有机无机肥配施通过调控氮素流向实现小麦增产与净经济效益的双赢

本研究通过田间试验证明，在雨养小麦系统中，25%化肥减量配施有机肥（RN25M）可同步提升小麦产量（11.3–16.1%）、氮偏生产力（34.2–51.0%）及净经济收益，同时显著降低活性氮损失（NH3挥发、N2O排放、NO3–和NH4+淋溶减少18.3–59.2%）及氮足迹，为农业可持续发展提供了低成本高效施肥策略。

　　

研究亮点

氮素在旱地冬麦田中的流向受施肥与降水的共同调控。硝酸盐（NO₃^–）淋溶和氨（NH₃）挥发是活性氮损失的主要途径，而籽粒氮吸收和土壤氮盈余是氮输入的主要归宿。

作物生产力

植株吸氮量、籽粒吸氮量和谷物产量均受年份和施肥处理的交互影响（图2）。三年平均数据显示，常规施氮（CN）、25%减氮（RN25和RN25M）及50%减氮（RN50和RN50M）处理的植株吸氮量分别为156.3?166.2、148.7?165.9和112.7?127.8 kg N ha^?1。与CN相比，RN25和RN25M的籽粒吸氮量平均增加3.4?6.1%和8.6?12.6%，而RN50和RN50M显著降低18.6?30.2%和9.4?19.8%。RN25M处理在三年中均获得最高谷物产量（11.3?16.1%增幅）和氮偏生产力（PFPN，34.2?51.0%增幅），而RN50和RN50M则显著降低。这表明25%化肥减量配施有机肥可通过提高氮素利用效率稳定维持作物生产力。

有机无机肥配施对活性氮损失的影响

旱地土壤中的活性氮损失受施氮量、有机肥和自然降水的共同调控。氨挥发是一种受土壤性质、施氮量和气候影响的重要气态氮损失途径。本研究中，所有减氮（RN）和减氮配施有机肥（RNM）处理均显著降低了累积NH₃挥发量，表明在保持产量的前提下减少氮输入是降低NH₃挥发的有效途径。与CN相比，RN25M处理使NH₃挥发降低18.3?22.8%，主要归因于有机肥的加入降低了土壤铵态氮（NH₄⁺）浓度和pH值。RN25M还显著降低了N₂O排放（18.1?28.2%），因为有机肥替代减少了硝化和反硝化作用的底物供应，同时促进了更完整的反硝化过程（生成N₂而非N₂O）。硝酸盐（NO₃^–）和铵态氮（NH₄⁺）淋溶是氮素通过水体流失的主要形式。RN25M处理使NO₃^–和NH₄⁺淋溶分别显著降低38.5?59.2%和33.4?37.5%，因有机肥改善了土壤结构，增强了氮素持留能力，并促进了作物根系对氮的吸收。

结论

旱地冬麦田的氮素流向受施肥和降水的共同调控。NO₃^–淋溶和NH₃挥发是活性氮损失的主要途径，而籽粒氮吸收和土壤氮盈余是氮输入的主要归宿。与CN相比，25%减氮配施有机肥（RN25M）：（1）使籽粒吸氮量、谷物产量和氮偏生产力分别提高8.6–12.6%、11.3–16.1%和34.2–51.0%；（2）显著降低活性氮损失（NH₃挥发、N₂O排放、NO₃^–和NH₄⁺淋溶减少18.3–59.2%），从而实现更高的净经济收益和更低的土壤氮盈余及氮足迹。RN25M处理通过调控氮素命运，实现了提高作物生产力和净经济收益的协同效应。我们的研究强调，有机无机肥配施是一种成本效益高且前景广阔的施肥策略，有助于保障粮食安全和农业可持续发展。