沼液化肥配施对红壤旱地花生产量及土壤质量的影响

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本文在我国红壤旱地地区布置沼液化肥配施试验,研究其对花生养分吸收积累分配及产量的影响,并从土壤化学、物理、生物学性质等方面来探究产生该影响的原因,最终确定适宜红壤旱地地区的沼液化肥配施比例,从而为建立合理的沼液施用模式、畜禽废弃物资源化利用、土壤肥力及生产力可持续发展提供理论依据和科学指导。试验根据沼液氮替代化肥氮的不同比例共设置六个处理,分别为CK(不施肥)、NPK(单施化肥)、BS15、BS30、BS45(沼液全N分别占总N15%、30%、45%)、BS100(单施沼液),各试验处理N-P2O5-K2O均为120-90-135 kghm-2(CK除外)。主要研究结论如下:  1.沼液化肥配施显著提高了花生各生育期生物量、氮/磷素表观利用率、农学效率、生理利用率、偏生产力和产量。相关性分析表明沼液总氮施用量(kg hm-2)与花生产量(kg hm-2)间呈极显著一元二次方程相关。BS30处理显著促进了花生植株对土壤中速效N、P素的吸收积累和植株所吸收N、P素向花生荚果中的转移。  2.化学性质方面:BS30处理显著提高了土壤有机质(OM)、活性有机质(LOM)含量及碳库管理指数(CMI)。较CK和NPK处理,BS30处理显著提高了土壤全氮、NH4+-N、NO3--N、速效磷和速效钾含量。相关性分析表明作物产量与土壤LOM显著正相关(0.826*)。同时LOM与OM(0.920**)、全氮(0.894*)、全磷(0.867*)、速效磷(0.872*)、速效钾(0.821*)含量呈极显著或显著正相关,而土壤OM除与LOM达到显著相关外,仅与土壤全氮(0.922**)和速效磷(0.862*)含量呈极显著或显著正相关。  3.物理性质方面:BS30、BS45处理显著增加了>0.25mm土壤机械稳定性(MSA>0.25mm)和水稳定性团聚体含量,同时提高了土壤机械稳定性团聚体结构水平,而对水稳定性结构水平影响不显著。BS45处理显著提高了MSAs>5mm,MSAs2-5mm,MSAs1-2mm和MSAs0.5-1mm结合有机碳(TOC)和总氮(TN)含量以及单位体积土壤团聚体TOC和TN储量。逐步回归分析表明,MSAs>5mm,MSAs2-5mm,MSAs0.5-1mm,MSAs1-2mm,SOCMSAs>5mm,TNMSAs>5mm显著影响土壤机械稳定性团聚体平均质量直径(MWD)。  4.生物学性质方面:较CK和NPK处理,BS30处理显著提高了土壤细菌、放线菌数量和微生物总量。BS45处理显著提高了花生结荚期和收获期土壤脲酶、脱氢酶活性和硝化强度。同时, BS15、BS30、BS45处理显著影响土壤微生物群落代谢活性。其中BS30、BS45处理土壤微生物群落整体活性最高,碳源利用类型以碳水化合物(4种)、羧酸(2种)、氨基酸(4种)、聚合物(3种)、酚类(2种)和胺类(1种)等共16种碳源为主。结合主成分分析(PCA)和聚类分析得出:微生物群落多样性分为4个等级:一等为BS30,BS45处理,属强土壤微生物群落代谢能力等级;二等为CK,NPK处理,属较强土壤微生物群落代谢能力等级;三等为BS100处理,土壤微生物群落代谢能力低;四等为BS15处理,土壤微生物群落代谢能力最低。  综上,对于红壤旱地作物施肥管理,合适的沼液化肥配施处理不仅提高了土壤有机质数量、改善了有机质质量、提高了土壤养分库含量,而且对土壤团聚体结构及养分、微生物群落活性等有显著改善及提高作用,这是沼液化肥配施提高红壤旱地花生产量及养分吸收积累分配的重要原因。本文研究表明,沼液化肥氮配比为30-45%是红壤旱地地区最佳配施比例,有利于作物产量和土壤质量协同提升。因此,本研究也为沼液在红壤旱地地区合理利用、化肥氮磷钾减施等提供了依据。
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