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期刊：Field Crop Ressearch 1区TOP/IF=5.8![]() 土壤TP、SWC、CWC和C、N组分随土壤深度的增加而降低，但BD除外；![]() 与SG相比，SB和SS改善了土壤的物理性质和C、N组分，特别是在0 ~ 20 cm范围内；![]() 0 ~ 20 cm大团聚体比例与C、N组分呈正相关；![]() 在微团聚体中，团聚体的C和N含量高于其他粒径；![]() N60-SB是冬小麦产量和土壤肥力的最佳管理措施。 |
长期施用化肥可以确保充足或有利的作物产量，但可能破坏土壤结构。覆盖作物在改善土壤质量和促进作物可持续生产方面具有巨大潜力。然而，覆盖作物与氮肥联合施用对土壤质量和作物产量的影响尚不明确。本研究在黄土高原进行了为期4年的覆盖作物（CCs）-冬小麦夏季田间试验。冬小麦以0 (N0)、60 (N60)和120 (N120) kg/ha施用不同品种和组合的CCs，分别为大豆(SB)、苏丹草(SG)、两者混合(SS)、无覆盖作物(CK)和氮肥(NR)。在0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 40 cm土层深度上对土壤物理性质和碳、氮含量进行了评价。因此，本研究目的(1)研究CCs与氮肥结合对土壤物理性质、土壤团聚体和团聚体碳氮组分及作物产量的影响;(2)探讨土壤物理性质与不同土层碳氮组分的关系;(3)揭示碳CCs与氮结合对土壤质量和作物产量的综合改善作用。![]()
田间试验在黄土高原(107°44.70 e, 35°12.79 n)的陕西省长武农业生态站进行。该地区属大陆性季风气候，平均海拔1220 m，无霜期171 d，年平均气温9.1℃，年平均降水量580 mm，为典型的雨养旱地农业区。试验农田土壤为累积型褐土，土壤质地均匀疏松，渗透性好，肥力中等。试验于2017年6月底开始，采用3个重复的随机区组设计，对不同品种及组合的CCs (CC)和N用量(NR)进行因子处理。覆盖作物包括大豆(SB)，苏丹草(SG)，两者的混合物(SS)和不覆盖作物(CK)。3种施氮量分别为0、60和120 kg/ha。共有36个地块，每个地块6.7 m×10 m。覆盖作物在每年6月底播种，播种量与该地区常规播种量一致。SB处理大豆播种量为70 kg/ha , SG处理苏丹草播种量为35 kg/ha, SS处理大豆和苏丹草播种量分别为35和17.5 kg/ha。每年9月中旬，用旋耕机将覆盖作物地上部分直接灌入0-20 cm土壤。然后是冬小麦(cv，长武134)播种两周后施用氮肥为160 kg/ha。同时，以尿素(46% N)作氮肥配施60 kg/ha，过磷酸钙(45% P)作磷肥。覆盖作物和冬小麦生长期间不灌溉，必要时进行人工除草。土壤容重和孔隙度
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图1 覆盖作物(A-H)和氮肥(A-H)对土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和含水量(SWC)、毛管持水量(CWC)、土壤渗透系数(SPC)和平均重径(MWD)的影响。
土壤团聚体粒径分布与稳定性
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图2 覆盖作物和氮肥对不同土层土壤团聚体粒径分布的影响
土壤中碳、氮组分的研究
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图3 覆盖作物(A-D)和氮肥(A-D)对土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、全氮(STN)和颗粒有机氮(PON)的影响
团聚体中碳氮组分
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图4 覆盖作物与氮肥互作(CC×NR)对不同团聚体土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、全氮(STN)和颗粒有机氮(PON)的影响每个环，从外到内，代表碳和氮在团聚体中的大小。每个环中心的值代表不同聚集体中所有处理的平均值(g kg - 1)。
小麦生物量与粮食产量
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图5 覆盖作物(CC)、氮肥(NR)及其互作(CC×NR)对小麦生物量(WBY)和籽粒产量(WGY)的影响
土壤物理性质与块状土壤和团聚体中碳氮组分的相关性
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图6 土壤物理性质、碳氮组分与小麦产量的相关热图。颜色的强度表示相关系数(R)(蓝色和红色分别表示正相关和负相关)。
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图7 基于土壤物理性质和碳氮组分的团聚体碳氮组分聚类热图a -土壤物理性质，b -团聚体分布和稳定性，C-C和N组分。
适当的CCs可以抵消长期化学施肥导致的土壤结构恶化，在一定程度上提高作物产量。土壤容重、团聚体粒径分布、稳定性、C、N组分受CC、NR及其互作影响显著，其他物理性质仅受CC及其互作影响。CCs的加入显著提高了＞5 mm团聚体和团聚体的碳、氮组分的比例;以及SB和SS对土壤其他物理性质的改善作用均大于SG，尤其是在0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm处。N60对土壤物理性质的改善作用更大，而N120对土壤团聚体和团聚体中碳、氮组分的改善作用更大。大团聚体比例与土壤C、N组分的相关性表明，CCs和NR在改善土壤结构和肥力的同时具有积极作用。团聚体C、N组分随团聚体粒径减小先减小后增大，其中微团聚体含量高于其他粒级;此外，N60-SB比其他处理更能提高小麦产量。综上所述，在减氮条件下，施用大豆渣是冬小麦产量和土壤肥力的最佳管理措施。在实际应用中，应综合考虑CCs的种类和NR氮肥用量，以达到改善土壤质量、碳捕获和作物产量的目标。(欢迎大家投稿、转发和建议，也希望与您共同讨论相关知识，共同进步！)
