作物杂志,2023, 第4期: 210–214 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.04.030

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

秸秆还田下减氮对土壤养分、酶活性和冬小麦产量的影响

刘红杰1(), 任德超1(), 倪永静1, 葛君1, 张素瑜1, 吕国华2, 胡新1   

  1. 1商丘市农林科学院,476000,河南商丘
    2中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,100081,北京
  • 收稿日期:2022-01-04 修回日期:2022-04-02 出版日期:2023-08-15 发布日期:2023-08-15
  • 通讯作者: 任德超,主要从事小麦绿色高产栽培研究,E-mail:rdchao1@163.com
  • 作者简介:刘红杰,主要从事小麦绿色高产简约栽培研究,E-mail:liuhj84@163.com
  • 基金资助:
    粮食丰产增效科技创新专项(2017YFD0300410-02);财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系资助(CARS-03-72);河南省科技攻关项目(202102110021)

Effects of Straw Returning and Reducing Nitrogen Application on Soil Nutrients, Enzyme Activities and Wheat Yield

Liu Hongjie1(), Ren Dechao1(), Ni Yongjing1, Ge Jun1, Zhang Suyu1, Lü Guohua2, Hu Xin1   

  1. 1Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu 476000, Henan, China
    2Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
  • Received:2022-01-04 Revised:2022-04-02 Online:2023-08-15 Published:2023-08-15

摘要:

为探索豫东地区冬小麦减量施氮潜力,通过连续3年定位试验,研究了秸秆还田下减量配施氮肥对土壤养分、酶活性和小麦产量的影响。结果表明,与秸秆移除下施全氮相比,秸秆还田下减量施氮有利于土壤有机质含量增加,其中氮肥减量20%和减量40%的处理能显著提高土壤有机质含量。减量施氮对土壤全氮和有效磷含量无显著影响;秸秆还田能提高土壤速效钾含量,但氮肥减量20%和减量40%处理土壤速效钾含量增加幅度较小,约为6.5%,除两者外,其余处理均与秸秆移除处理存在显著性差异。秸秆还田对土壤pH有一定正效应,能减缓土壤酸化程度,但差异未达到显著水平;秸秆还田下配施氮肥能增加土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,且减量施氮更利于土壤酶活性的提升。秸秆还田配施氮肥对土壤脲酶活性无显著影响;秸秆还田下减氮20%和减氮40%处理产量均处于较高水平,且穗粒数、千粒重与全量氮肥处理相比无显著差异,减氮40%处理的穗数也处于最高水平,但与其他处理差异不显著。可见减氮40%(180kg/hm2)并结合秸秆还田可获得较高产量。

关键词: 秸秆还田, 减量施氮, 土壤养分, 酶活性, 产量

Abstract:

In order to explore the potential of nitrogen reduction in winter wheat planting in eastern Henan province, the effects of straw returning and reducing nitrogen application on soil nutrients, enzyme activities and yield by three-year field experiment were studied. The results showed that compared with the total nitrogen treatment with straw removal, the reducing nitrogen application under straw returning was beneficial to the increase of soil organic matter content. The reduction of nitrogen application with 20% and 40% could significantly increase the soil organic matter content. Reducing nitrogen application had no significant effect on the contents of soil total nitrogen and available phosphorus. The straw returning could increase the content of soil available potassium, the increase range of soil available potassium was about 6.5% under 20% and 40% reduction nitrogen application treatments, respectively, except the two treatments, the other treatments had significant differences with the straw removal treatment. There were certain positive effects with straw returning on soil pH, and straw returning could be slowed down the degree of soil acidification, but it was not significant. Straw returning and nitrogen application could increase the soil catalase, alkaline phosphatase and sucrase activities, and reducing nitrogen application was more beneficial to the increase of soil enzyme activity. There was no significant effect on soil urease activity by straw returning and reducing nitrogen application. The yields of the 20% and 40% reduction in nitrogen application treatments were at a high level, and there was no significant difference in grain number per spike, 1000-grain weight with total nitrogen application treatment. The spike number of the 40% reduction nitrogen application treatment was the highest, but there was no significant difference with other treatments. In conclusion, the 40% reduction nitrogen application (180kg/ha) with straw returning to field still had high yield.

Key words: Straw returning, Reducing nitrogen application, Soil nutrients, Enzyme activities, Yield

表1

不同处理对土壤养分含量和pH的影响

处理
Treatment
有机质
Organic matter (g/kg)
全氮
Total nitrogen (g/kg)
有效磷
Available phosphorus (g/kg)
速效钾
Available potassium (mg/kg)
pH
T1 19.32±0.68bc 1.10±0.05b 43.35±2.12c 234.64±15.25a 7.52±0.26a
T2 19.36±1.12bc 1.11±1.11b 44.30±0.69bc 217.90±14.16ab 7.67±0.31a
T3 21.16±0.95ab 1.13±1.13b 45.85±1.33bc 202.55±13.37bc 7.51±0.23a
T4 21.80±1.09a 1.17±0.08ab 48.06±1.63a 201.90±8.98bc 7.42±0.15a
T5 20.79±1.25abc 1.31±1.31a 47.40±1.13a 229.57±10.82a 7.19±0.29ab
T6 18.86±0.87c 1.24±1.24ab 46.07±2.40abc 189.58±12.15c 6.95±0.32b

表2

不同处理对土壤酶活性的影响

处理
Treatment
过氧化氢酶
Catalase
[mg/(g·20min)]
脲酶
Urease
[mg/(g·h)]
碱性磷酸酶
Alkaline
phosphatase
[mg/(g·h)]
蔗糖酶
Sucrase
[mg/(g·h)]
T1 3.55±0.18a 11.44±0.71a 0.26±0.01bc 0.48±0.02c
T2 3.47±0.14a 11.52±0.40a 0.33±0.01a 0.57±0.05ab
T3 3.11±0.07b 11.67±0.29a 0.34±0.01a 0.60±0.02a
T4 3.02±0.16bc 11.58±0.75a 0.28±0.02b 0.58±0.02ab
T5 2.63±0.09d 11.49±0.44a 0.24±0.02c 0.53±0.02bc
T6 2.84±0.10cd 11.87±0.77a 0.20±0.01d 0.50±0.03c

表3

不同处理对小麦产量及其构成要素的影响

处理
Treatment
穗粒数
Grain number
per spike
穗数
Spike number
(×104/hm2)
千粒重
1000-grain
weight (g)
产量
Yield
(kg/hm2)
T1 33.80±1.89a 508.00±23.37d 45.37±1.09a 6974.64±313.86c
T2 28.37±1.96c 659.20±16.22ab 45.14±1.81a 7535.97±218.54bc
T3 30.37±1.06bc 706.90±46.66a 43.48±2.34a 8032.50±409.66ab
T4 31.87±1.10ab 602.85±8.65bc 45.92±1.57a 8197.74±323.81a
T5 32.70±1.64ab 599.06±23.66bc 44.38±1.07a 7753.55±269.62ab
T6 32.86±2.14ab 567.94±35.25c 45.73±1.55a 7413.59±380.32bc

图1

秸秆还田下不同施氮量对冬小麦产量的影响

[1] 南雄雄, 田霄鸿, 张琳, 等. 小麦和玉米秸秆腐解特点及对土壤中碳、氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(3):626-633.
[2] 毕于运, 王亚静, 高春雨, 等. 中国主要秸秆资源数量及其区域分布. 农机化研究, 2010, 32(3):1-7.
[3] 张唯乐, 戴志刚, 任涛, 等. 不同水旱轮作体系秸秆还田与氮肥运筹对作物产量及养分吸收利用的影响. 中国农业科学, 2016, 49(7):1254-1266.
[4] 王宜伦, 刘天学, 赵鹏, 等. 施氮量对超高产夏玉米产量与氮素吸收及土壤硝态氮的影响. 中国农业科学, 2013, 46(12):2483-2491.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.12.009
[5] 赵吉平, 权宝全, 郭鹏燕, 等. 秸秆还田与施氮量对土壤质量及小麦产量的影响. 华北农学报, 2021, 36(2):176-181.
doi: 10.7668/hbnxb.20191555
[6] 薛志伟, 杨春玲. 秸秆还田条件下氮肥用量对冬小麦生长发育及产量的影响. 作物研究, 2021, 35(3):200-204.
[7] Miao Y X, Stewart B A, Zhang F S. Long-term experiments for sustainable nutrient management in China. A review. Agronomy for Sustainable Development, 2011, 31(2):397-414.
doi: 10.1051/agro/2010034
[8] Ninh H T, Grandy A S, Wickings K, et al. Organic amendment effects on potato productivity and quality are related to soil microbial activity. Plant and Soil, 2015, 386(1/2):223-236.
doi: 10.1007/s11104-014-2223-5
[9] Sun R, Guo X, Wang D, et al. Effects of long-term application of chemical and organic fertilizers on the abundance of microbial communities involved in the nitrogen cycle. Applied Soil Ecology, 2015, 95:171-178.
doi: 10.1016/j.apsoil.2015.06.010
[10] Chen Y, Xin L, Liu J, et al. Changes in bacterial community of soil induced by long-term straw returning. Scientia Agricola, 2017, 74(5):349-356.
doi: 10.1590/1678-992x-2016-0025
[11] 成臣, 汪建军, 程慧煌, 等. 秸秆还田与耕作方式对双季稻产量及土壤肥力质量的影响. 土壤学报, 2018, 55(1):247-257.
[12] 杨艳华, 苏瑶, 何振超, 等. 还田秸秆碳在土壤中的转化分配及土壤有机碳库影响的研究进展. 应用生态学报, 2019, 30 (2):668-676.
[13] 董印丽, 李振峰, 王若伦, 等. 华北地区小麦、玉米两季秸秆还田存在问题及对策研究. 中国土壤与肥料, 2018(1):159- 163.
[14] 吴玉红, 郝兴顺, 田霄鸿, 等. 秸秆还田与化肥减量配施对稻茬麦土壤养分、酶活性及产量影响. 西南农业学报, 2018, 31 (5):998-1005.
[15] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京: 中国农业科技出版社, 2000.
[16] 关松荫. 土壤酶及其研究法. 北京: 农业出版社,1986.
[17] Yang Y H, Su Y, He Z C, et al. Transformation and distribution of straw-derived carbon in soil and the effects on soil organic carbon pool: A review. The Journal of Applied Ecology, 2019, 30(2):668-676.
[18] 严奉君, 孙永健, 马均, 等. 秸秆覆盖与氮肥运筹对杂交稻根系生长及氮素利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21 (1):23-35.
[19] 宋朝玉, 王圣健, 宫明波, 等. 小麦―玉米周年秸秆还田模式下氮肥利用特征的分析. 山东农业科学, 2020, 52(10):113-118.
[20] 郑顺安, 刘代丽, 章明奎, 等. 长期秸秆还田对污染农田土壤与农产品重金属的影响. 水土保持学报, 2020, 34(2):354-359.
[21] 马丽娜, 马俊祥, 王冬梅, 等. 秸秆还田与施氮量对盐碱粳稻区土壤养分及产量的影响. 吉林师范大学学报(自然科学版), 2021, 42(4):134-140.
[22] 戴志刚, 鲁剑巍, 李晓坤, 等. 不同作物还田秸秆的养分释放特征试验. 农业工程学报, 2010, 26(6):272-276.
[23] 谢占军, 柳赟博, 韩瑛祚, 等. 秸秆还田条件下氮肥对玉米产量和土壤肥力的影响. 辽宁农业科学, 2021(2):31-33.
[24] 张珊, 石祖梁, 杨四军, 等. 施氮和秸秆还田对晚播小麦养分平衡和产量的影响. 应用生态学报, 2015, 26(9):2714-2720.
[25] 王学敏, 刘兴, 郝丽英, 等. 秸秆还田结合氮肥减施对玉米产量和土壤性质的影响. 生态学杂志, 2020, 39(2):507-516.
[26] 路怡青, 朱安宁, 张佳宝, 等. 免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响. 生态与农村环境学报, 2013, 29(3):329-334.
[27] 宫秀杰, 钱春荣, 曹旭, 等. 玉米秸秆还田配施氮肥对土壤酶活、土壤养分及秸秆腐解率的影响. 玉米科学, 2020, 28(2):151-155.
[28] 刘玮斌, 田文博, 陈龙, 等. 不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响. 中国土壤与肥料, 2019, 283(5):25-29.
[29] 高日平, 刘小月, 杜二小, 等. 垄膜沟播与秸秆还田对内蒙古黄土高原玉米农田土壤水分、酶活性及产量的影响. 中国农业科技导报, 2021, 23(11):181-190.
[30] 叶盛嘉, 郑晨萌, 张影, 等. 氮肥减量配施有机肥对豫中地区冬小麦―夏玉米轮作生产力和土壤性质的影响. 中国生态农业学报, 2021, 30(6):900-912.
[31] 王金金, 刘小利, 刘佩, 等. 秸秆还田条件下减施氮肥对旱地冬小麦水氮利用、光合及产量的影响. 麦类作物学报, 2020, 40(2):210-219.
[32] 杨宪龙, 路永莉, 同延安, 等. 长期施氮和秸秆还田对小麦―玉米轮作体系土壤氮素平衡的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(1):65-73.
[1] 张明伟, 丁锦峰, 朱新开, 郭文善. 稻茬过晚播小麦高产密度和氮肥调控效应分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 126–135
[2] 陈剑, 齐文, 蒋海凌, 钱仲仓. 西兰花废弃物堆肥对水稻秧苗素质及产量的影响[J]. 作物杂志, 2023, (4): 136–143
[3] 丁凯鑫, 王立春, 田国奎, 王海艳, 李凤云, 潘阳, 庞泽, 单莹. 马铃薯生长及生理特性对水分胁迫的响应研究综述[J]. 作物杂志, 2023, (4): 16–21
[4] 王丽萍, 白岚方, 王天昊, 王宵璇, 白云鹤, 王玉芬. 不同施氮水平对青贮玉米植株氮素积累和转运的影响[J]. 作物杂志, 2023, (4): 165–173
[5] 李雨新, 卢敏, 赵久然, 王荣焕, 徐田军, 吕天放, 蔡万涛, 张勇, 薛洪贺, 刘月娥. 京津唐夏玉米区生产现状调研分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 174–181
[6] 宋晓, 张珂珂, 岳克, 黄晨晨, 黄绍敏, 孙建国, 郭腾飞, 郭斗斗, 张水清, 裴敏楠. 不同氮效率品种小麦根际土壤酶活性和细菌群落的差异[J]. 作物杂志, 2023, (4): 188–194
[7] 乐丽红, 刘凯丽, 陈忠平, 王斌强, 唐舟, 程飞虎, 张昆. 氮素穗肥施用期对一季籼粳杂交稻氮肥效率、产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (4): 195–201
[8] 刘颖, 顾昀怿, 张伟杨, 杨建昌. 水分与氮素及其互作调控小麦产量和水氮利用效率研究进展[J]. 作物杂志, 2023, (4): 7–15
[9] 袁帅, 陈基旺, 陈平平, 易镇邪. 湘早籼45号头季与再生季产量及镉积累分配对灌溉方式的响应[J]. 作物杂志, 2023, (3): 101–108
[10] 张国忠, 李娟, 李毓才, 金寿林, 洪汝科, 黄大军, 普世皇, 施从波, 段自林, 马迪, 陈丽娟. 氮肥减施与移栽密度对杂交粳稻滇禾优615产量和食味品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 109–115
[11] 马义虎, 何贤彪, 陈剑, 汤学军, 王旭辉, 何豪豪, 金羽清, 齐文, 蒋海凌, 周翠. 秧龄对浙东南地区优质稻产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 116–125
[12] 赵云, 冯国郡, 胡相伟, 吾买尔江·库尔班, 李鹏兵, 李翠梅, 阿克博塔·木合亚提. 新疆喀什地区适栽抗除草剂复播谷子品种筛选初报[J]. 作物杂志, 2023, (3): 126–133
[13] 邢丕鹏, 黄彦峰, 易思媛, 兰儒剑, 潘圣刚, 莫钊文, 田华, 段美洋, 唐湘如. 抽穗期叶面喷施鸟氨酸对香稻产量、品质以及2-乙酰基-1-吡咯啉生物合成的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 134–138
[14] 李俊志, 常旭虹, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才. 施氮水平对不同强筋小麦品种产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (3): 148–153
[15] 宋春燕, 万运帆, 李玉娥, 蔡岸冬, 胡严炎, 周慧, 朱波, 王斌. 温度和CO2浓度升高下双季稻茎蘖动态、成穗率与产量的关系[J]. 作物杂志, 2023, (3): 159–166
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