氮肥施用与耕作方法对玉米产量及氮利用效率的优化——基于埃塞俄比亚中央裂谷区不同土壤类型的实证研究

本研究通过田间试验评估了氮肥施用水平（包括无氮、46 kg N ha?1 + 10 t 堆肥 ha?1、20 t 堆肥 ha?1和92 kg N ha?1）和耕作方法（常规耕作CT vs. 最小耕作MT）对玉米产量、氮利用效率（NUE）及营养库的影响，在埃塞俄比亚Central Rift Valley的Cambisols和Phaeozems土壤上。结果显示，最小耕作结合综合氮肥管理显著提升了谷物产量（GY）、氮利用效率（如ANRE和AE）及土壤有机碳（SOC）与总氮（TN）库，突显其在可持续农业中的核心价值。

　　

1 引言

氮是作物生产中的关键元素，全球范围内，氮肥贡献了约50%的粮食增产，但氮回收率仅为30%–65%，尤其在玉米种植中面临显著挑战。埃塞俄比亚Central Rift Valley地区的小农户常因土壤肥力低下（如Cambisols的有机碳含量仅24.1 g kg^?1）而减产，这凸显了优化氮管理（NF）和耕作方法（TM）的紧迫性。氮肥效率受土壤类型（ST）、施肥剂量和时间影响，过量施氮会导致植株易感病害并降低光合作用，而不足则抑制生长。耕作方法通过改变土壤通气、微生物活性和有机质分解，影响氮矿化和根系发育。常规耕作（CT）虽可促进有机氮矿化，但长期应用会降低土壤有机碳（SOC）含量；最小耕作（MT）则能保水防蚀，近年来被广泛推广。然而，针对不同土壤类型（如Cambisols的壤土质地 vs. Phaeozems的黏土质地）的系统研究仍不足。因此，本研究旨在评估短期氮肥与耕作对玉米产量、氮利用效率（NUE）和营养库的影响，为可持续农业提供依据。

2 材料与方法

2.1 试验点描述

试验在2019–2020年于埃塞俄比亚Dore Bafeno（Cambisols土壤，海拔1713 m，年均降雨957.5 mm）和Bati Dubano（Phaeozems土壤，海拔1841 m，年均降雨987 mm）进行。两地均属半干旱气候，生长期降雨占全年80%以上。初始土壤分析显示，Cambisols的有机碳（OC）为24.1 g kg^?1、总氮（TN）2.6 g kg^?1，而Phaeozems的OC达41.0 g kg^?1、TN 3.7 g kg^?1，表明后者肥力更高。

2.2 处理与试验设计

采用裂区随机区组设计，主区为耕作方法（CT：三次牛耕；MT：单次耕作+除草剂），副区为氮肥处理（0 N、46 kg N ha^?1 + 10 t堆肥 ha^?1、20 t堆肥 ha^?1、92 kg N ha^?1），三重重复。主区面积72 m²，副区12 m²。2