Frontiers in Plant Science丨秸秆还田条件下施氮量对冬小麦光 合、生产力和氮素利用效率的影响

论文内容

研究背景：

肥料，如果以适当的比率施用，在提高作物生产率方面发挥了重要作用。良好的施肥做法，包括按照建议的方法和比率，不仅对提高作物生产力，而且 对确保土壤和环境健康非常重要。然而，不充分使用合成肥料，特别是氮肥，对作物生长、土壤和环境产生不利影响;据预测，到 2030 年，增加氮肥可能导致 N2O 排放量增加 23 - 60%。中国是世界上最大的化肥消费国之一，过度使用包括氮肥在内的合成肥料是实现作物高产的常见做法。增加氮的投入会降低氮利用效率 (NUE)， 增加氮的损失和环境污染。在最近的一项研究中也证明，长期使用氮肥导致酸化、降解和土壤压实问题加剧。例如，农业管理措施对土壤有机碳(SOC)含量、作物生长和发育过程的影响很大。各种报告都指出，在施用肥 料的同时减少矿质氮的施用是通过促进土壤健康和氮肥利 用率来提高作物性能的最佳做法之一。 关中平原面积约 34000 平方公里，是陕西省和中国重要的 粮食生产基地。冬小麦是这个地区的主要粮食作物。该地区秸秆资源丰富，但同时，秸秆焚烧现象十分普遍。不保留/掺入秸秆的集约种植模式降低了土壤有机质和土壤养分，从而降低了化肥的回报效应。为了追求作物高产和降低成本，过量施氮和“一次爆肥”施肥的现象十分普遍，造成 N 的严重损失，NUE 的降低，不仅浪费资源，而且造成严重的环境污染。该地区农业生产缺乏科学合理的施肥指导。 秸秆还田可以增加土壤有机质，减少肥料投入，增加化肥的回报效应。人们普遍认为肥料在农业作物生产率的持续提高中发挥着重要作用。目前，考虑到可持续农业管理提供的环境效益和更好的作物产量，氮肥施用与秸秆还田相结合被研究人员推荐为一种可持续和环境友好的方法和政府机构(环保部，1999;提高土壤 EC，改善土壤肥力状况， 最大限度地减少环境问题。作物秸秆的掺入或保留通常被认为对土壤质量、土壤碳和氮动态有积极影响。它将促进土壤生产力、土壤有机碳固存和氮利用效率。多项研究表明，秸秆还田可以增加碳输入，从而提高有机质含量和必需营养素的积累，最终提高作物的养分利用效率。也有充分的证据表明，秸秆掺入对各种有益微生物的活动有积极影响，有助于保护土壤环境，促进可持续农业生产。然而，之前发表的关于秸秆还田处理对作物产量和环境的效果的报道结果并不一致，要么为正，要么为负，或中性效应。施肥对土壤健康和生产力以及土壤温室气体排放有显著影响。据报道，在超过作物需求时，施氮会增加大多数陆地生态系统中温室气体的初级产量，特别是N2O，这主要是由于其对土壤氮库的主要影响和减少能源利用率。因此，寻找最佳的施氮量，以减少氮的损失和相关的环境问题是当务之急。目前，在半干旱地区，只有有限的研究探讨了秸秆还田对冬小麦生产的影响。结论 尚不明确。此外，在秸秆还田条件下，优化施肥制度能否协调更好的光合过程、作物生产力和较高的氮素利用效率，目前还缺乏认识。因此，本研究在传统施氮条件下设置减氮施肥处理，以寻找提高小麦产量的最佳施肥 方式。

研究内容：

本研究的具体目的是:(1)研究氮肥对小麦生长、光合特性、氮素利用(氮素积累、分配和转运)和土壤-3残留量的影响− -N)和粮食产量;(2)为我国半干旱地区小麦氮肥优化管理提供了新方向。本研究假设，在秸秆还田条件下，以减施 氮代替常规施氮能促进光合过程，提高作物生产力，提高氮素利用率(氮素在不同器官的高积累量)，减少淋失。

研究结论：

秸秆还田条件下，施氮量显著影响冬小麦光合作用、植株生长、 氮素利用效率和生产力。施氮量分别为 150 和 225 kg·ha−1 以秸 秆掺入法最经济;显著增加了植物各器官对氮素的吸收和转运。 与 N300 相比，N150 和 N225 减少了土壤氮的流失，有利于农业的可持续发展。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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