减氮配施沼渣沼液提升干旱条件下覆膜滴灌玉米产量与氮肥利用率

《Agriculture》：Reducing Nitrogen Application and Using Biogas Residues Improve Yield and Nitrogen Use Efficiency in Maize Grown Under Drought Conditions

　　

在中国河西绿洲覆膜滴灌玉米生产中，化学氮肥过量施用与氮肥利用率（NUE）偏低制约产量形成，同时畜禽粪污资源化利用不足。将沼渣（biogas residue）与沼液（biogas slurry）回收替代部分化肥氮可提供解决方案，但在减氮条件下的最优替代比例尚不明确。研究人员开展了连续两年田间试验，设置两个减氮水平（较当地常规360 kg N ha?1减少15%与30%），底肥氮由沼渣替代25%、50%或75%，追肥氮由沼液统一替代50%。表现最优处理（N125：减氮15%+沼渣替底氮25%）显著提高了叶面积指数（LAI，+11.77%）、SPAD值（+10.98%）、干物质积累量（+2.51%）及叶、茎氮素转运量（分别+13.81%与+10.00%），最终籽粒产量提升2.14%；NUE、农学氮肥利用率（ANUE）与氮肥偏生产力（PFPN）分别提高27.4%、19.5%与18.5%。通径分析表明，N125通过增强冠层光合与干物质转运、提高粒重实现增产。上述结果显示，减氮集成沼肥替代可在循环利用有机废弃物的同时协同提升生产力与氮效率；在本试验条件下N125是兼顾产量与NUE的优选策略，但需多点长期验证以拓展适用性。

研究背景方面，中国河西绿洲灌区是玉米主产区，覆膜滴灌施肥技术普及，但化学氮肥过量、氮肥利用率低与畜禽粪污闲置并存。沼渣沼液作为厌氧消化副产物，兼具速效铵态氮与缓释有机氮，然而减氮背景下底肥沼渣与追肥沼液协同替代的最优比例及生理机制研究稀缺。为此，研究人员以甘肃武威凉州两年田间试验为依托，旨在筛选覆膜滴灌下稳产能、高氮效的减氮-沼肥组合，并阐明干物质与氮素累积转运的调控路径。论文发表于《Agriculture》。

关键技术方法上，研究人员采用双因素随机区组设计，设减氮15%（306 kg N ha^?1）与30%（252 kg N ha^?1）两水平，底肥氮由牛源沼渣替代25%/50%/75%，两期追肥氮由沼液替代50%，以无肥（N0）与常规360 kg N ha^?1化肥（CK）为对照，每处理3重复，共24小区；玉米品种为先玉1619，密度82500株 ha^?1，覆膜宽窄行种植；沼渣沼液来自同场牛粪35–38℃中温厌氧消化30天产物；生育期分V6、V12–V14、R1、R2–R3、R6取样，测定株高、茎粗、LAI、SPAD、光合势（LAD）、各器官干物质及转运量、产量构成与NUE/ANUE/PFPN，并以SPSS进行方差与通径分析。

研究结果部分，3.1节株高茎粗显示N₁25在R6株高与CK持平略增，茎粗略增2.17%，其余减氮处理多显著下降；3.2节LAI中N₁25全期最高，R6较CK高11.77%；3.3节SPAD自R1后N₁25持续最高，R6高10.98%；3.4节LAD（光合势）总期N₁25较CK高2.14%，灌浆-成熟段高5.81%；3.5节地上干物质R1–R6以N₁25最高（R6+2.51%），叶茎干重R6仅N₁25与N₁50不低于CK；3.6节干物质转运中N₁25叶转运量+13.81%、茎转运量+10.00%，对籽粒贡献率分别+11.85%与+7.97%；3.7节产量与构成中N₁25两年产量不低于CK（2025年+3.60%），穗粒重为主要正向因子；3.8节氮效率中N₁25两年NUE分别+27.44%与+27.28%，ANUE与PFPN同步提升；3.9与3.10节通径分析表明干物质积累（DMA，直接系数1.188）与LAI（0.352）经穗粒重（GWPE）间接驱产，茎叶转运量（STA、LTA）亦主要通过GWPE影响产量，印证“源足、流畅、库强”机制。

讨论部分指出，N₁25优势源于三重协同：形态上避微生物夺氮、保分生组织活力；光合上沼液速效+沼渣缓释延绿抗衰老，延长功能叶期；转运上光合物向籽粒高效分配并伴氮再调动，提高氮收获指数。沼渣底施缓释匹配苗期低需氮、沼液追施速效匹配V12–R1峰需，滴灌控域供肥减淋失，实现供氮-需氮同步。减氮30%或沼渣替代≥50%则因C/N失衡与微生物固氮抑根生长而减产。作者强调该最优比受河西灌淤土本底与牛粪沼肥养分变异影响，异于黄淮海、东北黑土报道。

结论部分翻译：在本研究特定条件（中国河西绿洲灌区、覆膜滴灌、牛源沼渣沼液、先玉1619）下，N₁25处理较常规施肥籽粒增产2.14%、氮回收效率升27.4%；通径分析显示增产关联于冠层光合增强与干物质向籽粒转运改善。该策略为旱区灌溉系统减化肥与畜废循环提供实用方案，但推荐值限于所评体系，广泛适用前需多点多年验证。