施用生物質(zhì)炭條件下減施氮肥對玉米生長和土壤的影響

劉敏　紀立東　王銳　司海麗　柳驍桐

摘要：為探討秸稈生物質(zhì)炭的氮肥替代效果，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，研究不施肥、常規(guī)施肥（不減氮）、減氮15%、減氮30%、減氮45%、減氮100%等6種施肥模式對玉米生長、產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，等量生物質(zhì)炭投入條件下，隨著減氮比例的增加，玉米根系構(gòu)型、葉綠素含量（SPAD值）和凈光合速率呈顯著降低趨勢，減氮15%對玉米根系及植株生長發(fā)育、葉片光合作用具有顯著促進作用，較常規(guī)施肥玉米的總根長、總根表面積、總根體積分別增加了13.5%、17.6%、22.9%;隨著減氮比例的增加，玉米產(chǎn)量顯著降低，與常規(guī)施肥相比，減氮15%通過提高玉米穗粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量顯著提高玉米產(chǎn)量。與常規(guī)施肥相比，等量生物質(zhì)炭投入條件下，減氮15%、30%、45%分別顯著提高土壤水穩(wěn)性大團聚體含量166.87%、143.70%、82.31%;減氮15%處理能顯著提高土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮含量，土壤養(yǎng)分保蓄能力最佳;適宜的碳氮含量比有利于提高土壤微生物和酶活性，減氮15%時與常規(guī)施肥相比，磷酸酶和脲酶含量分別顯著增加35.9%和6.3%，放線菌數(shù)量增加7.3倍，而氮素減量過量，導致碳氮比失衡，土壤微生物數(shù)量顯著下降;減氮15%處理下氮肥利用效率和氮肥農(nóng)學效率分別顯著提高2057%和7.93 kg/kg。綜合分析，同比常規(guī)施肥，在生物質(zhì)炭投入4.5 t/hm2條件下，減氮15%視為最佳的碳基無機配施方案。

關(guān)鍵詞：玉米;氮肥減施;生物質(zhì)炭;產(chǎn)量;根系構(gòu)型;光合特性;農(nóng)藝性狀;土壤質(zhì)量

中圖分類號：S143.1;S513.06 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）19-0216-07

我國作為生物密集型農(nóng)業(yè)國家，有著對化肥依賴程度高，化肥需求量大的特點[1];但肥料利用率較低，尤其是氮肥通過揮發(fā)、淋溶、徑流大量損失[2]，造成了土壤質(zhì)量下降，農(nóng)作物經(jīng)濟效益降低及環(huán)境污染等一系列嚴重的環(huán)境問題。另一方面，我國作為農(nóng)業(yè)大國，也是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出最高的國家，但秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的有效資源化利用率不高[3]，不但浪費資源而且污染環(huán)境。如何提高化肥的利用率，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)廢棄物的價值，對我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

生物炭（biochar）具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、抗分解能力較強，吸附性能高等特點[4]，被越來越多地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。王琪等研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭之后黑麥草根際土壤的陽離子交換量、全氮含量、過氧化氫酶活性分別提高了12.40%、7.35%、1621%[5]。呂貝貝等研究表明，生物炭與化肥配施改善了土壤理化性質(zhì)，顯著提高了土壤有機碳、全氮、堿解氮含量，促進了玉米對氮素、磷素的吸收[6]。李偉等研究表明，生物炭配施氮肥顯著提高了土壤水穩(wěn)性大團聚體含量和團聚體穩(wěn)定性，且小麥-玉米兩季作物總產(chǎn)量有所提高[7]。廖芬等研究發(fā)現(xiàn)，生物炭處理可以明顯增加甘蔗分蘗期土壤氮（N）含量，與對照相比土壤氮含量增加 4.17%～33.33%，同時N損失量從48.85%降至31.26%[8]。綜上所述，生物炭在充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)廢棄物價值的同時，能夠明顯改良土壤結(jié)構(gòu)、提高化肥利用率。然而，目前關(guān)于生物質(zhì)炭的研究主要集中于相同施肥量條件下增施生物質(zhì)炭后的作用效果，針對生物質(zhì)炭替代化學氮肥的研究相對較少，對于施用生物質(zhì)炭后能否減施氮肥、減氮比例有多少等問題的研究也缺乏足夠的實踐驗證。

本試驗通過田間試驗，探究定量生物質(zhì)炭施用條件下，不同減氮處理對玉米生長、產(chǎn)量及土壤物理化學性質(zhì)的影響，優(yōu)化生物炭應(yīng)用于作物穩(wěn)投增效及土壤改良培育等施肥措施，旨在為生物炭在農(nóng)業(yè)方面的推廣應(yīng)用提供理論與技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2019年4—10月，在寧夏回族自治區(qū)吳忠市同心縣李家崗子村試驗地進行。該區(qū)域為緩坡丘陵區(qū)，海拔1 000～2 000 m，屬于典型的溫帶大陸季風性氣候;常年干旱少雨，年均降水量210 mm左右，年均蒸發(fā)量2 300 mm，年均氣溫8.8 ℃，日溫差 13.8 ℃，全年積溫可達3 200 ℃，適合玉米的生長，有利于玉米養(yǎng)分的積累。

1.2試驗材料

試驗選用寧夏榮華生物質(zhì)新材料科技有限公司生產(chǎn)的秸稈生物質(zhì)炭（pH值9.38，有機質(zhì)含量800 g/kg，全氮含量6 g/kg）;氮肥為顆粒尿素[CO（NH₂）₂]，N含量≥46%;磷肥為磷酸氫二銨[（NH₄）₂HPO₄]，P₂O₅含量≥46%，N含量≥18%;鉀肥為氯化鉀（KCl），K₂O含量≥45%。供試玉米品種為利禾1號，作物為一年一熟（4月中旬至9月中旬）。供試土壤為灰鈣土，質(zhì)地為壤土，0～20 cm土層土樣基本化學性質(zhì)如下：pH值、有機質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量分別為8.27、10.32 g/kg、63 mg/kg、16.1 mg/kg、239.83 mg/kg。

1.3試驗設(shè)計

以玉米為研究對象，采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，以等量生物質(zhì)炭投入條件下不同氮肥減施比例為影響因素，設(shè)計如下6個處理：（1）CK，不施肥;（2）T1，常規(guī)施肥，當?shù)剞r(nóng)技推廣部門推薦測土配方施肥方案（N ∶P₂O₅∶K₂O含量質(zhì)量比=27 ∶12 ∶6）;（3）T2，減氮15%（N ∶P₂O₅∶K2O含量質(zhì)量比=22.95 ∶12 ∶6），磷鉀保持一致，施用生物炭4.5 t/hm2;（4）T3，減氮30%（N ∶P2O5 ∶K2O含量質(zhì)量比=18.9 ∶12 ∶6），磷鉀保持一致，施用生物炭4.5 t/hm2;（5）T4，減氮45%（N ∶P₂O₅∶K₂O含量質(zhì)量比=14.85 ∶12 ∶6），磷鉀保持一致，施用生物炭4.5 t/hm²;（6）T5，減氮100%（N ∶P₂O₅∶K2O含量質(zhì)量比=0 ∶12 ∶6），磷鉀保持一致，施用生物炭含量 4.5 t/hm²。每個處理重復(fù)3次，共18個小區(qū)，小區(qū)面積8.0 m×10.0 m=80.0 m²，寬窄行 0.5 m×0.6 m，株距0.15 m。

磷肥鉀肥及生物質(zhì)炭全部基施，氮肥基施70%，剩下30%在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期分2次追施。所有處理灌溉及病蟲害防治等栽培管理措施一致。

1.4測定項目及方法

1.4.1土壤理化性質(zhì)測定玉米收獲后，在各處理小區(qū)分別以S型多點混合法分別采集土壤深度為 0～20 cm的土樣，取樣并作標記，在實驗室自然風干、研磨、過0.15 mm和1.00 mm篩、裝袋并標記備用。pH值用（水土質(zhì)量比5 mL ∶1 g）PHS-25型精密酸度計測定;全鹽含量采用電導率儀測定;有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-硫酸亞鐵滴定法測定;堿解氮含量用堿解擴散法測定;有效磷含量用鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量用火焰光度法測定;土壤水穩(wěn)性團聚體含量采用濕篩法測定[9]。

1.4.2作物相關(guān)指標測定（1）根系特性：玉米收獲期，各處理選取長勢一致、有代表性的植株3株，采用完全采樣法采集完整根系樣本，沖洗干凈后，用WinRHIZO型根系圖像分析系統(tǒng)計算根系長度、直徑、面積、體積、根尖記數(shù)等指標。隨后，在105 ℃殺青30 min，于70 ℃烘干至恒質(zhì)量，分析天平稱量，測得根干質(zhì)量。

（2）生理指標：在玉米關(guān)鍵生育期，對不同處理玉米固定位置葉片，采用SPAD-502葉綠素儀器測定葉片葉綠素相對含量（SPAD值）;采用LI-6400型便攜式光合作用測量系統(tǒng)測定光合特征指標。

（3）產(chǎn)量：于玉米成熟期，對作物產(chǎn)量構(gòu)成指標進行采樣檢測。

實際產(chǎn)量（kg/hm2）=鮮果穗質(zhì)量×出籽率×（1-含水率）÷（1-14%）÷面積×10 000 m2 。

1.4.3土壤微生物區(qū)系特征及土壤酶活性測定玉米收獲后，在各處理小區(qū)分別以S形多點混合法采集土壤 0～20 cm層土樣。

（1）土壤三大類群微生物數(shù)量。細菌、放線菌、真菌三大類群均采用稀釋平板法分離計數(shù)，結(jié)果以每克干土所含菌落數(shù)（CFU/g）表示，細菌含量測定采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基;放線菌含量測定采用高氏1號培養(yǎng)基，臨用前每300 mL培養(yǎng)基加入滅菌的3%重鉻酸鉀溶液 1 mL，真菌含量測定采用馬丁氏孟加拉紅培養(yǎng)基，接種后細菌于37 ℃培養(yǎng) 3～5 d，放線菌于28 ℃培養(yǎng) 5～7 d，真菌于28 ℃培養(yǎng)3～5 d，計數(shù)后計算每克干土中的微生物數(shù)量。

（2）土壤酶活性。土壤酶活性的測定根據(jù)關(guān)松蔭的方法，土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、堿性磷酸酶活性、過氧化氫酶活性分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、靛酚藍比色法、磷酸苯二鈉比色法、高錳酸鉀滴定法測定[10]。

1.5計算公式

氮肥利用率=（施氮區(qū)吸氮量-不施氮區(qū)吸氮量）/施氮量 ×100%;

氮肥農(nóng)學效率=（施氮區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮區(qū)作物產(chǎn)量）/施氮量×100%;

肥料偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施肥區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.6數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)以 Excel 2010軟件整理，采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析，用最小顯著性差異法（LSD）進行顯著性檢驗（α=0.05，n=5）。

2結(jié)果與分析

2.1不同氮肥減施比例對玉米根系構(gòu)型的影響

如表1所示，減氮處理在等量生物炭投入條件下玉米根系的各項指標均隨著減氮比例的增加呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢（CK、T1除外）。根鮮質(zhì)量在減氮15%處理（T2）下比常規(guī)施肥處理（T1）顯著增加22.8%;減氮30%處理（T3）與常規(guī)施肥無顯著性差異，T4、T5處理均顯著低于常規(guī)施肥處理。根尖數(shù)在減氮15%、減氮30%時與常規(guī)施肥沒有顯著差異。分枝數(shù)在減氮15%時比常規(guī)施肥顯著增加了12.0%，減氮30%處理與常規(guī)施肥沒有顯著差異。玉米的總根長、根表面積、總根體積在減氮15%時較常規(guī)施肥處理均顯著增加，分別增加了13.5%、17.6%和22.9%;而減氮量為30%時與常規(guī)施肥均無顯著性差異。各減氮處理玉米平均根系直徑均與常規(guī)施肥無顯著性差異。綜上所述，與常規(guī)施肥相比，等量生物質(zhì)炭投入條件下，減氮15%對玉米根系生長發(fā)育具有一定的促進作用;隨著減氮比例的增加，玉米根系各項指標表現(xiàn)出明顯降低的趨勢，說明氮素供應(yīng)對于玉米根系生長發(fā)育具有決定性作用。

2.2不同氮肥減施比例對玉米光合特性的影響

如表2所示，減氮處理在等量生物炭投入條件下，拔節(jié)期玉米的凈光合速率和葉綠素SPAD值隨著減氮比例的增加而減小，各處理間蒸騰速率均無顯著差異。減氮15%時，凈光合速率和SPAD值較常規(guī)施肥分別增加4.0%和4.4%，減氮30%處理與常規(guī)施肥的SPAD值無顯著差異;各減氮處理水分利用效率均低于常規(guī)施肥。玉米灌漿期減氮處理葉片凈光合速率和SPAD值隨著減氮比例的增加而減小，蒸騰速率各處理間無顯著差異;減氮15%時，凈光合速率和SPAD值較常規(guī)施肥分別增加了83%和8.8%;而減氮30%處理與常規(guī)施肥相比凈光合速率和SPAD值無顯著性差異;T2、T3處理水分利用效率與常規(guī)施肥無顯著性差異。說明在等量生物質(zhì)炭投入條件下，與常規(guī)施肥相比，減施15%的氮肥能促進玉米的光合作用，進而提高玉米光合產(chǎn)物累積，而氮素供應(yīng)水平對于玉米葉片光合作用具有決定性作用。

2.3不同氮肥減施比例對玉米農(nóng)藝性狀的影響

如表3所示，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，玉米的穗質(zhì)量、穗長、穗粗、穗粒質(zhì)量均隨著減氮比例的升高而降低，禿尖長度隨著減氮比例的升高呈波動增加趨勢。與常規(guī)施肥相比，減氮15%時穗質(zhì)量、穗長和穗粒質(zhì)量分別顯著增加了12.8%、10.6%和13.7%，穗粗未達到顯著差異;當減氮量達到30%時，與常規(guī)施肥相比，穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量分別顯著下降了5.4%和5.6%，穗粗和穗長無顯著性差異。T4、T5處理各項指標（除禿尖長度）均顯著低于常規(guī)施肥和T2、T3處理。

由表4可知，減氮處理的玉米產(chǎn)量隨著減氮比例的增加而減小。與常規(guī)施肥相比，減氮15%時玉米產(chǎn)量升高13.7%，T3、T4、T5處理產(chǎn)量均低于常

規(guī)施肥。外源生物質(zhì)炭投入條件下，農(nóng)業(yè)成本投入加大，減氮處理的成本均高于常規(guī)施肥水平;隨著減氮比例增加，產(chǎn)值逐漸降低，其中T2減氮15%處理產(chǎn)值高于常規(guī)施肥，增加了137%;減氮處理的經(jīng)濟效益與產(chǎn)投比隨減氮比例的增加逐漸降低，均低于常規(guī)施肥。

2.4不同氮肥減施比例對土壤質(zhì)量的影響

2.4.1不同氮肥減施比例對土壤水穩(wěn)性團聚體的影響如表5所示，0～20 cm土層，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，土壤水穩(wěn)性大團聚體（>0.250 mm）的數(shù)量隨著減氮比例的增加而減小且均高于常規(guī)施肥，T2、T3、T4處理較常規(guī)施肥分別顯著增大166.87%、143.70%、82.31%。各處理間微團聚體（0.250 mm～0.053 mm）含量差異均不顯著，土壤黏粒（<0.053 mm）含量隨著減氮比例的增加而增大且均低于常規(guī)施肥，與常規(guī)施肥相比T2、T3、T4、T5處理分別顯著降低52.30%、49.79%、31.16%和21.97%。

2.4.2不同氮肥減施比例對土壤化學性質(zhì)的影響由表6可知，0～20 cm土層不同處理土壤pH值和全鹽含量（除T5）無顯著差異。各減氮處理的有機質(zhì)、有效磷、速效鉀含量均顯著高于常規(guī)施肥，但處理間無顯著差異。各減氮處理的堿解氮含量隨著減氮比例的升高而降低，T2處理的堿解氮含量與常規(guī)施肥相比顯著升高13.88%，T3、T4、T5處理堿解氮含量均低于常規(guī)施肥處理;說明在等量生物質(zhì)炭投入條件下，減氮15%能夠提高土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀以及堿解氮的含量，土壤養(yǎng)分保蓄能力最佳。

2.4.3不同氮肥減施比例對土壤微生物區(qū)系特征的影響如表7所示，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，同比常規(guī)施肥，減氮處理土壤耕作層微生物總數(shù)和細菌數(shù)隨減氮比例的增加逐漸降低。不同處理以減氮15%處理微生物總數(shù)和細菌數(shù)量最多;土壤真菌數(shù)量隨減氮量的增加先減小后增大。減氮15%相比其他處理顯著增加了土壤放線菌數(shù)量，表明適宜的碳氮比投入條件下，有利于土壤微生物的生長，而過量的氮素減量，不但導致碳氮比失衡而且無法提供充足的氮源，土壤微生物數(shù)量顯著下降。

2.4.4不同氮肥減施比例對土壤酶活性的影響如表8所示，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，0～20 cm土層中土壤磷酸酶和脲酶含量隨著氮肥減施比例的增加而整體降低，減氮量為15%時與常規(guī)施肥相比，磷酸酶和脲酶含量分別顯著增加了35.9%和6.3%;不同減氮處理間的過氧化氫酶含量差異不顯著，但均顯著高于常規(guī)施肥;蔗糖酶含量隨著減氮比例的增加而呈顯著先增加后降低的趨勢，當減氮比例達到45%時蔗糖酶出現(xiàn)峰值， 同比常規(guī)施肥增

加了23.8%。表明適宜的碳氮比投入條件下，可以增加土壤酶活性，而過量的氮素減量，影響了土壤微生物的活性，導致土壤酶活性降低。

2.4.5不同氮肥減施比例對氮肥利用率及農(nóng)學效率的影響如表9所示，與常規(guī)施肥相比，T2和T3處理的氮肥利用效率顯著增加了63.95%和3740%，T4處理與常規(guī)施肥相比差異不顯著，T2、T3和T4處理間差異顯著;T2、T3、T4的氮肥農(nóng)學效率與常規(guī)施肥相比分別顯著增加了7.93、3.63、

1.39 kg/kg，且T2、T3、T4處理間差異顯著;T2、T3、T4的氮肥偏生產(chǎn)力與常規(guī)施肥相比，分別顯著增加了11.19、11.55、16.51 kg/kg，但T2和T3間差異不顯著。綜上所述，不同施肥方式對氮肥利用效率均有提升，其中減氮15%對氮肥利用效率提升最大。

3討論

在土壤質(zhì)量方面，生物炭作為一種良好的土壤調(diào)理劑，可以改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力，提升作物產(chǎn)量[11-13]。本試驗發(fā)現(xiàn)，施用適量的生物炭且當減氮比例為15%時可以實現(xiàn)玉米的減氮增產(chǎn)。已有研究表明，生物炭可以提高植物根系和土壤微生物活性，而根系和土壤微生物活性增強與大團聚體的形成有密切的關(guān)系，施用生物炭可以增加土壤的水穩(wěn)性大團聚體，改善土壤的水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)[14]。本試驗中在施用等量生物炭的情況下，不同減氮比例對土壤水穩(wěn)性團聚體的影響也不同，減氮15%可以為植物的根系提供充足的養(yǎng)分，促進植物根系生長，土壤大團聚體顯著增加，對土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)的改善最為明顯。前人研究表明，土壤的微生物與土壤的酶活性存在顯著相關(guān)關(guān)系[15]，同時也反映了土壤的肥力水平[16]，在本試驗中減氮15%處理的磷酸酶和脲酶活性顯著高于其他處理，這與土壤的養(yǎng)分含量以及土壤的微生物活性具有相同的變化規(guī)律，也與前人的研究結(jié)果一致。Chintala等發(fā)現(xiàn)在堿性土壤中生物炭對土壤的pH值無顯著影響[17]。Chen等通過沙培試驗證實了生物炭對 NH3/NH+4有較強的吸附作用，可以減小土壤氣態(tài)氨氮損失[18]。Gaskin等研究表明施加生物炭能夠提高土壤中有效磷的含量[19]。本試驗中在減氮15%施用生物炭的情況下，土壤0～20、20～40 cm 土層的pH值、全鹽含量與常規(guī)施肥無顯著性差異，而有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、速效磷含量均顯著高于常規(guī)施肥，這與前人的研究結(jié)果[17-19]一致。當減氮比例升高時，土壤中雖然有機質(zhì)、速效鉀、速效磷含量不會發(fā)生顯著變化，但堿解氮含量隨著減氮比例增加而減小?？赡苁怯捎诘仞B(yǎng)分過少破壞了土壤C/N的平衡，C/N的增高致使土壤中銨態(tài)氮或硝態(tài)氮被轉(zhuǎn)化成微生物量氮等形式固定下來[20]，導致植株的氮素利用率下降[21]。

在作物生長方面，改善土壤質(zhì)量，增加土壤肥力是促進作物生長，提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。已有研究表明，施用適量的生物炭對農(nóng)作物的生長有一定的促進作用[22-24]，在氮、磷含量各減量20%的基礎(chǔ)上同時增施腐殖酸（900 kg/hm2）、生物炭（2 250 kg/hm2）能顯著提高雙季稻的株高、實粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量[25]。本試驗結(jié)果表明，施用生物炭的情況下化肥減氮15%與常規(guī)施肥相比，可以促進玉米和玉米根系的生長發(fā)育，增加玉米的葉綠素含量，提高玉米的光合速率以及增加玉米的產(chǎn)量，當減氮比例達到15%時，拔節(jié)期玉米凈光合速率和葉綠素SPAD值分別增加了4.0%和4.4%，成熟期玉米凈光合速率和葉綠素SPAD值分別增加了8.3%和8.8%;根鮮質(zhì)量在減氮15%時，較常規(guī)施肥顯著增加了22.8%，玉米的總根長、總根表面積及根體積在減氮15%時較常規(guī)施肥均顯著增加，分別增加了13.5%、17.6%和22.9%，這與前人研究結(jié)果[22-25]一致。當減氮比例增加時，雖然生物炭可以減小土壤的氮損失，但由于氮總量的減少，影響了玉米的生長和產(chǎn)量。且由于生物炭本身加工成本過高，增加了種植玉米的成本，導致施用生物炭的處理在經(jīng)濟效益方面均低于常規(guī)施肥。本次試驗只分析了1年采用炭基減氮施肥模式的效果，而對于這種施肥模式對土壤和作物的長期影響有待進一步研究，以秸稈作為原料的生物炭不僅可以實現(xiàn)作物的增產(chǎn)，而且生物炭可以減少氮的流失，更有利于解決由于過量施肥而引發(fā)的一系列環(huán)境問題。

4結(jié)論

同比常規(guī)施肥，等量生物質(zhì)炭投入條件下，隨著減氮比例的增加，玉米根系構(gòu)型、葉綠素SPAD值和凈光合速率表現(xiàn)出顯著降低的趨勢，減氮15%對玉米根系及植株生長發(fā)育、葉片光合作用具有顯著的促進作用，較常規(guī)施肥玉米的總根長、總根表面積和總根體積分別增加了13.5%、17.6%、229%;隨著減氮比例的增加，玉米產(chǎn)量顯著降低;同比常規(guī)施肥，減氮15%通過提高玉米穗粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量實現(xiàn)顯著提高玉米產(chǎn)量15%，各減氮處理經(jīng)濟效益均低于常規(guī)施肥。

同比常規(guī)施肥，在等量生物質(zhì)炭投入條件下，減氮15%、30%、45%都具有顯著提高0～20 cm土層土壤水穩(wěn)性大團聚體的作用，增幅分別為16687%、14370%、82.31%;隨著減氮比例的增加，土壤水穩(wěn)性大團聚體和土壤黏粒表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，但處理間差異不顯著;不同減氮比例能夠提高土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀以及堿解氮含量，其中減氮15%處理土壤養(yǎng)分保蓄能力最佳，堿解氮含量提高13.88%;適宜的碳氮比投入有利于提高土壤微生物數(shù)量和酶活性，減氮15%時同比常規(guī)施肥磷酸酶和脲酶含量分別顯著增加了35.9%和6.3%，放線菌數(shù)增加了7.3倍，而過量的氮素減量，導致碳氮比失衡，土壤微生物數(shù)量顯著下降;減氮15%顯著提高了氮肥利用效率63.95%，氮肥農(nóng)學效率顯著提高7.93 kg/kg。

綜合分析，同比常規(guī)施肥，在生物質(zhì)炭投入 4.5 t/hm2 條件下，減氮15%視為最佳的炭基無機配施方案。

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基金項目：寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)保護科技創(chuàng)新示范項目（編號：NGSB-2021-11-07）;寧夏自治區(qū)重點研發(fā)計劃（編號：2019BCF01001）;寧夏農(nóng)林科學院全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新示范項目（編號：YES-16-0908）。

作者簡介：劉敏（1998—），女，寧夏西吉人，碩士研究生，主要從事植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)資源利用相關(guān)研究。E-mail：1152038835@qq.com。

通信作者：王銳，博士，教授，主要從事釀酒葡萄土肥水管理研究。E-mail：amwangrui@126.com。