不同水分和氮肥水平对冬小麦吸收肥料氮的影响

田间微区条件下用15N研究了不同水分和氮肥水平对冬小麦氮素吸收及化肥氮的去向。结果表明 ,4次灌水省肥处理的全氮吸收量高于节水省肥处理 ,节水常规施肥量处理的全氮吸收量高于省肥处理 ,但小麦籽粒氮素收获指数降低。 4次灌水处理的肥料氮损失率提高 ,氮肥当季利用率和土壤残留率均低于 2次灌水的相应氮肥处理。同一水分条件下 ,常规施肥量处理的氮肥当季利用率和土壤残留率低于省肥处理 ,损失率提高。等量氮肥不同施肥方法间的比较 ,全部基施处理的损失率下降 ,肥料氮回收率高于分次施肥处理     

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。     

砂质潮土冬小麦对氮肥的利用与氮素平衡

分析了不同施肥时期对砂质潮土小麦产量、氮素吸收与利用、土壤残留与氮素损失的影响。结果表明 ,氮肥在一半做底肥的基础上 ,以拔节期追肥小麦产量最高。在返青期与孕穗期追肥之间 ,低氮肥用量情况下 ,以孕穗期追施小麦产量较高 ,而在高氮肥用量时二者没有差异。氮肥一半做追肥施用植株吸收氮量比氮肥全部做底肥显著提高 ,这种提高主要来自肥料氮。拔节期追肥利用率最高。小麦收获后土壤中肥料残留氮的 31 7%～ 66 8%分布在 0～ 40cm土层内 ,且随施肥时间的推迟 ,0～ 40cm土层内残留氮所占的比例增加 ,而底施和返青期追施的氮肥在下层残留的比例高于后期追肥 ,其在 80～ 1 0 0cm土层的累积量甚至超过了表层土壤残留量。但后期追肥氮素挥发损失严重。     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

用~(15)N标记肥料研究旱地冬小麦氮肥利用率与去向

在黄土旱塬 2年的田间试验表明 ,在特殊干旱年里小麦施氮肥增产仍很显著 ,但氮肥效果受到明显抑制 ,施氮处理间小麦产量差异不显著。播种前土壤水分含量对旱作小麦产量有决定性作用。15N微区试验表明 ,尿素作基肥混施入耕层后 ,小麦当年利用率为 3 6 6%～ 3 8 4% ,土壤残留率为 2 9 2 %～ 3 3 6%。氮肥的后效显示 ,土壤残留的氮素可被第 2茬小麦部分利用 ,占施氮量的 2 1 %～ 2 8% ,相当于 0～ 40cm土壤残留氮的 6 7%～ 8 7%。土壤残留的氮素主要集中在 0～ 40cm土层中 ,土壤剖面中残留氮随土壤深度增加而减少。膜间种植对小麦产量、氮肥利用率在试验年里没有显示作用 ,但大大增加了氮肥在土壤中的残留率。     

移栽叶龄对水稻氮素吸收利用及~(15)N-肥料去向影响

利用15N示踪技术研究了不同叶龄移栽对水稻产量、氮肥吸收利用及其氮素去向的差异。结果表明,随移栽叶龄推迟,水稻产量显著降低,籽粒与秸秆氮肥吸收量、肥料利用率及其残留量也降低,而氮素损失增加。水稻所吸收的氮素约2/3来源于土壤氮,1/3来源于当季肥料施的氮。肥料利用率为20.8%~25.7%,氮肥残留率为17.9%~32.2%,有42.1%~61.3%的肥料损失。无论哪种叶龄移栽条件下,肥料主要残留在0~20cm土层中。研究表明水稻早栽能增加产量、提高肥料利用率,减少肥料损失,降低氮素对环境的污染。     

太湖地区水稻季氮肥的作物回收和损失研究

在太湖地区水稻土上,采用田间微区15N示踪试验研究了不同氮磷肥配合下水稻季氮肥去向以及残留肥料氮在麦季的吸收利用。结果表明,水稻当季作物对肥料氮的回收率为29%～39%,土壤残留肥料氮的后效很低,后季冬小麦仅利用土壤残留肥料氮的2.4%～5.2%。经过连续两个稻麦轮作,0—60cm土壤中残留肥料氮占施氮量的11%～13%,绝大多数在0—20 cm表层土中。水稻季施用的肥料氮向耕层以下移动很少,20—60 cm土层中累积肥料氮仅占施氮量的0.6%～1.1%,主要发生在小麦季及水稻泡田时期,肥料氮损失占施氮量的47～54%,氨挥发和硝化反硝化气态损失是主要途径。高氮和高磷处理没有增加作物产量和氮肥利用率,过量施氮或施磷无益于作物增产和氮肥吸收利用。     

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。     

氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收转运及产量的影响

应用15N示踪技术研究了大田条件下氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收、转运及籽粒产量的影响。试验分别设置3个氮肥水平(0、150和240 kg/hm2N)和两种基追比例(即基肥:蘖肥穗粒肥分别为40%︰30%︰30%(A)和30%︰20%︰50%(B)),共5个处理,依次记作N0、N150A、N150B、N240A、N240B。结果表明,在0~240 kg/hm2范围内,提高氮肥水平,显著增加水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素数量以及肥料氮在土壤中的残留量。成熟期高氮处理(240 kg/hm2)水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素及肥料氮在土壤中的残留量较多,分别为110.25、65.91、32.69 kg/hm2,而氮素的吸收利用率和土壤残留率下降,氮素损失率增加。在相同的氮肥水平下,采用基肥蘖肥穗粒肥比例为30%︰20%︰50%时,水稻吸收的肥料氮数量显著增加,氮素吸收利用率和土壤残留率提高,氮素损失率降低。适量施氮并增加穗粒肥的施氮比例,可以显著增加水稻产量。在本实验条件下,施氮量为240 kg/hm2及基肥蘖肥穗粒肥为30%︰20%︰50%的施氮处理是兼顾产量和环境的最佳氮肥运筹方式。     

不同施氮方式对甘蔗氮肥效率及氮素去向的影响

以新台糖22号(ROC22)为试材,通过网室盆栽试验方法,在总施氮量(15N标记尿素5g/盆,相当于450kg·hm-2)相同条件下,研究了全部基施(T1)、50%基施+50%在分蘖期追施(T2)和30%基肥+30%在分蘖期追施+40%在伸长期追施(T3)3种施氮方式对甘蔗氮肥效率与氮素去向的影响。结果表明:甘蔗吸收的氮素约18%～29%来源于当季施用的尿素氮,71%～82%来自土壤和种茎氮;氮肥利用率为21.0%～34.52%,残留率为37.61%～44.13%,有21.35%～41.39%的氮素损失。3种施氮方式下,氮肥残留在0～20cm土层较多,在20～40cm残留较少。随氮肥施用时间后移,甘蔗吸收的氮素、来源于肥料氮素的比率、氮肥利用率、氮肥残留率、蔗茎产量及产糖量明显增加,而氮肥损失率显著下降,蔗茎的氮素分配率和蔗糖分积累略呈下降趋势,同时氮素在0～20cm土层的残留呈上升趋势,在20～40cm土层呈下降趋势。从经济效益和环境效益考虑,T3施氮方式的效果较为理想。     

高肥力土壤冬小麦生长季肥料氮的去向研究 Ⅰ.冬小麦生长季肥料氮的去向

用15N示踪微区试验研究了常规灌溉和磷钾供应充足的条件下 ,冬小麦生育期肥料氮的去向。结果表明 ,冬小麦对肥料氮的吸收随施氮量的增加而显著增加 ,收获期冬小麦吸收肥料氮占总吸氮量的比例 45% ,吸收土壤氮占 55%。氮肥在整个作物 土壤体系中的回收率随施氮量的增加而显著减少 ,损失量增加。施氮量为 1 2 0kgN hm2 时 ,氮肥的损失率只有 9% ,在作物中的回收率为 45% ,在 0～ 1 0 0cm土壤中的残留率为 45% ;施氮量为 3 60kgN hm2 时 ,氮肥的损失率为 55% ,在作物中的回收率为2 3 % ,在 0～ 1 0 0cm土壤中的回收率为 2 1 %。残留肥料氮以NH4 N存在的数量很少 ,以NO3 N存在的数量随施氮量的增加而显著升高 ,低量施氮时以有机结合态存在的数量远远高于前两种形态 ,但在高量施氮条件下 ,以有机结合态存在的比例与NO3 N相当。肥料氮在 0～ 1 0 0cm土壤各层次中均有残留 ,随着深度的增加 ,残留量减少。从整体上看 ,肥料氮在收获时往下移动超出 1 0 0cm土体。     

灌溉条件下施氮水平对土壤 作物系统中肥料氮素去向的影响

本试验利用１５Ｎ示踪技术，研究３种施氮水平（适宜施氮量Ｎ１０∶１５０ｋｇＮ·ｈａ－１，低于适宜施氮量的５０％Ｎ０５∶７５ｋｇＮ·ｈａ－１，高于适宜施氮量的５０％Ｎ１５∶２２５ｋｇＮ·ｈａ－１）对灌溉冬小麦氮素利用、去向及作物产量的影响。结果表明：在灌溉条件下，３种施氮水平（Ｎ０５，Ｎ１０，Ｎ１５）的冬小麦氮素利用效率分别为３８５％、３２３％和２２４％，以Ｎ０５水平为最高。Ｎ１０施氮水平获得了最高的作物产量（６８０×１０３ｋｇ籽粒·ｈａ－１，１４７×１０３ｋｇ生物量·ｈａ－１），Ｎ０５水平同Ｎ１０水平相比，在产量上没有显著性差异；而Ｎ１５水平因施氮过量造成籽粒产量明显下降，与不施肥相比，差异不显著。在深层条施（５～８ｍｍ）条件下，仍有３０２％～３６７％的化学氮素通过各种途径而损失。在Ｎ１５水平中，施用氮素的４６％仍存在于０～５０ｃｍ土层中，远远高于其它两种施肥水平。土壤残留态的无机氮素含量以Ｎ１５施氮水平为最高     

不同滴灌施肥策略对棉花氮素吸收和氮肥利用率的影响

在温室条件下应用^15N标记尿素进行了不同滴灌施肥策略对棉花氮素吸收和氮肥利用率影响的盆栽试验.根据滴灌灌水施肥时段的分配,设置四种不同氮肥滴灌施肥策略.研究结果表明,不同滴灌施肥策略显著影响棉花的干物质重和氮素吸收量,棉花的氮素吸收量明显受到根系生长的影响,整株氮素吸收量与根干物质重之间呈显著的正相关关系.在一次灌溉过程中先滴1/2时间的肥液,然后再滴1/2时间清水的施肥策略可显著促进棉花根系的生长,增加棉花的氮素吸收量,减少氮肥在土壤中的残留,提高氮肥利用率.因此,在膜下滴灌条件下采用合适的施肥策略有助于提高肥料的利用效率.     

灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响

应用15N示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 2 0d内。在肥料氮素损失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失总量较大的主要原因     

Effect of long-term fertilization on 15N uptake and retention in soil

We did a pot experiment with three different fertilized soils (no fertilizer (No-F), inorganic fertilizer nitrogen, phosphorus and potassium (NPK), manure plus inorganic fertilizer (MNPK)) from a 19-year fertilizer trial. Three N treatments, (1) no N, (2) 100 mg/kg urea-¹⁵N (N), (3) 50 mg/kg urea-¹⁵N + 50 mg/kg corn straw-N (1/2N + 1/2S), were applied to each soil. The residual soil from the same treatments was used to grow second wheat crop. The MNPK soil had significantly higher nitrogen use efficiency (NUE) in the first growing season, and lower N loss than the NPK, and No-F soils. The 1/2N + 1/2S treatment decreased NUE on each soil, even though the MNPK soil still had highest NUE and lowest N loss. The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) in 1/2N + 1/2S treatment of MNPK soil was higher than NPK and No-F soils. We concluded that long-term application of manure plus inorganic fertilizer increased NUE and decreased N loss.     

黄土高原旱地夏季休闲期~(15)N标记硝态氮的去向

夏季休闲是黄土高原旱地小麦常见的蓄纳雨水、恢复地力的措施。随着氮肥用量的增加,一季小麦收获后,旱地土壤剖面累积的硝态氮量不断增加,休闲期间降雨量高,残留硝态氮的去向是值得研究的问题。利用~(15)N标记法研究小麦收获后残留肥料氮在黄土高原旱地(陕西长武)夏季休闲期间的去向,即小麦收获后在微区土壤表层(0~15 cm)施入~(15)N标记的硝态氮肥(30 kg hm~(-2)(以纯氮计),约相当于当地小麦一季作物收获后土壤残留肥料氮量),休闲结束后,采集0~200 cm土壤样品,测定了土壤全氮、硝态氮含量及其~(15)N丰度。结果表明,小麦收获(即休闲开始)时0~200 cm土壤剖面硝态氮累积量在205~268 kg hm-2之间(平均244 kg hm~(-2)),累积量较高。夏季休闲期间降水量为157 mm,属欠水年,但休闲结束后,~(15)N标记肥料氮向下迁移已达80 cm土层,下移深度在45~65cm之间,说明,旱地休闲期间硝态氮的淋溶作用不可忽视。夏季休闲结束后,加入的~(15)N标记肥料氮平均损失率为28%,损失机理值得进一步研究。     

Excessive nitrogen application decreases grain yield and increases nitrogen loss in a wheat–soil system

Abstract

Excessive use of nitrogen (N) fertilizers in wheat fields has led to elevated NO₃-N concentrations in groundwater and reduced N use efficiency. Three-year field and ¹⁵N tracing experiments were conducted to investigate the effects of N application rates on N uptake from basal and topdressing ¹⁵N, N use efficiency, and grain yield in winter wheat plants; and determine the dynamics of N derived from both basal and topdressing ¹⁵N in soil in high-yielding fields. The results showed that 69.5–84.5% of N accumulated in wheat plants derived from soil, while 6.0–12.5%and 9.2–18.1% derived from basal ¹⁵N and top ¹⁵N fertilizer, respectively. The basal N fertilizer recovery averaged 33.9% in plants, residual averaged 59.2% in 0–200 cm depth soil; the topdressing N fertilizer recovery averaged 50.5% in plants, residual averaged 48.2% in 0–200 cm soil. More top ¹⁵N was accumulated in plants and more remained in 0–100 cm soil rather than in 100–200 cm soil at maturity, compared with the basal ¹⁵N. However, during the period from pre-sowing to pre-wintering, the soil nitrate moved down to deeper layers, and most accumulated in the layers below 140 cm. With an increase of N fertilizer rate, the proportion of the N derived from soil in plants decreased, but that derived from basal and topdressing fertilizer increased; the proportion of basal and top ¹⁵N recovery in plants decreased, and that of residual in soil increased. A moderate application rate of 96–168 kg N ha^?1 led to increases in nitrate content in 0–60 cm soil layer, N uptake amount, grain yield and apparent recovery fraction of applied fertilizer N in wheat. Applying above 240 kg N ha^?1 promoted the downward movement of basal and top ¹⁵N and soil nitrate, but had no significant effect on N uptake amount; the excessive N application also obviously decreased the grain yield, N uptake efficiency, apparent recovery fraction of applied fertilizer N, physiological efficiency and internal N use efficiency. It is suggested that the appropriate application rate of nitrogen on a high-yielding wheat field was 96–168 kg N ha^?1.