滴灌施肥条件下不同种类氮肥在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟方法研究了滴灌条件下不同种类氮肥(硝态氮、铵态氮和尿素态氮)在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明,3种氮肥在2种质地土壤中的淋失量均是硝态氮肥>尿素>铵态氮肥,淋失的氮素主要为肥料氮。砂壤土上氮素的淋失量明显高于粘壤土。滴灌施用铵态氮肥,显著增加了土壤中NH4+-N含量,随着硝化作用的进行,NH4+-N的量在培养的第5d左右达高峰,尔后含量逐渐降低。与滴灌施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥和尿素后在培养期间土壤矿质态氮(NO3--N+NH4+-N)的含量有降低的趋势，降低的原因可能与N+NH4+-N在土壤中的固定、挥发等有关。     

旱地土壤硝态氮与氮素平衡、氮肥利用的关系

利用长期肥料试验资料研究了土壤氮素平衡、氮肥利用率和土壤硝态氮之间的相互关系。结果表明,小麦不同施肥处理的氮肥利用率（NUE）为30.9%~65.8%,平均53.6%;土壤硝态氮累积率2.3%~44.1%,平均13.2%;氮素表观损失率25.0%~42.7%,平均33.2%。一般情况下,氮素盈余值与氮肥用量呈正相关,与磷肥用量呈负相关;土壤中硝态氮的数量与氮素盈余值呈正比,与氮肥利用率呈反比。黄土旱塬地区,小麦在经济合理施氮条件下,氮素盈余值为13.79 kg/hm2,硝态氮累积量为23.00 kg/hm2,说明过量施用一定数量的氮肥对保持作物生产力和土壤氮素营养是必要的。     

控释氮肥减量对糜子产量、氮素利用及土壤氮含量的影响

针对黄土高原旱作区糜子生产中氮肥种类单一、肥料利用效率低的问题,本试验以当地习惯施氮尿素N 120kg/hm²(TN)为对照,设置控释氮肥N 120kg/hm²(T1)、108kg/hm²(T2)、96kg/hm²(T3)、84kg/hm²(T4)、72kg/hm²(T5)和不施肥(T0)七个处理,探究不同控释氮肥处理下土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量的变化规律,分析糜子成熟期氮素积累分配、氮素利用效率及产量对控释氮肥的响应,以期为建立旱地糜子控释氮肥一次性基施轻简栽培技术提供支撑。结果表明：与施用尿素相比,等量控释氮肥可以提高糜子抽穗期和成熟期土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量分别达0.38%~5.51%、1.76%~7.63%、5.41%~11.80%和4.04%~14.77%,其中硝态氮和铵态氮含量两年均显著高于TN,随着控释氮肥减量糜子田各形态氮素均呈降低趋势,减氮量达20%以上时土壤硝态氮和铵态氮含量均显著低于TN处理。施用控释氮肥可以提高糜子成熟期氮素积累量1.97%~3.21%,增加糜子氮素向籽粒中的分配比例0.55%~1.18%,控释氮肥减量20%以上时糜子氮素积累量显著低于尿素全量基施处理。与普通尿素相比,控释氮肥提高了糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率,增幅分别为3.29%~4.59%、3.88%~4.14%和5.01%~7.63%,其中氮肥偏生产力处理间差异达显著水平,随着控释氮肥减量糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率均呈上升趋势。施用控释氮肥通过增加单位面积穗数和穗重显著提高了糜子产量两年分别达3.88%和4.47%,控释氮肥减量20%以下时糜子产量与尿素差异不显著。相关性分析结果表明,糜子氮素积累量与产量呈极显著正相关,氮素利用效率指标与土壤硝态氮含量相关性最强。综上所述,施用控释氮肥较尿素可显著提高糜子生育中后期土壤供氮能力,促进糜子对氮素的吸收利用进而增加产量,且在适量减氮20%时并未显著降低糜子产量,因此控释氮肥在糜子生产中有较大的应用前景及减氮潜力。     

连续三年减施氮肥对潮土玉米生长及根际土壤氮素供应的影响

【目的】我国北方农业生产中氮肥过量施用现象较普遍,冬小麦?夏玉米轮作体系是当地主要种植方式。研究轮作体系氮肥减施对玉米产量、氮肥利用率、根系形态及根际中无机氮特征的影响,为集约化农业生产体系中氮肥合理施用提供支持。【方法】选择河北衡水潮土试验点冬小麦?夏玉米轮作体系,连续开展了三年田间试验,小麦收获后免耕播种夏玉米。冬小麦季设置N 0、180、225、300 kg/hm2四个氮肥用量处理,其夏玉米季相应氮肥用量依次设置为N 0、144、180和240 kg/hm2,为不施氮肥、减施40%、减施25%和习惯施氮量处理。分别在玉米生育期的苗期、大喇叭口期、灌浆期及收获期在处理小区随机选植株5株,测定玉米籽粒产量、地上部氮含量、氮累积量及根际土壤中无机氮等指标,利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据。【结果】与N240 处理相比,N144、N180处理连续三年的玉米籽粒产量、地上部含氮量与氮累积量、根系长度与直径、根际土壤硝态氮与铵态氮含量均未受到明显影响,而氮肥利用率显著提高,农田氮素表观损失降低。三季N0、N144和N180处理的夏玉米籽粒产量、非根际土壤硝态氮和铵态氮含量出现下降。除2008年大喇叭口期之外,三季玉米所有生育时期中,施用氮肥处理的夏玉米根际土壤硝态氮含量明显低于非根际土壤。2008年玉米抽雄期,根际土壤中铵态氮含量显著高于非根际土壤,而在收获期,根际土壤铵态氮含量比非根际土壤明显降低。同一生育期,氮肥减施未明显降低根际土壤铵态氮含量。2008和2009年两季玉米籽粒产量均与大喇叭口期以后地上部氮累积量呈显著正相关,而2010年只与苗期和成熟期显著相关。2009年玉米根际硝态氮含量均与玉米产量呈正相关,生育后期呈极显著正相关关系,而除大喇叭口期非根际土壤硝态氮含量与玉米籽粒产量不相关外,其他生育期的非根际土壤硝态氮含量均与籽粒产量显著相关。【结论】在华北小麦–玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续三年减氮 25% 甚至 40%,未显著改变夏玉米根系形态及根际无机氮供应水平,氮肥利用率显著提高,但非根际无机氮供应水平和籽粒产量有下降趋势。因此,在河北高肥力地区小麦?玉米轮作下短期减少氮肥用量可行,持续减施还需进一步研究。     

不同形态氮肥对玉米干物质、氮素积累及土壤氮素的影响

为提高玉米生产过程中的氮素利用,减少氮素损失,采用田间原位试验法,在农民习惯施用酰胺态尿素的基础上研究相同施氮量下不同形态氮素对玉米干物质积累量、氮素吸收利用、产量及土壤氮素的影响。设置不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(T1)、铵态氮肥(T2)、硝态氮肥(T3)和硝/铵态氮肥(T4)5个处理。结果表明:(1)成熟期各处理干物质和氮素积累量均为T4>T3>T1>T2>CK,T4的干物质累积量较其他施氮处理显著提高6.3%～15.0%,氮素累积量较其他施氮处理增加6.4%～30.1%;该处理延长了玉米干物质和氮素积累旺盛期,推迟了玉米干物质和氮素积累速率最大时间。(2)与T1、T2比较,T4的土壤氮素依存率、氮素表观损失分别显著减少10.9%～23.1%、12.8%～49.1%。整个生育期,各施氮处理的土壤硝态氮含量明显高于铵态氮,且各处理的土壤硝态氮含量降幅大于铵态氮。(3)T4的氮肥利用效率、氮肥生产效率、氮肥农学效率及玉米产量均较优,其氮肥利用效率、氮肥生产效率、氮肥农学效率分别较其他施氮处理提高6.8%～25.9%、7.3%～14.4%、21.3%～48.3%,产量显著增加7.3%～14.4%。因此,硝/铵态氮肥配施在河北黑龙港地区比农民习惯施用尿素更能促进玉米增产和氮素利用,有效减少氮素表观损失。     

减量控释氮肥对大棚甜椒产量及土壤硝态氮、铵态氮分布的影响

采用田间试验方法研究不同控释氮肥施用量对大棚甜椒生长及硝态氮、铵态氮含量分布的影响。结果表明,控释氮肥处理对大棚甜椒的产量、肥料利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力较常规施肥有不同程度的提高,以RF30处理最佳。各施肥处理均显著增加了土壤全氮、甜椒Vc、可溶性糖、硝酸盐的含量,降低了可滴定酸的含量。施肥处理显著增加了0-60cm土层硝态氮含量,满足了甜椒在不同时期对氮素的需求。控释氮肥处理0-60cm土层铵态氮含量差异不大,常规施肥铵态氮含量明显下降。综合考虑在农民习惯性施肥基础上施用70%控释氮肥可以保证较高的产量和较好的果实品质。     

铵态氮肥和硝态氮肥施入时期对小麦增产的影响

在陕西永寿和河南洛阳进行2年大田试验,研究铵态和硝态氮肥在小麦不同播期施用和播前15~20天施用的效果。试验设不施氮、施铵态氮和硝态氮各100kg/hm2 3个处理;试验期间分别测定根际与非根际土壤铵、硝态氮和pH变化,以及不同时期植物体内铵态氮、硝态氮和酰胺态氮的含量。试验表明,在硝态氮含量低的土壤上,硝态氮肥效果一般优于铵态氮肥,但效果大小和播期早晚、施氮早晚有关。早期播种硝态氮对籽粒增产量比铵态氮高出0.68倍,晚期播种增产1.75倍;播前15天施氮,硝态氮和铵态氮的增产率分别为10.7%和8.8%,无显著差异,而晚期施氮,分别为10.5%和6.2%,差异显著。施用硝态氮,小麦根际土壤pH有上升而施用铵态氮有下降现象,升降幅度为0.1左右pH单位。非根际土壤向根际土壤的养分传输低于作物吸收速率,根际内土壤的硝态氮有耗竭现象,非根际土壤硝态氮平均浓度为11.7mg/kg,而根际土壤仅为4.4mg/kg,后者仅为前者的38%。硝态氮肥不但能使小麦吸收较多的硝态氮,而且能将吸收的硝态氮较快地转化为铵态氮和酰胺态氮,及时转送到茎叶生长部位,对保证作物氮素营养有更好效果。     

生物质炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用的影响

为探明生物炭与氮肥配施对土壤中氮素循环和烤烟氮素利用的影响,采用盆栽试验,设置四个处理：5 g/盆纯氮（CK）,5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T1）,3.5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T2）,2 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T3）,利用15N标记的氮肥,测定生物炭与氮肥配施条件下烤烟生长不同时期土壤中15N的残留量、不同形态氮素的含量、土壤微生物量氮和移栽后90 d烟叶对不同氮源氮素的累积量。试验结果表明：相同施氮量时,生物炭的施用可以提高土壤中15N残留量、土壤无机氮、碱解氮、微生物量氮的含量和叶片对氮素的累积量。生物炭与氮肥配施时提高了肥料氮在烟叶中的占比,使15N利用率也提高了25.4%-63.3%。与对照相比,T2处理植烟土壤中铵态氮、硝态氮、碱解氮在移栽后75 d比对照分别提高了17.3%、8.0%、7.2%,碱解氮和微生物量氮的含量在移栽后90 d时也高于对照。在本试验条件下,生物炭与氮肥配施对土壤氮素的影响是显著的,施用生物炭时减少30%氮肥用量是可行的。     

土壤辐照灭菌对土壤中铵态氮和硝态氮行为的影响

拟通过土壤辐照灭菌的方法,研究土壤微生物对硝态氮和铵态氮在土壤中的相互转化、固持及损失的影响,为提高作物氮肥利用率提供理论依据。采用土壤纯培养的方法,通过外源添加~(15)N标记铵态氮肥[(~(15)NH_4)_2SO_4]和硝态氮肥(Na~(15)NO_3),结合γ辐照灭菌的方法,培养30 d后,测定分析了灭菌和未灭菌土壤中总的、来自于肥料的和来自于土壤的铵态氮和硝态氮含量,并定量评价了肥料氮在土壤中的残留、固持和损失情况。结果表明:灭菌显著抑制铵态氮向硝态氮的转化,激发土壤铵态氮的释放,对铵态氮在土壤中的残留、固持和损失没有显著影响;灭菌对土壤硝态氮转化为铵态氮的过程没有影响,降低了硝态氮在土壤中的残留和固持,增加了硝态氮的损失;与外源添加硝态氮相比,外源添加铵态氮促进了土壤自身无机氮的释放,外源添加的铵态氮在土壤中残留低、固持高、损失高。因此,总体来看,灭菌有利于土壤铵态氮的积累,却降低土壤硝态氮的积累。虽然外源铵态氮较外源硝态氮更能激发土壤无机态氮的释放,并更易被土壤固持,但是铵态氮肥较硝态氮肥在土壤中残留少、损失多。     

冬小麦-夏玉米轮作体系中不同施氮水平对玉米生长及其根际土壤氮的影响

在河北衡水潮土上进行田间试验,以当地习惯高氮用量(小麦季施N 300 kg/hm2,玉米季施N 240 kg/hm2)为对照,研究冬小麦-夏玉米轮作体系中减少氮肥用量对玉米季植株生长、氮素吸收及根际土壤中无机氮与微生物量氮的影响。结果表明,两季作物氮肥施用量减少25%和40%,对玉米产量、生物量及植株体内氮累积量未产生明显影响,氮肥利用率提高。不同氮肥施用量对根际和非根际土壤铵态氮含量的影响不显著;减少氮肥施用量,对玉米根际土壤硝态氮含量也没有明显影响。在玉米苗期、抽雄期和成熟期,习惯高施氮量处理的非根际土壤硝态氮含量较高,其中抽雄期,非根际土壤硝态氮含量较氮肥减施40%用量处理高出近一倍,但非根际土壤微生物量氮水平含量明显降低。氮肥减施未影响根际土壤微生物量碳、氮含量,反而增加了非根际土壤微生物量碳、氮水平。在高肥力的潮土上,冬小麦/夏玉米轮作体系中适当减施氮肥并未影响玉米根际土壤氮素水平,可保证玉米稳产,实现减氮增效。