Jinyimeng Group CO.,LTD,Linyi,Shandong 276700,China)Abstract:【Objectives】Nitrogenlossthrougherosionisinevitableinslopefarmland,causingnon-pointsourcepollution,anddecreasingcroputilization.Westudiedthenitrogenrunofflossesunderdifferentratesofcontrolledreleasecompoundfertilizersbybasalapplicationat
7、onetime,toprovideatheoreticalbasisforefficientpeanutproductionandlownitrogenecologicalrisks.【Methods】AfieldexperimentwasconductedinLinyi,ShandongProvince,thetestedpeanutvarietywasHuayu25.TheNP2O5K2Oratioofthecontrolled-releasecompoundfertilizer(CRF)andordinarycompoundfertilizer(CF)was151515.Fivetrea
8、tmentsincludednofertilizercontrol(CK)andthetwocompoundfertilizerapplicationrate800and560kg/hm2(100%CRF,70%CRF,100%CF,and70%CF).Allthefertilizerswerebasalappliedinonetime.FertilizerNreleasecharacteristics,plant植物营养与肥料学报2023,29(9):17511760doi:10.11674/zwyf.2023056JournalofPlantNutritionandFertilizersh
9、ttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期:20230214接受日期:20230918基金项目:山东省重点研发计划项目(2022SFGC0305);国家自然科学基金项目(42007091,32202601,42077061);山东省自然科学基金项目(ZR2020QC163)。联系方式:杨修一E-mail:;*通信作者耿计彪E-mail:biomassandnitrogencontentatthemaingrowingstagesweredetermined,andthepeanutyieldandkernelratewereinvestigatedatharvest.【Re
10、sults】Thepeanutkernalyieldin100%CRFwas13.8%higherthan100%CF,andthatin70%CRFwasnotsignificantlydifferentfrom100%CF.The100%CFtreatmentwasrecordedsimilarshellingratewith70%CF,but70%CFwasrecordedsignificantlylowershellingratethantwoCRFtreatments.100%CRFincreasednitrogenabsorptionamountby5.9%,drymatterac
11、cumulationatmatureperiodby7.1%than100%CF,and70%CRFincreasedby6.0%and8.3%than70%CF,respectively.Therewasnosignificantdifferencebetween70%CRFand100%CFtreatmentindrymatteraccumulation.CRFreducedtherunoffnitrateandammoniumnitrogencontentonthefirstandsecondrunoffmonitoring,notonthefollowedmonitoring,andt
12、hetotalnitrogenlossamountweresimilarinallthefertilizationtreatments.ThefertilizerNcontributiontopeanutyieldin100%CRFtreatmentwas19.45%,whichwas102.6%higherthanin100%CF,andthefertilizerNcontributionratein70%CRFwas14.65%,74.4%higherthanin70%CFtreatment.【Conclusions】Inslopingfarmland,thebasalapplicatio
13、nofcontrolled-releasecompoundfertilizerreleasesnitrogenslowly,sosignificantlyincreasesthenitrogenuptakeandyieldsofpeanut,effectivelyreducessurfacerunofflossesofNO3-NandNH4+-N,andensuresstablepeanutproductionevenwitha30%reductioninfertilizerapplication.Key words:controlled-releasecompoundfertilizer;s
14、lopingland;peanut;nitrogenuseefficiency;runoffloss花生是重要的油料作物和经济作物,保障花生优质高产对于我国油粮安全具有不可或缺的作用12。山东省是全国最大的花生生产和出口基地,种植区主要分布在胶东半岛、南部和中西部等区域,其中鲁西南地区丘陵山坡分布着大量的瘠薄坡耕地3。砂质坡耕地抗侵蚀性能弱,保水保肥能力差,极易导致水土流失。一方面直接导致土壤质量退化和肥力下降4,另一方面随径流流失的养分加剧区域水体的富营养化,造成面源污染,所以从源头进行养分流失控制有益于农业的可持续发展57。此外,坡耕地养分流失严重,使花生可利用的养分不足,造成籽仁产量和品
15、质下降,制约当地花生种植业发展与经济收入。氮素是花生必需的大量营养元素8,施肥是解决土壤氮素供应不足的常规手段910。普通化肥养分有效期短,易导致花生前期氮肥过量而后期氮肥供应不足11,无法保障整个生育期的氮素需求,而花生本身“上花下果”的生长特点导致追肥不便。控释肥根据作物需求调节其养分释放速率,显著提高作物产量及养分利用率1214。近年来,控释肥在作物上的良好效果引发较多关注,但控释肥在砂质坡耕地中的养分释放特性及其对花生产量的影响鲜有报道。因此,本研究以砂质坡耕地为研究对象,阐明控释复合肥对不同生育期花生地氮素淋溶及随地表径流的损失特征,揭示控释复合肥在土壤中的氮素释放特征与花生氮素吸收
16、规律的适配性,以期为坡耕地花生高效种植与面源污染防治提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验地点与材料试验于 2021 年在山东省临沂市双河峪试验基地(35425N,1175751E)开展,该地属于暖温带季风气候,降水集中在 69 月,平均降水量为 950mm,平均温度 14.3,本年度花生生长季内(48 月)降水及温度变化如图 1 所示,4、5 月降水量小,集中在 68 月,温度自 5 月下旬开始保持在22 以上。试验土壤为棕壤,质地属砂质壤土,其中砂粒含量为 70.8%,黏粒含量为 3%,粉粒含量为26.2%,pH 为 6.8。全氮和有机质含量分别为 0.7 和8.2g/kg,土壤铵态氮、
17、硝态氮、有效磷和速效钾的含量分别为 12.9、19.4、14.0 和 55.7mg/kg。供试肥料包括控释复合肥和普通复合肥,控释复合肥以聚氨酯为包膜材料,含 NP2O5K2O 量为151515,25 静水中初期溶出率为 0.86%,释放周期为 3 个月;普通复合肥含 NP2O5K2O 量为 151515,由山东金沂蒙生态肥业有限公司提供。1.2 试验设计于 2021 年 4 月 26 日播种花生,8 月 27 日进行收获,整个生育期无人工灌溉措施。控释复合肥(CRF)和普通复合肥(CF)均设置一次基施 800 和 560kg/hm2两个处理,相当于 N、P2O5、K2O 施用量分别为 120
18、、120、120kg/hm2(100%CRF、100%CF)和84、84、84kg/hm2(70%CRF、70%CF),以不施肥为对照,即 CK。采用随机区组设计,每个处理重复1752植物营养与肥料学报29卷3 次。供试控释肥和普通复合肥 NP2O5K2O 比例均为 151515。试验小区宽为 1.6m、长 10m、坡度 12,种植密度为 10 万穴/hm2。每个小区种植两垄,垄高为 10cm,垄宽为 40cm,起垄时肥料施入垄沟,深度约为 810cm。花生播种在肥料一侧 5cm 处,然后覆膜至成熟期。试验地四周由硬塑料板砌成,塑料板埋入土壤 15cm,地面高度为 10cm,以防止养分流入其他
19、区域;在小区与径流池相连端,沿小区宽度方向挖一个集流槽,集流槽下方放置 120L 的塑料桶,用于收集自然降雨下坡面径流水样品,整个生育期能够收集到的坡面径流样品为 10 次。每小区种植两垄花生,一垄用于采集植株和土壤样品,一垄用于测产。1.3 样品采集与测定1.3.1植株干物质积累量和氮素吸收量在 5 月23 日(苗期,播种后 27 天),6 月 26 日(开花下针期,播种后 60 天),7 月 24 日(结荚期,播种后88 天)和 8 月 28 日(成熟期,播种后 123 天),采集长势均匀的代表性植株 4 株,分为地上(叶、花和茎)和地下(根、荚果)部分,带回实验室后 105 杀青 0.5
20、h,然后 65 烘干至恒重称量,地下和地上干物质量之和即为花生干物质累积量。成熟期,每个小区收获一垄花生荚果,晾晒、自然风干后称重,然后计算出仁率、百仁重和产量。花生植株全氮含量用浓硫酸双氧水消煮,凯氏定氮仪测定。1.3.2径流液中无机氮含量每次降雨产生径流后,用 250mL 塑料瓶收集上清液,每瓶添加 12 滴浓硫酸减少氨挥发损失风险,带回实验室 4 冷藏,1 周内测定,整个生育期共采集 10 次径流水样。径流水中的硝态氮和铵态氮含量,采用连续流动注射分析仪测定15,同时根据径流水中的浓度和径流体积计算每次硝态氮和铵态氮的流失量之和,各次硝态氮和铵态氮的流失量之和为总流失量。1.3.3控释肥
21、养分释放特征制作 12cm10cm 的尼龙网袋,装 10g 控释肥颗粒(肥料颗粒在 105 烘干 3h)。播种前,在播种行一侧 10cm 处挖 1 条深1015cm、宽 14cm 的土沟,在沟底铺设 20 个肥料袋,并将网袋中的肥料颗粒均匀地分布在沟内的土壤上,覆土16。为减少肥料网袋对结果的影响,植株和土壤的采集均避开埋袋处。在播种后的第 1 天、第 10 天及花生各生育期,每次连续取 3 个肥料网袋,带回实验室冲洗干净,于 105 烘干至恒重,失去的重量即视为控释复合肥在土壤中的释放量。控释肥累积氮素释放率和阶段氮素释放率具体计算公式如下:累积氮素释放率(%)=(10第 D 天肥料网袋取样
22、时肥料颗粒干重)/10100阶段氮素释放率(%)=(10第 N 天肥料网袋取样时肥料颗粒干重)/10(10第 D 天肥料网袋取样时肥料颗粒干重)/10100式中,D 依次取值为 0、1、10、27、60 和 88 天;N 依次取值为 1、10、27、60、88 和 123 天。肥料颗粒干重单位为 g。以不施肥处理植株的氮素吸收量作为土壤氮素供应量17。普通复合肥施入土壤后迅速溶解于土壤内,难以区分肥料释放量和土壤的供应量,因此将施肥后的土壤氮素供应曲线视为两者的供应总量。控释肥在土壤中的氮素释放量具体计算公式如下:控释肥氮素释放量(kg/hm2)=(10第 M 天肥料网袋取样时肥料颗粒干重)/
23、10控释肥施氮量。式中,M 取值为 0、27、60、88 和 123 天。肥料颗降水 Rainfall(mm)050100150200温度 Temperature(C)10121416182022242628降水 Rainfall 温度 Temperature四月 April五月 May六月 June七月 July八月 August图 1 花生生长季旬平均降水及温度Fig.1 Average rainfall and temperature per 10 days during growth stage of peanut9期杨修一,等:控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素流失的影响1753粒干重
24、单位为 g。1.4 数据处理相关数据的处理与统计分析通过 Excel2016 和SAS8.0 完成,包括 ANOVA 方差分析及 Duncan 差异显著性检验,分析差异显著性(P0.05 差异显著)及方差。文中所有数据均为 3 次重复的平均值,处理后的数据采用 Sigmaplot12.5 作图。肥料对产量的贡献率=(施肥区花生产量不施肥区产量)/施肥区花生产量18。2 结果与分析2.1 控释复合肥对坡耕地花生产量及氮素利用率的影响不同肥料类型和施用量对花生产量及其构成要素产生显著影响(表 1),100%CRF 处理花生百仁重显著高于 70%CF 处理,其余处理间差异不显著。100%CRF 单株
25、结荚数最高,达到 48.0 个,70%CRF为 41.8 个,均显著高于普通复合肥和对照处理。各处理出仁率保持在 71.2%74.9%,70%CF 与100%CF 处理差异不显著,但 70%CF 处理显著低于其他 3 个处理。施肥显著提高了花生荚果产量,100%CRF 处理显著高于普通复合肥处理,但是70%CRF 处理与普通复合肥处理差异不显著。籽仁产量最高的是 100%CRF 处理,达到 3610.7kg/hm2,较 100%CF 处理显著增产 13.8%;70%CRF 与100%CF 处理差异不显著,较 70%CF 处理显著增加12.4%;普通复合肥籽仁产量与 CK 处理三者间差异不显著。
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