长期施肥棕壤大豆产量的演变及土壤氮素分布特征

作者：刘玉颖; 沈丰; 杨劲峰; 蔡芳芳; 付时丰; 罗培宇; 李娜; 戴健^*; 韩晓日^*

来源：中国农业科学, 2023, 56(10): 1920-1934.

• 棕壤
• 大豆
• 产量稳定性与可持续性
• 灰色-线性回归模型
• 矿质氮
• 微生物量氮

【目的】探究长期不同施肥模式下，东北棕壤大豆产量的演变、稳定性和可持续性及土壤氮素累积分布特征，为该地区制定合理的施肥措施，实现大豆的可持续绿色生产提供科学依据。【方法】基于始于1979年的棕壤肥料长期定位试验，轮作体系为玉米-玉米-大豆，选取其中的12个处理，分为化肥区：不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)；低量有机肥区：单施低量有机肥(M1)、低量有机肥与化肥配施(M1N、M1NP、M1NPK)；高量有机肥区：单施高量有机肥(M2)、高量有机肥与化肥配施(M2N、M2NP、M2NPK)。分析长期不同施肥下大豆产量的演变规律以及39年轮作施肥对大豆氮素吸收与收获期土壤氮素累积分布的影响。【结果】与不施肥处理(CK)相比，各施肥处理大豆平均产量均显著提高，且低量有机肥区和高量有机肥区大豆平均产量高于化肥处理，M1NPK和M2NPK处理平均产量最高，分别为3 147和3 238kg·hm-2，较NPK处理提高了9.5%和12.7%。灰色-线性回归模型结果表明，施用有机肥或有机肥与化肥配施处理年际可得趋势产量显著高于单施化肥处理。低量有机肥区各处理大豆产量的变异系数最低，稳定性好，产量可持续性指数(YSI)较高，介于0.41—0.51，均高于高量有机肥区各处理。配施有机肥大豆季肥料贡献率提高，但低量与高量有机肥区差异不显著。配施有机肥39年，大豆植株吸氮量较单施化肥处理增加，以低量有机肥区的M1NPK处理最高，为314.2 kg·hm-2。低量有机肥区，土壤矿质氮主要累积在0—60 cm土层，60—100 cm土层矿质氮累积量较低；有机肥与化肥配施各处理0—80 cm土层矿质氮累积高于M1处理，可为作物吸收提供有效氮源，但80—100 cm土层矿质氮较上层土壤降低，减少了氮素淋失风险；其中，M1NPK处理0—60 cm土层矿质氮累积最高，60—100 cm随土层深度增加矿质氮累积呈持续降低趋势，而高量有机肥区M2NPK处理则呈现先降低后增加的趋势。有机无机肥配施39年增加了0—20 cm土层全氮及微生物量氮含量，且高于20—40 cm土层。M1NPK和M2NPK处理0—20 cm土层全氮含量较NPK处理分别增加了13.9%和5.5%，微生物量氮含量分别增加了32.6%和92.1%。【结论】长期不同施肥影响作物产量、氮素吸收与土壤氮素分布。在东北棕壤地区玉米-玉米-大豆轮作体系中，玉米季氮磷钾化肥配施低量有机肥(13.5 t·hm-2)，大豆季仅施用氮磷钾化肥改变土壤氮素分布与累积，进而影响大豆地上部氮素吸收，可增加大豆产量，提高产量的稳定性与可持续性。长期配施低量有机肥大豆收获期土壤全氮及微生物量氮含量增加，增加了土壤供氮量；同时深层土壤矿质氮累积降低，减少了氮素淋溶风险，有利于大豆的可持续绿色生产，是该轮作体系较为合理的施肥方式。

• 单位
  沈阳农业大学; 土地与环境学院