聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响.pdf
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1、果树资源学报 2 0 2 3,4(4):0 7-1 5 聚丙烯酰胺与氮肥配施对氮排放、土壤特性与苹果树生长的影响于国康,梁 洁,张馨予,赵紫嫣,张林森*(西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 7 1 2 1 0 0)收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 3基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目(C A R S-2 7)。第一作者简介:于国康(1 9 9 9-),男,硕士,主要从事果树生理生态研究。E-m a i l:y g k 9 9 0 1 0 7 1 6 3.c o m*通信作者:张林森(1 9 6 4-),男,教授、硕士生导师,主要从事果树生理生态研究。E-m a i l:l
2、 i n s e n z h a n g 1 6 3.c o m 摘 要:【目的】为提高氮肥利用效率,减少氮排放,将聚丙烯酰胺与氮肥进行配施,研究相关处理对盆栽苹果苗生理生长、氮排放与土壤特性的影响,为苹果种植采用合理的聚丙烯酰胺用量,提高氮肥利用率提供理论依据。【方法】以烟富3号三年生苹果苗为试验材料,通过盆栽试验分别设置聚丙烯酰胺0 g、2 5 g、5 0 g、7 5 g与氮肥0 g、1 2.5 g、2 5 g、5 0 g组合配施处理,分析氧化亚氮排放通量、铵态氮排放速率,土壤团聚体以及有机质等土壤养分的含量变化。【结果】在同一氮肥水平下,氧化亚氮排放通量与铵态氮排放速率,随着聚丙烯酰胺用
3、量的提高整体呈现下降趋势,在氮排放总量上聚丙烯酰胺可以显著降低氮排放,在1 2.5 g、2 5 g、5 0 g氮肥水平下,施加7 5 g聚丙烯酰胺的处理相比不施加聚丙烯酰胺的处理,氮排放分别减少了1 9.4 4%、3 0.0 0%、3 7.0 2%;聚丙烯酰胺的施用能不同程度改善土壤理化性质,在1 2.5 g、2 5 g、5 0 g氮肥水平下,土壤中速效氮质量分数均在施用7 5 g聚丙烯酰胺时达到最高值,分别提高了4 3.4 6%、3 8.3 5%、3 0.3 5%,有机质以及0.2 5 mm的团聚体也表现出相似的趋势,在1 2.5 g与5 0 g的氮肥水平下,在施用7 5 g聚丙烯酰胺时有机
4、质含量达到最高值,相比不施用聚丙烯酰胺的处理,增加了3 7.0 2%与3 5.9 3%;在同一氮肥水平下,施用聚丙烯酰胺的苹果盆栽苗当年新梢增长量、根系总长度、根系面积与体积都显著高于不施加聚丙烯酰胺的处理。【结论】综上所述,聚丙烯酰胺能够有效改善氮排放、土壤特性,促进苹果树生长。关键词:聚丙烯酰胺;氮排放;苹果;土壤特性文章编号:2 0 9 6-8 1 0 8(2 0 2 3)0 4-0 0 0 7-0 9 中图分类号:S 6 0 6,S 6 6 1.1 文献标识码:AE f f e c t s o f C o m b i n e d A p p l i c a t i o n o f P
5、o l y a c r y l a m i d e a n d N i t r o g e n F e r t i l i z e r o n N i t r o g e n E m i s s i o n,S o i l C h a r a c t e r i s t i c s a n d P h y s i o l o g i c a l G r o w t h o f A p p l e S e e d l i n g sY U G u o k a n g,L I A N G J i e,Z HA N G X i n y u,Z HA O Z i y a n,Z HA N G L i
6、n s e n*(C o l l e g e o f H o r t i c u l t u r e,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y,Y a n g l i n g S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:【O b j e c t i v e】I n o r d e r t o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f n i t r o g e n u s e a n d r e d u c e n i t r o g e n e
7、m i s s i o n,p o l y a c r y l a m i d e a n d n i t r o g e n f e r t i l i z e r w e r e a p p l i e d t o g e t h e r t o s t u d y t h e e f f e c t s o f r e l a t e d t r e a t m e n t s o n t h e p h y s i o l o g i c a l g r o w t h o f p o t t e d a p p l e s e e d l i n g s,n i t r o g e
8、n e m i s s i o n a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s,w h i c h p r o v i d e d a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r a p p l e p l a n t i n g u s i n g a r e a s o n a b l e a-m o u n t o f p o l y a c r y l a m i d e a n d i m p r o v i n g n i t r o g e n u t i l i z a t i o n r a t e.
9、【M e t h o d s】T a k i n g Y a n f u N o.3 t h r e e-y e a r a p p l e s e e d l i n g a s t h e t e s t m a t e r i a l,p o t e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d t o s e t t h e c o m b i n a t i o n o f p o l y a c r y l a m i d e(0 g,2 5 g,5 0 g,7 5 g)a n d n i t r o g e n f e r t i l i z
10、 e r(0 g,1 2.5 g,2 5 g,5 0 g),r e s p e c t i v e l y,t o a n a l y z e t h e n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n f l u x,a mm o n i u m n i t r o g e n e m i s s i o n r a t e,s o i l a g g r e g a t e a n d o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t c h a n g e s.【R e s u l t s】T h e r e s u l t
11、s s h o w e d t h a t u n d e r t h e s a m e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l,t h e n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n f l u x a n d a mm o n i u m n i t r o g e n e m i s s i o n r a t e s h o w e d a n o v e r a l l d o w n w a r d t r e n d w i t h t h e i n-c r e a s e o f t h
12、 e d o s a g e o f p o l y a c r y l a m i d e,a n d t h e t o t a l n i t r o g e n e m i s s i o n o f p o l y a c r y l a m i d e c o u l d s i g n i f i c a n t l y r e d u c e t h e n i t r o g e n e m i s s i o n.U n d e r t h e t h r e e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l s o f 1 2
13、.5 g,2 5 g a n d 5 0 g,c o m p a r e d w i t h t h e t r e a t m e n t w i t h o u t t h e a p p l i c a-t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,t h e n i t r o g e n e m i s s i o n d e c r e a s e d b y 1 9.4 4%,3 0.0 0%a n d 3 7.0 2%,r e s p e c t i v e l y.T h e a p p l i c a t i o n o f p
14、 o l y a c r y l a m i d e c o u l d i m p r o v e s o i l p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s i n d i f f e r e n t d e g r e e s.U n d e r t h e t h r e e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l s o f 1 2.5 g,2 5 g a n d 5 0 g,t h e a v a i l a b l e n i t r o g e n c o
15、 n t e n t i n s o i l r e a c h e d t h e h i g h e s t v a l u e u n d e r t h e a p p l i c a t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,i n c r e a s i n g 4 3.4 6%,3 8.3 5%,3 0.3 5%,o r g a n i c m a t t e r a n d&g t,r e s p e c t i v e l y.T h e 0.2 5 mm a g g r e g a t e s 7a l s o s h o
16、w e d a s i m i l a r t r e n d.U n d e r t h e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l o f 1 2.5 g a n d 5 0 g,t h e o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t r e a c h e d t h e h i g h-e s t v a l u e u n d e r t h e a p p l i c a t i o n o f 7 5 g p o l y a c r y l a m i d e,w h i c h i n c
17、r e a s e d b y 3 7.0 2%a n d 3 5.9 3%c o m p a r e d w i t h t h e t r e a t m e n t w i t h o u t t h e a p p l i c a t i o n o f p o l y a c r y l a m i d e.U n d e r t h e s a m e n i t r o g e n f e r t i l i z e r l e v e l,t h e n e w g r o w t h,t o t a l r o o t l e n g t h,r o o t a r-e a
18、a n d v o l u m e o f a p p l e p o t t e d p l a n t s t r e a t e d w i t h p o l y a c r y l a m i d e w e r e s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h o s e t r e a t e d w i t h o u t p o l y a c r y l-a m i d e.【C o n c l u s i o n】I n c o n c l u s i o n,p o l y a c r y l a m i d e c
19、 a n e f f e c t i v e l y i m p r o v e n i t r o g e n e m i s s i o n,s o i l c h a r a c t e r i s t i c s a n d p h y s i o l o g-i c a l g r o w t h o f a p p l e t r e e.K e y w o r d s:p o l y a c r y l a m i d e;e m i s s i o n o f n i t r o g e n;a p p l e;c h a r a c t e r i s t i c s o f
20、 s o i l 黄土高原是我国两大苹果优势产区之一,由于得天独厚的土壤气候优势,其苹果面积和产量逐年增加,目前已占到全国苹果总面积和总产量的5 7%和5 2%1。但是该地区常年干旱少雨、黄土裸露、水分年变率和季节变率大、昼夜温差大,在果园的栽培管理过程中,容易出现土壤干层、降水不足等问题,导致其无法满足苹果果园的生长需求。氮素是影响果树生长、品质和产量的首要营养元素,然而黄土高原优势主产区果农过量施氮现象明显。以陕西省为例,2 0 0 1年氮过量果农比例为5 0%,2 0 0 9年高达8 4%。部分果园化肥施用量已高达 N 6 4 1 k g/h m22。为此,农业部制订 到2 0 2 0年
21、化肥使用量零增长行动方案。按照农业部规划,到2 0 2 0年我国化肥利用效率要达到4 0%以上,全国主要农作物化肥施用量实现零增长。减少化肥施用量的一个有效途径就是提升化肥的利用效率,而我国化肥的利用效率却始终低于国际水平3。氮肥在促进农业增产的同时也带来了负面影响,氮肥施入土壤后,除被作物吸收外,还可随降水和灌溉水淋入到土壤深层,或经氨挥发、反硝化作用,以氨(NH3)、氮氧化物(N O2)等气体形式进入大气中。其中,氨挥发是氮肥气态损失的重要途径,进入大气中的氨可随降水或干沉降重新进入农田和自然生态系统,引起自然土壤和水体氮素富营养化、土壤酸化,甚至导致植物种类更替和部分物种灭绝。排放到大气
22、中的氧化亚氮(N2O)气体虽以痕量存在,但在过去的1 0 0年中,其对温室效应的贡献却达到5%4。氧化亚氮(N2O)作为重要的温室气体,其排放量不断增加是导致全球变暖这一生态环境问题的根源5-7。所以研究如何提高农田氮肥利用率,减少相关氮排放,对于采取合理的氮肥管理措施提高土壤养分含量、减少温室气体排放,实现农业可持续发展具有重要意义。氧化亚氮相关氮排放其排放通量主要受土壤类型、氮肥用量等因素的影响7-8。聚丙烯酰胺作为一种抗旱保水剂,其主要成分为高吸水性树脂,是一种吸水能力特别强的功能高分子材料,可以吸收其自身质量上千倍的水供植物利用,并且在土壤中可以自行降解,不会污染地下水资源,农业上人们
23、将其比喻为“微型水库”9-1 0。正是由于聚丙烯酰胺独特的分子结构与吸水特性,将聚丙烯酰胺浸泡在尿素溶液中,可以让尿素分子进入聚丙烯酰胺内部的网状结构,从而使得尿素分子在土壤中时随着保水剂的水分与土壤水分动态交换时缓慢释放从而调控 N2O 排放1 1-1 5。近年来对保水剂的研究层出不穷,苟春林等研究了氮肥对保水剂吸水保肥性能的影响1 6,杜建军等研究了保水剂对氮肥氨挥发和氮磷钾养分淋溶损失的影响1 7。张富仓等研究了保水剂对土壤保水持肥特性的影响1 8。黄震等研究了不同保水剂对土壤水分和氮素保持的比较1 9。苟春林等研究了保水剂与氮肥的相互影响及节水保肥效果2 0。郭建芳等研究了保水剂对氮素
24、缓释效果2 1。保水剂在苹果园水土流失和土壤养分流失方面也有部分研究,李晶晶等研究了聚丙烯酰胺对坡地苹果园水土流失和土壤养分流失的影响2 2。关于聚丙烯酰胺也多在果树生理生长方面,如张春强等研究发现,苹果新梢生长量、单果重、果实横径和产量随着聚丙烯酰胺用量的增加总体上表现出先增大后减小的趋势,并在聚丙烯酰胺为0.2 5k g株-1水平表现出最大值2 3。而关于聚丙烯酰胺对果园节水抗旱、氮肥吸收以及N2O排放影响方面的研究相对较少,聚丙烯酰胺在与氮肥配施过程中对土壤作用从而影响N2O排放的机制也不清楚,对这些管理措施的交互作用鲜有报道。在盆栽条件下,选用烟富3号3年生苹果苗,分析不同水平氮肥与聚
25、丙烯酰胺配施对土壤团聚体、可利用性氮素、温室气体排放以及苹果苗生理生长的影响,以期选择出最佳聚丙烯酰胺和氮肥用量组合,减少氨挥发和氧化亚氮排放,提高氮素利用效率,为农田培肥减排绿色生产提供技术支撑。1 材料与方法试验选择在西北农林科技大学园艺学院千阳苹果试验站进行。千阳县位于北纬3 4 1 5 5 7,东经1 0 7 3 4 0。海拔1 1 0 0 m,属暖温带半大陆性气候,8 果树资源学报 2 0 2 3,4(4)年均气温1 0.9,年降水量6 5 3 mm。年平均相对湿度为6 9%,月平均湿度5 9%。属温带大陆性季风区半湿润气候。四季冷暖干湿分明。秋季多连阴雨,冬季较寒冷,春季多季风,夏
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