基于土壤氮素平衡的旱地冬小麦监控施氮

提高作物产量,平衡土壤氮素携出,培肥土壤,避免过多肥料氮残留造成淋溶,是旱地作物施氮的主要目标。本研究通过1 m土层硝态氮监控,从土壤氮素的输入和携出平衡计算氮肥用量,并在陕西永寿不同肥力水平的地块上连续2年布置田间试验进行验证。结果表明,与习惯施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少41.2%,籽粒平均增产17.0%,氮肥偏生产力平均增加188.3%,产投比平均提高28.9%。监控施肥处理在收获期1 m土层硝态氮残留量平均为37.0 kg/hm2,较习惯施肥（112.1 kg/hm2）降低66.9%。经过降雨集中的夏季休闲期后,监控施肥处理1 m土层的硝态氮平均增加15.4 kg/hm2,习惯施肥则减少27.4 kg/hm2。这说明通过对1 m土层硝态氮的监控,依据土壤养分平衡,计算旱地小麦氮肥用量,可以提高产量,有效减少氮肥投入,降低成本,增加农户收入,提高氮肥效率,减少旱地土壤硝态氮残留和淋溶。     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

施氮量对潮土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮磷淋溶的影响

潮土是我国华北地区主要土壤类型之一,潮土区是我国冬小麦-夏玉米作物的主要产区,研究不同施氮量潮土氮磷淋溶特征对于指导区域农田面源污染防控具有重要意义。本研究设置3个施肥处理,即传统施氮(CON)、优化施氮(OPT)和优化再减氮(OPTJ),利用田间渗漏池法,研究潮土冬小麦-夏玉米轮作农田硝态氮及总磷淋溶特征。结果表明:2016—2018年,冬小麦-夏玉米轮作周年不同施肥处理90cm土层年淋溶水量79.0～102.5 mm,不同淋溶事件间土壤淋溶液硝态氮浓度波动较大, CON、OPT和OPTJ处理单次淋溶事件硝态氮浓度分别为18.9～208.7(平均为72.7) mg·L~(-1)、9.0～99.2 (平均为33.8) mg·L~(-1)、4.7～55.5 (平均为15.4) mg·L~(-1)。本研究区域冬小麦-夏玉米轮作模式的氮素淋溶风险较高,磷素淋溶风险较低。传统施氮处理(CON)下农田硝态氮的平均淋溶量和表观淋失系数分别为66.4 kg·hm~(-2)和10.3%,而总磷(TP)为0.06 kg·hm~(-2)和0.04%。氮肥减施会显著降低氮素淋失,OPT和OPTJ处理的氮素淋溶减排率可达56.3%和78.9%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理硝态氮平均表观淋失系数分别为10.3%、6.2%和4.9%,随着施氮量的增加,硝态氮淋失系数动态增加。氮淋溶具有较大的年际变化,降雨量高的2018年比降雨少的2017年硝态氮淋溶量多57.0%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理总磷平均淋溶量分别为0.06 kg·hm~(-2)、0.06 kg·hm~(-2)和0.08 kg·hm~(-2)。适量减施氮肥会增加作物产量, OPT处理的作物产量是CON处理的1.08倍。然而,过量减施则会带来减产风险, OPTJ处理氮肥减施56%,作物产量比CON处理降低2.0%～8.1%。总之,潮土区农田硝态氮淋溶风险较大,适量减施氮肥能够在保证作物产量的基础上显著降低氮素淋失损失。     

氮素供应与秸秆还田对设施菜田土壤硝态氮淋溶的动态影响

通过布置的设施菜田土壤淋溶装置,研究了长期不同施肥处理(不施肥NN、有机物料MNS、优化施氮SN、传统施氮CN和秸秆还田)对设施菜田土壤硝态氮淋溶(90cm)的影响。结果表明,整个生育期不同的施肥处理之间硝态氮淋溶存在显著差异,淋溶量大小均表现为CNSNMNSNN,分别为475,295,239,176kg/hm2,2013年秋冬季和2014年冬春季淋溶范围分别为84~187kg/hm2和92~288kg/hm2;2014年冬春季硝态氮淋溶量高于2013年秋冬季,高出53.9%;番茄不同生长时期硝态氮淋溶量不同,淋溶主要集中在番茄的生长前期,生长前期淋溶最大比重达到63.9%,生长后期最小的淋溶比重仅为5.5%。2013年秋冬季CN和CN+S、2014年冬春季SN和SN+S以及CN和CN+S之间差异均达到了显著性水平,秸秆还田处理一年共减少了207kg/hm2硝态氮的淋溶,说明秸秆还田降低硝态氮淋溶量。     

太湖地区高产高效措施下水稻氮淋溶和径流损失的研究

在太湖地区,采用田间小区试验,研究了高产高效措施对水稻季氮素淋溶和径流损失的影响。结果发现,水稻季总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)淋溶随土壤深度的增加而降低,不同深度下氮淋溶形态不同。60 cm处DON浓度要高于硝氮(NO–3-N)和铵氮(NH4+-N),占TN的40.5%~58.9%;80 cm处NO–3-N的浓度要高于DON和NH4+-N,占TN的52.3%~60.7%。相比当地常规处理,高产高效处理的NO–3-N淋溶减少了51.7%~54.7%,仅占施肥的0.5%~0.9%。在氮的径流损失中,NH4+-N占TN的48.1%~56.4%,而NO–3-N占TN的36%~53%。试验中氮素通过径流途径的损失量很低,仅占施肥的0.34%~0.59%。高产高效处理的氮淋溶和径流损失之和分别为10.59 kg/hm2和10.18 kg/hm2,低于常规处理(13.41 kg/hm2)。除此之外,高产高效措施的作物产量(11.14~12.22 t/hm2)和农学利用率(11.8~12.5 kg/kg)均显著高于当地常规处理。水稻收获后,高产高效处理的土壤TN相比常规处理提高了6.8%~8.1%,有机质含量提高了8.6%~9.2%。综上,高产高效措施不仅有利于作物产量和氮素利用率的提高,还削弱了氮在土-水界面的迁移,是作物增产且环境友好型的有效措施。     

有机肥替代氮肥及节水对设施番茄和辣椒菜田氮淋溶的影响

降低设施菜田的氮素淋溶对于缓解菜区农业面源污染具有重要意义。通过有机肥替代氮肥及节水研究了设施番茄和辣椒农田氮素淋溶变化特征。试验设置:化肥(HF)处理、有机肥替代化学氮肥40%(TDN)处理、有机肥替代化学氮肥40%+节水30%(TDN+JS)处理。研究结果表明:两个监测年度不同蔬菜季所有处理淋溶液硝态氮平均浓度为70.4～202.4 mg/L。一个番茄辣椒轮作周期HF、TDN和TDN+JS硝态氮平均淋溶量分别为130.9、116.2和97.2 kg/hm~2。TDN处理硝态氮淋溶量比HF处理平均降低11.4%。TDN+JS处理硝态氮淋溶量比HF处理显著降低25.9%。硝态氮淋溶是氮淋溶的主体,占总氮淋溶的69.1%～73.1%,可溶性总氮占总氮淋溶的77.2%～79.3%。两季番茄产量为33.0～50.8 t/hm~2,辣椒产量为17.6～19.8 t/hm~2,不同处理之间差异不显著。说明有机肥替代氮肥及适当节水灌溉是降低设施菜田氮素淋溶的有效途径。     

太行山山前平原冬小麦-夏玉米推荐施肥指标的修正

采用3种肥料效应模型,分析模拟了太行山山前平原高产区冬小麦-夏玉米轮作制度下的施肥量与作物产量之间的效应关系。结果表明,采用线型＋平台模型拟合,冬小麦和夏玉米生育期的最佳施氮量分别为91 kg/hm^2和39.7 kg/hm^2,在保证作物产量不减的情况下,比当地农民采用的传统二次型施肥模型的施氮量分别减少59%和79.7%。华北平原高产区长期过量施用氮肥,造成土壤中有不同程度的硝态氮积累,故施用基肥时,应特别注重测定田间土壤根层（0～60 cm）的硝态氮含量。通过养分平衡长期定位试验表明,该区磷肥合理施用量为P2O575 kg/hm^2。实行冬小麦秸秆还田情况下,冬小麦季宜施用钾肥K2O 45 kg/hm^2,夏玉米季可以不施钾肥。依据该文推荐的施肥指标可使冬小麦季节省肥料投资407.4元/hm^2,玉米季节省肥料投资503.8元/hm^2,两季作物的施肥利润均显著提高。为中国华北平原粮食高产区合理施用化肥、减少资源浪费、提高经济和生态效益提供了参考依据。     

关于亚热带地区夏覆盖作物对水分及养分保持效果的研究

不同的覆盖作物改良土壤的效果也不相同。美国弗罗里达州进行了夏季覆盖豆科作物对水土保持及营养影响的研究。结果是:大多数的覆盖作物都产生了大量的生物量,使休耕地在夏季水分和养分流失较少。不同的覆盖作物休耕地中水分及养分淋溶总量的多少与根生物量的大小有一定关系。根生物量越高,保持水分和养分的能力越强。有覆盖作物的休耕地上不但使N淋失量减少到最小,而且还聚积了大量养分。豆科覆盖作物在生长期生产大量的生物量,使土壤中大多数的N分离在作物中,仅有很少部分可利用的N(P)可能被淋溶。豇豆、黎豆、印度麻分离的P为12~25 kg/hm2、苏丹草为10.5 kg/hm2。可利用P淋溶较少。     

化肥减施及节水对潮土冬小麦夏玉米轮作农田氮和磷流失的影响

农田氮和磷的流失威胁水环境质量及人体健康,化肥减施和节水是减少氮和磷流失的有效手段。在河南省北部农区,采用2014年建设的田间渗漏池和径流池,综合研究了2018年不同施肥及节水对小麦玉米轮作农田氮、磷流失及作物产量的影响。设置常规施肥(CON)、优化减肥(JF)和优化减肥加节水(JFJS)3个处理,不同处理总氮淋失量为42.0～81.9 kg·hm^-2,硝态氮淋失量为21.5～72.4 kg·hm^-2,总磷淋失量为0.05～0.06 kg·hm^-2。硝态氮淋溶量占总氮淋溶的比率为51.1%～88.4%。总氮淋失系数为7.9%～10.4%;总磷淋失系数为0.02%～0.04%。JF比CON处理降低硝态氮淋失63.8%,JFJS比JF处理可进一步降低17.9%硝态氮淋失,不同处理磷的淋溶损失没有显著性差异。玉米季是氮素淋失的关键时期,占整个小麦玉米轮作周期的91.8%～94.6%。一个小麦玉米轮作周期总氮径流损失量为0.14～0.20 kg·hm^-2,总磷径流损失量为0.02～0.03 kg·hm     

不同施肥处理对华北露天菜地氮素淋溶的影响

氮肥的不合理施用是造成氮素淋失和地下水污染的主要原因之一,蔬菜生产地由于水肥投入不合理而引起的土壤氮素淋溶问题日趋严重。试验以保定地区露地蔬菜(黄瓜 -茄子)为研究对象,应用渗漏池法研究氮淋失与水肥响应的关系以及控水、控肥、增效剂对氮素淋溶的影响,揭示不同水肥管理措施下的氮素淋溶特征及阻控效果。结果表明:1)在农民常规施氮水平(全年施用氮肥 N 890 kg/hm²)下氮素在蔬菜生育期总氮淋溶量为 N 307.5 kg/hm²,占施氮量的 24.9%,总氮淋失量和施氮量呈显著线性关系。2)相比常规施氮量,减氮 20%和减氮 50%,全年总氮淋溶量可分别减少 12.8%和 36.3%。3)在减氮 20%基础上添加氮肥增效剂或改良剂(有机肥、联合抑制剂、生物炭、秸秆还田)能够减少总氮淋溶量 3.7%～ 10.4%,而不影响产量。4)在减氮 20%基础上减少灌溉量 20%,能够减少总氮淋溶量 33.4%。5)由于基肥施肥方式为种植行上小高畦开沟施用并覆土,有机肥和无机肥配施对减少氮淋溶量无显著影响。在大水大肥管理条件下,氮淋溶是华北典型露地菜地氮损失的主要途径之一,减氮 20%配合联合抑制剂和减氮 20%配施生物炭均可在一定程度上减少氮淋溶,且施肥的环境负荷小。     

不同种类填闲作物阻控设施菜地氮磷淋溶效果及机制研究

设施菜地揭棚休闲期种植填闲作物是阻控淋溶发生的重要措施，在降雨频繁地区氮磷阻控效率高的填闲作物尚不明确。以休闲为对照，种植5种填闲作物：高粱（Sorghum bicolor L.）、玉米（Zea mays L.）、黑麦草（Lolium perenne L.）、马齿苋（Portulaca oleracea L.）和羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala DC.），研究了不同种类填闲作物对设施菜地氮磷淋溶、土壤速效氮、土壤微生物的影响。结果表明：与休闲处理相比，种植填闲作物高粱、玉米、黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝分别显著减少了12.6、16.6、27.4、28.9和26.8 kg?hm-2的氮淋溶，显著减少了0.10、0.05、0.04、0.04和0.13 kg?hm-2的磷淋溶。氮淋溶阻控率由高到低依次为马齿苋、黑麦草、羽衣甘蓝、玉米、高粱，磷淋溶阻控率由高到低则依次为羽衣甘蓝、高粱、玉米、马齿苋、黑麦草。5种填闲作物中黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝的氮阻控率分别达到52.3%、55.1%和51.2%，较高粱和玉米氮阻控率平均提高了近一倍。这是因为黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝在休闲前期（21 d）就有一定的覆盖度，与休闲相比分别减少了23.5%、17.1%和26.7%的淋溶水量，而高粱和玉米前期覆盖度差，在前期降水多后期降水少的情况下其淋溶水量与休闲无显著差异；种植黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝耕层土壤（0~20 cm）中硝态氮的含量为40.1~52.8 mg?kg-1，而种植高粱和玉米土壤硝态氮的含量为67.8~72.7 mg?kg-1；此外，与高粱和玉米相比，马齿苋和羽衣甘蓝还显著提高了耕层土壤nirS型反硝化细菌和根际土壤中nosZ型反硝化细菌的丰度，可能增强了土壤的反硝化过程。综上，黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝作为降雨频繁地区的夏季填闲作物可显著减少氮磷淋溶，其中羽衣甘蓝对氮磷综合阻控的效果最佳。     

不同施肥模式对春玉米产量、水分利用效率及硝态氮残留的影响

通过2年田间试验,研究了减量施氮和减氮配施不同比例控释肥对黄土旱塬春玉米产量、水分利用效率及土壤硝态氮残留量的影响,旨在为黄土高原旱作农业区提供合理的施肥管理模式。试验于2017年4月至2018年9月在黄土旱塬雨养农业区进行,供试作物为春玉米,采用半覆膜种植方式,一年一熟制。试验共设置CK(不施氮肥)、N1C1(控释尿素65%+普通尿素35%,N200kg/hm^2)、N1C2(控释尿素50%+普通尿素50%,N200kg/hm^2)、N1C3(控释尿素35%+普通尿素65%,N200kg/hm^2)、N1(减氮模式,普通尿素,N200kg/hm^2)、N2(传统施氮模式,普通尿素,N250kg/hm^2)6个处理,测定土壤含水量、收获期土壤剖面(0—300cm)中的硝态氮含量及春玉米产量。结果表明:与N2处理相比,减氮处理(N1)并没有减少作物产量,反而显著增加作物产量(p<0.05),2017年、2018年分别增加9.6%和6.9%,土壤水分利用效率分别提高13.3%和10.2%(p<0.05)。同等施氮量(200kg/hm^2)下,与全尿素N1处理相比,2017年配施不同比例控释肥的各处理降低了春玉米的产量和水分利用效率;2018年N1C2处理较N1处理显著增加春玉米的产量和水分利用效率(p<0.05),分别增加7.7%和11.6%。此外,试验2年后减氮模式N1和减氮配施一定比例的控释肥处理显著减少土壤剖面(0—300cm)中硝态氮的残留量(p<0.05),与N2处理相比,N1处理减少了61.2%;同等施氮量(200kg/hm^2)下,与N1处理相比,N1C2处理降低了50.8%。     

氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。     

典型黑土农田化肥氮素的优化管理

在松嫩平原典型黑土农田,通过不同施氮水平的田间试验,研究了旱田主要作物对氮素的肥料效应,得出玉米、小麦氮肥与产量的数学模型。玉米施氮量141kg/hm^2,可达到最高产量;小麦施氮量131kg/hm^2可达到最高量。但在目前肥料与产品价格的比例下,经济合理施肥量,玉米施氮量111kg/hm^2小麦施氮量90kg/hm^2,可稳定获得较高的施肥利润。通过对氮素平衡盈亏状况的分析与评价,认为黑土农田氮素平衡有44％以下的赤字,并不影响作物产量,是允许范围内的赤字。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦氮素吸收和氮肥损失的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,采用裂区设计大田试验,研究不同灌溉量（常规灌溉（327 mm）、节水20%灌溉（261 mm）、节水40%灌溉（196 mm））和施氮量（0,140,221,300 kg/hm^2）对留茬免耕春小麦植株吸氮量、收获期土壤硝态氮（NO3^--N）含量和氮肥损失的影响。结果表明,在留茬免耕农田中,灌溉量从196 mm增加到327 mm,小麦籽粒含氮量从1.55%增加到1.71%,植株吸氮量从134 kg/hm^2增加到190kg/hm^2。当施氮量超过221 kg/hm^2时,籽粒含氮量、秸秆含氮量、植株吸氮量不再显著增加。施氮300,221,140 kg/hm^2处理的植株吸氮量比不施氮处理的分别提高47%,37%和18%;在春小麦收获期,土壤表层（0-60 cm）NO3^--N含量随灌溉量增加而减少,随施氮量增加而增加,灌溉和施氮对60 cm以下土壤NO3^--N含量影响不明显。与不施氮处理相比,施氮300,221,140 kg/hm^2的氮肥损失分别为186,137,94 kg/hm^2。     

不同缓控释氮肥对连作春玉米产量及氮肥去向的影响

在山西省连作春玉米区连续4年设置大田定位试验,设置不施氮肥(CK)、一次性基施尿素(CU1)、追施尿素(CU2)、树脂包膜尿素(PCU)、硫包衣尿素(SCU)、多酶金缓释尿素(MEU)6个施肥处理,研究施用缓控释氮肥对春玉米产量、氮肥去向及氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。结果表明:(1)缓控释氮肥处理能够明显提高春玉米产量,促进氮素吸收。与CU1处理相比,SCU、MEU、PCU和CU2处理可分别提高春玉米产量17.51%,9.88%,9.62%,9.48%,同时氮肥农学利用效率分别提高7.5,4.2,4.1,4.1 kg/kg。(2)不同缓控释氮肥处理的作物吸收肥料氮以及肥料氮在0-100 cm土层残留量之间存在显著差异。SCU、MEU、PCU、CU2和CU1的氮肥表观利用率分别为36.1%,32.5%,26.5%,26.7%,19.5%,肥料氮在0-100 cm土层残留量分别占施氮量的28.5%,31.6%,35.7%,35.5%,39.1%。此外,与一次性基施尿素相比,缓控释氮肥能够显著降低肥料氮的损失,SCU、MEU、PCU和CU2分别降低了22.65%,18.81%,8.99%,8.47%。(3)综合分析不同氮肥处理的农田氮素平衡,SCU处理的春玉米吸氮量最高,为261.5 kg/hm^2,其次是MEU,为253.5 kg/hm^2。SCU的0-100 cm土层残留量在缓控释氮肥中最低,为124.1 kg/hm^2,MEU和PCU分别为131.04,140.09 kg/hm^2。SCU处理的氮表观损失量最低,为106.3 kg/hm^2,MEU和PCU分别为111.6,125.1 kg/hm^2。在山西省春玉米主产区土壤上,缓控释氮肥能够显著促进春玉米对氮素的吸收,减少氮素损失。硫包衣尿素和多酶金缓释尿素的效果相对较好。     

秸秆覆盖条件下不同施氮水平对春玉米产量及氮肥利用率的影响

以秸秆还田试验为研究平台,探讨玉米秸秆覆盖下配施不同水平氮肥对春玉米产量及氮肥利用效率的影响,明确农田黑土玉米秸秆覆盖下春玉米产量与氮肥施用量的关系。试验以秸秆覆盖(不覆盖、秸秆覆盖)为主区,不同氮肥水平(纯N)(0、135 kg·hm^(-2)、180 kg·hm^(-2)、225 kg·hm^(-2))为副区,测定了春玉米的产量及氮肥利用效率。研究结果表明:在施氮量(纯N)(0~180 kg·hm^(-2))较低时,与无秸秆覆盖各处理相比,秸秆覆盖降低了春玉米的株高(2.71%~6.55%)、穗长(4.26%~10.1%)、穗粗(3.92%~7.74%)和百粒重(0.67%~1.68%),导致春玉米产量降低(4.30~11.0%,P<0.05)。在施氮量较高(纯N)(225 kg·hm^(-2))时,与无秸秆覆盖相比,秸秆覆盖增加了春玉米的株高6.41%、穗长6.38%、穗粗5.67%和百粒重4.29%,提高了春玉米的产量6.82%(P<0.05)。秸秆覆盖下春玉米产量与施氮量之间呈正相关关系,即春玉米产量及产量构成因子随着施氮量的增加而增加。在秸秆覆盖下,春玉米氮肥农学利用效率表现出随施氮量的增加而递增的趋势,偏生产力随着施氮量的增加而呈递减的趋势,说明秸秆覆盖后春玉米产量、氮肥利用效率增加效应与施氮量关系密切,在4个氮肥水平中,以(纯N)225 kg·hm^(-2)施氮量配合秸秆覆盖方式实际运用的价值较高。     

雨养烟叶种植田无机氮淋溶特征

为了解烤烟种植下土壤氮淋溶与大田作物差异,评价烟田常规养分管理,探寻烟田无机氮淋溶的阻控策略。以贵州龙岗长期定位试验为平台,于2015—2017年开展常规管理下烟田氮素淋失及其影响因素研究。试验设5个处理:不施肥(CK)、化肥(NPK)、化肥+厩肥(NPK+M)、化肥+连作(NPK+L)、化肥+生物有机肥(NPK+BM)。结果表明,烟田全年无机氮淋溶量为3.62~6.08 kg/hm^2,氮肥净淋溶率为0.09%~3.29%。无机氮的淋溶损失主要发生在烤烟生长季,尤其是5—6月,其占总淋溶量的40.33%~65.86%。烟田淋溶液中氮素形态主要是有机态,无机氮的比例平均仅为29.83%,缓苗期和旺长期(5—6月)淋溶液中无机氮比例高于烤烟成熟期(7—8月),前者无机氮比例平均33.00%,后者其平均为26.67%。降雨是影响烟田淋溶损失的主要因素,无机氮淋溶量与月降雨量呈非线性相关。施用化肥导致无机氮淋溶显著升高,有机肥配施化肥降低了土壤溶液淋溶,降低了氮肥淋溶损失。与烤烟玉米轮作处理相比,烤烟连作处理显著降低了土壤水淋溶,使氮肥净淋溶率降低59.57%。综上,目前烤烟常规管理下,雨养农业区烟田无机氮淋溶强度不高,受降雨影响大,应注重有机无机配施降低无机氮淋溶,在养分管理中考虑如何降低有机氮淋溶,以提高氮素养分供应量。     

我国设施菜地表观氮平衡分析及其空间分布特征

为定量评估区域设施菜地土壤氮素的输入输出平衡状况,探明土壤中氮素的基本去向和氮素潜在污染,从CNKI中文数据库和Web of Science等英文数据库中检索筛选出针对设施菜地氮循环研究的可用数据648组,对我国设施菜地表观氮素平衡进行了分析,并根据《全国设施蔬菜重点区域发展规划(2015—2020年)》中的蔬菜分区,探索了不同区域的氮平衡分布特征。结果表明,我国设施菜地每一生长季总体上表观氮平衡为正值,盈余量为49～1154 kg N·hm~(-2),均值为324 kg N·hm~(-2),氮肥利用率平均为18.6%。从氮素的输入途径来看,每季氮素总投入约为863 kg N·hm~(-2),以化肥和有机肥投入为主,分别为471、306 kg N·hm~(-2),灌溉水带入的氮也不容忽视,达到86 kg N·hm~(-2)。从氮素的支出途径来看,每季氮素总支出为539 kg N·hm~(-2),其中除了作物生长从土壤中吸取大量的氮素(230 kg N·hm~(-2))外,以淋溶、硝化反硝化和氨挥发等形式损失的氮达到309 kg N·hm~(-2),占输出量的57.4%,超过了作物吸收带走的氮(42.6%)。每季区域氮平衡差异显著,其中,黄淮海与环渤海暖温区氮素盈余最高,达到441 kg N·hm~(-2),其较高氮投入和较低的作物吸收是造成农田土壤氮素大量盈余的主要原因,同时也存在较高的氮素损失,通过淋溶流失的氮达到186 kg N·hm~(-2)。总体上,当前我国设施菜地整体表观氮平衡为正盈余,主要由于化肥和有机肥投入量大,但同时存在较高的氮素损失风险。降低氮素投入水平和提高作物的吸收利用率是有效的氮优化管理途径,尤其是在黄淮海与环渤海暖温区,应减少氮素投入,重点关注氮素淋溶损失。     

黔西喀斯特区秸秆覆盖对坡耕地产流产沙特征的响应

基于2018-2019年野外径流小区定位观测资料,以玉米单作无秸秆覆盖处理(M0)为对照,探索了玉米单作处理和不同秸秆覆盖量(M1~M5,1111,2222,3889,5556,6944 kg/hm^2)对贵州省黔西喀斯特区坡耕地产流产沙特征的影响。结果表明:(1)不同降雨等级下,秸秆覆盖具有较好的水土保持效果,并随覆盖量的增加,产流、产沙总量逐渐减少,但M4与M5处理之间无显著差异(p>0.05);(2)玉米苗期—拔节期各处理产流和产沙量大于后2个阶段,并且各阶段各覆盖处理产流产沙均低于对照;(3)秸秆覆盖对地表产流产沙影响显著,与对照相比,年均径流深减少21.85%~50.46%,土壤侵蚀模数减少50.10%~85.87%;(4)随着秸秆覆盖量的增加,各处理产流、产沙呈下降趋势,但当秸秆覆盖量超过5556 kg/hm^2后,继续增加秸秆至6944 kg/hm^2时,水土保持效果变化不明显。秸秆覆盖是控制喀斯特地区坡耕地水土流失的有效途径,6000 kg/hm^2左右的覆盖量即可起到较好的水土保持效果。