在爱荷华州的研究中，家禽粪肥减少硝酸盐向水中的流失

2019年3月6日

爱荷华州立大学的研究人员从一项长期的实地研究中得出结论，当以满足作物氮(N)需求的速率施用家禽粪肥时，可以减少硝酸盐的损失，并在玉米-大豆生产系统中达到同等或更高的产量。这项研究工作,家禽粪施用对瓷砖排水水中硝酸盐淋失的长期影响，评估了12个种植季节的瓷砖排水田块。而本研究的重点是硝酸盐(NO_3.-N)的流失(通常放置3至6英尺深)，预计内布拉斯加州的作物根区以下的硝酸盐淋滤也将出现类似的趋势，并最终影响地面，可能还会影响地表水质量。

研究小组从1998年到2009年在爱荷华州艾姆斯附近的瓷砖排水农田中评估了四种氮处理，包括家禽粪便150磅N/英亩(PM150)和300磅N/英亩(PM300)，尿素硝铵(UAN) 150磅N/英亩(UAN150)，以及对照0磅N/英亩(control)。通常在4月中旬至5月中旬的同一天施用厩肥和尿素氮。研究是在表层12英寸有机质平均为3.4%的壤土中进行的。3月中旬至10月测定硝态氮损失。

动物粪便减少氮的运输

氮素互作效应下(1998-2009年)累积NO< >3</ >-N损失量平均值图 — 图1所示。平均(1998-2009)累积编号_3.氮素互作效应对氮素损失的响应

带回家的信息:与商品肥料和过量施用粪肥相比，以农艺水平施用家禽粪肥可减少作物根区硝酸盐的损失。

UAN150处理的平均累积硝态氮损失显著大于PM150处理(图1）.此外，过量施用动物粪肥(PM300)比施用商品肥料(UAN150)或粪肥(PM150)的农艺速率更能增加硝态氮向排水沟的移动。3 ~ 6月(蒸散率低、降水量大的时期)硝态氮损失最大，7 ~ 9月(降水少、蒸散率高、根区深度深)硝态氮损失最小。

为什么?有几个因素有助于减少由有机肥替代商品肥料造成的硝酸盐损失。对Xia (et al.， 2017)的141项研究进行了回顾，发现了三种可能的解释:

有机肥有机质中氮的缓慢释放导致生长季氮的释放较晚。
由于肥料的碳(微生物的能量)，土壤微生物快速生长，在生长季节的早期就固定了硝酸盐氮。这种微生物氮在作物生长季节的后期释放。
土壤性质的改善包括水稳定的土壤团聚体和阳离子交换能力，保持了土壤矿质氮的存在。

Xia (et al.， 2017)在对141种有机肥与商用肥料的对比研究中也发现了类似的结果。(见施肥是否有利于作物生产?环境?）

产量与氮源

带回家的信息:当施用相似的氮肥时，家禽粪肥的产量与商品肥料相当或更高。

在玉米-大豆轮作的小区中，在玉米种植前施用有机肥和肥料处理。平均而言，玉米产量对氮肥的响应如下:

PM300 > PM150 = UAN150 >控制

N对大豆产量的影响如下:

PM300 > PM150 > UAN150 >控制

实际产量总结于表1。作者说:“这项长期研究的结果显示，使用家禽粪便来减少NO有前景_3.与传统的UAN应用相比，可以提高产量。”

表1。平均产量¹，以玉米和大豆的12个作物年为基础。
作物	PM300	PM150	UAN150	控制
玉米²	177^一个	161^b	155^b	92
大豆²	52^一个	49^b	42^c	36
¹玉米和大豆产量分别修正至15.5%和13%的水分。 ²后面跟着相同字母的值没有显著差异。

硝酸盐- n何时浸出?

12年的评估期产生了一般预期的水移动到瓷砖排水沟的结果。生长季降雨的分布对水流和硝酸盐浓度都有影响。例如，4月和5月降水量高于正常水平，导致瓦流量、瓦流量中的硝酸盐浓度和硝酸盐损失高于正常水平。气候条件的干湿循环也影响每年的排水水量和硝酸盐损失。春季限制土壤中硝态氮池(当水分流动超过根区是常见的)对保护水质很重要。动物粪便可以达到这种效果。

作者还指出，与UAN(可能还有其他常见的商业肥料)相比，根据推荐的氮水平在土地上施用家禽粪肥是一种对环境更有利的氮源。然而，作者注意到，在目前接受的N申请率的UAN和PM，“没有_3.瓷砖排水流出物中的-N浓度超过了EPA对安全饮用水的要求。”

这适用于内布拉斯加州吗?

带回家的信息:与商品肥料和过量施用粪肥相比，以农艺水平施用家禽粪肥可减少作物根区硝酸盐的损失。

在爱荷华州的这项研究中观察到的一般趋势是内布拉斯加州玉米和大豆田硝态氮的淋滤损失。在种植前和生长初期，硝态氮损失的风险最高。低蒸发蒸腾速率、高降水和硝态氮的存在是氮在爱荷华州排水瓦流失和内布拉斯加州渗入地下水的原因。

预计大多数动物粪便也会出现类似的结果。大多数泥浆和固体肥料以缓慢释放的有机形式储存大部分氮，并在施用肥料后为土壤微生物的快速生长提供足够的碳。这些特性对于低氮浸出风险的肥力产品很重要。

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