华北平原有机肥替代化肥条件下“粮-饲”轮作系统氮素表观平衡研究
来源：《农业环境科学学报》2021 年 03 期
作者：李硕1,2，李晓欣1，赵善丽1,3，郝曼1，柏兆海1，马林1,3*
单位：1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室；2. 河北大学生命科学学院/生命科学与绿色发展研究院；3. 中国科学院大学
摘 要
为揭示有机肥替代化肥条件下华北平原不同轮作体系土壤-作物系统氮素表观平衡，布置田间试验，定量研究了不同施肥方式[化肥表施（C）、固态粪肥表施替代50%化肥氮（S）、液态粪肥注射施用替代50%化肥氮（L）]和不同轮作方式[籽粒玉米-小麦（T1）、青贮玉米/豇豆间作-填闲黑麦草（T2）、甜高粱-黑麦草（T3）、青贮玉米-黑麦草（T4）、高丹草-黑麦草（T5）]对作物地上部生物量及其氮携出量、0~200 cm 土壤剖面硝态氮残留和土壤-作物系统氮表观损失的影响。
结果表明：与轮作方式T1 相比，T5 夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量提高幅度最大，其次为T3 和T4，而T2 却有所降低；各轮作方式冬春季地上部生物量较T1 均有所降低，而对其氮携出量无明显影响。与施肥方式C 相比，S 和L 可显著降低夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量，降幅均小于15%，而对冬春季作物地上部生物量及其氮携出量无显著影响。与轮作方式T1 相比，T3 和T5 可显著增加周年作物氮总输出量，且显著降低0~200 cm 土层无机氮残留量和系统氮表观损失；与施肥方式C 相比，S 和L 可显著降低周年作物氮总输出量和0~200 cm 土层无机氮残留量，增加系统氮表观损失。
研究表明，在华北平原农牧生产区，以养殖产生的固态和液态粪肥替代50%化肥氮条件下，甜高粱-黑麦草和高丹草-黑麦草轮作是氮肥偏生产力高、表观损失低的轮作方式。
（1）与籽粒玉米-小麦轮作相比，高丹草-黑麦草轮作显著提高了周年地上部生物量，且增幅最高，0~200 cm 土层无机氮残留量和系统氮表观损失降幅最大，其次为甜高粱-黑麦草轮作方式。
（2）与化肥表施相比，固态粪肥表施和液态粪肥注射处理周年地上部生物量分别降低了7.3%和9.2%，0~200 cm 土层无机氮残留量降低了31.5%和20.6%，氮表观损失增加。
（3）在固态粪肥替代50%化肥和液态粪肥注射施用替代50%化肥的施肥方式下，发展甜高粱-黑麦草和高丹草-黑麦草两种轮作方式，有望成为华北平原生产力较高且环境效应较佳的绿色种养一体化生产模式。
责任编辑：郑庆祥
校对和审核：潘淑君 王农