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摘要
【目的】探究不同量生物炭与氮肥配合施用对北方稻田土壤氮含量、植株茎蘖生长、产量构成因素和氮肥的当季效应及后效的影响,为合理利用生物炭提高粳稻产量和氮素利用率提供理论依据。【方法】水稻定位试验于2019—2020年在沈阳农业大学水稻研究所进行。试验设置3个施氮水平:N0 (不施氮肥对照)、N180(减施氮肥,N 180 kg/hm2)、N225 (常规施氮,N 225 kg/hm2); 3个生物炭施用量:B0 (不施生物炭)、B15 (低施炭量,生物炭15 t/hm2)、B45 (高施炭量,生物炭45 t/hm2),共组合为9个处理。氮肥每年按照基肥∶蘖肥∶穗肥比例3.6∶2.4∶4施用,生物炭于2019年施入,之后不再施用。于移栽后5天起,定期调查水稻茎蘖动态、生长状况和氮素含量,在收获期测产。在水稻主要生育期取样测定土壤养分含量的变化。【结果】1)生物炭提高了粳稻分蘖盛期和孕穗期稻田土壤全氮含量和碱解氮含量,对灌浆期全氮含量无显著影响,但降低了碱解氮含量。同一施氮量下,B15和B45之间全氮和碱解氮含量均无显著差异(P <0.05)。2)施氮条件下,施用生物炭显著降低了最高分蘖数,但显著提高了有效分蘖数和成穗率(P <0.05),获得了较高的总颖花数。在同一施氮水平下,相较于无炭处理,生物炭的增产效果均表现为低炭量好于高炭量。其中N180B15处理比N180B0处理增产4.4%,N225B15处理比N225B0处理增产3.2%,而N180B45与N180B0、N225B45与N225B0处理的产量水平无显著差异。氮肥减施后(N180)产量显著低于常规施氮处理(N225),配合B15处理产量显著增加,达到了常规施氮条件下的产量水平(P<0.05),而配合B45处理较配合B15处理降低了产量。3)生物炭对粳稻的氮素积累量影响表现出年际差异,施用生物炭的第一年(2019年),在N180水平下,粳稻分蘖盛期至灌浆期的氮素积累量B15处理显著高于B45处理;在N225水平下,B15和B45处理间无显著差异。在2020年,B15和B45处理之间无论氮肥水平高低,氮素积累量均无显著差异(P <0.05)。B45处理在第一年会降低生物炭的有益效果,其不利作用在第二年消失。4)生物炭促进了粳稻对氮素的吸收,提高了氮素利用率。其中氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力随施炭量增加呈先升高后降低趋势,且在N180B15处理下达到最高,两年趋势一致。【结论】适量的生物炭与氮肥组合在提高稻田土壤肥力、促进粳稻分蘖成穗和颖花分化方面有一定的正向耦合作用。高生物炭用量在施用当季不利于水稻生长和氮素吸收,但其增产和增效的后效与适宜生物炭用量没有明显差异。因此,减施氮肥(施氮量180 kg/hm2)条件下配合施炭15 t/hm2较为适宜。
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