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猪粪处置方式不同导致其形态、养分含量以及氮素有效性等都有所差异,目前国内外仍缺乏对不同形态猪粪存储及施用下氮素动态变化的系统评估。另外,尽管目前对于猪粪长期施用的研究较多,但是关于猪粪施用年限对土壤氮通量及碳氮库的影响尚不明确。本研究选取不同处置方式下的四种形态猪粪:猪粪生浆液(RS)、猪粪固液分离液态组分(LF)、猪粪固液分离固态组分(SF)和风干猪粪(DM),开展了不同形态猪粪存储及还田过程中氮素动态变化特征研究;同时为揭示猪粪施用年限对土壤氮素通量以及土壤碳氮库的影响,开展了猪粪短期施用(2016-2017年)和长期定位(1990-2017年)试验,处理包括:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+22.5t/ha常量增施猪粪(NPKM)、化肥+33.7 t/ha高量增施猪粪(NPKM+)。主要研究结果如下:(1)不同形态猪粪存储及还田过程中,SF形态猪粪氮素损失最低。SF存储过程中的氨(NH3)挥发和总氮(TN)损失最低,仅为2.7%和5.4%;LF存储过程中NH3挥发损失最高达9.9%,RS存储过程中TN损失最高达26.9%。不同形态猪粪施用下,NH3挥发具有显著性差异,SF处理的NH3排放系数最低(3.3%),仅为LF(9.7%)处理的34.0%;SF处理下的温室气体排放强度(GHGI)仅为0.13 kg CO2-eq/kg yield,显著低于RS和DM处理。(2)猪粪短期试验表明,增施猪粪对小麦产量、土壤碳氮库的增加,以及氨排放系数的降低具有正向作用,却会增加GHGI;而高量增施猪粪会降低对小麦增产的正向效应,显著提高GHGI。相比NPK处理,NPKM和NPKM+处理的小麦产量从6098 kg/ha,提高到了6887和6325 kg/ha;土壤(0-20 cm)有机碳(SOC)库从56.1 t/ha增加到58.5和63.3 t/ha;土壤氮库从3.1 t/ha提高到3.7和4.4 t/ha;土壤NH3排放系数从2.2%降低到1.1%和1.3%。与NPK处理相比,NPKM和NPKM+处理GHGI分别提高5.5%和35.0%。(3)猪粪长期定位试验表明,增施猪粪对小麦产量、土壤碳氮库的增加,以及氨排放系数和GHGI的降低具有正向作用,而高量增施猪粪会降低对小麦增产的正向效应,同时提高GHGI。相比NPK处理,NPKM和NPKM+处理的小麦产量从3880 kg/ha,提高到7105和5625 kg/ha;土壤(0-20 cm)SOC库从37.0 t/ha提高到65.7和70.6 t/ha;土壤氮库从3.6 t/ha提高到6.5和7.9 t/ha;土壤NH3排放系数从2.2%均降低到1.1%。值得注意的是,与NPK处理相比,NPKM处理可降低18.0%的GHGI,而NPKM+却提高了21.2%。综上所述,猪粪固液分离固态组分可有效降低氮素流失风险,提高氮素利用效率,是最佳的猪粪处理及施用方式。常量増施猪粪不仅能提高作物产量、显著提高土壤有机碳氮库,而且显著降低氨排放系数和温室气体排放强度,且长期常量增施猪粪会强化其正向效应。因此,建议在土壤养分含量较低的地区可适量长期增施猪粪。