数字农科院2.0

有机替代下马铃薯种植土壤碳氮转化特征

文献类型： 中文期刊

作者： 王西亚;何萍;周卫;张君;段玉

作者机构：

关键词： 马铃薯;有机替代;产量;氮素利用率;土壤碳氮转化

期刊名称：马铃薯产业与乡村振兴2025

ISSN：

年卷期： 2025 年

页码：

收录情况： 无来源刊（2025版）

摘要： 内蒙古自治区作为中国北方重要的马铃薯生产基地,播种面积与总产量均居全国前列。近年来,随着灌溉和水肥一体化技术的推广,马铃薯田氮肥用量呈现快速增长的趋势。这种不合理的养分管理措施,已经造成了土壤质量退化、肥料利用率下降和资源环境的破坏日益严重,严重制约了马铃薯产业绿色可持续发展。有机替代被认为是应对化肥过量使用所带来的风险挑战的有效施肥措施,已在农业生产中得到广泛应用。有机物料的添加使得大量的外源碳氮输送到土壤中,这势必对土壤碳氮循环过程产生影响。然而,系统评估有机替代下马铃薯田土壤碳氮循环过程的研究仍然缺乏,有机无机协同下马铃薯种植系统中土壤碳氮转化特征仍不明晰。因此,系统性评估有机替代下马铃薯种植系统中土壤碳氮的变化特征,可为马铃薯田增产减排和地力培育提供重要的理论支撑。以内蒙古自治区武川县的等氮量不同比例有机氮替代化肥氮田间定位试验为基础,旨在厘清有机替代措施对马铃薯种植系统中土壤碳氮转化特征的影响,从而为当地马铃薯有机施肥方案的选择提供科学指导。该试验在等氮水平下设置了有机氮部分替代化肥氮的5个施肥处理,包括单独施用化肥氮（M0）、85%化肥氮+15%有机氮（M15）、70%化肥氮+30%有机氮（M30）、65%化肥氮+45%有机氮（M45）和40%化肥氮+60%有机氮（M60）。研究发现马铃薯块茎产量和植株氮素利用率随着有机氮替代比例的增加呈现先升高后降低的趋势,并在M30处理下达到最大值。此外,研究结果表明,与块茎产量相比,马铃薯植株氮素利用率对施肥措施的变化表现出更高的敏感性。随着马铃薯生育期的推移,植株碳氮累积量和根系累积碳氮分泌量均表现为"S"型曲线,且增长趋势较为同步。不同比例有机替代处理下植株碳氮累积量的变化趋势与对应年份的产量变化趋势一致,且各施肥处理下植株碳氮累积量并未表现出显著差异。对有机替代下马铃薯生育期土壤碳氮淋溶分析发现,有机替代制度较单施化肥处理显著降低了土壤可溶性氮、可溶性有机碳和氮、铵态氮和硝态氮的淋溶量,且土壤碳氮各组分淋溶量随着有机氮替代比例的增加逐渐降低。马铃薯不同生育期各有机氮替代处理下土壤碳氮组分的变化趋势不尽一致。就土壤碳组分而言,与M0处理相比,有机氮替代制度显著增加了2024年马铃薯成熟期（盛花期）和2023年其生育期内（苗期和成熟期）的土壤总碳（有机碳）含量,且高比例有机氮替代处理（M45和M60）显著提高了2024年马铃薯苗期和盛花期土壤总碳（有机碳）含量。此外,有机氮替代处理下2024年马铃薯苗期和盛花期的土壤颗粒有机碳含量较单施化肥处理显著提升,且M60处理显著增加了马铃薯盛花期和成熟期的土壤颗粒有机碳含量。就土壤氮组分而言,M0处理较其他施肥处理显著提升了2023年苗期及2024年马铃薯生育期内的土壤硝态氮含量,以及2023年苗期和盛花期及2024年苗期和成熟期的土壤铵态氮含量,但不同施肥处理并未显著影响土壤总氮含量。此外,研究发现高比例有机氮替代处理,尤其是M60处理更有利于提升土壤颗粒有机氮的含量。两年原位气体监测研究表明,生育期内马铃薯CH4气体主要以吸收作用为主,土壤CO2的排放高峰期发生在播种后的80～110 d,且二者的排放峰值与施肥时间不太吻合。整体来看,马铃薯生育期内土壤N2O与CO2的排放高峰期较为吻合,且2023年排放峰值高于2024年。此外,土壤NH3挥发峰值与施肥时间吻合,其排放趋势呈现出"三峰"曲线,峰值出现在施肥后2～5 d。研究表明,有机氮替代处理较单施化肥处理显著降低了2024年土壤N2O排放量和NH3挥发量、综合增温潜势及温室气体排放强度。此外,不同施肥处理并未对马铃薯生育期CH4排放总量造成显著影响。值得注意的是,有机氮替代处理,特别是高比例有机氮替代处理（M45和M60）显著增加了马铃薯生育期内CO2排放量。综上所述,与单一施用化肥相比,采用15%～30%有机氮替代化肥氮的策略,能够协同提升内蒙古自治区武川县马铃薯的产量及氮素利用效率。同时,该策略有效降低了土壤中碳氮的淋溶损失,并减少了NH3和N2O的累积排放量,是协调该地区农学和环境效应的适宜有机肥管理策略。

分类号：

  • 相关文献

[1]有机替代对马铃薯碳氮组分及相关酶活性变化的影响. 宁琳懿睿,尹梅,付利波,徐新朋,何萍,周卫. 2025

[2]不同比例有机替代下早稻产量、养分利用率及土壤养分 化学计量特征. 房康睿,,张文学,,徐新朋,,赵士诚,,王秀斌,,孙 刚,, 仇少君,,何 萍,,周 卫. 2025

[3]麦玉轮作体系下秸秆还田和有机替代对作物产量及农田氮损失的影响. 李文瑄,戴孚岳,王洪媛,李俊改,王震,翟丽梅,樊秉乾,刘宏斌. 2025

[4]不同比例有机替代下早稻产量、养分利用率及土壤养分化学计量特征. 房康睿,张文学,徐新朋,赵士诚,王秀斌,孙刚,仇少君,何萍,周卫. 2025

[5]控释尿素对黑龙江省玉米氮肥利用率及产量的影响. 郑雨,唐树梅,李玉影,刘双全,姬景红. 2014

[6]控释氮肥对茶叶产量、品质和氮素利用效率及经济效益的影响. 马立锋,苏孔武,黎金兰,石元值,伊晓云,方丽,阮建云. 2015

[7]施氮量对甘薯块根产量和氮素利用的影响. 丁艳锋,李洪民,张爱君,史新敏,唐忠厚,魏猛,靳容. 2015

[8]密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响. 张平良,郭天文,刘晓伟,李书田,曾骏,谭雪莲,董博. 2019

[9]控释尿素、稳定性尿素和配施菌剂尿素提高双季稻产量和氮素利用率的效应比较. 王斌,万运帆,郭晨,李玉娥,秦晓波,任涛,赵婧. 2015

[10]水稻微核心种质氮素利用率相关性状的鉴定评价及其相关分析. 黎毛毛,万建林,黄永兰,曹桂兰,陈红萍,韩龙植. 2011

[11]黄淮区不同年代冬小麦主栽品种根系性状及氮素利用率的差异. 陈欢,陈阜,乔玉强,郑成岩,邓艾兴,曹承富,张卫建. 2019

[12]松嫩平原水稻高产高效氮肥运筹模式研究. 孔丽丽,尹彩侠,侯云鹏,张磊,赵胤凯,刘志全,徐新朋. 2023

[13]不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响. 秦碧蓉,尤赛雅,陈书融,朱练峰,孔亚丽,朱春权,田文昊,张均华,金千瑜,曹小闯,刘丽. 2023

[14]有机无机肥配施对潮土麦田肥力和冬小麦产量的影响. 张钊,张贵龙,汤秋香,闫雪影,张艳军. 2024

[15]优化施肥措施对水稻产量和土壤养分平衡的影响. 李建强,魏倩倩,刘晓霞,张均华,朱春权. 2025

[16]谷丙转氨酶基因OsAlaAT4调控水稻氮素吸收和产量. 王轶欣,林参,马刘洋,陈龙,奉保华,倪深,魏祥进,贺记外,陈天晓. 2025

[17]不同粪肥部分替代化肥对设施菜地土壤性质及蔬菜氮素利用的影响. 贾子仪,刘源,赵守强,李晓彤,李中阳. 2025

[18]水稻重要农艺性状基因挖掘及育种利用. 余钧明,周蔚,邵高能,胡培松. 2025

[19]Crop rotation increases Tibetan barley yield and soil quality on the Tibetan Plateau. Wu, Hui,Liu, Enke,Jin, Tao,Liu, Buchun,Gopalakrishnan, Subramaniam,Zhou, Jie,Shao, Guodong,Mei, Xurong,Delaplace, Pierre,De Clerck, Caroline. 2025

[20]Foliar ethylene chlormequat chloride improves sorghum productivity and nitrogen use efficiency. 闫鹏,,房孟颖,,王猛,,任梁,,董学瑞,,卢霖,,董志强. 2025

作者其他论文 更多>>