葡萄牙亚速尔群岛旱作条件下矿肥和有机肥对饲用玉米产量、土壤碳平衡和氮磷钾收支的影响

小编:小编发布日期:2024-04-06浏览量:73

摘要

绿色有机肥对于减少化肥的使用,改善土壤的物理和化学性质,促进循环农业是一个有价值的选择。在葡萄牙圣米格尔亚速尔群岛的一项农场试验中,研究了两种施肥方案(i)矿质肥料与奶牛场浆(TA)的组合和(ii)绿色废弃物有机基质(SO)对土壤肥力和饲料玉米(Zea mays L.)产量的影响。为此,对3个采样日期的土壤化学参数进行了评价,比较了饲用玉米产量和产量成分,评价了土壤碳(SC)、氮(N)、磷(P)和钾(K)的平衡。结果表明,TB处理玉米产量显著高于TA处理。两年内降水量的差异影响了两种处理的产量。在每个采样日期,TB的SC、有效磷和pH均显著升高,主要在次表层,并且观察到氮的总体富集。尽管需要在更长的时间内延长这一评价,但结果表明,在亚速尔群岛和温带岛屿性质地区的类似种植系统中,施用SO可以替代传统的矿物施肥。

介绍

2020年,亚速尔群岛(葡萄牙亚速尔自治区)的饲料玉米产量为610,884吨,分布在13740公顷的面积上,分别占葡萄牙全国产量和面积的19.5%和19.3% (GPP, 2021;SREA, 2022)。其生产的饲料玉米-黑麦草(Lollium multiflorum L.)种植系统在 米格尔岛(ARA 9个岛屿中最大的一个)用于干草/青贮,在2020年占地8575公顷(SREA, 2022)。在这种种植系统中,传统的土壤耕作包括:5 - 6月的玉米耕作和10 - 11月的黑麦草耕作,然后用旋耕机进行二次耕作。因此,土壤会周期性地受到干扰,种植玉米,然后再重新种植黑麦草,导致强烈的水土流失趋势,特别是在陡峭到中度的斜坡上,正如Fontes等人(2004)在Terceira岛类似环境中所描述的那样。通常采用的施肥方案是将化学肥料和奶牛场的浆液(液体粪肥)结合使用,在传统的奶牛场养殖系统中通过养分循环利用一些循环农业。近年来,通过增加马厩、机械挤奶和化肥投入,奶牛养殖得到了强化(de Almeida et al., 2020)。

严重依赖化肥(主要是氮和磷)的农业做法可能导致养分吸收效率低,因淋溶而导致大量养分损失,土壤养分失衡,土壤整体健康状况下降(Krasilnikov等人,2022;Pahalvi et al., 2021)。替代施肥策略,如施肥分割/定时,施用高效肥料,或从动物粪便或其他类型的有机材料中获得的有机肥,都是有利于环境的做法,可以促进可持续农业系统(Allam等人,2022;Dinesh et al., 2010;Iqbal et al., 2014;Patanita et al., 2019;Tomaz et al., 2021)。在后者中,从植物残留物中获得并经过堆肥等过程的有机肥可能是传统农业可持续性和增强生态系统服务(如养分循环、改善土壤健康和增加土壤有机碳(SOC)储量)的有效选择(Adhikari & Hartemink, 2016;Clapp et al., 2007;Erich et al., 2012;Freibauer et al., 2004)。

堆肥、再利用和回收养分的好处是众所周知的,包括减少污染、有机废物的再利用、减少肥料的投入和成本,以及粮食生产所需养分的循环(Havlin & Heiniger, 2020;Rosemarin et al., 2020;Sharpley et al., 2001;Winpenny et al., 2010)。

除了释放养分的能力外,有机碳还负责增强土壤储水能力和改善土壤的其他物理性质(Weil & Brady, 2016)。此外,农业生态系统中有机碳的封存是减缓气候变化的关键措施之一,在有机碳含量低的地区,如一些南欧国家,这是一个令人非常关注的问题(Chiti等人,2012;Rodríguez Martín et al., 2016)。

关于在牧草生产中使用绿色残留物有机肥的研究报告了几个好处,例如:(i)提高土壤有机质和养分含量(Carr等人,2020;Diacono et al., 2012;Herencia et al., 2007;Montemurro et al., 2006);(ii)改善土壤质量,增加产量,提高光合速率(Asaye et al., 2022;Efthimiadou et al., 2010);(iii)增加磷的可用性(Vanden Nest et al., 2016);(iv)饲料的营养价值更高(moreno - resemindez et al., 2017)。面对ARA农业部门日益增长的农业集约化,随着化肥使用量和当前成本的增加,评估使用不同的有机废物作为化肥的替代品以提高作物生产力和维持农业生态系统的可持续性是相关的。

考虑到上述因素,在为期两年的饲料玉米田间试验中,我们研究了两种施肥方案的效果,分别是矿质肥料与奶牛场浆的组合施肥和绿色废弃物堆肥产生的有机基质施肥。为此,我们评估了:(i)施肥和深度对土壤化学参数的影响;(ii)耕作作业造成的土壤形态改变;(三)施肥对饲用玉米产量及产量构成的影响;(iv) SC余额和NPK预算。

材料与方法

研究设计

该研究于2020年和2021年在位于葡萄牙ARA的S. Miguel岛的一个商业农场进行(37°53 ' 03.93″N;25°43′40.08″W),由两个周期组成,品种为“LimaGrain”。黑麦草在2020-2021年秋冬播种,用于放牧和干草/青贮。评价了两种施肥管理处理,即A (TA)和B (TB)处理(表1)。TA由本地区生产者常用、农民采用的施肥组成,施用氮(硝酸盐(NO3)和铵(NH4))、磷(五氧化二磷(P2O5))和钾(氧化钾(K2O))三元(NPK)、二元(NP)、简单配方(P)和追肥N矿肥。辅以30 kg ha - 1奶牛场的浆料(氮磷钾= 2.1:0.23:1.8(每100公斤公斤))。TB包括施用40 kg m−2(45%含水量;22 kg m - 2(干燥时)的有机基质(SO),在第一个玉米循环中施用,不添加矿物肥料。

表1施肥管理各处理研究结果

该SO被命名为SO- musami,经过消毒(不含致病菌),并通过可生物降解的绿色有机废物(特别是园艺残留物)堆肥成熟,并根据欧盟第834/07号法规(欧盟委员会,2007年)批准用于有机农业(表2)。

表2有机基质SO-MUSAMI的主要理化特性(MUSAMI, 2020)

土壤耕作包括以下操作:第一年玉米- (i)在TB中施用SO,在TA中施用浆料加矿质肥料,(ii)用双模板犁在35厘米深的地方耕作,(iii)用旋耕机粉碎和抚平土壤,(iv)用精密播种机播种(70厘米× 17厘米间距);第二年玉米-相同的耕作操作,但用25厘米深的深土代替犁耕。

为了解决地形的凹凸形态(南北方向纵向坡度为10-15%,径向坡度为5-10%),采用随机完全块设计对TA和TB处理进行分配,每个块设置两个块,每个块设置两个重复处理。

网站Des但又

ARA是最西欧的地区,由北大西洋的九个火山岛屿组成。该地区气候主要为暖夏季地中海气候(Köppen分类Csb),西部岛屿为温带海洋性气候(Cfb)。米格尔年平均气温17.8℃,年降水量1053 mm(1981-2010年长期平均);(IPMA, 2022))。

2020年和2021年的主要气象资料(平均温度- t和降水- p)来自葡萄牙海洋和大气研究所气候公报(IPMA, 2022b)(图1)。最温暖的月份(6 - 9月)平均温度为21°C, 2020年和2021年的总降水量分别为167 mm和224 mm。2013-2016年的全球辐射(Rg)和相对湿度(HR)平均值来自位于实验地点附近的INOVA(亚速尔群岛技术创新研究所(INOVA, 2022))气气象站(图2)。平均相对湿度为91%,全球辐射为283 W m−2。

图1
figure 1

2020年和2021年的月平均气温(T)和月降水量(P)

图2
figure 2

2013-2016年月平均相对湿度(HR)和月全球辐射(Rg)的平均值

实验场地土壤被归类为安奇-寒武质(IUSS Working Group WRB, 2015),由火山灰和浮石等火山碎屑物质风化而成,具有火山玻璃的玻璃性质,含有少量的短程矿物(allophanes),在深层土壤剖面中有成土蚀变(cambic horizon)的证据。它们的表面水平(Ap < 40 cm)为砂质壤土质地,含15-20% (w/w)的粗浮石物质。

通常,这些类型的土壤存在:低容重(0.6-1.0);高孔隙度(58-70%);高储水能力(33 kPa时重量含水量的15-30%);由于土壤矿物学组分中allophane的存在,pH变化电荷;重要磷钾固定(IUSS WRB工作组,2015;Ricardo et al., 1977)。

土壤取样和分析

在研究期间,分别于2020年6月30日(玉米苗期)、2020年10月7日(第一季玉米收获后)和2021年10月1日(第二季玉米收获后)采集了8份土壤样品。土壤取样在1.4 m宽× 0.5 m深的开阔剖面上进行,在表层和次表层中央10 cm波段采集,分别为Ap1 (0 ~ 15-17 cm深)和Ap2 (15 ~ 17 ~ 30-35 cm深)。从采样区分离出的土壤体积放入塑料桶中,匀浆后从中收集约1.5 kg的土壤。然后,将样品风干并用2mm筛网进行筛分,以分析< 2mm部分中的以下化学参数:土壤总碳(SC);g kg−1)用干燃烧法(Walkley & Black, 1934);用凯氏定氮法测定总氮(N) (g kg−1)(Kjeldahl, 1883);Egner- riehm法可提取磷(P) (mg P2O5 kg - 1)和可提取钾(K) (mg K2O kg - 1) (Egner et al., 1960);pH (H2O 1:25 .5悬浮液(p/v))和pH (KCl 1:25 .5悬浮液(p/v))

土壤形态

为研究玉米第1(犁+旋耕机)和第2(深埋机+旋耕机)玉米循环中土壤耕作方式对土壤形态的影响,通过观察玉米作物苗期和收收期(第1个玉米)和花期(第2个玉米)3个阶段(2.8 m宽× 0.5 m深)的开放剖面,对土壤形态进行了表征。形态学单位(MU)的定义考虑了有机残留物在剖面中的空间分布。为此,鉴定出三种MU,分别命名为TE、TERO和TESO: TE -土壤材料,无粗有机碎屑痕迹;tero -具有高浓度残茬(RO)的土壤材料;teso -来自有机基质(SO)的高浓度土壤物质。

饲料玉米物候、产量和产量组成

每个处理随机选取8个点,在2 m × 1.4 m = 2.8 m2的2 m连续播种行面积内对植株进行评价。在两个玉米周期中记录了玉米的物候期。研究收获时产量及产量构成因素为:株密度(PD);每平方米植物数);茎高(SH);叶重(LW;g植物−1);阀杆重量(SW;g植物−1);穗重(CW;g植物−1);株重(PW;g植物−1);鲜物质(FM)和干物质(DM)产量(kg ha - 1)。

土壤碳与氮磷钾的平衡

考虑Ap1和Ap2两个土层的年变化和整个试验的时间变化,分析了两种处理的SC动态。对于养分NPK的平衡,使用Ap1和Ap2层的平均值对土壤剖面进行简化的预算方程(公式1)(Diário da República, 2018;Pieri et al., 2011):

(1)

其中:Δn -土壤中养分(氮、磷、钾)的变化;在作物周期中通过矿物和/或有机肥料施用的养分;在作物生长周期中被作物除去的营养物质。

根据葡萄牙良好农业规范(Diário da República, 2018)的建议,玉米对氮磷钾可提取养分的去除量进行了估算,即:98-220千克N - 1, 40-91千克P2O5 - 1, 133-300千克K2O - 1(考虑到潜在的鲜重产量40-90吨公顷- 1)。

由于Δn对应于作物周期结束时的养分含量(nfin)与作物周期开始时的养分含量(nini)之差,因此平衡方程为(式2):

(2)

因此,每个循环结束时土壤池中剩余的养分可以由式3得到:

(3)

在循环结束时,来自作物残茬的nR养分。为了估算试验结束时作物残茬中养分的NPK,在2021年作物周期中,测定收获后残留在土壤中的20根玉米茎和附着冠根的生物量,并在其成分与地上部分没有差异的前提下,测定这些植物组分的养分提取量。

由于简化式1中没有考虑其他养分的收益,如土壤碳矿化,或损失,如氨挥发、反硝化、淋失或土壤侵蚀,因此,通过对比土壤分析测量的最终养分含量和式(3)中得到的NPK,可以从营养和环境的角度推导出所研究种植系统的NPK盈余或不足,并评估其可持续性。

统计分析

土壤数据和植物产量参数使用Statistica 7 (StatSoft, Inc., 2004)进行分析。采用双向方差分析(ANOVA)分别对每个采样日期进行了年份和施肥管理对植物产量参数的影响,以及施肥管理和土壤深度对土壤化学参数和有机碳平衡的影响。均数差异比较采用Tukey检验(p < 0.05)。

目录

摘要 介绍 材料与方法 结果与讨论 结论 数据可用性 参考文献 致谢 作者信息 道德声明 补充信息 搜索 导航 #####

结果与讨论

土壤化学参数

每个采样日期施肥和土壤深度对土壤化学影响的双向方差分析结果摘要见表3(说明见补充表S1)。施肥管理和土壤深度对土壤中SC、P、K和pH均有显著影响,其中Ap2层中TB值较高。因此,施肥处理与土壤深度对SC、P、K和pH(H2O)的交互作用具有统计学意义(表3a)。

表3施肥管理和土壤深度对每个采样日期全碳(SC)、全氮(N)、有效磷(P)、有效钾(K)、pH(H2O)和pH(KCl)的影响

在第二个日期,结果遵循相同的趋势,除N外,施肥处理与土壤深度在所有参数上都有很高或非常高的显著差异(表3b)。试验结束时,土层之间没有显著差异,表明土壤深度内差异衰减,剖面中养分分布均匀(表3c)。

一种可能的解释是,在第二种玉米作物中,用深埋土壤代替土壤耕作的影响,因为深埋的结果是在有限的厚度上撕裂土壤,而不翻动土壤,因此有机残留物积聚在表面,不影响下面的土层。

从表3a、表b和表c可以看出,结核处理土壤pH值和养分有效性的时间趋势是,从第一个采样日期到第二个采样日期,pH值和有效磷普遍增加,有效钾增加,最后下降,从第一个采样日期到最后一个采样日期,氮总体增加。

尽管研究时间较长,需要对土壤中的SO效应进行更长的评估,但这组结果表明,SO施肥对土壤肥力和土壤反应有明显的积极影响,当SO基质中高有机质含量的季节性矿化导致养分有效性增加时,尽管氮(- 77% N)、磷(- 81% P)和钾(- 33% K)的输入较低(表1)。

土壤形态

在土壤形态研究中,在玉米生长的第一个周期中,两种处理的两个剖面都观察到一个TE单元(图3、4和5)。

图3
figure 3

饲用玉米苗期形态单位TE、TERO和TESO。a TA—常规施肥;b TB -有机基质(SO)施肥。TE土料无痕迹粗大有机碎屑,TERO土料含高浓度残茬,TESO土料含高浓度有机基质

图4
figure 4

开花前期形态单位TE、TERO和TESO及根系分布。a TA—常规施肥;b TB -有机基质(SO)施肥。TE土料无痕迹粗大有机碎屑,TERO土料含高浓度残茬,TESO土料含高浓度有机基质

图5
figure 5

形态单位TE、TERO和TESO与玉米收获时根系分布。a TA—常规施肥;b TB -有机基质(SO)施肥。TE土料无痕迹粗大有机碎屑,TERO土料含高浓度残茬,TESO土料含高浓度有机基质

土壤剖面形态分析表明,结核处理Ap1和Ap2层土壤中SO的分布具有如下特征(图3b、4b和5b):(a) Ap1层土壤中SO的比例较低,目测约为20%,但分布规律均匀;(ii) Ap2- SO的分布模式,其特征是形态单元高浓度,系统地分布在倾斜带和深度较大的口袋中,与犁的两个模板形成的土壤块形成的界面有关;(iii)废气排放装置内没有SO的痕迹;(iv) TESO估计约占总量的50%。

这些MU的分布表明,犁耙的土壤动员包含了位于土壤表面的SO以及其他有机碎屑,具有系统性和非随机性,这使得土壤取样过程相当困难。如果在土壤表面撒上SO后,先用旋耕机在土壤中预掺入,再进行翻耕,则Ap1中SO的浓度会高得多,Ap2中形成的口袋会使SO更好地与土壤矿物组分混合。

对于TA处理中RO的空间分布,我们观察到相同的规律(图3a、4a和5a)。然而,TB中MU的TESO表现出比TERO MU更高的体积。

根系对土壤剖面的分析也表明,玉米根系与RO和SO浓度较高的土壤体积之间存在很大的亲缘关系(图4和图5)。在Ap1中,玉米根系的分布规律且均匀,而在Ap2中,根系几乎全部集中在最多孔、om含量最高的土壤体积中,而在TB中,这一现象更为明显。

形态单位TE、TESO和TERO对土壤化学变量的对比见表4。在7 ~ 35 cm深度上,TA的耕作形成了TE和TERO形态单元,后者的平均SC较高,为10 g kg−1,这是由于残茬最初位于土壤表面。

表4土壤总碳(SC)、总氮(N)、有效磷(P)和有效钾(K)、pH (H)2O)和pH (KCl),在每个处理的两个剖面中确定的土壤形态单位(MU)中

在TB中,TE和TESO单元之间的SC差异(在两个观察剖面中位于7-35 cm的深度)约为50-54 g kg - 1。在TA处理中,TERO单元的SC、P和K含量高于TE单元;在TB中,谱线1和2的MU TESO分别比相同谱线的TE MU多出约3倍的SC, 9倍和18倍的P, 6倍和12倍的K。SC含量的增加反映在土壤pH值的增加上,土壤pH值在TESO单元中更接近中性范围。TB的TESO MU中N含量明显高于TA的任何MU。

第二年以深埋代替犁耕导致旋耕机通过后Ap1层厚度略有增加,对深度大于20 cm的土壤没有影响。在物理方面,这类土壤的沉土影响很小,只对应于在一个狭窄的带,10-15厘米宽,以每个柄为中心的土壤破裂,不影响剩余的土壤体积。深埋比翻耕成本低得多,不会对土壤形态造成任何显著变化,因此,少耕或免耕可以为雨养玉米种植系统带来许多优势(Ghuman & Sur, 2001),可以在对环境影响最小的情况下获得更好的土壤环境和更高的作物产量(Busari等人,2015)。然而,保护性耕作在亚速尔群岛几乎没有表现出来,一方面是由于缺乏合适的技术,另一方面是由于潮湿季节牛群的放牧和放牧造成的土壤压实。因此,农民采用传统耕作来克服不利的表土物理条件,并确保玉米作物有更好的苗床。

饲料玉米物候、产量和产量组成

通常情况下,5月至9月,亚速尔群岛的饲料玉米受益于非常有利的温度和全球辐射,而降雨分布不均匀是主要限制因素。在2021年,4个最冷和最雨的月份(11月至2月)的特征是平均气温约为15°C,总降水量在300 mm至460 mm之间(图1)。在这一时期,平均相对湿度约为91%,全球平均辐射为97.3 W m−2(图2)。与2021年相比,2020年整个玉米作物周期的降雨量较低(- 142.4 mm),其中,再加上出苗期和开花期之间的分布非常少,可能会对玉米产量产生影响,导致水分亏缺,从而导致第一季玉米产量显著降低(表5)。2020年出苗期至开花期,总降水量为30.1 mm,土壤储水量可能很低。播种时,土壤含水量极有可能低于临界枯竭,35.8 mm的降雨量仅能保证玉米的良好出苗。值得一提的是,玉米出苗时,杂草密度较大,主要是莎草(Cyperus esculentus L.),通常在玉米长4-6片叶片时施用除草剂。

表5 2020年和2021年饲用玉米物候期日期、持续时间及各期降水量分布(P)

2021年,虽然作物周期总体降水量较高,但8叶期和吐丝期降水量较低,因此,该生长周期的作物发育受到土壤蓄水量的支持。通过缩短玉米作物周期和延长黑麦草作物周期,该地区的生产者承担了相当大的风险,因为降雨分布有利的可能性非常低,因为7月至9月的特点是受益于非常少的降水。施肥管理对玉米产量组成部分,即PD、LW、SW和PW有显著影响,其中TB施肥处理的值更高(表6)。因此,TB处理的玉米产量(59,119 kg ha - 1)非常显著高于TA处理(47,054 kg ha - 1),表明SO施肥有望对饲用玉米生产力产生积极影响。除西南偏南外,其他产量要素在2021年均显著升高,这与土壤SC、N、P等肥力参数随时间变化的增加以及降水分布有关。除LW外,施肥处理与年份对玉米产量的交互作用无统计学意义。结果表明,以SO (TB)为主的施肥处理相对于矿肥与矿浆联合施肥(TA)具有比较优势。

表6不同年份和施肥管理对玉米株密度(PD)、茎高(SH)、叶重(LW)、茎重(SW)、穗轴重(CW)、株重(PW)和鲜物质(FM)的影响

土壤碳动态

双向方差分析显示,施肥处理和土壤深度对土壤碳的季节和总变化的交互作用不具有统计学意义(ΔSC)(表7)。简单的主效应分析表明,施肥方案对ΔSC在2020年有统计学意义,但对2021年和全球没有影响。另一方面,在2021年和2020-2021年期间,ΔSC层的影响显著。

表7施肥管理和土壤深度对年度和全球土壤碳平衡的影响(ΔSC)(吨/公顷)−1(a)

在检查变化方向时,可以得出以下结论:从第一次到第二次取样日期,即在第一个玉米周期内,两层的总热含量略有减少,而结核处理的Ap2含量则大幅增加(11.57吨公顷−1)(补充表S2);平均而言,2020 - 2021年,表层层和Ap1的SC增加,而Ap2的SC减少,可能是由于深埋没有使土壤旋转,有机残留物在表层层积累所致;在全球范围内,根据其他研究,从第一次到最后一次采样日期,结核病中出现了高阳性SC变化,地表水平更高(Erich et al., 2012);在结核处理中,SC的全球增长高于TA处理,主要是在表层(12.32吨公顷−1)(表S2)。

然而,结核中SC的这种正时间变化可能受到一些不确定性的影响,这些不确定性与收集代表性样品的困难有关,即使使用剖面打开方法,可以说是所有替代方法中最可靠的方法,其中土壤样本量是确定选择的。虽然待采样的表面是精心准备的,并且收集物包括分离的小体积土壤,这些土壤有规律地分布在整个采样表面,但矿物质的质量密度要比有机物高得多,这在一定程度上可能会危及该过程的可靠性。此外,SC强劲增长的另一种解释是玉米(和黑麦草)干地上生物量的增加,以及与之相关的地下生物量的增加。此外,堆肥的施用可能对土壤有机质组成产生显著影响,使其富含活性碳,而由于来源、组成和环境因素的差异,深层土壤中保留的碳可能比表层土壤中的碳更稳定(Adani et al., 2007;Erich et al., 2012;Yu等人,2019)。

氮磷钾营养平衡

表8显示了TA和TB处理下饲用玉米氮磷钾养分的简化年度预算。根据预算方程(Eq. 3)测得的最终土壤养分含量之间的差异表明,在第一年结束时,土壤中存在氮素缺乏,但在2021年出现盈余,TB (+ 3.54 tha - 1)比TA (+ 0.92 tha - 1)要高得多,这是由于SOM的分解造成的,而SOM由于SO基质的强烈结合而大大富集。因此,通过有机施肥提供的氮不能立即被作物充分利用,并且氮素的富集发生在试验的第二年,并且不会被作物的氮素去除所抵消。

表8年度氮磷钾预算(吨/公顷−1(a)

值得注意的是,由于淋滤、地表径流、土壤侵蚀以及氮、氨(NH3)挥发或硝酸盐(NO3-N)的细菌反硝化作用而导致的养分损失(N2O是一种具有高全球变暖潜势的温室气体)(Sapkota et al., 2020)没有计算在氮磷钾预算中。收获后,土壤中残留的有机氮会继续矿化,产生硝酸盐,如果土地没有迅速被自然植被覆盖,或者没有种植能够吸收这些硝酸盐的新作物,硝酸盐很容易在秋冬季节随雨水流失。

氨挥发可导致无机和有机肥料氮素平均损失分别为15%和25% (Pieri et al., 2011;Sainju, 2017)。根据葡萄牙良好农业规范(Diário da República, 2018),反硝化造成的氮损失可占土壤有机质矿化产生的N - no3和以化肥形式吸收的N - no3的10-15%。此外,在饲料玉米中,裸露到很少表面覆盖的土壤的暴露时间很长,很容易因侵蚀而造成土壤和养分的大量损失。

除TA在2020年(- 0.03 tha - 1)外,其余年份P均出现平均盈余,表明总体而言,磷的实际收益高于矿物和有机肥投入的估算值。在磷有盈余的情况下,淋溶损失是可以预期的,特别是在磷保持能力已经饱和的土壤中(土壤磷含量高)。同样的情况也会发生在有机磷高施用的土壤中。同样,当水侵蚀发生时,特别是在斜坡地形和强侵蚀性降雨之后,地表径流中土壤中磷的损失可能特别高(Reid等人,2018;Sharpley et al., 2001)。

在2020年和2021年,K的对比平衡出现了。2021年,出口高于投入,表明需要通过施肥增加钾的施用量。除K外,2021年的饲用玉米在TA和TB条件下均受益于营养舒适。2021年,TB的生物量产量明显高于TA(表7),这表明营养状况适宜,也可归因于土壤水分有效性的增加,土壤水分有效性间接由土壤碳含量的增加提供,特别是在玉米根系活动更强烈的MU。

牧草玉米收获后土壤池中的养分,以及残留在土壤中的玉米残茬,农民没有考虑到。2021年,该茬约占干地上生物量的11%(平均干地上生物量为3.1 t ha - 1,与总干地上生物量28.1 t ha - 1之比),在试验结束时为养分平衡贡献了17.8 kg N ha - 1、7.6 kg P ha - 1和19.3 kg K ha - 1。过度使用氮肥是亚速尔群岛圣米格尔农业系统的一种普遍做法,从环境和经济角度来看,这是一种非常不可取的农业做法,因为它对农场成本造成了不必要的负担。

结论

堆肥的使用有助于减少化肥的投入,改善土壤的理化性质,增强农业的循环性。与常规施肥相比,在亚速尔S. Miguel地区施用SO有机基质的饲料玉米土壤有机质含量增加,氮、磷、钾总体富集。此外,施SO肥的饲用玉米产量较高。尽管氮、磷和钾的矿物质含量较低,但与常规施肥相比,SO基质的高有机物含量促进了养分矿化和有效性。结果表明,大剂量施用有机基质硫肥可以替代矿质肥料。

有机质在环境因素和管理措施的相互作用下的递进分解是有机肥对土壤肥力影响研究的制约因素。虽然短期研究可以提供它们对土壤性质和作物反应的直接影响的见解,但它们可能无法捕捉到使用高有机含量肥料的长期效益。此外,土壤肥力受到不同生物、化学和物理因素的影响,因此考虑绿色有机基质在其他环境、作物和农艺选择背景下的影响非常重要。

替代有机营养源可以在亚速尔群岛雨养条件下恢复和/或增加土壤生产潜力方面发挥重要作用,不仅有助于提高土壤肥力,而且有助于改善土壤结构和增加微生物活动,确保该地区或类似温带岛屿地区以玉米为基础的种植制度的可持续性。

补充信息

以下是电子补充材料的链接。

补充文件1 (PDF 125kb)

补充文件2 (PDF 107kb)

下载原文档:https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s42106-023-00250-7.pdf

文章链接:https://www.480520.com/news/show/89707/
文章来源:https://www.480520.com/    
 
 
更多>同类资讯