npp底物是什么不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

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制^[20],铵态氮累积增多;抽穗期排水晒田,土壤通透性改变,硝化作用增强^[21],故水稻季土壤硝态氮在该时期出现峰值。油菜苗期铵态氮含量较高,苗期吸收了大量氮素,且温度的提高有利于土壤微生物活动,促进铵态氮向硝态氮转化^[22],土壤铵态氮含量降低,而土壤本身的氮素调节能力能补充一定铵态氮,故铵态氮含量保持较稳定水平。旱地土壤的硝化作用有利于土壤铵态氮向硝态氮的转化补充,故油菜季硝态氮含量丰富,随生育期推移缓慢下降。本试验结果表明,单施尿素处理在作物生长前期氮素释放迅速,在作物生育中后期土壤无机氮含量低,而添加控释氮肥的处理能不同程度延长氮素供应周期,维持或提高土壤氮素肥力,这与前人的研究结果一致^[9,11,23]。水稻分蘖期UR处理土壤含氮量过高,可能造成无效分蘖增多,氮素流失^[24-25]。40%CRU处理较其余处理在水稻抽穗至成熟期无机氮含量丰富既有利于水稻孕穗结实,提高产量^[25],也能对后续作物进行持续供氮。有研究表明,油菜苗期需氮量较大,以此保障油菜根系活力^[26],而在生育中后期,油菜仍需吸收一定的土壤氮素,促进氮素养分在油菜中向籽粒转运的再分配^[27-29]。本试验表明,控释掺混尿素处理既能在油菜苗期保持较高无机氮含量,保证作物的快速生长,又可在油菜生育中后期供应适宜的氮素水平,刺激油菜地上部各营养器官保持活力,有利于籽粒灌浆结实。而CRU处理前期的硝态氮显著低于其余施氮处理,一定程度抑制了油菜在苗期的氮素需求,影响其在关键生殖时期的发育。
土壤酶参与土壤中一切生物化学过程,对土壤肥力有直接影响^[30-31]。脲酶和蛋白酶是决定土壤氮转化的关键酶,其活性可在一定程度上反映土壤供氮能力^[32-34]。本研究结果表明,水稻油菜脲酶活性变化存在明显差异,随作物生育期推进,水稻土壤脲酶活性先上升后下降,这与前人的研究结果类似^[35-36],这主要是受水稻生长情况影响。另外,万水霞等^[37]研究表明,水稻生长旺期,根系分泌物大量增加,刺激了脲酶活性,故水稻孕穗期土壤脲酶活性出现峰值。油菜季土壤脲酶活性随生育期推进而逐渐降低,其可能原因是随着养分被作物吸收利用,酶促反应浓度降低,从而引起脲酶活性下降。连续两年水稻油菜试验结果表明,土壤蛋白酶活性随作物生育期推进先升高后下降,这可能是由于氮肥在前期供氮为蛋白酶提供了激活底物,随着作物关键生育期对氮素需求量的增加,土壤有机氮向无机氮转化,引起蛋白酶活性升高。本研究还表明,添加控释氮肥可提高作物中后期土壤脲酶、蛋白酶活性,这与前人的研究结果基本一致^[38]。与UR处理相比,40%CRU处理对作物前期土壤脲酶、蛋白酶活性促进效果更优,而在生育中后期二者差异不明显,这主要是因为40%CRU处理在作物前期通过尿素水解供氮,为酶促反应提供了充足底物,中后期掺混处理配比适宜可有效延长肥效释放周期,基本实现单施控释氮肥效果。可见,控释掺混处理通过尿素与控释氮肥的合理配施,养分供应较为持续且丰富,土壤脲酶和蛋白酶的底物充足,进一步又促进了土壤氮素转化与供应,为作物生长提供了较为理想的生长条件。
大量研究结果显示,控释肥掺混尿素进行一次性基施具有降低劳动投入,提高作物产量和氮素利用率^[39-41]、优化产物品质^[42]、减少温室气体排放^[43]等诸多优势。本试验基于水稻油菜轮作体系研究发现,控释肥掺混尿素（40%CRU）处理下水稻增产效果最佳,较其余施氮处理增产306.03—597.04 kg·hm^-2。同时,该处理显著提高水稻成熟期氮素积累量,氮素利用率最优。这可能是因为掺混处理在水稻生育期内能持续供氮,避免了单施尿素（UR）处理的后期供氮不足与单施控释氮肥可能造成的贪青晚熟现象^[8],充足的氮素供应和较高的酶活性合理调节了土壤与作物间对氮素的供需平衡,为水稻生长创造了适宜的生长条件。张敬昇等^[12]研究指出,施用控释氮肥能提高水稻穗粒数和结实率,进而影响水稻产量,本试验中40%CRU处理优化了作物产量构成关键因子,且产量构成因子回归方程也出现了相同结论。各施氮处理对油菜季产量和氮素利用率的影响与水稻季类似,均呈现40%CRU>CRU>UR的规律,其可能原因40%CRU处理在保证油菜前期优良生长的同时也为油菜中后期持续供氮,籽粒充实时间延长,优化了角果发育和单株生产力^[44-45],从而提高了籽粒产量。同时,产量构成因子回归方程显示,总角果数和每角粒数与油菜产量呈显著正相关,40%CRU处理总角果数显著高于UR处理,每角粒数最大,证明该处理对油菜增产效果较佳。
水稻分蘖期和油菜苗期的土壤无机氮含量与土壤酶活性基本呈现出UR处理>40%CRU处理>CRU处理。而添加控释氮肥的处理可有效地改善水稻、油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应,且水稻油菜两季的氮素状况分别以40%CRU处理和CRU处理相对更优。
各施氮处理均显著增加水稻和油菜作物的产量,且均以40%CRU处理增产效果最好,与UR处理差异显著。水稻油菜作物成熟期氮积累量和氮素利用率均呈现40%CRU处理>CRU处理>UR处理的规律。
The authors have declared that no competing interests exist.