用15N肥料标记法研究潮土中玉米氮肥的利用率与去向

【目的】特定作物体系中氮肥的去向很难做到定量化。本文以玉米为供试作物,解析潮土上玉米作物氮素肥料利用、 转移规律,探讨肥料氮、 土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】采用15N标记和盆栽培养技术,在北京市农林科学院人工控温温室条件下进行模拟研究,设置10个施氮水平(0、 22、 44、 66、 88、 111、 133、 177、 222、 266 mg/kg N),分析植株氮素利用和土壤氮素供应特征,研究潮土种植夏玉米条件下氮素肥料的运移规律及不同氮肥剂量对夏玉米的作用效应。【结果】所有施氮处理均显著提高了玉米生物量和植株吸氮量。氮肥利用效率虽然随施氮量增加有升有降,但处理间差异不显著。夏玉米对15N标记氮肥的回收率为9.01%~67.57%,土体中15N残留率和损失率分别为21.40%~40.54%和11.04%~50.45%,均随施氮量的增加而显著增加。与N1~N3(22、 44、 66 mg/kg)施肥水平处理相比,N4(88 mg/kg)处理条件下15N肥料在土壤中残留率分别减少19.14、 12.38、 13.13个百分点;15N肥料的损失率分别降低39.41、 7.88、 13.88个百分点。氮肥施用量超过88 mg/kg时,各个处理条件下玉米植株生物量和氮肥回收率出现降低趋势,分别降低5.88%~8.0%和9.06%~27.81%;15N肥料在土壤中的残留率和损失率分别减少3.36%~17.30%和1.65%~13.57%。【结论】该试验条件下,玉米的合理施氮量为88 mg/kg时,氮素的利用率最高为67.57%,残留率和损失率最低,分别为21.40%和11.04%,对生态环境的压力较小。     

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

  【目的】  小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库，土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗，综合考虑这两方面的影响，核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【方法】  收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果，分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献，小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系，以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【结果】  施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关 (P = 0.029)，而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关 (P = 0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3，源于化肥的比例约为1/3，追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率 (氮肥利用率+氮肥残留率) 之间呈极显著负相关 (P = 0.004)，而与氮肥损失率之间呈极显著正相关 (P < 0.001)。在秸秆不还田和还田条件下，小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关 (P ≤ 0.001)。  【结论】  在施氮量为N 60～500 kg/hm2时，小麦吸收的氮素1/3来自化肥，2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失，其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下，土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm2。     

基于15N同位素示踪盐渍化农田向日葵氮素利用规律

为探明盐渍化农田不同施氮水平下向日葵氮素吸收利用规律,采用¹⁵N同位素示踪技术进行田间微区试验,以不施氮处理(N0)为对照,设计3种施氮水平(N1=150 kg/hm²、N2=225 kg/hm²、N3=300 kg/hm²),于向日葵成熟期测定植株和0—100 cm土层土壤¹⁵N同位素丰度及总氮含量,研究各处理肥料氮素的去向及其利用机制。结果表明:向日葵氮素吸收量随施氮量的增加而增加,成熟期作物氮素吸收量在N2水平较不施氮显著增加38.7%;土壤氮和肥料氮对作物当季氮素吸收的贡献比例为84.9%和15.1%。N2水平下,肥料氮的贡献比例较N1增加35.7%,土壤氮的贡献比例较N1降低4.3%。肥料氮残留量随土层深度增加而减少,土壤中47.4%的残留肥料氮主要集中在0—20 cm土层。不同施氮水平下肥料氮去向均表现为氮肥损失率>氮肥残留率>氮肥利用率,N2施氮水平下氮肥利用率较N1、N3显著提高22.7%和14.6%,土壤残留率较N1、N3减少8.5%和8.6%。综合考虑向日葵氮素吸收利用及土壤中氮素残留情况,225 kg/hm²施氮量下氮肥利用率为27.4%,氮肥残留率为32.3%,氮肥损失率为40.3%,是中度盐渍化农田较适宜的施氮量。     

冬小麦–夏玉米轮作体系不同新型尿素的氮素利用率及去向

  【目的】  以华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系为研究对象，探究新型尿素对作物氮素吸收及去向的影响。  【方法】  于2016年10月至2017年9月，在河北省辛集市河北农业大学马庄试验站进行小麦15N田间微区试验，微区面积为1 m2，设置施用普通尿素、普通尿素 + 硝化抑制剂 (Nr)、控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素5个处理，各施肥处理氮素施用量均为N 225 kg/hm2，并以不施氮肥处理为对照。  【结果】  5个氮肥处理相比，控失尿素处理的冬小麦产量最高，为8123 kg/hm2；腐植酸尿素处理次之，为8083 kg/hm2；再次为聚能网尿素处理，为8049 kg/hm2。控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素、普通尿素 + Nr、普通尿素的15N当季利用率分别为43.6%、41.1%、37.8%、34.2%、32.2%；控失尿素、腐植酸尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素 + Nr和普通尿素处理，聚能网尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素，普通尿素 + Nr处理则与普通尿素处理的15当季利用率无显著差异；控失尿素的15N当季利用效果最为突出，较普通尿素15N当季利用率提高了35.4%，腐植酸尿素、聚能网尿素较普通尿素15N当季利用率显著提高了27.6%、17.4%。后茬玉米能吸收利用前茬小麦残留在土壤中的氮素，但后茬玉米的土壤残留15N利用率仅为2.98%～3.62%，4种新型尿素处理间后茬玉米15N利用率无显著性差异。小麦收获后，4种新型尿素均显著提高了土壤上层 (0—40 cm) 硝态氮残留量，有利于后茬玉米对氮素的吸收，减少氮素淋溶的可能性。肥料氮总损失表现为控失尿素、聚能网尿素 < 腐植酸尿素、普通尿素 + Nr < 普通尿素。  【结论】  新型尿素显著促进作物对氮素的吸收利用，减少氮素损失，获得高产。4种新型尿素相比，控失尿素增产增效最为突出，土壤中氮残留少，损失率低，其当季利用率、残留率和损失率分别为43.6%、40.8%和15.6%；腐植酸尿素氮当季利用率仅次于控失尿素，而损失率较高达19.8%；聚能网尿素有利于氮素固持在土壤中，其残留率、损失率分别为46.1%、16.1%；普通尿素 + Nr处理的氮素当季利用率偏低而土壤残留率最高，分别为34.2%和47.4%。     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

冬小麦对基肥和追肥15N的吸收与利用

【目的】 研究不同生育期 (花期、灌浆期和收获期) 肥料氮的去向和氮素的吸收运转对冬小麦产量形成的贡献。 【方法】 采用15N示踪结合盆栽试验,尿素N 90 mg/kg等分为基施和拔节期追施。分别在开花期、灌浆期和收获期破坏性取样,测定冬小麦地上部、根和土壤15N含量等指标。 【结果】 在整个生育期,冬小麦吸氮量42.8%来自土壤,57.2%来自肥料,其中来自基肥和追肥的比例分别为26.6% 和30.6%。冬小麦植株对氮肥15N 的吸收率随作物的生长而增加,从开花期到收获期增加了50%,15N氮肥在土壤中的残留率从开花期到收获期下降约50%。冬小麦收获后,约28.6%的肥料15N残留在土壤中,肥料15N损失率为33.9%,基肥氮的损失率比追肥氮高21%。冬小麦对肥料15N的全部回收率为37.5%,其中籽粒吸收量约是秸秆的4倍,64.9%的籽粒氮素从开花前营养器官吸收转运而来。 【结论】 在整个生育期,冬小麦吸收的氮素来源于肥料和土壤氮的比例约为6∶4,基肥和追肥氮对冬小麦氮素吸收具有同等贡献,在当前N 250 kg/hm2的施氮水平下,适当增加追肥氮的比例可以减少氮肥损失率。残留在土壤中的肥料氮对于补充土壤氮素消耗具有重要意义。      

利用15N示踪研究不同肥力土壤棉花氮肥减施的产量与环境效应

【目的】华北平原棉区中等肥力棉田经济最佳施氮量为300 kg/hm2左右,这一结果仅从产量效应得出,未充分考虑棉花对氮肥的回收利用和土壤中氮肥的残留。探讨低肥力土壤施氮量及施氮比例对棉花产量及氮肥利用率的影响,以及低、中、高肥力土壤条件下等量施氮效应,旨在为棉花减氮增效提供理论依据。【方法】田间试验选择了高 (S1)、中 (S2)、低 (S3) 三个肥力水平的地块,其全氮含量分别为0.83、0.74、0.60 g/kg。低肥力地块设置低氮 (N1 113 kg/hm2)、中氮 (N2 225 kg/hm2)、高氮 (N3 338 kg/hm2) 3个氮肥用量;中肥力和高肥力地块设低氮量处理,氮肥两次追施在苗期与初花期进行,氮肥比例为1∶2;此外,设置低肥力土壤低氮量,氮肥追施在苗期与初花期进行,氮肥分配比例为1∶1。在吐絮70%时采集棉株和土壤样品,用15N技术分析了棉株氮素吸收来源、籽棉产量、棉株氮肥回收率和土壤氮肥残留率。【结果】低氮处理,土壤肥力对棉花籽棉产量无显著影响,随土壤肥力提升,棉株吸收氮素来源于肥料的比例下降,相对增加了对土壤氮素的吸收。棉花植株15N回收率随施氮量增加显著下降,随土壤肥力提高呈下降趋势,低肥力土壤与中肥力土壤间棉花植株15N回收率差异不显著,但显著高于高肥力土壤。高肥力土壤15N残留率高于低肥力土壤和中肥力土壤。15N损失率随施氮量和土壤肥力提高显著增加。低土壤肥力低氮量条件下氮肥分配比例1∶2处理籽棉产量高于1∶1处理。低肥力土壤条件下,中氮处理籽棉15N积累量相对高于高氮和低氮处理,籽棉产量较优。【结论】在较低土壤肥力条件下,施氮225 kg/hm2籽棉产量和氮回收率均优于施氮338 kg/hm2,氮肥损失率较低,减氮增效是可行的。高肥力土壤条件下减少氮肥投入可减少肥料的浪费。     

常规尿素掺混控释尿素一次施用对旱作春玉米产量及氮素利用的影响

  【目的】  通过田间试验研究施氮量和施肥方式对旱作春玉米产量、经济效益、干物质累积量、氮素累积利用和土壤无机氮残留的影响,为春玉米高产及高效施肥提供理论支撑。  【方法】  本研究采用裂区试验,以施肥方式为主处理,包括常规尿素一次施肥 (OF)、常规尿素分次施肥 (TF) 和常规尿素掺混控释尿素一次施肥 (MF);施氮量为副处理,设0、60、120、180、240、300 kg/hm2 6个施氮水平(N0、N60、N120、N180、N240、N300)。在玉米十叶期 (V10)、吐丝期 (R1)、灌浆期 (R3)、成熟期 (R6) 分别采集植株样品,测定植株生物量,并按器官分类测定不同部位的氮含量。  【结果】  1) 3种施肥方式下,随着施氮量的增加产量逐渐增加,当施氮量达到240 kg/hm2后,产量不再显著增加。MF施氮处理的平均产量较OF和TF处理分别显著提高了5.0%和4.2%,经济效益分别提高了7.9%和25.7%。2) 增施氮肥显著增加了干物质累积量,当施氮量达到240 kg/hm2后,收获期干物质累积量不再显著增加。N240处理吐丝期和收获期的干物质累积量MF较OF分别增加了19.5%和12.5%。3) 增施氮肥显著增加了花前、花后和氮素总累积量。MF方式的N240处理氮素总累积量较OF和TF方式分别显著增加了32.7%、20.9%。4) 增施氮肥显著增加了收获期茎、叶、籽粒氮含量以及茎氮、叶氮转移量。相同施氮量下,收获期茎、叶、籽粒氮含量和茎、叶氮向籽粒的转移量都表现为MF>TF>OF,且MF方式显著高于OF方式。5) 相比OF和TF方式,MF方式显著提高了氮肥农学效率、偏生产力和表观回收率,显著降低了无机氮残留和氮表观损失。  【结论】  常规尿素掺混控释尿素一次施肥方式在施氮量为240 kg/hm2时,显著提高了春玉米的产量、经济效益、氮素累积量和肥料利用率,降低了土壤无机氮残留,为当地高产和高效施肥的最佳方式。     

不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向初探

以2年生红富士/平邑甜茶为试材,采用田间小区和15N微区相结合,研究了不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向。结果表明,施用氮肥显著增加了植株生物量和吸氮量,而氮肥利用率随施氮量的增加显著降低;N75、N150和N225的氮肥利用率分别为31.28%、22.95%和19.38%。土壤残留氮量随施氮量的增加而显著增大,且残留氮素主要分布于060 cm土层,深层渗漏量很小。整个作物土壤体系氮素回收率随施肥量的增加显著降低,损失率显著增高。N75处理的氮素回收率为60.41%,显著高于N150（46.41%）和N225处理（40.88%）;且损失率最低（39.59%）,显著低于其它两个处理。氨挥发损失随施氮量的增加显著升高,N2O损失量各处理间无明显差异;氮素损失中氨挥发和N2O损失所占比例较低,较多的氮素通过反硝化和径流等途径损失。     

基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究

  【目的】  通过分析我国北方一作区马铃薯产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究该区适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学、轻简的方法。  【方法】  于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年马铃薯田间定位试验。以上3个试验点基于NE的推荐施氮量分别为180～186、180和178～240 kg/hm2。甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。测定各处理马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。  【结果】  马铃薯块茎产量随施氮量增加呈“先增加后降低”的趋势,两者关系用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其4年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm2,与不施氮处理相比,分别提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量的增加呈“先增加后降低”的趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的土壤无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理4年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%和53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于最高施氮量处理,氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8和21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2和30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点最高产量施氮量分别为186、199和231 kg/hm2,经济最佳施氮量分别为165、188和214 kg/hm2。  【结论】  养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产的同时,达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余降低氮素损失风险,证实养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯氮肥高效利用,是可行的氮素推荐施肥方法。     

化肥减施对日光温室越冬长茬番茄氮肥利用率及去向的影响

  【目的】  我国设施蔬菜过量施肥现象严重，在设施栽培条件下，比较常规施肥与化肥减施增效技术 (简称化肥减施) 下蔬菜产量 (生物量) 和氮肥利用率，研究氮素去向，为高效施肥提供依据。  【方法】  2017—2018年在河北省定兴县龙华村基地的日光温室进行2个试验。试验1根据差减法设计4个处理，包括常规施肥 (CF, N–P₂O₅–K₂O为858–594–1284 kg/hm2)和化肥减施40% (RF，N–P₂O₅–K₂O 为 608–297–720 kg/hm2) ，及其相应的不施化肥氮对照（CFNN和RFNN）。试验2为15N示踪试验，用15N尿素替代普通尿素15NRF和15NCF 2个处理。番茄收获后，取0—20、20—40和40—60 cm土层样品，测定氮素的残留量。分期收获成熟番茄及枯枝落叶，拉秧时取植株地上和地下部分，再分为不同部位，对番茄产量和养分吸收量进行测定。  【结果】  差减法试验结果表明，RF处理番茄产量、总吸氮量分别较CF显著增加了10.4%、14.8%，化肥氮利用率增加了15.4个百分点。15N示踪试验结果表明，15NRF处理产量、氮吸收量和15N吸收量分别较15NCF处理增加12.1%、25.3%和13.8%，15NRF和15NCF处理的化肥氮利用率分别为36.4%、20.3%。15N示踪法研究还表明，不同土层的全氮含量及15N原子百分超呈自上而下逐渐降低的趋势；15NRF处理的化肥氮损失、番茄氮吸收以及土壤氮残留比例分别为40.4%、36.4%和23.2%，15NCF处理化肥氮损失、番茄氮吸收和土壤氮残留比例分别为59.6%、20.6%和19.6%，化肥氮去向总体表现为损失 > 番茄吸收 > 土壤残留；15NRF处理化肥氮损失率较15NCF处理低19.2个百分点；15NRF和15NCF处理0—20 cm土层化肥氮残留量分别占土壤中化肥氮总残留量的88.9%和87.9%。  【结论】  在施用30 t/hm2有机肥的前提下，减少农户常规化肥用量的40%并调整氮磷钾比例，番茄产量和氮素吸收量显著增加，土壤残留比例没有明显变化，损失量显著降低，化肥氮利用率提高15个百分点以上。     

尿素施肥方式对水稻增产增效和土壤氮素损失的影响

【目的】探讨尿素施用量、基施比例和方法对水稻产量、吸氮量和氮肥利用率的影响,以及肥料氮的去向,为制定科学合理的施氮措施提供理论依据。【方法】水稻季田间试验于2019年和2020年在江苏太湖地区开展。供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),二者用量均为施氮量的1%。试验共设6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm² (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm² (RNB);4)尿素N 225 kg/hm²,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP (RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。表施氮肥处理基肥∶分蘖肥∶孕穗肥为4∶3∶3;深施氮肥处理基肥∶孕穗肥为7∶3。2020年在处理小区内设置了¹⁵N示踪微区试验。调查了水稻产量、吸氮量、氮肥利...     

典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响

  【目的】  我国马铃薯生产中养分不平衡施用问题严重，过量施氮不利于农业可持续发展和生态环境保护。在养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 推荐施肥量基础上，研究不同施氮量对马铃薯产量、养分吸收和氮肥利用率的影响，为马铃薯推荐施肥提供科学依据。  【方法】  于2017―2018年，分别在黑龙江克山县不同地块进行2个田间试验，在NE系统推荐施肥量 (N₁₈₀) 的基础上，设减施推荐施氮量的50% (N₉₀)、25% (N₁₃₅) 和增施25% (N₂₂₅)、50% (N₂₇₀) 4个处理，并以不施氮肥的处理作对照 (N₀)。测定马铃薯产量、养分吸收量、肥料利用率等指标。  【结果】  017和2018年马铃薯产量均以NE系统推荐的N₁₈₀处理最高，较N₀处理两年平均增产40.4%。N₉₀和N₁₃₅处理低施氮水平 (≤ 180 kg/hm2) 下，随着施氮量的增加，马铃薯产量也明显增加，当施氮量超过NE系统推荐的施肥量 (180 kg/hm2) 后，继续增施氮肥对产量增加无明显作用。与N₀处理相比，两年N₁₈₀处理的块茎、秸秆和全株氮素吸收量平均增幅分别为49.8%、58.2%和52.0%，磷素吸收量平均增幅为36.3%、52.2%和39.8%，钾素吸收量平均增幅为26.4%、46.8%和31.3%，生产1 t块茎 (鲜重) 所需要的氮、磷、钾养分分别为4.6、1.1和5.8 kg。N₁₈₀处理的产量和氮磷钾养分吸收量均为最高，氮素农学效率和回收率与N₉₀和N₁₃₅处理差异不显著。  【结论】  在不超过马铃薯氮素需求条件下，增加氮肥投入可显著增加马铃薯产量和氮素吸收量，NE系统能够指导马铃薯科学施肥，保障马铃薯产量，提高氮肥利用效率。     

基于15N标记的干旱区滴灌肥料氮的去向和效益研究

【目的】采用¹⁵N示踪法,研究滴灌肥料氮与土壤氮素的转化和去向以及在土壤中的残留分布,为新疆滴灌春小麦氮肥优化管理提供科学依据。【方法】试验于2019年在石河子大学农学院试验站进行,供试春小麦材料为强筋型‘新春38’(XC38)和中筋型‘新春49’(XC49)。试验设7个施氮(N)水平：300、285、270、255、240、225和0 kg/hm²,分别记作N300、N285、N270、N255、N240、N225和N0处理。每个试验小区内,安装未封底的PVC管(直径11 cm,高65 cm),管内施用与该处理等量的¹⁵N标记尿素。于小麦成熟期,测定PVC管内植株样品与土壤样品中的¹⁵N丰度,同时在小区内测定产量,计算氮素利用效率。【结果】两品种春小麦吸收的氮素来自肥料的比例为30.49%～36.06%,对土壤氮的依赖程度在60%以上。随着氮肥施用量的降低,对土壤氮的依赖程度逐渐增加。¹⁵N标记氮肥在土壤中的总残留率为24.05%～31.60%,主要集中在0—40cm土层,土...     

氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻产量及品质的影响

  【目的】  催芽肥和促苗肥的合理施用是保障再生稻高产优质的重要途径,明确再生稻氮肥运筹方式及催芽氮肥适宜用量,对提高再生稻产量和氮肥利用率、优化再生稻米品质具有重要意义。  【方法】  本研究采用多年田间试验,以深两优5814为材料,设置5个再生季氮肥 (N)处理:不施氮肥 (N_0-0);催芽肥60 kg/hm2 (N_60-0)、促苗肥60 kg/hm2 (N_0-60)、催芽肥和促苗肥各60 kg/hm2 (N_60-60)、催芽肥和促苗肥分别为120、60 kg/hm2 (N_120-60)。  【结果】  3年试验产量存在较大差异,但同一年份的再生稻施氮处理均显示了显著的增产效果,N_60-0、N_0-60和N_60-60处理分别较N_0-0平均增产35.8%、40.9%和67.4%。催芽肥和促苗肥配施通过提高有效穗数和每穗粒数进一步提高再生稻产量。随催芽氮肥用量的增加,产量呈先升高后平台的趋势。适宜的催芽氮肥用量和促苗肥配施促进了再生芽的萌发、形成和生长发育,显著增加了倒2节和倒3节 (尤其是倒3节)的有效穗数和每穗粒数。养分吸收积累研究结果显示,随着氮肥用量的增加,再生稻地上部氮素积累量显著提高。与N_0-0处理相比,N_60-0、N_0-60、N_60-60和N_120-60处理氮素积累量分别平均增加51.31%、57.70%、91.33%和124.53%,但氮肥利用率则呈下降的趋势。品质分析结果显示,随着氮肥用量的增加,再生稻米的加工品质、外观品质、直链淀粉含量先提升后下降,蛋白质含量则呈逐渐增加的趋势。催芽肥和促苗肥配施且用量适宜 (N_60-60)时,再生稻米的加工品质、外观品质等较其他处理为最优。与N_0-0处理相比,N_60-60处理的糙米率、精米率和整精米率分别增加2.7%、1.3%和6.7%;垩白度和垩白粒率分别降低13.8%和22.6%。而催芽氮肥用量进一步增加 (N_120-60)时,稻米的加工品质和外观品质又有所下降,以其整精米率下降、垩白粒率增加最为显著。  【结论】  本试验条件下,施用催芽肥和促苗肥各60 kg/hm2与不施氮相比显著提高了再生稻产量和稻米品质,其氮肥利用率较高。     

锌与尿素物理混合和熔融混合对玉米产量及肥料氮、锌利用的影响

  【目的】  研究锌与尿素以不同混合方式施用对玉米干物质量、籽粒产量及氮、锌利用的影响,以期为锌与尿素科学配施及新型含锌尿素的研制提供理论与实践依据。  【方法】  将硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)按0.5%和5% (W/W)添加量与15N标记尿素分别进行物理混合(U+Zn)和熔融混合(UZn),制备15N标记的含锌尿素试验产品:U+Zn0.5、U+Zn5、UZn0.5和UZn5。设置玉米土柱栽培试验,包括分别施用以上4种含锌尿素,另外还包括单施尿素(U)、硫酸锌和不施氮肥(CK)共7个处理。玉米成熟后,将植株地上部样品分为茎秆、叶片、苞叶、穗轴、籽粒5部分,调查分析干物质量、氮锌含量和15N丰度;采集 0—30、30—60、60—90 cm 土层的土壤样品,测定氮和有效锌含量以及15N丰度。  【结果】  熔融含锌尿素处理(UZn0.5、UZn5)的玉米穗粒数显著高于普通尿素和物理混合含锌尿素处理,UZn0.5与UZn5之间无显著差异。UZn0.5和UZn5处理的玉米总吸氮量和肥料氮吸收量显著高于普通尿素处理。另外,与普通尿素相比,锌与尿素熔融混合提高了籽粒锌累积量,其中UZn0.5处理较U处理显著提高62.08% (P < 0.05)。在0.5%水平下,UZn0.5处理较U+Zn0.5处理提高了籽粒锌累积量,其锌肥利用率提高了2.4倍。在熔融混合方式下,0.5%用量(UZn0.5)的籽粒锌累积量较5%用量(UZn5)显著提高46.82% (P<0.05),锌肥利用率提高8.43个百分点。UZn0.5在0—60 cm 土层的肥料氮残留量显著高于U+Zn0.5和U处理,且UZn0.5处理肥料氮在施肥层(0—30 cm)的残留量显著高于UZn5处理;物理和熔融法制备的含锌肥料氮的损失率均低于普通尿素处理,熔融法肥料又低于物理混合肥料。  【结论】  将硫酸锌与尿素熔融混合较物理混合更能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮和锌的吸收,增加籽粒氮、锌累积量。与物理混合法相比,熔融法制备的含锌尿素可提高肥料氮在土壤中的残留量,降低肥料氮的损失率。施用熔融法制备的含0.5%硫酸锌尿素可提高土壤肥料氮残留及降低肥料氮损失,效果优于含5%硫酸锌尿素。     

生态集约化管理提高东北春玉米产量和氮素利用率

  【目的】  针对我国春玉米生产中存在的肥料过量和不合理施用带来的生态环境问题，研究生态集约化养分管理对东北春玉米产量、氮素利用率和氮素平衡的影响，旨在指导氮肥科学施用，提高氮肥利用效率，减少氮素损失。  【方法】  2009—2017年在吉林省公主岭市开展9年长期定位试验，试验采用双因素裂区设计，主区为两种养分管理措施:生态集约化养分管理 (EI) 和农民习惯施肥 (FP)；副区为3种施氮方式，不施氮肥处理 (N0)、3年中2年施氮肥处理 (N2/3) 和3年均施氮肥处理 (N3/3)。EI处理中P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 90 kg/hm2、S 30 kg/hm2和Zn 5 kg/hm2全部基施，每年N用量 2009—2014年为180 kg/hm2，2015—2017年为200 kg/hm2，其中基施、玉米拔节期追施和抽雄期追施的比例分别为1/4、1/2和1/4；FP处理N 251 kg/hm2、P₂O₅ 145 kg/hm2、K₂O 100 kg/hm2均一次性基施。调查了玉米产量、氮素吸收量、氮素累积吸收量以及土壤氮素平衡。  【结果】  在N0处理中，从2010年开始玉米产量和氮素吸收量呈现下降趋势。在N2/3处理中，不施氮年份的产量和氮素吸收量较低，而在随后一年施氮的情况下，产量和氮素吸收量又增加到N3/3处理的水平。在EI养分管理措施下，N3/3处理9年平均产量为11505 kg/hm2，而FP管理措施下N3/3的平均产量明显低于EI处理，为10764 kg/hm2。与FP处理相比，EI处理下氮素农学效率 (AE_N)、氮素回收率 (RE_N) 和氮素偏生产力 (PFP_N)分别提高了47.4%、39.6%和43.8%；EI处理的氮素残留量和氮素表观损失分别降低了49.2%和63.9%  【结论】  9年长期试验结果表明，通过优化施肥量和施肥时间，配合采用优良的玉米品种和种植密度，生态集约管理能在减少氮素投入的前提下，保持作物产量，提高植株氮素吸收量和养分利用率，减少土壤氮素残留和氮素损失。持续适宜的氮肥投入对于保障东北玉米高产和稳产至关重要。     

麦?豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

  【目的】  探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响，筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。  【方法】  于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平，分别为0、104、173、242 kg/hm2，即WN0、WN1、WN2、WN3处理；在小麦各处理基础上，再设夏大豆3个施氮水平，分别为0、69、138 kg/hm2，即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起，每10天取一次植株样，测定不同部位的氮素含量和生物量，收获期测产量及其构成，计算夏大豆的氮素利用效率。  【结果】  前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0～173 kg/hm2范围内，夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量，且小麦季施氮水平越低，夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm2时，夏大豆季施氮可增加产量，且以SN1处理产量最高；而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm2时，夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上，夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。  【结论】  在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下，前茬麦季施氮173 kg/hm2基础上，夏大豆当季施氮69 kg/hm2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。