应用~(15)N示踪研究设施蔬菜对氮肥的当季利用

在设施栽培条件下,采用田间多点位微区试验,研究莴苣、芹菜和生菜3种蔬菜氮肥的当季利用与损失。结果表明:3种蔬菜氮肥施用量在习惯施氮量的基础上减少25%,氮肥当季利用率增加,植株总吸氮量中来自于氮肥的比例降低。经过莴苣、芹菜和生菜一季的吸收,0～20 cm土层氮肥残留显著高于20 cm以下各土层当季氮肥残留。在莴苣种植系统中氮肥有23.90%～31.15%损失,在芹菜种植系统中氮肥有18.69%～27.71%损失,生菜种植系统中氮肥损失低于15%。     

长期不施氮肥下稻麦轮作农田残留化肥氮的后效及去向

我国农田化肥氮用量高,造成较多肥料氮土壤残留,残留肥料氮既可被后季作物吸收利用,也可迁移进入环境。稻麦轮作是我国长江中下游农业区代表性种植制度,然而稻麦轮作农田土壤残留化肥氮的作物后效及去向目前尚不清楚。利用15N示踪长期试验,连续追踪了2004年小麦季施用30%的15N标记尿素后其土壤残留15N在之后17个稻麦轮作年的变化动态及被后季作物吸收利用特征。试验起始小麦季设100 kg?hm-2（N100）和250 kg?hm-2（N250）两个施氮量处理,后续作物均不再施用氮肥。结果发现,34.5%~37.9%施入氮被当季小麦吸收,随后各轮作年稻麦作物吸收残留氮量随年限增加呈指数下降;17年中有12.2%~15.8%残留氮被后季作物吸收,其中,水稻对残留氮吸收能力较强,为9.2%~11.8%,小麦为3.3%~4.0%;观测期内化肥氮累积利用率为50.1%~50.3%。氮肥施入小麦当季,0~20 cm土层残留为22.9%~33.5%,之后逐年减少;17年后降至7.8%~9.8%,但仍占0~100 cm土层氮残留量（9.9%~13.4%）的73.5%~78.5%。同位素质量平衡估算的观测期内氮肥累积总损失率为36.3%~39.9%,与基于当季小麦氮肥利用率和0~20 cm土壤残留率计算得出的当季化肥氮总损失率32.0%~39.2%接近。作物籽粒、秸秆及土壤15N丰度在观测期内均随时间呈指数递减;根据预测结果,不施氮下其降至15N自然丰度背景值仍需28~37年。上述结果表明,稻麦农田化肥氮损失主要发生在当季,土壤残留后效持续时间长,但再迁移进入环境数量低。协同化肥氮当季损失的高效阻控和土壤残留的有效调控应是稻麦农田氮肥优化管理的关键环节。     

耕层厚度对潮土中化肥氮素转化的影响

耕层厚度是影响土壤肥力的重要因素之一,但其对潮土中化肥氮素转化的影响尚不清楚。利用田间?土柱模拟试验,采用15N示踪技术,探究在不同耕层厚度处理下,化肥氮在3种质地潮土0~40 cm土层中有机氮、无机氮与固定态铵库中的动态变化以及作物对化肥氮的吸收利用。结果表明：耕层厚度显著影响化肥氮在土壤不同氮库中的转化及其在土壤-作物系统中的去向,且在不同质地潮土中的作用效果一致。在不同质地潮土中,残留于土壤中的化肥氮83%以上以有机氮的形式存在,影响化肥氮的保蓄与供给。增加耕层厚度虽然降低了化肥氮向固定态铵库的转化,但提高了0~40 cm土层中的肥料来源有机氮储量,尤其是在施肥当季,耕层厚度25 cm（PLT-25）处理下的肥料来源有机氮储量平均较耕层厚度15 cm（PLT-15）处理提高8.9%。增加耕层厚度显著（P < 0.05）提高了施肥当季与后茬作物生长季内肥料来源无机氮的供给,在此期间PLT-25处理下作物对化肥氮的利用率较PLT-15处理提高8.0%左右,而化肥氮的当季损失率与累积损失率则较PLT-15处理分别降低12.3%与9.1%。就土壤质地的角度而言,砂粒含量高制约着化肥氮向有机氮库的转化,不利于作物对化肥氮的吸收利用,增大了氮肥损失。由此可见,在不同质地潮土中,增加耕层厚度在提高化肥氮素当季利用率的同时也增大了化肥氮在土壤中的残留量,减少了化肥氮的损失。残留的化肥氮在后茬作物生长季释放出来供作物吸收利用,促进了化肥氮累积利用率的提高。     

设施大棚黄瓜–紫甘蓝轮作体系产量和土壤氮平衡对氮素调控剂的响应

  【目的】  研究脲酶抑制剂和硝化抑制剂对设施大棚蔬菜产量、土壤氮分布及土壤–蔬菜系统氮平衡的影响,为调控优化设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失提供科学依据。  【方法】  供试蔬菜大棚位于河北省涿州市,种植年限8年,种植模式为黄瓜 (Cucumis sativus L.)–紫甘蓝 (Brassica oleracea L.) 轮作。试验设不施氮肥处理 (N₀) 和施氮肥处理;在相同施氮量下,再设施氮不施抑制剂 (N)、配施脲酶抑制剂 (N+UI)、配施硝化抑制剂 (N+NI) 和配施脲酶抑制剂+硝化抑制剂 (N+UI+NI) 4个处理。所有处理在黄瓜定植之前基施有机肥41500 kg/hm2,除N₀外,其他处理同时底施化肥N 56.3 kg/hm2。在试验开始一个月后每隔10～15天进行一次追肥,全生育期总计共施入化肥N 304 kg/hm2。紫甘蓝茬不再施用有机肥,只在定植前底施化肥N 135 kg/hm2 (N₀处理除外)。测定指标包括黄瓜、紫甘蓝产量和不同生育时期土壤硝态氮含量和收获季植株含氮量,分析作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮累积量和土壤-蔬菜系统的氮素平衡状况。  【结果】  与N处理相比,N₀处理黄瓜产量没有显著降低,但紫甘蓝产量显著下降了12.7 %;3个配施抑制剂处理 (N+UI、N+NI和N+UI+NI) 的黄瓜产量较N处理无显著增加,但吸氮量显著提高了7.6%～11.9%,氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮素收获指数分别显著提高34.5%～53.3%,13.5～22.5倍和1.5～3.6个百分点,其中N+UI+NI处理的农学效率和收获指数最高;3个配施抑制剂处理的紫甘蓝产量显著高于N处理,其中N+UI+NI又显著高于N+UI和N+NI,3个抑制剂处理紫甘蓝吸氮量和氮肥农学效率分别显著提高18.0%～21.4%和34.8%～68.3%。3个抑制剂处理的两茬累积氮素表观利用率和农学效率均显著高于N处理,分别显著提高了76.9%~94.2%和52.8%~98.3%,其中N+NI的累积表观氮素利用率最高,N+UI+NI农学效率最高。综合产量和氮素利用效率考虑,N+UI+NI的效果最优。配施抑制剂后,黄瓜、紫甘蓝各生育时期耕层土壤硝态氮含量显著提高,至紫甘蓝收获期,0—100 cm剖面的硝态氮累积量显著增加215.1%～275.2%,氮素盈余量显著下降15.1%～17.8%,但其氮素盈余率仍维持在35.5%～37.1%。  【结论】  由于连续的高氮投入,导致种植多年的蔬菜大棚土壤氮素供应水平较高,当季施用氮肥以及配施氮抑制剂的增产效应不明显。但在适宜的氮素肥力水平下,氮肥配施脲酶/硝化抑制剂可显著提高蔬菜产量和氮素利用效率,增加经济效益,同时显著降低土壤氮素盈余率,并将氮素有效保存在100 cm以内的土层中。然而,菜田土壤累积的大量氮素在大水漫灌时可能发生淋溶损失,因此在多年连作的土壤肥力水平较高的设施蔬菜生产中,氮肥的优化施用与调控技术仍值得进一步研究。     

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。     

适量施肥提高土壤残留硝态氮利用率及菠菜产量

针对菜地耕层土壤硝态氮残留量较高和当季肥料氮利用率低的问题, 该研究通过田间注射外源标记氮（15N）微区试验,在土体15 cm（N15）和30 cm（N30）设置标记点,同时设置不施氮肥（N0）、传统施氮量（N1）、传统施氮量的70%（N2）和传统施氮量的40%（N3）4个施氮处理,研究土壤耕层残留硝态氮对菠菜产量及当季氮肥利用率的影响。结果表明：土体15和30 cm标记处理下传统施氮量70%和40%处理,与传统施氮处理的菠菜产量相比较均未达到显著差异（p＞0.05）,但菠菜对标记氮的利用率随施氮量降低而提高,N3N15处理残留氮利用率为22.7%,分别是N1N15、N2N15处理的2.1倍、1.3倍;N3N30处理残留氮利用率为27.5%,分别是N1N30、N2N30处理的3.8和2.2倍。无论是有标记处理还是无标记处理,肥料氮利用率均随施氮量的增加而降低,15 cm标记处理中,N3处理当季氮肥利用率为45%,是N1处理的3.5倍,N2处理的3.4倍;30 cm标记处理中,N3处理当季氮肥利用率为43.8%,是N1处理的4.2倍,N2处理的3.7倍。说明氮肥施用量降低到传统施氮量的40%,不会明显降低菠菜产量,土壤中残留氮素却得到了充分的利用,明显提高当季氮肥利用率,为蔬菜生产中合理降低氮肥施用,减少无机氮素残留提供理论依据。     

露地蔬菜的氮肥效应与氮素去向

采用田间小区和微区试验相结合,研究了小青菜、大白菜和番茄3种露地蔬菜的氮肥利用率及其氮素去向的差异。结果表明,在小青菜和大白菜上施氮增产显著(p<0.05),而在番茄上未表现出增产效应;施氮使3种蔬菜的吸氮量显著增加。用差值法和15N-示踪法测得的3种蔬菜氮肥利用率相当,且利用率随氮肥用量增加而降低。小青菜生长期间土壤氮素总损失低于10%,而大白菜和番茄生长期间土壤氮素损失分别为41.9%~48.6%和34.2%~46.0%。试验中未发现小青菜生长期间有氮素淋溶,大白菜和番茄分别有9.2%~10.9%和10%~10.2%的标记尿素被淋溶到40cm以下土层。     

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。     

辽宁地区保护地土壤有机质含量及其影响因素的研究

在对辽宁省主要保护地蔬菜生产区生产状况进行实地调查的基础上,自蔬菜保护地和与之相邻的露地大田采集土壤样品,研究保护地土壤有机质含量变化特点,分析了改作保护地后种植年限、有机肥施用量等因素对保护地土壤有机质含量的影响。结果表明:(1)蔬菜保护地土壤有机质含量总体上已经显著高于露地大田土壤,且这一差异0~20 cm土层明显大于20~40 cm土层;(2)保护地土壤有机质含量表现出随着改作保护地后种植年限延长而增加的变化趋势;(3)在改作保护地后种植年限相近的条件下,保护地土壤有机质含量及其增量与有机肥施用量呈明显的正相关关系。(4)辽宁各地保护地土壤有机质含量差异明显,其中大连地区保护地土壤有机质含量较高,其他地区处于中-低水平,需要增加投入、提高土壤有机质含量以进一步培肥地力。     

砂姜黑土区冬小麦尿素合理施用技术研究

通过应用15N示踪技术研究砂姜黑土冬小麦尿素合理施用时期和氮素利用率表明:尿素不同施用时期对冬小麦产量影响不显著。产量高低与每桶总粒数成正相关,其相关系数r=0 98 。土壤—小麦系统中化肥氮约有1/2被植株吸收,以底耙处理的氮素利用率最高。剩余1/2的化肥氮属于土壤残留和损失,底追喷处理损失最少,残留最多;全底和底耙处理残留最少,损失最多。植株吸收的化肥氮中籽粒约占72 0%,茎叶、根系、麦糠合计占28 0%。76 5%～94 2%的残留氮集中在1～20cm土层中。综合分析冬小麦以底追喷处理施肥效果最好。     

施氮量对太湖地区设施菜地年氮素淋失的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区设施菜地一年三季作物（番茄-莴苣-芹菜）氮素淋失特征。结果表明：太湖地区设施菜地氮淋失以NO3--N为主,氮素淋洗量受施氮量的直接影响,以农民习惯施氮量（N5）处理下的淋洗总量最高,全年TN淋失总量高达193.6 kg.hm-2。在N5基础上减施N 40%（N3）可分别减少番茄、莴苣和芹菜季TN淋洗损失40.4%、49.2%和57.5%,同时可分别增产15.1%、39.0%和27.8%。设施菜地氮素淋洗高峰发生在揭棚期（7—11月）,其中包括揭棚休闲期和莴苣生长前期。揭棚期淋洗液TN平均浓度为51.1 mg.L-1,是盖棚期TN浓度的1.7倍;TN淋洗量为129.2 kg.hm-2,约占全年总氮淋洗量的66.7%。     

上海郊区蔬菜田氮素流失的研

Nitrogen （N） leaching in vegetable fields from December 2002 to May 2003 with equal dressings of total N for a sequential rotation of Chinese flat cabbage （Brassica chinensis L. var. rosularis） and lettuce （Lactuca sativa L.） in a suburban major vegetable production base of Shanghai were examined using the lysimeter method to provide a scientific basis for rational utilization of nitrogen fertilizers so as to prevent nitrogen pollution of water resources. Results showed that leached N consisted mainly of nitrate N, which accounted for up to more than 90% of the total N loss and could contribute to groundwater pollution. Data also showed that by partly substituting chemical N （30%） in a basal dressing with equivalent N of refined organic fertilizer in the Chinese flat cabbage field, 64.5% of the leached nitrate N was reduced, while in the lettuce （Lactuca sativa L.） field, substituting 1/2 of the chemical N in a basal dressing and 1/3 of the chemical N in a top dressing with equivalent N of refined organic fertilizers reduced 46.6% of the leached nitrate N. In the twoyear sequential rotation system of Chinese flat cabbage and lettuce, nitrate-N leaching in the treatment with the highest amount of chemical fertilizer was up to 46.55 kg ha^-1, while treatment plots with the highest amount of organic fertilizer had only 17.58 kg ha^-1. Thus, partly substituting refined organic fertilizer for chemical nitrogen in the first two seasons has a great advantage of reducing nitrate-N leaching.     

滴灌施肥时机对设施蔬菜产量品质与氮肥利用效率的影响

为了提高设施蔬菜滴灌水肥利用效率,在日光温室内开展了为期15个月不同滴灌施肥时机对设施蔬菜产量品质、土壤-蔬菜系统中氮素分布、氮素平衡和氮素利用效率的研究。结果表明:滴灌施肥时机对果实产量、全氮和硝酸盐含量有显著影响,灌水中前期施肥处理产量、全氮和硝酸盐含量均较高,随着施肥时段向后推移,蔬菜吸收氮素先增大后减小;灌水后期施肥处理在收获后各层土壤硝态氮含量最低且消耗量最高,灌水中期施肥处理土壤-蔬菜系统表观损失和氮盈余小,较其他处理低15.35%~59.13%;灌水中期施肥处理氮肥偏生产力和氮肥表观利用率高于前后期施肥处理,3茬平均氮肥表观利用率T2处理高于其他处理7.09%,7.41%,11.48%。施肥时机对土壤-蔬菜系统产量品质和氮素分布等综合影响明显,推荐滴灌施肥过程中尽量使施肥时机保持在灌水过程的中期。     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥＋传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥＋优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥＋优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥＋传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥＋优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥＋优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU—Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1％-9％,气体损失占施肥总量的5％-14％,各处理氮素淋失表现为N1FI〉N3F2=N2F2〉N1D1〉N2D2〉N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72％-87％,气体损失量比畦灌处理平均降低了40％,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32％。36％。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

应用15N示踪技术研究耕作方式对甘蔗氮肥吸收利用的影响

为探讨甘蔗适宜的机械耕作方式,以甘蔗品种桂糖42号为材料,采用田间微区¹⁵N示踪技术,研究深松45 cm+旋耕25 cm(T1)、深翻40 cm+圆盘耙碎土25 cm(T2)和旋耕25cm(T3)3种耕作方式对氮肥利用效率及去向的影响。结果表明,3种耕作方式下新植蔗吸收的N有43.40%~46.45%来自当季施用的氮肥,氮肥利用率、残留率和损失率范围分别为14.39%~18.43%、50.70%~55.49%和26.08%~34.91%;宿根蔗吸收的N来自上季施用氮肥的比率为13.27%~14.78%,上季氮肥在宿根季的利用率、残留率和损失率范围分别为7.79%~10.35%、31.41%~34.12%和11.02%~11.50%;两季甘蔗收获后,氮肥残留均随土层深度的增加而明显递减,但T3在0~20 cm土层残留较多,其他耕作方式在20~60 cm土层残留较多。两季甘蔗干物质积累量、肥料氮来源比率、氮肥利用率及氮肥残留率以T1最高,T2次之,T3最低,T1与T3间差异达显著水平;两季甘蔗氮肥损失率以T3最高,T2次之,T1最低,其中在新植蔗3个处理间的差异达显著水平。综上,在红壤旱地,深松深翻能促进甘蔗对氮肥的吸收,减少氮肥损失,增加甘蔗产量,其中深松45 cm+旋耕25 cm(T1)的耕作方式效果较好。本研究结果可为红壤蔗地合理耕作提供科学依据。     

不同氮肥施用模式对日光温室生菜品质及土壤环境影响

研究不同的氮肥施用模式对日光温室生菜品质及土壤环境影响。结果表明:生菜生产应采用以基肥为主的施肥模式,蔬菜施肥两周后采收较安全。氮肥早施对蔬菜品质有利,也避免硝酸盐和亚硝酸盐大量积累,后期追肥过多过晚不利于蔬菜品质提高,也威胁蔬菜和土壤安全,蔬菜生长后期不宜过多追肥。     

有机物料及其用量对生菜生长与Pb含量的影响

为了降低叶菜中重金属Pb的含量,选择有机肥、猪粪、牛粪、鸡粪和花生麸5种有机物料为材料,分别以0.5%、1%、2%、4%4个水平的用量施入重金属污染土壤,通过种植3茬生菜（Lactuca sativa L.）的盆栽试验研究有机物料对重金属污染土壤上生菜生长及其Pb含量的影响。结果表明,与对照相比,有机物料利于生菜生长,有提高生菜生物量的趋势;大部分有机物料处理没有显著影响生菜地上部分的Pb含量;5种有机物料中,仅牛粪有提高生菜地上部Pb含量的趋势;生菜Pb含量平均值高低的顺序为牛粪〉鸡粪〉花生麸〉有机肥〉猪粪,但不同有机物料之间没有显著差异。与对照相比,大部分处理没有显著影响土壤的DTPA-Pb含量,初步揭示了供试有机物料没有显著影响生菜地上部Pb含量的原因。     

施肥对设施番茄-黄瓜养分利用与土壤氮素淋失的影响

以宁夏引黄灌区设施番茄-黄瓜为研究对象,利用田间定位试验,研究了不同施肥措施对蔬菜产量、养分吸收利用及淋溶水产生和氮素淋失动态的影响,并对氮素淋失量及淋失率进行了分析。结果表明,常规施肥和优化施肥间番茄和黄瓜果实产量差异都不显著,养分吸收量顺序为:K＞N＞P。两季蔬菜的N、P肥利用率都不到7%,而K肥利用率最高仅12.3%。氮素淋失量与施肥灌水和蔬菜生育时期密切相关。同一施肥处理下,黄瓜季氮素淋失量高于番茄季;氮素淋失以硝态氮为主,占总氮比例70%以上。番茄季总氮、硝态氮淋失率分别为2.95%～6.65%和2.50%～5.56%;黄瓜分别为3.40%～6.96%和2.89%～5.70%。两季蔬菜铵态氮淋失率都低于1%。通过优化化肥用量和施用高C/N比有机肥或秸秆调节土壤C/N,有利于降低氮素的淋失量,从而减少氮素的损失。