留茬对小麦/玉米间作氮素吸收和硝态氮分布、淋失的影响

为减少高产农田硝态氮累积对地下水的潜在污染,在甘肃石羊河流域绿洲灌区设置裂区试验,研究不同留茬方式对单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作氮素吸收、土壤硝态氮分布、淋失的影响。结果表明:不同留茬方式对作物籽粒、秸秆含氮量影响较小。间作比单作显著提高了作物的籽粒吸氮量和氮收获指数;2种作物无论间作或单作,立茬土壤0-20cm硝态氮累积显著高于焚烧和翻还,20-60cm则相反,60cm以下受留茬方式影响差异不显著;土壤硝态氮残留单作小麦翻还比焚烧和立茬处理分别高11.41%和8.13%,单作玉米焚烧比立茬和翻还分别高26.97%和17.02%;植株总吸氮量小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧高9.58%和6.10%;硝态氮淋失量小麦/玉米间作平均比单作处理低30.75%,小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧处理低28.04%和10.23%。综上所述,小麦/玉米间作立茬硝态氮淋失最少,更有利于环境保护。     

覆盖作物－玉米间作对土壤碳氮含量及相关酶活性的影响

  目的  针对东北地区常规农业重用轻养以及玉米连作导致土壤养分不均衡、土壤健康下降等问题,开展覆盖作物－玉米间作对土壤碳氮含量及相关酶活性的影响研究,以期为东北地区保护性利用模式的扩展提供科学依据。  方法  在覆盖作物－玉米间作种植模式下,探讨紫花苜蓿、毛苕子和黑麦草三种覆盖作物对土壤碳氮及酶活性的影响。  结果  不同种植模式和覆盖作物类型显著影响了覆盖作物－玉米间作系统的土壤氮含量及相关酶活性,土壤有机碳含量仅在不同种植模式间有显著差异。在拔节期,与玉米单作相比,紫花苜蓿－玉米间作可以显著增加土壤速效氮含量,其硝态氮和铵态氮含量分别增加了14.94 mg kg?1和2.07 mg kg?1,并且参与氮转化的亮氨酸氨基肽酶活性提高17.9 nmol g?1 h?1。与其他覆盖作物相比,单作毛苕子可以显著提高土壤乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶的活性。毛苕子间作系统的过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著高于黑麦草间作系统,二者分别提高了12.65%和66.94%。在成熟期,玉米单作和间作的土壤有机碳和全氮含量显著高于覆盖作物单作,土壤碳氮水解酶和氧化酶活性均无显著差异。冗余分析表明,土壤铵态氮含量是影响土壤酶活性的关键环境因子。  结论  玉米与豆科覆盖作物的种植增加了间作玉米土壤速效氮的含量,提高了氮转化相关酶的活性,增强了土壤氮素转化潜能及可利用性。研究区适宜选取紫花苜蓿和毛苕子作为覆盖作物种植。     

向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用

间套作不但能提高作物产量和资源利用效率,也是有效降低土壤风蚀的重要措施。明确间套作体系中氮素竞争与互补机理,提高氮素利用效率对区域农业可持续发展有着重要意义。该研究于2010年和2011年在内蒙古武川进行了大田试验,利用半微量凯氏定氮方法测定植株各器官氮素含量和氮吸收量,探讨间作中作物对氮素吸收和利用的特征。结果表明,从系统角度出发,向日葵和马铃薯间作系统的氮吸收当量比(NER)为0.95～1.02,差异不显著,这种间作模式对作物氮的吸收效率没有影响。从作物角度出发,间作没有显著提高向日葵的氮素吸收和利用效率,却降低了系统中马铃薯的氮素吸收和利用效率。间作中,向日葵氮偏吸收当量比为0.53～0.74,大于其种植比例(50%),说明间作向日葵具有显著的氮素竞争和吸收优势;而马铃薯氮偏吸收当量比为0.28～0.42,低于其在间作中所占的比例(50%),处于显著劣势。间作马铃薯产量(鲜薯质量,80%含水率)的氮素生理利用效率(NPE)为249.2g/g,略低于单作(269.8g/g),其中4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)间作马铃薯的NPE为238.2g/g,显著低于单作。4P:4S间作向日葵产量(籽粒质量,12%含水率)的NPE为30.1g/g,高于单作(25.9g/g)和2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)间作的NPE(22.8g/g)。在4P:4S间作模式中,向日葵的NPE有所提高,作为代价,降低了马铃薯的NPE。间作中马铃薯的收获指数HI(0.83)低于单作(0.87),间作向日葵的HI(0.40)高于单作的HI(0.33)。间作作物NPE的变化主要受作物收获指数HI的影响。     

基于DNDC模型的华北典型农田氮素损失分析及综合调控途径

氮素损失对农业生产造成的影响已成为当前研究的热点,模型是对氮素损失影响评价及定量化研究的有效手段。利用华北典型农田冬小麦-夏玉米轮作种植模式的作物产量、氮素淋失量等田间观测数据对DNDC模型进行了验证,并采用验证后的DNDC模型对该种植模式的氮素损失进行了定量评价,提出了综合考虑作物产量、氮素淋失量、N2O排放量以及NH3挥发损失的综合调控途径。结果表明,DNDC模型较好地模拟了冬小麦-夏玉米轮作系统作物的产量、氮素淋失的动态变化规律,以及土壤中NO3--N和NH4+-N的残留量,说明DNDC已具备模拟农田生态系统中土壤氮素生物地球化学过程的能力。模型模拟结果表明,在传统农业管理措施下,氮素通过淋失、N2O排放以及NH3挥发损失的量分别达到49.4 kg(N).hm-2.a-1、17.71kg(N).hm-2.a-1和144.8 kg(N).hm-2.a-1。综合考虑氮素损失途径,提出了适合当地农业生产条件的最优化管理措施,即减小当前常规施氮量到340 kg(N).hm-2.a-1,提高玉米秸秆还田率到100%,并保持灌溉量不变。相比常规管理措施,最优化管理措施氮素淋失量为14.1 kg(N).hm-2.a-1,降低71.5%,N2O排放量为14.91kg(N).hm-2.a-1,降低15.8%,NH3挥发损失量为117.2 kg(N).hm-2.a-1,降低19.1%,而对作物产量基本不造成明显影响。该评价结果可直接用于农业生产实践。     

基于减少土壤硝态氮淋失的作物搭配种植模式研究进展

农业生产中为获得较高作物产量而投入大量的化学肥料,同时不合理的田间管理措施使硝态氮在土壤中大量累积,增加了淋溶风险。不同作物搭配生长及种植模式在协同提高作物产量、充分利用光热资源、提高集约化生产能力方面是一种有效的栽培措施,同时在高效利用土壤养分、改善生态环境、降低硝态氮污染方面具有很大潜力。本文从不同类型作物搭配生长及不同种植模式(设施蔬菜与填闲作物、粮食作物与经济作物、粮食作物与粮食作物、粮食作物与露地蔬菜、蔬菜与蔬菜)方面综述了高效利用土壤氮素、降低土壤硝态氮累积与淋失的效果,并根据不同类型作物特点进行了机理上的解释。文末以搭配作物根系为突破点对作物种植模式进行了研究展望。     

不同轮作模式对太湖地区大棚菜地土壤氮淋失的影响

为控制太湖地区设施菜地氮素淋失,减小地下水污染风险,本研究选取2种轮作模式,即芹菜-番茄-莴苣（模式1）和金花菜-番茄-莴苣（模式2）,2种轮作模式下分别设置2个施氮量水平,即习惯施氮（N1）和减量施氮（N2）,研究不同轮作模式和施氮水平对设施菜地全年氮素淋洗的影响,并观测了不同轮作模式下土壤硝态氮含量、 电导率和pH的变化。结果表明,与模式1 相比,模式2可分别使N1和N2处理的淋洗液中的 NO-3-N 平均浓度降低了36%和38%,进而使全年总氮淋洗量减少了41% 和38%,但淋洗液体积不变。模式2 结合减量施氮（N2）对设施菜地氮素淋失阻控效果最佳,全年总氮淋失量为63.0 kg/hm2,而年经济效益最高,可达 51.9104 Yuan/hm2,最大经济效益提高29%。一年三季蔬菜收获后,N1处理下模式2的土壤硝态氮含量（020 cm）为189.2 mg/kg,而模式1的高达269.3 mg/kg。因此模式2可分别使N1和N2水平下的土壤硝态氮含量减少30% 和 26%,同时也显著降低了土壤pH和电导率（P＜0.05）。在太湖地区,选择需氮量较少的作物进行合理优化轮作（如金花菜-番茄-莴苣轮作模式）,是减少设施菜地氮素流失的有效手段,且具有较好的经济效益。     

玉米/大豆、玉米/花生间作对作物氮素吸收及结瘤固氮的影响

禾本科与豆科作物间作具有显著的增氮作用。为探明玉米/大豆、玉米/花生间作模式的氮素吸收、氮营养竞争能力及豆科结瘤特性的变化,解释玉米与豆科间作体系的增氮效应,通过田间试验,设置玉米单作（MM）、大豆单作（SS）、玉米/大豆间作（MS）、花生单作（PP）、玉米/花生间作（MP）等5种种植模式,研究不同种植模式对作物氮素积累、氮营养竞争强弱及豆科结瘤固氮特性的调控作用。结果表明,与单作相比,间作显著降低玉米和大豆的氮素积累量,对花生的氮素积累量影响不显著。5种模式系统氮素积累总量表现为MS > SS > MP,PP和MM处理最低且差异不显著,MS处理比MP处理显著高21.8%。与MM处理相比,MS和MP处理的玉米氮素积累量分别降低20.5%和11.7%,其中MP处理籽粒、叶片和茎秆氮素积累量比MS处理高8.9%、21.2%和14.3%。与SS处理相比,MS处理的大豆氮素积累量降低28.5%,其中,中行、边行分别降低10.1%、15.4%。玉米相对大豆氮营养竞争比率表现为强（CR_ms>1）,相对花生则表现为弱（CR_mp<1）。与SS处理相比,五叶期MS处理的大豆根瘤数量显著增加,根瘤鲜重无显著差异,盛花期后根瘤数量和鲜重均显著降低;MS处理的大豆根瘤固氮酶活性均降低,且中行降低幅度更大。与PP处理相比,开花期MP处理的花生根瘤数量和鲜重均显著增加,下针期后均显著降低;MP处理的花生根瘤固氮酶活性均降低,且边行降低幅度更大。各间作模式作物的氮素积累量虽然降低,但间作模式的系统氮素积累量却显著高于各单作模式,两种间作模式中MS处理的氮素积累总量最高。     

农田氮素淋失研究进展

本文概述了农田氮素淋失的研究进展。指出了氮素淋失的农学和环境学意义，描述了氮素迁移过程和机理，介绍了主要的模拟模型。对气候，土壤，作物和肥料等影响氮素淋失的主要因素进行了详细的分析和比较。介绍了氮素淋失的研究方法和技术及其工作难点，最后“从农业最佳管理措施”的高度提出了防止氮素淋失的对策，并提出了氮素淋失研究未来的工作重点。     

茄子/大葱间作及氮肥调控对植株硝酸盐含量及养分吸收的影响

作物根系分布深度不同,其吸收养分的土壤区域也有所不同。采用大田试验方法,选择深根系的茄子和浅根系的大葱进行间作种植,并辅以氮素调控措施,研究其对蔬菜硝酸盐含量及养分吸收的影响。研究表明,无论是常规施肥还是减量施肥,间作均能降低蔬菜体内硝酸盐含量。间作区茄子的生物量和吸氮、磷、钾量均高于单作区,而间作区大葱的生物量及吸氮、磷、钾量均有所降低。说明在这一间作模式中,茄子处于优势地位,而大葱处于劣势地位。     

小麦蚕豆间作施氮对小麦氮素吸收、累积的影响

田间试验研究了小麦蚕豆间作及4种施氮水平(0、90 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2)对小麦植株体内氮含量、小麦地上部氮素累积及氮素养分吸收速率的影响。结果表明: 间作显著增加了小麦地上部植株的氮含量, 与单作相比, 分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期不同施氮处理间作小麦植株的氮含量平均比单作提高20.0%、21.9%、21.4%和17.1%; 抽穗期和成熟期间作小麦叶、茎和穗中的氮含量均高于单作; 间作显著提高了小麦植株的氮素累积量和氮素吸收速率, 与单作相比整个生育期间作小麦氮素累积量增幅为15.5%~30.4%。无论单作还是间作, 小麦植株氮含量和氮素累积量随氮肥用量的增加而增加, 施氮对单作小麦植株氮含量、氮素累积量和氮素吸收速率的影响大于间作, 随着氮肥用量的增加, 间作优势逐渐减弱; 单作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加而增加, 间作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加呈先增后降的趋势。本研究表明, 间作和施氮促进了小麦对氮素的吸收利用, 间作优势与施氮水平密切相关, 间作体系中氮素养分的合理投入是发挥间作优势的关键。