黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制研究

摘要

为阐明黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制,运用田间原位15N示踪技术,设常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕100％秸秆覆盖(秸秆量为7500 kg·hm?2)3个处理,量化了长期免耕秸秆覆盖措施下氮素在不同形态氮库中的转化特征、淋溶运移规律和去向.结果表明:农民常规施肥量条件下,常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕全量秸秆覆盖均已导致东北黑土春玉米田0～300 cm土壤剖面中分别累积461.6 kg(N)·hm?2、450.7 kg(N)·hm?2和439.7 kg(N)·hm?2的矿质氮,且主要是硝态氮(占比分别为84.2％、79.5％和81.7％),存在着氮素的淋溶损失风险.当季施入肥料氮对玉米苗期和抽雄期0～40 cm土层总硝态氮库累积的贡献率平均为60.9％和58.0％,其淋溶损失风险较高.与常规垄作处理相比,免耕全量秸秆覆盖降低了0～40 cm土层肥料氮向矿质氮库的转化,降低比例达20.8％;增加了其向黏土矿物固定态铵和有机氮库的转化,提高比例分别为39.4％和30.5％.0～20 cm土层,黏土矿物对肥料来源铵的固定能力和微生物对肥料来源矿质氮的固持能力基本相当;20～40 cm土层,固持能力前者高于后者,说明外源碳输入的数量及其与土壤微生物的接触程度共同决定着对矿质氮的固持潜能.通过免耕和秸秆覆盖调控机制,可阻控黑土春玉米田矿质氮在土壤剖面的大量积累,使氮肥利用效率和玉米产量均提高9.7％,氮肥的气态损失降低27.7％,延缓肥料氮向深层土壤剖面淋溶运移的速率.