辽河三角洲稻区两种合理氮肥推荐阈值的方法研究

为研究辽河三角洲单季稻区合理氮肥投入阈值,于2012、2014、2016、2018年依托长期田间定位试验,借助不同的分析方法,即产量-效应曲线法和土壤氮素平衡法,研究不同施氮水平(纯氮0～420 kg·hm~(-2))对水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡的影响。结果表明:采用产量-效应曲线法得出辽河三角洲地区的理论施氮量为217 kg·hm~(-2),采用土壤氮素平衡方法得出的理论施氮范围为221～235 kg·hm~(-2)。当施氮量为210～260 kg·hm~(-2)时,水稻产量(10 071～10 227 kg·hm~(-2))及氮肥利用率(36%～43%)均较高,施氮量超过260 kg·hm~(-2)时,水稻氮肥利用率显著降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率以及土壤氮素平衡三个指标,目标产量超过10 000 kg·hm~(-2)时,辽河三角洲地区氮肥施用推荐阈值为217～235 kg·hm~(-2)。本研究得到的推荐氮肥用量比当地农民常规用量(270～300 kg·hm~(-2))降低了13%～28%,有效减少了氮素在土壤中的盈余与淋失风险,为该地区水稻减氮高产栽培提出了切实可依的理论依据。     

施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响

通过田间试验研究了不同施氮量(0、60、120、180和240 kg hm~(-2))对水稻氮肥利用、产量、土壤氮素供应及氮素平衡的影响,结果表明,水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后产量下降,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量为204 kg hm~(-2)。施用氮肥可显著增加水稻氮吸收总量,并随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后,氮吸收总量不再显著增加。氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降,分别由44.0%、25.5 kg kg~(-1)、145.6 kg kg~(-1)和58.1 kg kg~(-1)下降至31.1%、13.6 kg kg~(-1)、43.6 kg kg~(-1)和43.7 kg kg~(-1)。氮收获指数表现为随施氮量的增加先增后降,以施氮量180 kg hm~(-2)处理最高,为68.7%。土壤无机氮(Nmin)含量在水稻整个生育期呈现先快速下降后缓慢升高的趋势,施氮处理各层土壤Nmin积累量与不施氮处理差异均达显著水平(P0.05),且基本随着施氮量的增加而增加。水稻成熟期土壤残留Nmin量和表观损失均随施氮量的增加而增加。氮盈余主要以土壤Nmin残留量为主,表观损失在氮盈余比例较小,但随着施氮量的增加显著增加。水稻氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮素表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性。在本试验条件下,综合水稻产量、氮肥利用效率和土壤无机氮积累等方面的因素,在吉林省水稻主产区,适宜施氮量应控制在180~204 kg hm~(-2)范围内。     

施氮量对氮高效水稻种质4007的氮素吸收、转运和利用的影响

田间条件下,以当地水稻品种武运粳15(WJ15)为对照,对氮高效水稻种质4007在不同施氮水平(0、100、150、200和250 kg hm-2)下的氮素吸收、累积、转运、产量及氮肥利用率进行了研究。结果表明施氮量显著促进水稻各生育期地上部氮素的累积,水稻从分蘖盛期到拔节期植株氮素累积量最大,占总生育期的32.7%～41.6%。当施氮量从0增加至250 kg hm-2,水稻种质4007的氮素转运量的从72.0上升至104kg hm-2,氮素转运率从66.2%下降至51.3%;而WJ15的氮素转运量从57.0上升至96.5 kg hm-2,氮素转运率也从57.1%下降至46.8%。籽粒中的氮素65.3%～87.6%来自营养器官的转运,仅12.4%～34.7%是后期从土壤吸收所得。由于较高的收获指数(HI)和氮收获指数(NHI),水稻种质4007的平均氮肥表观回收率(REN)和氮肥农学利用率(AEN)分别较品种WJ15高出24.5%和95.6%。本试验结果还显示4007和WJ15的适宜施氮量分别是150 kg hm-2和200 kg hm-2,此时,水稻可维持较高的产量和保持较高的氮肥利用率。     

减量施肥对水稻生长及氮素利用率的影响

通过在不同肥力水平土壤上设置不同幅度的氮肥减量试验,研究其对水稻产量及氮肥利用率的影响,为巢湖流域坡岗地区氮肥的减量施用提供依据。结果表明:在巢湖流域坡岗地区中高肥力水平土壤上减少30%的常规施氮量、中低肥力水平土壤减少10%的常规施氮量,虽然单位面积有效穗数下降,但水稻结实率、每穗粒数和千粒重明显增加,不会造成水稻显著减产。两种肥力水平土壤上,氮素收获指数均以常规施氮量处理最低,减量施肥、分期施氮可以促进氮素从茎、叶、根部向谷粒的转移;减量施肥,中高肥力土壤上氮素回收率提高9.99～16.52个百分点,中低肥力水平土壤上提高6.0～12.15个百分点。     

不同形态氮肥对玉米干物质、氮素积累及土壤氮素的影响

为提高玉米生产过程中的氮素利用,减少氮素损失,采用田间原位试验法,在农民习惯施用酰胺态尿素的基础上研究相同施氮量下不同形态氮素对玉米干物质积累量、氮素吸收利用、产量及土壤氮素的影响。设置不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(T1)、铵态氮肥(T2)、硝态氮肥(T3)和硝/铵态氮肥(T4)5个处理。结果表明:(1)成熟期各处理干物质和氮素积累量均为T4>T3>T1>T2>CK,T4的干物质累积量较其他施氮处理显著提高6.3%～15.0%,氮素累积量较其他施氮处理增加6.4%～30.1%;该处理延长了玉米干物质和氮素积累旺盛期,推迟了玉米干物质和氮素积累速率最大时间。(2)与T1、T2比较,T4的土壤氮素依存率、氮素表观损失分别显著减少10.9%～23.1%、12.8%～49.1%。整个生育期,各施氮处理的土壤硝态氮含量明显高于铵态氮,且各处理的土壤硝态氮含量降幅大于铵态氮。(3)T4的氮肥利用效率、氮肥生产效率、氮肥农学效率及玉米产量均较优,其氮肥利用效率、氮肥生产效率、氮肥农学效率分别较其他施氮处理提高6.8%～25.9%、7.3%～14.4%、21.3%～48.3%,产量显著增加7.3%～14.4%。因此,硝/铵态氮肥配施在河北黑龙港地区比农民习惯施用尿素更能促进玉米增产和氮素利用,有效减少氮素表观损失。     

秸秆还田下寒地水稻实现高产高氮肥利用率的氮肥运筹模式

  【目的】  秸秆还田是东北寒地水稻种植区培肥土壤的重要措施,研究调整水稻基蘖氮肥与穗氮肥比例,为促进寒地水稻氮肥的合理施用提供科学依据。  【方法】  田间试验于2016、2017年在吉林省进行,供试水稻品种为吉粳511。上一季水稻收获后,秸秆9000 kg/hm2粉碎至10 cm左右,翻压还田。在总施氮 (N) 量200 kg/hm2不变的前提下,设置5个基蘖肥与穗肥比例处理5∶5 (N 5∶5)、6∶4 (N 6∶4)、7∶3 (N 7∶3)、8∶2 (N 8∶2) 和9∶1 (N 9∶1),以不施氮肥 (N0) 为对照。在水稻6个生育期调查植株生物量和氮素含量,成熟期测定产量及产量构成因素。计算了氮素积累与转运特征,以及氮素利用效率。  【结果】  与N0处理相比,施氮提高了水稻穗数、穗粒数和结实率,进而显著提高了产量,以N 8∶2处理的水稻产量最高。水稻返青期至拔节期,氮积累量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗期至成熟期阶段则表现为随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后减,氮素积累总量以N 8∶2处理最高。施氮显著提高了氮素转运量和齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率,其中氮素转运量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后降,以N 8∶2处理最高。随基蘖氮肥占总施氮量比例的提高,氮素回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均呈现先增后减趋势,均以N 8∶2处理最高。相关分析结果表明,水稻齐穗期前后氮素积累量与水稻产量均呈显著或极显著正相关 (r = 0.8943～0.9476),其中水稻齐穗后氮积累量与产量的相关性高于齐穗前。  【结论】  在秸秆还田条件下,基蘖氮肥与穗氮肥比例为8∶2最有利于提高水稻齐穗期至成熟期氮积累量,促进氮素向籽粒的转运,使水稻产量和氮素利用效率协同提高。因此,在本试验条件下,总施氮量200 kg/hm2,基蘖肥与穗肥比例为8∶2的施氮制度是优化水稻氮素积累特性及获得高产的理想运筹模式。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。     

洱海北部地区水稻氮肥投入阈值研究

为了研究洱海北部地区水稻合理的氮肥投入阈值。本试验通过连续两年的大田定点监测和室内分析, 研究了不同施氮处理条件下对水稻产量、 水稻氮肥利用率、 田面水可溶性总氮（DTN）、 土壤氮素表观盈余率（SNASR）等的影响。结果表明,施氮量对水稻产量的影响呈二次曲线关系,施氮能显著提高水稻产量,但当施氮量达到304.34 kg/hm2后,水稻有减产风险;增施氮肥能显著提高水稻地上部分器官对氮素的吸收,但收获指数逐渐减少;在施入氮肥后的9 d内,施氮量与田面水DTN浓度相关系数在0.609**以上;当施肥量在228.26~304.34 kg/hm2时,水稻产量范围在9969~10212 kg/hm2,SNASR在50.05%~79.65%之间,田面水DTN在施肥后9 d内的平均含量为78.40 mg/L~108.58 mg/L。因此,在当前生产条件下,水稻推荐施氮量为228.26~304.34 kg/hm2,能保证水稻稳定高产,且环境可承受。     

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。     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

Extraction of nitrogen from soils

Summary A roller bed and rotary end-over-end shaker were compared for the extraction of mineral N from a variety of soil types; both were equally efficient with an optimum extraction time of 30 min. However, the roller bed permitted a greater operational capacity, a faster throughput of samples, and easier identification of sample bottles compared with the end-over-end shaker. More NH₄ ⁺-N and NO₃ ^–-N (P<0.001) was recovered from soil by 2 M KCl than by any other extractant, in a soil: extractant ratio of 1 to 5 (w:v), except water, which was equally efficient at removing NO₃ ^–-N from soils.     

红芸豆对氮素的需求规律及适宜施氮量研究

为探明山西省红芸豆的氮素需求规律与分配特征,并明确其适宜施氮量,以‘英国红’为试验材料,通过田间试验,系统监测了不同生育时期红芸豆干物质和养分的累积与分配特征,并研究了氮肥施用水平对红芸豆产量、氮素利用效率的影响。分别在山西省中部农业科学院东阳试验基地和西部地区岢岚县曹家沟村进行试验。东阳试验基地设置了4个氮水平(kg·hm~(-2))处理,分别为0(N1)、60(N2)、120(N3)和180 (N4);岢岚县曹家沟村设置5个氮水平(kg·hm~(-2))处理,分别为0 (N1)、60 (N2)、120 (N3)、180 (N4)和240 (N5)。结果表明,红芸豆在不同氮肥处理间籽粒产量、生物量和氮素累积量均表现出显著差异:籽粒产量随氮肥施用量的增加呈单峰曲线变化,两个试验点均表现为N3处理产量最高,分别为2 359.89 kg·hm~(-2)和2 452.26 kg·hm~(-2),产量差异主要来自百粒重;干物质累积随生育进程呈现"慢—快—慢"的增长趋势,两个试验点均表现出N3处理单株籽粒所占总干物质比重最高,分别为49.97%与47.65%;植株氮素累积与分配与干物质累积的变化趋势大致相同,两个试验点单株籽粒最高含氮量分别在N4(东阳)和N3(岢岚)处理,分别为每株0.72 g和0.99 g。说明合理的氮肥施用可以提高籽粒的干物质累积量和氮素的转运效率,显著提高了红芸豆植株干物质向籽粒中的转移率,增加了植株对氮素的吸收和转运能力。山西省中部地区红芸豆推荐氮肥施用量为110.36kg·hm~(-2),西部地区为126.31 kg·hm~(-2)。     

覆膜滴灌条件下氮肥运筹对玉米氮素吸收利用和土壤无机氮含量的影响

为解决吉林省半干旱区覆膜滴灌条件下合理施氮问题,通过两年(2016—2017年)田间试验,研究了覆膜滴灌等氮量投入条件下,不同运筹模式(N1:100%基肥;N2:50%基肥+50%拔节肥;N3:30%基肥+50%拔节肥+10%大口肥+10%开花肥;N4:20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥)对春玉米产量、氮素利用效率、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡的影响。结果表明,分次施氮各处理(N2、N3、N4)玉米产量显著高于100%基肥处理(N1),其中N4处理玉米产量最高,较N1处理分别提高22.44%(2016年)和35.31%(2017年)。与N1处理相比,N2、N3、N4显著提高了玉米氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为52.02%~83.21%、63.69%~120.78%、11.85%~22.46%(2016年)和92.44%~129.38%、127.23%~203.09%、22.10%~34.01%(2017年),且均以N4处理最高。施氮显著提高了玉米拔节期至成熟期氮积累量,其中开花期至成熟期氮积累量以N4处理最高。与N1处理相比,N2、N3、N4提高了玉米开花期至成熟期0~20 cm土壤无机氮含量,并降低成熟期40~100 cm土壤无机氮含量。土壤-作物系统氮素平衡中,N2、N3、N4处理较N1处理显著降低了氮素表观损失量,其中N4处理氮素表观损失量最低。综上所述,在本试验条件下,总施氮量210 kg·hm-2时,20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥为该区域覆膜滴灌条件下氮肥最佳运筹模式。     

不同施氮水平下不同氮利用效率小黑麦植株氮素积累分配特性

采用土培盆栽试验,以小黑麦氮高效利用品种‘Clxt82’、‘PI429186’和氮低效利用品种‘Clxt74’为材料,研究0(不施氮)、0.033 g(N)·kg-1(低氮)和0.066 g(N)·kg-1(正常氮)3个不同施氮水平下,各生长时期氮素在器官间和器官内不同功能性氮素分配的特性。结果表明:氮高效利用品种在氮素不足的条件下优势更明显,抽穗期高效利用品种和低效利用品种间生物量的差异随施氮量的增加而减小,在不施氮、低氮和正常供氮时‘Clxt82’、‘PI429186’地上部生物量分别为‘Clxt74’的1.55倍、1.19倍、1.06倍和1.79倍、1.35倍、1.30倍。不同生育时期,小黑麦氮积累量均随施氮量的增加而显著增加,低氮和正常供氮处理,在分蘖期、拔节期氮高效利用品种氮积累量均显著高于低效利用品种,而在抽穗期差异则不大。随施氮量的增加,氮素在叶片和穗部的分配比例减小,在茎的分配比例增大;分蘖期和拔节期,氮高效利用品种茎中氮素分配比例小于低效利用品种,叶片氮素分配比例则大于低效利用品种。抽穗期氮高效利用品种穗部氮素分配比例大于低效品种,而叶部则相反。各生育时期各器官不同形态氮素含量总体上随施氮量的增加而增加。不施氮和低氮处理,拔节期氮高效品种‘Clxt82’、‘PI429186’叶片营养性氮含量是低效品种‘Clxt74’的1.31倍、1.76倍和1.12倍、1.35倍,而结构性氮含量则是低效品种的86.12%、64.01%和80.82%、71.51%;抽穗期氮高效品种‘Clxt82’、‘PI429186’叶片营养性氮含量是低效品种‘Clxt74’的1.01倍、1.11倍和1.04倍、1.13倍,结构性氮含量为低效品种‘Clxt74’的74.99%、63.08%和75.78%、62.84%;各时期品种间功能性氮素含量差异不大。低氮条件下氮高效利用品种通过降低结构性氮素含量、增加营养性氮素含量来满足氮素的利用和体内循环。     

不同氮效率水稻生育后期氮素积累转运特征

以不同氮效率水稻基因型为供试材料,通过15N标记的氮肥盆栽试验精确定量不同氮效率的水稻齐穗后氮素积累和转运量。结果表明,无论在何种施氮水平下,氮高效水稻(南光和武运粳)的籽粒产量均显著高于氮低效水稻Elio;不同氮效率水稻在齐穗期和齐穗后15天时干物质积累量差异不显著,但在成熟期时氮高效水稻的干物质积累量显著高于氮低效水稻,增幅约为16·4%;与干物质积累相对应的是,不同氮效率水稻的氮素积累量在齐穗期和齐穗后15天也没有差异,但在成熟期时氮高效基因型水稻武运粳和南光的氮素积累量较氮低效基因型水稻Elio高约31%和21%,差异显著。15N标记试验结果可以看出,氮低效水稻Elio齐穗时吸收的一部分15N移出了植株体,其占15N转运量的11%。从齐穗至成熟,氮低效水稻Elio从茎叶转移出的15N量(2·75mg穴-1)远远低于氮高效水稻武运粳(3·54mg穴-1)和南光(3·22mg穴-1),差异显著。氮高效水稻武运粳和南光从茎叶转移出的15N量约占籽粒所需N量的91%和85%,而从土壤中吸收的15N量约占9%和15%。综上所述,氮高效、低效水稻氮素积累和转运特征的差异主要表现在齐穗期以后,氮高效水稻具有强的氮素吸收或者转运能力,以满足籽粒形成期植株对氮素的利用。     

春玉米产量、氮素利用及矿质氮平衡对施氮的响应

通过在辽宁省昌图县的田间试验,研究了不同施氮水平(0、60、120、180、240和300 kg hm-2)对春玉米产量、氮素利用及农田矿质氮平衡的影响。结果表明:春玉米产量随施氮量增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg hm-2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量增加先增加后降低,在施氮量180 kg hm-2时达到最大,为27.95%。随着施氮量增加,氮肥农学利用率、氮素吸收效率和氮素偏生产力均显著降低,而氮肥生理利用率和氮肥表观残留率均先增加后降低,这与氮肥表观损失率的变化正好相反。作物吸氮量随施氮量增加而显著增加,氮盈余主要以土壤残留为主,表观损失在氮盈余中的比例虽小,但随着施氮量增加而明显增加。低量施氮(<180 kg hm-2)主要引起土壤矿质氮残留量的显著增加,而高量施氮(240 kg hm-2和300 kg hm-2)主要引起土壤氮素表观损失量的显著增加。在本试验条件下,合理施氮量应控制在180～209 kg hm-2左右。     

淮河流域农业生态系统中地下水体氮源追溯

淮河流域地下水体中的氮污染问题一直以来备受关注。为了从源头追溯氮污染物的来源,本文通过清单法收集淮河流域2002—2017年期间35个地级市的农业统计资料,首先构建基于化肥施用氮、人畜粪便返田氮、生物固氮、大气沉降氮、种子带入氮、秸秆带入氮为输入项和作物收获氮、反硝化脱氮、氨挥发脱氮为输出项的氮平衡模型,估算进入淮河流域农业生态系统内的氮盈余量和强度;然后利用氮盈余量与淋滤系数构建氮淋滤模型定量估算氮淋滤到地下水体中的量。研究发现：2002—2017年间淮河流域农业生态系统中氮年均输入量为1 005.01万t·a^-1,化肥施用氮是最大的氮输入源,占总输入量的52.76%;淮河流域农业生态系统中氮年均输出量为706.43万t·a^-1,作物收获氮在氮输出中所占的比例最大,达87.29%。随着时间的增加,氮盈余量和强度逐步降低。本次从地级市角度计算的氮源强度和其时间变化规律与以往从流域角度计算的氮源强度和其时间变化规律相差不大,保证了结果的准确性。从地区上分析,河南省各地级市的氮源强度最高,山东省和安徽省各地级市的最低。2002—2017年间,淮河流域农业区氮盈余量淋滤进入地下水中的氮污染物总量为26.22万~41.71万t·a^-1,淋滤进入到地下水体中的氮污染物平均量为31.41万t·a^-1,其中2006年最高。较大的氮淋滤值对水体环境造成了较大的污染负荷。采用SPSS 21.0中用F统计量和皮尔森相关系数（ρ）对地下水中的实际氮污染物浓度与估算值间的氮污染物量进行相关性检验,最终通过显著性检验且相关系数达到0.517,证实了本次模型选择的准确性。本文研究表示,2002—2017年淮河流域农业生态系统中地下水体中氮的来源主要为化肥输入,最主要的输出途径为作物收获,污染最严重年份为2006年,为解决农业面源污染问题提供了重要的前期资料,对地下水中氮污染的防控具有重要的现实意义。     

氮足迹研究进展

自19 世纪工业革命以来, 由于氮肥施用、化石燃料燃烧等人类活动带入全球生态系统的活性氮逐年增加。这些流入生态系统的活性氮造成了严重的环境问题, 例如水体富营养化、地下水硝态氮污染、平流层臭氧层破坏等。氮足迹模型是在全球活性氮污染日趋严重的背景下提出的。氮足迹研究在定量评价人类生产生活方式对活性氮排放的影响, 调整人类的生产生活方式, 减少活性氮危害等方面有重要的理论价值与实践意义。近年来, 氮足迹的研究日益受到西方各国科学家的关注, 其中已有少量相关研究发表。相比较而言, 国内科学界对氮足迹研究的关注还不多, 目前为止还没有有关氮足迹研究的文献资料。本文综述了氮足迹的概念、研究意义、主要模型方法、国外研究进展以及未来研究热点。并指出氮足迹计算模型的改进与发展、主要活性氮在氮足迹计算中的权重以及活性氮污染严重区域或国家的氮足迹评价将是未来氮足迹研究的热点。     

不同氮效率花生品种氮素累积与利用特征

氮是花生(Arachishypogaea)生长发育必需的大量元素之一,明确不同品种氮素利用特点,可为花生氮高效品种筛选、培育及节氮栽培提供依据。桶栽条件下,利用15N示踪技术,测定了19个花生品种产量、植株氮含量、氮素积累量及3种氮源供氮量等指标,并以供试品种的产量及氮效率平均值为基准,将品种划分为高产氮高效、高产氮低效、低产氮高效和低产氮低效4种类型,分析了4种类型品种氮素累积与利用特征。结果表明:1)不同类型花生品种氮效率存在较大差异,氮高效型品种荚果氮效率平均为25.0 kg·kg?1,比氮低效型品种平均值高13.6%。2)营养体氮含量中等的品种有利于产量和氮效率同时提高,生殖体和整株氮含量不同类型品种间差异不大;在植株有足够氮积累的前提下,提高氮向生殖体的分配比例是高产氮高效品种的基本特征。3)不同类型花生品种土壤氮和肥料氮供氮水平与氮效率一致,根瘤供氮水平与氮效率因品种产量水平而异;当氮效率相近时,根瘤供氮水平高,有利于产量形成;氮高效型土壤供氮比例略高于低效型,根瘤供氮比例与土壤供氮比例相反,土壤氮与根瘤氮有较好的补偿效应;不同类型品种肥料供氮比例相差不大。4)不同类型品种产量和氮效率与氮肥利用率和氮肥偏生产力高度一致,而不同类型品种间氮素生物效率差异较小。综上,不同类型花生品种产量和氮效率存在显著差异,选育产量和氮效率双高的品种不仅必要,而且可行,是未来花生节氮栽培的有效途径之一。