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期刊：Field Crop Ressearch 1区TOP/IF=5.8![]() 量化秸秆还田减少磷肥施用的潜力；![]() 稻油轮作中秸秆还田可减少14.0% ~ 31.8%的磷肥用量；![]() 秸秆C在油菜季比水稻季能替代更多的磷肥(7.5 kg P2O5/1000 kg C)。 |
秸秆还田有可能显著促进养分的循环和利用，从而减少对化肥的依赖。大量研究集中在氮肥和钾肥管理以及通过秸秆还田减少氮肥的相关潜力。然而，由于秸秆本身磷含量较低，秸秆还田对减少磷肥施用的潜在作用相对被忽视。本研究为了明确秸秆还田减少化学磷的效果，进行了为期五年的水稻-油菜种植制度的田间试验。研究了6个施肥处理:不施磷肥、30、60、90、120和60 kg P2O5/ha+秸秆还田6000 kg/ha。本研究的目的是:(1)秸秆连续还田的化学磷肥减量潜力评价;(2)水稻季和油菜季秸秆还田对化学磷肥减量的影响比较;(3)定量研究了秸秆还田对作物磷素吸收和土壤速效磷的激发效应。本研究明确了秸秆还田对提高土壤磷素有效性和作物磷素吸收的作用，并进一步强调了秸秆还田作为水稻-油菜种植体系中减少对化学磷肥依赖的策略的潜力。![]()
田间试验在湖北省武汉市华中农业大学(114°21′21″E, 30°28′10″N)进行。该试验于2014年10月启动，使用了一种水稻-油菜轮作种植系统。试验开始前土地利用类型为耕地。试验场为亚热带季风气候，年降雨量1200 mm，年平均气温16.7°C。指定区域的土壤质地为粉质粘土，其中粘土占36.2%，粉砂占44.9%，砂土占18.9%。本研究历时5年(2017年9月至2022年5月)，重点研究水稻-油菜种植制度。试验采用完全随机区组设计，共3个重复。研究了6个施肥处理:不施磷肥(P0)、30 (P30)、60 (P60)、90 (P90)、120 (P120)和60 kg P2O5/ ha+秸秆还田6000 kg/ha (P60+S)。水稻季施氮量设定为165 kg/ha，油菜季提高到180 kg/ha。在水稻和油菜季节，钾肥用量一致为75 kg K2O /ha。试验使用的肥料为尿素(46% N)、氯化钾(60% K2O)和过磷酸钙(12% P2O5)。在移栽水稻之前，田地被灌溉以辅助耕作过程。将油菜籽秸秆(6000 kg ha - 1)切成5-8 厘米的小块，在旋耕时与土壤融为一体。在水稻移栽前一天施用基础肥料，包括全部磷肥和钾肥，以及60%的氮肥。在每个地块施用完所有肥料后，用耙子将肥料与耕层土壤混合。剩余40%氮肥的20%作为伸长期的初期追肥，其余20%作为灌浆期的后续追肥。在油菜籽被移植之前，田地上的沟渠被挖开，以减轻涝渍的风险。之后，这片土地被耙碎，以分解土壤表面的任何压实的土块。施用基础肥料，与水稻季使用的方法相似。然后在土壤表面铺覆一层水稻秸秆(6000 kg/ha)。其余20%的氮肥作为越冬期的一次追肥。然后，另外20%的N作为二次追肥，具体在茎拔节阶段。试验田面积为30 m2，尺寸为宽3 m，长10 m。该地块与其他地块之间通过混凝土堤坝隔开，地面上0.2 m，地下延伸0.4 m，以避免水和肥料的交叉污染。每个地块都有自己的灌溉出口，以进一步防止不同地块之间的混合。其余方法见原文。
作物产量和生物量
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秸秆还田对化学磷肥减量的影响
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图1所 稻-油菜秸秆还田减磷效果研究。注:实线表示作物产量、磷素吸收与磷肥施用量的拟合，横线虚线表示秸秆还田处理的等效作物产量和磷吸收量，纵线虚线表示对应的磷肥用量。
土壤微生物生物量与Olsen-P含量
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图2 土壤Olsen-磷、Olsen-磷与磷肥施用量的关系。注:实线表示Olsen-P和MBP与磷肥施用量的拟合，纵虚线表示秸秆还田的等效磷肥量(根据产量和磷素吸收情况，图1)，横线表示对应的土壤Olsen-P和MBP。A、b表示水稻季节，c、d表示油菜籽季节
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图3 土壤MBP、MBC和Olsen-P与秸秆C投入的关系
秸秆还田对土壤磷素有效性和作物磷素吸收的影响
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图4 作物相对产量与磷吸收、土壤MBP、MBC和Olsen-P的关系
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图5 在水稻季节(a和C)和油菜季节(b和d)， C和P投入对土壤磷素有效性和作物磷素吸收的影响。R2显示了预测变量的方差解释百分比。实箭头和虚线箭头分别表示积极和消极关系。箭头的宽度表示标准化路径系数的强度，箭头上面的数字表示标准化路径系数(*p＜0.05和**p＜0.01;(a和b).标准化总效应对MBP的影响，这些影响来自结构方程模型(c和d)。作物生物量、土壤c、P输入和微生物生物量作为作物磷吸收的驱动因素(e和f)的RF平均预测重要性(MSE%)。计算准确性重要性度量，并在整个森林(500seed)上平均。均方误差(MSE%)值的百分比增加意味着这些预测的重要性。星号表示p <的显著性预测因子;*p＜0.05和**p＜0.01。
在水稻-油菜种植体系中，秸秆还田增加了作物产量和磷的吸收，从而显示出减轻对磷肥料依赖的潜力。5年的田间试验结果表明，秸秆还田对磷肥的替代效应与秸秆碳投入密切相关，且具有季节性变化特征。秸秆C的投入主要增加MBC，从而提高了土壤速效磷的有效性。同样，秸秆C对土壤微生物量和速效磷的贡献也随种植季节的不同而不同。MBP和MBC对Olsen-P的影响在水稻季比油菜籽季更显著。相比之下，MBP对油菜磷素吸收的作用更为直接。这些结果表明，需要考虑秸秆还田对磷的促进作用，以更有效地配置水稻-油菜种植体系中的磷肥投入，从而优化作物年产量。未来研究可结合作物生产条件，研究不同季节秸秆C对土壤磷的活化机理。(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！)
