东北三省玉米产量和耕层土壤有机碳对粪肥施用响应的Meta分析

来源：中国土壤与肥料杂志2024年第9期北京时间：

作者：赵哲，孙仕军，杨雅丽，解宏图，张旭东

单位：(1.沈阳农业大学水利学院，辽宁 沈阳 110866;2.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016;3.辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室，辽宁 沈阳 110016)

摘要：为了进一步合理施用粪肥以保障东北黑土质量与国家粮食安全，采用Meta分析方法定量研究粪肥施用对东北三省(辽宁省、吉林省、黑龙江省)耕层(0～20 cm)土壤有机碳(SOC)含量和玉米产量的影响，揭示不同管理措施、气候条件、土壤初始理化性质对粪肥增碳、增产效果的影响。结果表明，不同管理措施对粪肥增碳、增产的影响存在显著差异。与不施肥相比，化肥施加量不变且额外添加粪肥时能够显著提升耕层SOC含量30.4%～42.7%和玉米产量41.9%～50.5%；粪肥施用10～20年显著提升耕层SOC含量43.7%，≥20年显著提升玉米产量90.6%。与单施化肥相比，牛粪与化肥配施、粪肥替代50%～80%化肥(总施用养分不变)分别显著提高耕层SOC含量61.2%和57.7%。粪肥与化肥总养分施用量直接影响玉米产量，与不施肥相比，在总施钾量(K2O)≤300 kg/hm2、总施磷量(P2O5)≤200 kg/hm2、总施氮量(N)为100～300或≥400 kg/hm2时显著提升玉米产量。气候条件的变化也影响着粪肥的改良效果，年均气温2～5℃、年均降水量400～500 mm时，提升SOC效果更佳；年均气温5～8℃、年均降水量500～600 mm时提升玉米产量效果更佳。此外，土壤初始养分偏低更有利于SOC增加，初始SOC≤15 g/kg、总氮≤0.5 g/kg、碱解氮≤100 mg/kg、有效磷≤20 mg/kg、速效钾100～200 mg/kg时，粪肥施用下SOC可显著增加25.9%～84.4%。综上，施用粪肥对改善东北三省内农田SOC含量与玉米产量具有重要意义，高效的粪肥施用措施需考虑气象条件和土壤性质，长期在土壤初始性质较差的耕地配施粪肥与化肥是增碳、增产的重要举措。

关键词：粪肥施用;土壤有机碳;Meta分析;玉米种植;东北三省

基金资助：基金项目:国家重点研发计划项目(2023YFD1500302)；中国博士后科学基金面上项目(2023M733673)；辽宁省应用基础研究计划项目(2022JH2/101300195；2023JH2/101300123)。