秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理，为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田，2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验，在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS)，研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比，80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量，促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量；80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%；3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%)，提高氮肥利用率6.4%～10.3%；而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%，氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田，不仅增加了土壤有机碳氮含量，还减缓了土壤的硝化作用，增加了土壤铵态氮积累，实现对作物所需养分的持续供应，因而在维持和提高作物产量的同时，提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

化肥氮素减施条件下生物炭施用对冬瓜产量和品质及土壤氮素淋失的影响

【目的】明确冬瓜产量、品质及土壤氮素淋失对化肥氮素减施与生物炭施用的响应，为珠三角地区蔬菜生产科学施用氮肥和生物炭提供理论依据。【方法】在佛山市三水区开展2年田间小区试验，试验设对照(Control)、常规施肥(100%N)、减氮30%(70%N)、减氮30%+生物炭10 t hm^-2(70%N+BC10)和减氮30%+生物炭20t hm^-2(70%N+BC20)5个处理，测定各处理冬瓜产量与品质、土壤氮素淋失与养分指标等的变化。【结果】相较100%N处理，70%N处理2019年冬瓜产量降低27.4%；而70%N+BC10和70%N+BC20处理冬瓜产量较70%N处理2019年分别提高18.2%和32.6%,2020年分别提高13.8%和46.3%，其产量水平与100%N处理相当，说明施用生物炭对冬瓜有显著增产效果，且单位面积冬瓜数量、单瓜重及瓜长均有所提高。与70%N处理相比，生物炭与等氮量配施各处理冬瓜亚硝酸盐含量降低、维生素C含量提高，可溶性固形物、出汁率、总酸度等指标变化不显著，且以施用10t hm^-2生物炭处理...     

生物炭基肥与紫云英联合还田对红壤区早稻干物质累积和氮素利用特征的影响

  【目的】  探讨生物炭基肥与紫云英联合还田对提高水稻产量与氮素利用率的影响，为同时实现稻区秸秆循环利用和降低氮肥用量提供参考。  【方法】  采用盆栽实验，设计不施氮肥 (CK₀)、施100%氮肥 (CK₁)、减施20%氮肥后分别施炭基肥 (BF)、紫云英 (MV) 以及两者联合还田 (BF + MV) 5个处理。分析了早稻地上部干物质累积量、产量构成及氮素吸收利用。  【结果】  与CK₁相比，减施20%氮肥后，紫云英和炭基肥单独或联合还田均可通过增加早稻千粒重和有效穗数而改善其产量构成；炭基肥单独或与紫云英联合还田不仅可有效提高早稻籽粒和地上部干物质量 (P > 0.05)，而且分别显著提高了籽粒中氮素生理利用率11.8%与7.52% (P < 0.05)；紫云英单独还田分别显著提高籽粒和地上部干物质量11.8%和7.62%，以及地上部氮素累积量10.9% (P < 0.05)。另外，由Pearson相关分析表明，减施20%氮肥条件下，紫云英还田与早稻千粒重和籽粒氮素累积量呈显著正相关关系，炭基肥还田与早稻地上部氮素生理利用率和干物质生产效率呈显著或极显著正相关关系。  【结论】  在确保红壤稻区早稻不减产的前提下，将秸秆炭化生产炭基肥与冬季豆科绿肥联合还田，既有利于提高作物秸秆资源利用率，又降低稻田氮肥用量，并提高氮素利用率，从而为水稻绿色生产开辟新途径和提供理论依据。     

氮肥优化减施对土壤-莴苣系统氮磷平衡及产量效益的影响

采用田间小区试验, 研究了氮肥减施20%(80%N)与施肥优化[施缓释尿素并减氮20%(80%N+CRU)、氮肥减施20%并添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂(80%N+QD)、氮肥减施20%并添加土壤调理剂(80%N+SC)]对土壤-莴苣系统氮磷平衡以及产量效益的影响。结果表明: 3 种优化减氮处理均在一定程度上降低了菜地土壤NO₃^--N(硝态氮)、Olsen-P(有效磷)含量及硝化率水平, 从而降低了氮磷流失进入环境的风险; 同时减氮处理还提高了土壤氮素的利用效率, 增加了蔬菜鲜样产量及菜农实际收入, 效益明显。其中, 80%N+CRU 处理降低土壤NO₃^--N 和Olsen-P 含量最为明显, 但该处理植株可食部分容易累积硝酸盐, 收获时莴苣茎硝酸盐含量显著高于常规施肥处理(CF)和《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》(GB18406.1—2001)(P<0.05); 80%N+QD 处理对各时期土壤Olsen-P 及蔬菜可食部分硝酸盐含量影响较小, 却显著降低了菜地土壤的硝化率水平(P<0.05),从而提高了养分利用效率, 同时与CF 处理相比, 该处理较大幅度增加了莴苣鲜样产量(茎21.7%, 叶7.6%)、总收入(13.0%)、实际收入(14.0%)和产投比(14.2%), 是最佳减氮优化处理。试验地80%N+SC 处理效果不稳定,与常规施肥差异不显著。兼顾经济、食用风险、生态环境等效益, 建议在高肥力菜地土壤中, 氮肥减量与脲酶抑制剂、硝化抑制剂配合施用。     

夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响

  【目的】  研究夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响,为提高秸秆和氮肥利用效率,实现冬小麦高产高效提供理论依据。  【方法】  本试验于2019—2021年在山东农业大学试验站进行。分别在夏玉米秸秆全量还田(S)、半量还田(1/2S)和不还田(CK)条件下,设施氮量为N 210 kg/hm2 (N)和178.5 kg/hm2 (?15%N),即SN、S?15%N、1/2SN、1/2S–15%N、CKN和CK–15%N,共6个处理。分析小麦不同生育时期地上部氮素积累量、氮素营养指数(NNI)、氮素吸收效率(UPE)、吸收氮素利用效率(UTE)和氮素利用率(NUE)。  【结果】  与CKN处理相比,SN、S–15%N和1/2SN处理的小麦产量分别显著增加了12.79%、11.24%和12.63%,成熟期地上部氮素积累量分别显著增加了24.45%、22.81%和23.51% (P<0.05)。SN和1/2SN处理小麦成熟期土壤无机态氮累积量分别较CKN处理显著增加了4.81%和3.19%,S–15%N和1/2S–15%N处理较CK–15%N处理分别显著增加了8.28%和5.15%。小麦拔节期,CKN处理的NNI为0.90,其余处理较CKN显著降低8.14%～25.56%。小麦开花后,SN处理的NNI大于1,且比CKN显著增加了28.66%;S–15%N和1/2SN的NNI分别为0.98和1.08,分别较CKN处理显著增加20.66%和17.45%。SN、S–15%N和1/2SN处理的UPE较CKN分别显著增加16.99%、42.65%和27.15%。与CKN相比,SN和S–15%N处理的UTE分别显著降低10.68%和8.29%。SN、S–15%N和1/2SN处理的NUE较CKN分别显著增加10.41%、29.55%和14.19%。  【结论】  不减少氮肥用量(N 210 kg/hm2),夏玉米秸秆半量还田与全量还田的小麦产量无显著差异;与施氮量210 kg/hm2相比,减施15%氮肥,玉米秸秆全量还田不会显著降低小麦产量,且获得更高的氮肥利用效率,而半量还田小麦产量显著降低。     

控释氮用量及生物炭对玉米产量及土壤生物化学性质的影响

为探明控释氮肥、生物炭及秸秆还田对作物产量及土壤的作用,通过玉米盆栽试验研究不同施氮量普通尿素与控释肥、添加生物炭及秸秆还田对玉米产量及土壤性质的影响。研究结果表明:控释肥和秸秆还田能够显著提高玉米产量,推荐施氮量控释肥(100%CRF)、70%推荐施氮量控释肥(70%CRF)和推荐施氮量普通尿素+秸秆还田(100%Urea+S)处理玉米产量比推荐施氮量普通尿素(100%Urea)处理分别提高46.62%,22.12%和27.24%;70%CRF比70%推荐施氮量普通尿素(70%Urea)处理产量提高36.37%;添加生物炭增产不显著,但显著提高土壤pH;控释肥及添加生物炭处理提高土壤氮素有效性;生物炭和秸秆还田提高土壤中有机碳的含量;控释肥和秸秆还田提高土壤脱氢酶、脲酶、中性磷酸酶活性,添加生物炭提高土壤脲酶活性,抑制土壤脱氢酶和中性磷酸酶活性;所有不同处理间土壤过氧化氢酶活性差异不显著。     

秸秆生物炭配施氮肥对潮土土壤碳氮含量及作物产量的影响

【目的】探讨玉米秸秆生物炭配施氮肥对华北潮土区土壤理化特性和作物产量的影响,阐明土壤和植株对生物炭和氮肥施用的响应,旨在为该区域秸秆资源高效利用、培肥土壤及作物增产提供科学依据。【方法】以华北冬小麦–夏玉米轮作区为研究对象,研究玉米秸秆生物炭 (缺氧条件下 450℃ 热裂解 1 小时获得) 配施氮肥对土壤养分含量、微生物量以及作物产量的影响。试验采用裂区设计,以秸秆生物炭施用量为主区,施氮量为副区。秸秆生物炭用量设 0、7.5 和 22.5 t/hm2 3 个水平 (以 BC₀、BC_7.5、BC_22.5 表示);氮肥用量设 0、150、225 和 300 kg/hm2 4 个水平 (以 N₀、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀ 表示)。小麦在 2014 年 10 月 9 日播种,次年 6 月 8 日收获;玉米在 2015 年 6 月 10 日播种,当年 9 月 28 日收获。在作物成熟期进行产量测定,并采集 0—20 cm 土壤样品以及采用常规方法进行土壤有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、可溶性有机碳 (DOC)、铵态氮 (NH₄+-N)、硝态氮 (NO₃–-N)、土壤微生物量碳 (MBC) 和微生物量氮 (MBN) 的测定。【结果】生物炭对土壤养分含量、微生物量碳氮及作物产量有极显著影响。生物炭用量增加,土壤 SOC、TN、DOC、NO₃–-N 含量以及土壤 SOC/TN 比值均显著增加,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 165.0%、74.1%、39.1%、75.1% 和 44.0%。MBC、MBN 含量和作物产量均以 BC_7.5 处理达最大值,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 49.2%、57.6% 和 46.1%,BC_22.5 较 BC_7.5 处理平均降低 12.1%、7.3% 和 9.7%;施用生物炭降低 NH₄+-N 含量,BC_7.5 和 BC_22.5 处理较 BC₀ 分别下降 18.4% 和 23.7%。随着氮肥施用量的增加,SOC、DOC、NH₄+-N、MBC、MBN 含量均先增后减,在施氮水平为 150 kg/hm2 时,其含量均达最大值,较 N₀ 最大增加幅度分别为 29.7%、22.9%、44.8%、79.4% 和 115.3%。所有施氮的处理作物产量较 N₀ 均显著增加,而三个施氮处理间其产量差异不显著 (P>0.05)。【结论】在维持作物产量不降低的情况下,短期内 N₁₅₀BC_7.5 处理对提升土壤肥力的效果最佳,是较为理想的施肥方式,但其有效机制及长期效果还需进一步试验研究。     

安徽单季稻区紫云英翻压的氮肥替代效应

  【目的】  紫云英富含氮素营养,是重要的有机氮源。基于两地、两年田间试验,研究紫云英还田下氮肥减量对水稻产量、氮素吸收、氮肥利用率和土壤有机质组分的影响,分析稻田翻压紫云英对化肥氮的替代效应。  【方法】  试验于2017—2019年连续两年在安徽省贵池区和霍山县进行,均设置7个处理,分别是冬闲+不施氮肥(–N)和冬闲+常规施氮(100%N)两个对照,以及冬种紫云英条件下,施常规氮肥量的0% (Mv)、40% (Mv+40%N)、60% (Mv+60%N)、80% (Mv+80%N)和100% (Mv+100%N) 5个处理。2018和2019年水稻收获后,调查水稻产量和氮素吸收量,计算氮肥利用率。  【结果】  Mv+60%N处理两地、两年水稻产量平均为8349 kg/hm2,与Mv+80%N、Mv+100%N和100%N处理差异不显著,显著高于Mv+40%N和Mv处理(P< 0.05)。与100%N处理相比,Mv+60%N、Mv+80%N处理两年、两地水稻氮素吸收量差异不显著,Mv+40%N显著降低,Mv+100%N增加。与100%N处理相比,Mv+40%N、Mv+60%N、Mv+80%N和Mv+100%N处理的水稻季氮肥利用率分别平均提高了46.3%、31.6%、16.1%和4.4%,氮肥农学效率分别提高了61.6%、43.6%、23.2%和0.1%。试验开展两年后,与100%N处理相比,在种植紫云英基础上减施不同比例氮肥后土壤有机碳含量增加3.3%～13.8%,颗粒态有机碳增加14.9%～32.0%。  【结论】  综合产量、氮肥效率和土壤培肥效果,紫云英翻压还田下,减少常规氮量的40% (Mv+60%N)不仅可保证水稻氮素营养,维持高产,氮肥利用率和农学效率分别提高了31.6%和43.6%,还可以提高土壤碳和氮含量,是安徽稻田较好的施肥模式。     

氮肥减施下添加硝化抑制剂对夏玉米灌浆期叶片生理特性的影响

为明确氮肥减施条件下添加硝化抑制剂对夏玉米灌浆期叶片生理特性的影响,本研究设置氮肥正常施用量、氮肥不同减施量及其添加硝化抑制剂处理,研究玉米灌浆期叶片SPAD值、荧光特性、氮素代谢关键酶活、籽粒产量及氮效率的变化。结果表明,氮肥减施20%时添加硝化抑制剂处理能够显著增加果穗粒数,籽粒产量为11.59 t·hm^-2,达到正常施氮量水平。与正常施氮处理相比,氮肥减施30%和20%时添加或不添加硝化抑制剂,氮效率均显著提高,其中氮吸收效率和氮利用效率在各处理间表现不一致,氮吸收效率以氮肥减施30%处理最高,为0.72 kg·kg^-1,氮利用效率以氮肥减施30%添加硝化抑制剂最高,为72.23 kg·kg^-1。玉米灌浆期,氮肥减施20%并添加硝化抑制剂处理下穗位叶SPAD值优势明显,最大荧光和PSⅡ综合性能指数等荧光指标明显提高,氮素代谢关键酶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著增强。综上,在本试验条件下,氮肥减施20%并添加硝化抑制剂能增强玉米灌浆期氮素代谢能力,协调碳氮代谢之间的关系,提高氮效率,增加玉米籽粒产量,达到玉米节本增效的目的。本研究结果为在夏玉米生产上推广施用硝化抑制剂提供了理论依据。     

河西绿洲灌区玉米间作绿肥根茬还田的氮肥减施效应

  【目的】  明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应。  【方法】  玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年。试验共设8个处理,包括无绿肥根茬还田条件下后茬玉米不施肥对照,施常规量氮肥(N 375 kg/hm2),只有针叶豌豆、毛叶苕子根部还田,以及根部还田配合常规氮肥量的80%、90%。于2020年玉米收获后测产,并测定了玉米秸秆和籽粒氮、磷、钾养分含量,同时分析了0—20 cm土壤有机质、速效氮磷钾含量及土壤氮库(全氮、有机氮、无机氮、颗粒态有机氮、可溶性有机氮、土壤微生物量氮)。  【结果】  与常规施氮肥相比,根茬单独还田降低了玉米产量;绿肥根茬配施80%、90%常规量氮肥处理之间的玉米籽粒产量没有显著变化,其中针叶豌豆配合80%常规量氮肥还显著增加了玉米产量7.6%;玉米地上部氮磷钾累积量略有增加,而籽粒氮、磷、钾养分累积量分别增加了31.7%～56.4%、37.8%～60.0%、61.7%～96.8%;玉米氮肥农学效率、偏生产力、氮素吸收效率和氮肥表观利用率均显著增加,以针叶豌豆根茬配施80%常规量氮肥处理的增加幅度最高,增加值分别为43.6%、34.5%、107.9%、35.8个百分点 (P<0.05)。采用改进的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价,以针叶豌豆根茬还田配施80%常规量氮肥处理提升土壤肥力的效果最为显著,土壤综合肥力指数较常规施氮肥处理提升23.0%。偏最小二乘法路径模型和聚合增强树分析表明,施肥处理主要通过调节土壤氮贮量影响玉米产量,土壤全氮、无机氮对产量的贡献率较高,分别为36.5%、26.8%。  【结论】  绿肥根茬连续还田条件下,减少后茬玉米氮肥常规用量的20%可维持甚至提高玉米产量,大幅提升玉米的氮磷钾吸收量和氮肥表观利用率。根茬还田配合适量氮肥可以通过提升土壤氮库贮量提高土壤综合肥力。在河西走廊,玉米产量和环境效益俱佳的栽培管理方式是针叶豌豆根茬还田配合80%的常规氮肥用量,毛叶苕子根茬还田配合80%～90%的常规氮肥用量。     

我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征

【目的】传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用的肥料氮的比例,没有反映肥料氮在土壤中的残留及其利用情况。利用长期定位试验能反映土壤氮库变化的优势,分析不同施肥条件下作物的传统氮肥利用率(氮肥表观利用率)和真实利用率,揭示我国典型区域氮肥的真实利用和损失状况。【方法】本研究选用了两种旱地土壤(北京褐潮土和郑州轻壤质潮土)和两种水旱轮作土壤(重庆紫色土和武汉黄棕壤)上的长期定位试验(15~31年)在4种施肥处理,即不施肥(CK)、单施化肥氮(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)和化肥氮磷钾与有机肥配施(NPKM)处理取样分析比较作物吸氮量、土壤全氮演变、年均氮肥表观利用率与真实利用率,并计算了不同施肥条件下的氮肥表观损失率与真实损失率。【结果】3个施肥处理,褐潮土、轻壤质潮土、紫色土和黄棕壤上的平均氮肥真实利用率为47.6%、56.6%、57.0%和56.3%,显著高于氮肥表观利用率(33.6%、42.1%、37.8%和25.8%)。这是因为NPK和NPKM处理的肥料氮在土壤氮库中的每年速率积累为N 6.26~37.3 mg/kg的。氮肥真实利用率在褐潮土和轻壤质潮土上比表观利用率高10.9%~17.5%在紫色土和黄棕壤上高18.6%~32.9%,说明传统氮肥利用率更为低估水田轮作下作物的真实利用率。NPK和NPKM处理,褐潮土和轻壤质潮土的氮肥表观利用率以每年1.76~2.49个百分点的速率显著上升,氮肥真实利用率以每年1.50~2.29个百分点的速率显著上升,说明华北旱地上化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加氮肥的利用率,减少氮肥的损失。黄棕壤上的氮肥真实利用率在显著增加而表观利用率没有显著增加,是由于NPK和NPKM处理的黄棕壤全氮含量以每年N17.5~37.3 mg/kg的速率在显著增加说明化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加黄壤的氮库库容。【结论】目前我国农田氮肥利用率普遍被低估约20%尤其是在土壤全氮含量变化较大的水旱轮作农田。     

氮肥优化减施对土壤氮磷累积及蔬菜产量品质的影响

针对长期不合理高化肥投入量导致城郊区菜地土壤环境恶化的现状,为探讨氮肥减施对城郊区菜地土壤氮磷累积及蔬菜产量品质的影响,应用田间小区试验,研究了长沙市郊2种不同菜地土壤中,氮肥减施20%与缓释尿素,脲酶抑制剂/硝化抑制剂,土壤调理剂配合施用的环境和农学效应。结果表明:与常规施肥处理相比,采用缓释尿素减施20%化学氮肥(80%N(CRU))有效降低了菜地土壤Olsen-P和NO3--N的含量,减少了其面源污染风险,但该处理蔬菜可食部分容易累积硝酸盐,也增加了食用风险;通过添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂减施20%化学氮肥(80%N+QD),生育中期土壤NH4+-N含量和蔬菜鲜样产量分别增加了69.2%,262.0%(p<0.05)和2.5%,12.1%(p<0.05),对土壤Olsen-P、NO3--N以及可食部分硝酸盐含量影响不显著;减施20%化学氮肥配以添加土壤调理剂(80%N+SC)在2种种植年限的菜地中效果欠稳定。兼顾经济、食用风险、生态环境等效益,建议在高肥力菜地施肥实践中,氮肥减施与脲酶抑制剂/硝化抑制剂配合施用。     

秸秆还田配施氮肥对河套平原砂壤土的物理特性和春玉米氮效率的影响

针对内蒙古河套平原灌区过量氮肥投入导致土壤肥力降低、氮肥利用率偏低的问题,开展以秸秆处理为主区,5个施氮量为副区[常规施氮300 kg/hm²(N300)、减氮15%(N255)、减氮30%(N210)、减氮45% (N165)、不施氮(N0)]的裂区试验,研究春玉米产量、氮肥利用效率、土壤物理性状的变化,旨在为河套平原春玉米氮效率的提高和土壤肥力的增强提供依据。结果表明,秸秆还田配施氮肥可显著降低土壤容重、紧实度,提高土壤含水量,其中以N255处理最优,较秸秆不还田处理含水量增加了22.77%;土壤容重、三相比偏离值分别降低了4.06%～4.33%、32.68%。秸秆还田两年后与秸秆不还田处理相比产量提高了4.87%～7.25%。还田两年后(2020年)秸秆还田条件下N255处理的产量达到了14.16 kg/hm²,与N300处理相比差异不显著;与秸秆不还田相比,秸秆还田与氮肥配施可提高氮肥农学效率、氮肥偏生产力,其中N255处理的增幅最大,分别提高了12.82%、7.25%,而N300处理的增幅最小。综上所述,在河套平原灌区,秸秆还田配施255 kg/hm²氮最适宜,不但降低了土壤容重、紧实度,提高了土壤含水量,也使土壤三相比逐渐接近理想状态,还提高了玉米的产量及氮效率,随着还田时间的增加,增产效果也逐渐增加。     

热解温度和氮肥用量影响生物炭的减排和增产效应

  【目的】  研究生物炭性质与氮肥用量对河套灌区春玉米田温室气体排放和产量的影响,为河套灌区高效利用生物炭固碳减排提供理论支撑。  【方法】  试验采用室内培养与田间试验相结合的方法,供试材料为秸秆生物炭和竹炭。田间试验设常规施氮300 kg/hm2对照(N)、常规氮量配施秸秆炭(SB+N)、常规氮量配施竹炭(BB+N)、减氮50%配施秸秆炭(SB+50%N)、减氮50%配施竹炭(BB+50%N)。采用静态暗箱–气象色谱法测定春玉米田温室气体排放量,并测定玉米产量。室内培养试验中分别制备热解温度为200℃、400℃和600℃的秸秆炭(S)和竹炭(B)加入土壤中,平衡3天后施入N 300 kg/hm2开始恒温恒湿培养,共培养14天。监测了不同培养时间土壤中N₂O、CO₂及CH₄气体的排放通量。  【结果】  与N处理相比,SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理0—5 cm深土壤温度分别提高了0.50℃、1.84℃、0.35℃和1.37°C,0—10 cm深土壤温度分别提高了0.43℃、1.83℃、0.39℃和1.11°C;0—10 cm土壤含水率分别提高13.70%、8.90%、12.33%和8.90%。与N处理相比,在春玉米整个生育期内SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理的土壤N₂O累积排放量分别减少了21.91%、23.16%、25.98%和28.17% (P<0.05);SB+N和BB+N处理的CO₂累积排放量分别提高了7.96%和9.94% (P<0.05),而SB+50%N和BB+50%N处理的分别降低了11.54%和10.74% (P<0.05);整个春玉米生育期各生物炭处理的CH₄累积排放量为负值,显著低于N处理(P<0.05);SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%N处理土壤的全球增温潜势(GWP)分别降低了23.26%、23.98%、27.00%和29.14%,温室气体排放强度(GHGI)分别降低了27.24%、28.97%、32.57%和34.68% (P<0.05)。生物炭添加能够提高玉米产量,SB+N、BB+N、SB+50%N和BB+50%处理较N处理分别增加5.47%、7.01%、8.26%和8.47% (P<0.05)。培养试验发现生物炭能够减少土壤N₂O和CO₂的排放。N₂O和CO₂的排放通量随生物炭热解温度升高而减少,在相同热解温度下,竹炭的减排效果优于秸秆炭。各处理下土壤CH₄的排放均表现为碳汇,其中600°C制备的竹炭对CH₄的吸收量最高。  【结论】  施用生物炭能够改善土壤温度和土壤含水率,并显著降低N₂O和CH₄累积排放量,但常规施氮量下施用生物炭会提高CO₂累积排放量。施用生物炭能够显著提高春玉米的产量并降低春玉米田GWP和GHGI。培养试验进一步说明了竹炭的减排效果优于秸秆炭,高热解温度的生物炭减排效果优于低热解温度生物炭,综合考虑田间与室内培养试验的结果、环境效益和经济效益,减氮50%配施竹炭的处理是河套灌区春玉米田提高产量并减少温室气体排放较为合适的措施。     

不同硝化抑制剂对黑土N2O的减排效果

【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N₂O排放的有效措施，本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N₂O排放的影响，为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N₂O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理：不施氮肥(N0)，常规施氮(N200)，减氮20%(N160)，减氮20%分别配施硝化抑制剂双氰胺(N160+DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(N160+DMPP)和2-氯-6 (三氯甲基)-吡啶(N160+CP)。测定全年土壤N₂O排放通量，同步测定土壤温度和含水量以及玉米生长季土壤铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】施氮显著提高了土壤NH₄⁺-N含量，且各施氮处理间差异不显著。施用硝化抑制剂处理降低了土壤NO₃^--N含量，DCD和DMPP处理的NO3--N...     

吉林省中部黑土区秸秆全量深翻还田条件下春玉米氮肥适宜用量研究

  【目的】  基于多年玉米秸秆全量深翻还田试验,探究吉林省中部黑土区春玉米氮肥适宜用量及群体氮素累积与分配特征。  【方法】  本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市进行,为双因素田间试验。主因素为施氮水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 (N300)、360 (N360) kg/hm2;副因素为品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定不同生育时期玉米各器官干物质积累量、吸氮量及产量构成。  【结果】  增施氮肥对玉米产量影响显著,年份、处理、品种对产量的影响具有明显的交互作用。N0处理的产量随着年限的增加而逐年递减,2018年和2019年相比于2017年产量分别降低10.9%和26.2%;各处理间差异也逐渐增大,2017年N180处理比N0处理产量增加23.2%,到2019年N180处理比N0处理产量增加55.1%;品种间比较,2017—2019年翔玉211产量均高于富民985产量,并且翔玉211适宜施氮量略高于富民985适宜施氮量。春玉米干物质积累量随着施氮水平的提高呈现先上升后降低的趋势,不同氮肥处理的茎、叶干物质积累量和氮积累量均于吐丝期至乳熟期达到最大值,成熟期N180处理的茎、叶、籽粒干物质积累量最高;不同施氮水平下,花后氮积累量分配比例呈现先升后降的趋势。不同施氮水平下,秸秆理论带入全氮养分量差异明显,且不同施氮水平的氮还田量随着秸秆还田年限的增加而逐渐上升,2017年,N300处理下氮还田量最高,为68.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加155.0%、15.2%;2019年,N240处理下氮还田量最高,为109.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加156.7%、33.4%。本研究以2017和2019年数据拟合方程,计算得出秸秆全量深翻还田后玉米最佳经济产量为13028 kg/hm2,适宜氮肥用量为162 kg/hm2。  【结论】  在吉林中部黑土区,多年连续秸秆全量深翻还田条件下,虽然年际条件、品种对产量有显著影响,氮肥依然是玉米高产稳产的重要因素,适宜的氮肥用量有利于提高吐丝至乳熟期玉米的干物质积累。本试验条件下保持产量水平12～13 t/hm2的氮肥适宜用量为160～165 kg/hm2。     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量和氮素吸收利用的影响

甜玉米是西南地区主要蔬菜作物之一。当前氮肥用量高、施肥次数频繁、施肥后大水漫灌等不合理管理方式制约着甜玉米绿色高效生产。为优化我国甜玉米生产氮肥管理,于2018至2019年在云南省玉溪市通海县开展田间试验,探究减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量、植株氮素吸收和氮肥利用率的影响。共设不施氮肥、农民习惯和减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA的硫铵、硝酸铵钙和尿素5个处理。结果表明:与农民习惯处理相比,添加新型硝化抑制剂DMPSA的优化施肥处理在降低66.8%～76.8%氮肥用量条件下使产量保持稳定,有利于促进植株氮吸收,同时优化施肥处理显著降低氮盈余约90%并显著提高了195%～210%的氮肥偏生产力、170%～240%的氮肥农学效率和14.5%～20.3%的氮肥回收利用率。在经济效益方面,优化施肥处理平均净收入提高了2703元/hm²。不同氮形态配施硝化抑制剂DMPSA处理间在产量、植株氮吸收、氮盈余、氮肥利用率上没有显著差异。综上所述,减氮配施DMPSA策略在甜玉米生产中具有减氮增效、稳产增产,并兼顾经济效益最大化和环境友好的特点,有助于实现西南地区甜玉米绿色生产。     

缓释氮肥运筹对稻麦轮作周年作物产量和氮肥利用率的影响

【目的】稻麦轮作是我国一种重要的农业种植模式。缓/控释肥作为高效兼环境友好的肥料类型,在多种作物单季种植上具有增产和提高肥效的作用,但是缓释肥在周年轮作体系中的肥效研究鲜有报道。因此研究稻麦轮作体系中的肥料施用模式,有助于提高稻麦产量,降低化肥用量,提高化肥利用率。【方法】本文通过稻麦轮作两周年四季作物的田间小区试验,以不施氮和习惯施氮为对照,研究了4种不同缓释肥减氮处理[进口树脂包膜尿素减氮24.3%、 国产硫包衣尿素减氮24.3%、 国产尿素加NAM(长效氮肥添加剂)减氮24.3%和国产尿素加NAM减氮10.8%]对水稻和小麦产量、 氮肥利用率、 第二周年稻麦收获后土壤养分含量和两周年土壤氮养分表观平衡的影响。【结果】与不施氮对照相比,所有施氮处理均提高了两周年稻麦4季作物产量,习惯施氮增产幅度最高,小麦的氮肥增产效果总体高于水稻,第二周年高于第一周年; 与当地习惯施氮量相比,所有的缓释氮肥减氮24.3%或10.8%处理均无显著降低两季小麦产量,进口树脂包膜尿素减氮24.3%处理和国产尿素加NAM减氮10.8%处理也无显著降低两季水稻产量,但是国产尿素加NAM减氮24.3%处理显著降低了第二季水稻产量,国产硫包衣尿素减氮24.3%显著降低了两季水稻产量; 与当地习惯施氮量相比,4个缓释氮肥减氮处理均提高了第一和第二周年氮肥利用率,显著降低了两周年稻田土壤养分氮盈余量,其中国产尿素加NAM减氮24.3%处理氮肥利用率较高,同时土壤氮盈余量较少,说明缓释氮肥减量在提高肥料利用率和降低氮的环境效应上具有一致的优势; 不同缓释氮肥对土壤养分含量的影响无明显规律性。【结论】在目前稻麦轮作体系中,缓释氮肥减施对小麦产量具有较好的稳定效果,但是个别缓释氮肥减施对水稻有减产风险,有必要依据稻田土壤氮素转化特点,研制水稻专用缓释氮肥,适当降低水稻季缓释氮肥的施用量。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。