為了研究免耕秸稈覆蓋措施對黑土農(nóng)田肥料氮轉(zhuǎn)化過程和高效利用的調(diào)控機(jī)制，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)生態(tài)工程組和物質(zhì)循環(huán)組研究團(tuán)隊(duì)依托于吉林省四平市梨樹縣的保護(hù)性耕作試驗(yàn)基地的長期定位試驗(yàn)，利用15N穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，系統(tǒng)研究了免耕不同量秸稈覆蓋還田條件下，肥料氮在土壤不同形態(tài)氮庫的轉(zhuǎn)化特征及其利用效率。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1. 在農(nóng)民常規(guī)量施肥條件下，肥料氮施入土壤后，玉米苗期0-20cm土層，主要是通過微生物的同化作用使其轉(zhuǎn)化成有機(jī)氮，20-40cm土層主要是通過粘土礦物的固定作用轉(zhuǎn)化成固定態(tài)銨，與傳統(tǒng)壟作（RT）和免耕無秸稈覆蓋（NT0）處理相比，免耕不同量秸稈覆蓋（NT33、NT67和NT100）在維持較高玉米產(chǎn)量的同時(shí)，通過提高肥料氮向土壤有機(jī)氮庫和固定態(tài)銨庫的轉(zhuǎn)化比例，有效降低了作物需氮低峰期(玉米苗期)肥料氮的損失風(fēng)險(xiǎn)，提高了肥料氮的利用效率。相關(guān)研究以“Effects of no-tillage and stover mulching on the transformation and utilization of chemical fertilizer N in Northeast China” 為題發(fā)表在Soil & Tillage Research上，中山大學(xué)陳懷海副教授和沈陽生態(tài)所物質(zhì)循環(huán)組博士研究生劉巖為共同第一作者，魯彩艷研究員和遲光宇副研究員為共同通訊作者。該研究得到了王寬誠教育基金、國家自然科學(xué)基金、遼寧省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
2. 與免耕100%秸稈覆蓋常規(guī)量施肥措施相比，免耕100%秸稈覆蓋減肥20%及其配施抑制劑處理可進(jìn)一步降低肥料氮通過硝化-反硝化和淋溶途徑發(fā)生的損失量，提高肥料氮的作物利用效率和土壤中保持能力，肥料減施20%及其配施抑制劑處理玉米產(chǎn)量略有降低，但差異不顯著，這一結(jié)果說明在免耕100%秸稈還田條件下減少肥料的施用量具有可行性。上述結(jié)果以“Stover mulching and inhibitor application maintain crop yield and decrease fertilizer N input and losses in no-till cropping systems in Northeast China”為題發(fā)表在Agriculture, Ecosystems and Environment上。沈陽生態(tài)所農(nóng)業(yè)生態(tài)工程組博士研究生袁磊和陳欣研究員為共同第一作者，魯彩艷研究員通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、王寬誠教育基金、遼寧省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
圖1 常規(guī)量施肥條件下免耕不同量秸稈覆蓋對玉米產(chǎn)量和吸氮量的影響
圖2 常規(guī)量施肥條件下玉米苗期免耕不同量秸稈覆蓋對肥料氮轉(zhuǎn)化過程的影響
圖3 免耕秸稈覆蓋條件下肥料減施和抑制劑施用對玉米產(chǎn)量和吸氮量的影響
圖4 免耕秸稈覆蓋條件下肥料減施和抑制劑施用對肥料氮去向的影響