关中麦玉轮作区施氮对秸秆还田小麦产量和秸秆养分释放的影响

农作物生长发育离不开氮肥，但不合理施氮会造成严重后果。氮肥大量施用后，作物吸收剩余的氮肥经淋溶和挥发等途径损失掉，这不仅使人们在经济上遭受损失，而且还会造成严重的环境污染，对人类健康构成潜在威胁。因此，如何通过有效途径在减少氮肥用量的基础上，既能达到提高作物产量又能不断培肥地力已成为农业生产中亟待研究解决的问题。秸秆直接还田可以缓解土壤中氮、磷、钾比例失调，弥补磷、钾肥力不足的问题；可在一定程度上起到减少化肥施用量的作用。但是，秸秆还田条件下应该增肥还是减肥的问题存在争议；秸秆腐解过程比较复杂，并且受到外界环境和土壤养分状况的影响，秸秆养分释放规律有待深入研究。为此，本研究综合运用田间试验、尼龙网袋法以及调查取样分析方法研究了关中灌区秸秆还田对冬小麦产量、土壤水分和硝态氮残留的影响；研究不同施氮水平对玉米秸秆腐解及其养分释放规律的影响；探索秸秆还田对土壤有机质和微量元素有效性的影响，旨在为秸秆资源的合理利用和农田养分科学管理提供依据。论文得出的主要结论如下： 1、氮肥用量在0～262.5kg·hm-2范围内，冬小麦籽粒产量逐渐增加，从4695kg·hm-2增长到8415kg·hm-2；施氮量增加到350kg·hm-2时冬小麦籽粒产量降低。氮肥用量同为175kg N·hm-2，秸秆还田配施氮肥的处理（S+N175）冬小麦籽粒产量比单施氮肥处理增产18.5%；S+N175有效穗数﹑穗粒数、千粒重、产量和氮肥利用率均高于不还田条件下N175处理，分别增长39万穗·hm-2、1.57个∕穗、2.11g、1204kg·hm-2和5.82%。 2、秸秆还田配施氮肥，小麦水分利用效率明显高于不施氮处理，分别增长了4.14、6.9、9.32和8.47kg hm2·mm；施氮同为175kg·hm-2条件下秸秆还田冬小麦耗水量比不还田处理减少13.70mm。秸秆还田配施氮肥262.5kg·hm-2的处理水分利用率最高，并且冬小麦产量也最高。S+N175处理0～200cm土层硝态氮累积总量明显小于N175，减少了55.7kg·hm-2，0～40cm、140～200cm土层硝态氮含量S+N175比N175分别降低9.7kg·hm-2、15.1kg·hm-2。 3、用尼龙网袋法进行大田玉米秸秆腐解试验表明：玉米秸秆腐解速率表现为前期腐解快、后期腐解较慢的规律。玉米秸秆埋入麦田87天后干物质残留量保持在58.36%～63.4%，秸秆钾在还田初期10天内基本释放完全；氮、磷释放相对较慢。87天后氮、磷、钾的释放量分别为35.27%～43.30%、27.82%～35.52%、83.07%～87.29%。施用氮肥明显促进秸秆前期腐解和氮素释放，但不同施氮量对玉米秸秆中P、K养分释放无明显影响。秸秆中Fe、Zn在腐解过程中0～10天释放速度较快；10天之后，秸秆中Fe的含量基本不变，30天之后，Zn的含量基本不发生变化。 4、农田抽样调查研究结果表明，随着秸秆还田年限的延长，土壤有机质含量也呈递增趋势，平均每年递增0.29mg·kg-1。秸秆还田3～6年的农田，土壤有机质含量分别提高1.26、1.38、1.71和1.74mg·kg-1，增长率依次为9.0%、9.9%、12.3%和12.5%。不同秸秆还田年限不影响土壤微量元素锌、铁、锰有效性。