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。     

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。     

高肥力土壤冬小麦生长季肥料氮的去向研究

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120kgN/hm2时,氮肥的损失率只有9%,在作物中的回收率为45%,在0～100cm土壤中的残留率为45%;施氮量为360kgN/hm2时,氮肥的损失率为55%,在作物中的回收率为23%,在0～100cm土壤中的回收率为21%.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0～100cm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100cm土体.     

基于15N标记的干旱区滴灌肥料氮的去向和效益研究

【目的】采用¹⁵N示踪法,研究滴灌肥料氮与土壤氮素的转化和去向以及在土壤中的残留分布,为新疆滴灌春小麦氮肥优化管理提供科学依据。【方法】试验于2019年在石河子大学农学院试验站进行,供试春小麦材料为强筋型‘新春38’(XC38)和中筋型‘新春49’(XC49)。试验设7个施氮(N)水平：300、285、270、255、240、225和0 kg/hm²,分别记作N300、N285、N270、N255、N240、N225和N0处理。每个试验小区内,安装未封底的PVC管(直径11 cm,高65 cm),管内施用与该处理等量的¹⁵N标记尿素。于小麦成熟期,测定PVC管内植株样品与土壤样品中的¹⁵N丰度,同时在小区内测定产量,计算氮素利用效率。【结果】两品种春小麦吸收的氮素来自肥料的比例为30.49%～36.06%,对土壤氮的依赖程度在60%以上。随着氮肥施用量的降低,对土壤氮的依赖程度逐渐增加。¹⁵N标记氮肥在土壤中的总残留率为24.05%～31.60%,主要集中在0—40cm土层,土...     

不同施氮量对冬小麦田氮去向和气态损失的影响

该文研究氮肥对冬小麦田肥料氮素去向和气态损失的影响。通过布置田间微区试验,采用15N微区示踪技术和密闭室间歇通气法、密闭式静态箱法田间原位监测冬小麦氮肥的去向和气态损失。随着施氮量的增加,冬小麦产量和地上部吸氮量增加,但当施氮量高于150 kg/hm2时,产量出现降低的趋势,地上部吸氮比例也以土壤氮为主转变为肥料氮为主。4个施氮处理N75、N150、N225和N300的0-100 cm的土壤氮残留分别为32.6,26.8,34.7,40.6 kg/hm2。冬小麦田间土壤氨挥发排放总量随着施氮量的增加而增加,排放量在6.03～13.26kg/hm2之间,占施N量的5.4%～11.4%。N2O排放造成的氮素损失比例为0.08%～0.28%,苗期是冬小麦季N2O排放的主要时期。化肥氮在冬小麦当季作物吸收、土壤残留及损失量分别为37.2%～50.2%,26.7%～40.6%,17.4%～22.2%,且随着施氮量的增加而升高。在本试验条件下,150 kg/hm2是适宜的氮肥用量,产量最高,土壤氮残留最低,气态损失占肥料氮总损失的比例高于75 kg/hm2处理,但差异不显著(p0.05)。因此控制氮肥用量是提高氮肥利用率的一项关键措施。     

腐植酸尿素对玉米产量及肥料氮去向的影响

【目的】研究腐植酸尿素对玉米干物质量、籽粒产量及肥料氮去向的影响,以期为传统尿素产品的提质增效及新型腐植酸尿素肥料的研制提供理论与实践依据。【方法】以玉米品种郑单958为供试作物,以自制的腐植酸尿素为供试肥料,运用15N同位素示踪技术,开展土柱栽培试验,设置不施氮肥对照 (CK)、普通尿素 (U) 和腐植酸尿素 (HAU) 3个处理,所有肥料均作为基肥一次性施入土柱0—30 cm土层。玉米成熟后,采集植株地上部样品进行考种,同时,分别测定玉米叶片、茎秆、苞叶、穗轴、籽粒的干物质量、氮素含量和15N丰度;分别采集0—15 cm、15—30 cm、30—50 cm、50—70 cm、70—90 cm土层的土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。【结果】各处理玉米植株地上部及各器官 (苞叶除外) 干物质量由低到高为CK < U < HAU,而玉米各器官的干物质量占该植株地上部干物质总量的比例在不同处理下的差异均未达到显著性水平;与U处理相比,HAU处理玉米地上部干物质量平均提高13.8%,籽粒产量提高14.2%;玉米籽粒产量构成的分析结果表明,不同处理玉米穗粒数差异显著 (P < 0.05),而百粒重却无显著差异。同时, HAU处理玉米对氮素和肥料氮的吸收量分别比U处理高0.989 g和0.072 g,提高了氮肥利用率4.8个百分点;各处理氮素和肥料氮在各器官的分配均表现为苞叶、穗轴 < 茎秆< 叶片 < 籽粒,籽粒总氮和肥料氮的吸收量分别占整个植株地上部总吸收量的65.7%～74.2%和58.6%～60.5%;从氮素来源分析,各器官所吸收的肥料氮仅占该器官氮素总吸收量的13.3%～30.9%。另外,不同施氮处理对土壤中肥料氮的总残留量影响不显著,但HAU处理肥料氮在施肥层 (0—15 cm) 的残留量显著高于U处理 (P < 0.05)。HAU处理肥料氮的损失率为34.9%,低于U处理5.1个百分点。【结论】供试条件下,施用腐植酸尿素能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮的吸收,减少肥料氮向下层土壤的淋溶,有利于土壤残留氮的进一步吸收利用。     

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     

不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向初探

以2年生红富士/平邑甜茶为试材,采用田间小区和15N微区相结合,研究了不同供氮水平下幼龄苹果园氮素去向。结果表明,施用氮肥显著增加了植株生物量和吸氮量,而氮肥利用率随施氮量的增加显著降低;N75、N150和N225的氮肥利用率分别为31.28%、22.95%和19.38%。土壤残留氮量随施氮量的增加而显著增大,且残留氮素主要分布于060 cm土层,深层渗漏量很小。整个作物土壤体系氮素回收率随施肥量的增加显著降低,损失率显著增高。N75处理的氮素回收率为60.41%,显著高于N150（46.41%）和N225处理（40.88%）;且损失率最低（39.59%）,显著低于其它两个处理。氨挥发损失随施氮量的增加显著升高,N2O损失量各处理间无明显差异;氮素损失中氨挥发和N2O损失所占比例较低,较多的氮素通过反硝化和径流等途径损失。     

不同氮肥用量下冬小麦土壤剖面累积硝态氮及其与氮素表观盈亏的关系

以在陕西关中地区户县、周至两县连续2年的20余个3414肥料田间试验为研究对象,研究了不同施氮量下冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮的分布、累积及其与土壤氮素表观盈亏量间的关系。结果表明:随着氮肥用量的提高,土壤剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度也越严重;当施氮量为180～240 kg/hm2时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达到270～360 kg/hm2,所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤表观氮素平衡值（施氮量与氮素携出量的差值）与土壤02 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤表观氮素平衡和盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮素表观盈余值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。     

氮肥基追比例对测墒补灌小麦植株氮素利用及土壤氮素表观盈亏的影响

以中筋小麦济麦22为试材,在小麦拔节期和开花期0—40cm土层土壤相对含水量均补灌至70%和总施氮量为240kg/hm~2条件下,设置5个氮肥基追比例处理:0∶10(N1)、3∶7(N2)、5∶5(N3)、7∶3(N4)、10∶0(N5),研究测墒补灌节水栽培条件下氮肥基追比例对小麦植株氮素利用和土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明:N3处理的植株氮素积累量、籽粒氮素积累量显著高于其他基追比例处理;营养器官氮素积累量、土壤矿质氮损失量、氮肥表观残留率和氮肥表观损失率显著低于其他处理。与N1、N2、N4、N5处理相比,N3处理的氮素生理利用率分别高33.22%,12.60%,11.54%,98.14%,籽粒氮素利用率高148.65%,56.48%,59.63%,229.29%,氮肥农学效率高96.52%,34.86%,37.64%,204.98%,氮素表观盈亏量分别低35.04%,13.82%,30.36%,29.30%。根据不同氮肥基追比例下各指标的相关系数分析表明,植株氮素积累量、籽粒氮素积累量、氮素生理利用率、籽粒氮肥利用率、氮肥农学效率与土壤硝态氮积累量、成熟期0—200cm土层土壤矿质氮残留总量均呈显著负相关。综上,氮肥基追比例为5∶5的N3处理为试验条件下的最优处理。     

生物黑炭对黑土根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响

采用盆栽试验,研究了生物黑炭对大豆根际土壤氮素转化强度及无机氮的影响。结果表明:固氮作用强度在结荚期达到最大值,此后逐渐呈现出降低的趋势。氨化作用强度在开花期、结荚期和鼓粒期有显著差异,5%生物黑炭处理的氨化作用强度均显著高于CK处理。硝化作用强度在苗期、开花期和结荚期,N_2Y_5和N_1Y_5处理下的根际土壤硝化作用强度与CK处理均存在显著性差异;在鼓粒期和成熟期,只有N_2Y_5处理与CK处理存在显著性差异,分别比CK处理提高了58.87%,84.49%。生物黑炭的适量施用提高了根际土壤铵态氮的含量。苗期、花期、结荚期和鼓粒期不同处理之间铵态氮含量存在显著差异,成熟期差异不显著。合理的生物黑炭施用量对硝态氮利用起着关键性的作用,在苗期、花期、结荚期、鼓粒期,5%生物黑炭的处理均显著高于CK处理,在成熟期,N_1Y_5,N_1Y_(10)和N_2Y_(10)处理下的根际土壤硝态氮含量比CK处理显著降低了20.73%,21.04%,22.85%。     

整地时期对土壤物理性质及苹果幼树的影响

为了提高陕北黄土丘陵沟壑区苹果幼树的栽植成活率和保存率,对3个穴状整地时期的土壤物理性状及苹果幼树生长状况进行了监测研究.结果表明,穴状整地后土壤容重降低,土壤总孔隙度和非毛管孔隙度提高.雨季前穴状整地提高了春季和幼树生长前期的土壤水分,减小了土壤日温差,提高了苗木成活率,促进了树体生长.但雨季后和春季穴状整地降低了春季和幼树生长前期的土壤水分,加大了土壤日温差,降低了苗木成活率,削弱了树体生长,并且加深了定植当年的地面塌陷深度,降低了苹果幼树冬春季的枝条含水量,提高了枝条抽条指数,降低了苗木保存率.陕北丘陵沟壑区栽植苹果时应该在雨季前穴状整地.     

减施氮肥下聚天冬氨酸对烤烟生理特性及氮肥去向的影响

针对烤烟种植氮素施用量过多、氮肥利用率不理想等问题,以聚天冬氨酸(PASP)为肥料增效剂、我国烤烟主要种植品种云烟87和贵州黄壤为供试材料,采用~(15)N同位素示踪技术,探索了减施氮肥30%情况下PASP施用对烤烟生理特性和氮肥去向的影响,为PASP应用于烤烟生产提供参考。结果表明:减施氮肥和添加PASP均可有效提高烤烟氮肥利用率,前者提高效果在烤烟生育后期尤为明显,后者在前者的基础上可进一步增强提高效果。常规施肥减氮30%条件下,烤烟根系生理和叶片光合特性受到显著影响;在此基础上添加PASP其烤烟根系生理、叶片生理形态及氮肥利用率皆得到显著促进。低水平PASP(100 mg/plant)可在一定程度上提高氮肥利用率,但对烤烟根系、叶片光合特性促进效果不显著;相比较而言,较高水平PASP(400 mg/plant)更有利于烤烟根系和叶片的生理代谢及肥料利用率的提高。相关分析表明,PASP的添加量与氮肥利用率之间存在极显著正相关关系(p0.01)。生育后期,各处理的~(15)N分配率均表现为地上部大于地下部,且随着PASP添加量的增加,植株分配到地上部的~(15)N的量相应增加;此外,施用PASP显著降低了氮肥损失率,提高了氮肥总回收率,表现为PASP用量越高效果越明显。综上可知,施用PASP促进了烤烟生理代谢和氮素的吸收,降低了氮肥损失,以施400 mg/plant PASP效果最佳。     

不同类型氮肥对夏玉米产量、氮肥利用率及土壤氮素表观盈亏的影响

通过田间小区试验,比较研究了不同肥料类型、不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、土壤氮素表观盈亏量及植株氮素累积萤的影响.结果表明,夏玉米产量随施氮量增大而增大,但施肥过量产量降低,同等施氮条件下,控释掺混氮肥各处理夏玉米产量和氮肥利用率均高于普通尿素处理.施氮显著增加了0-40cm土层土壤无机氮含量,同时显著提高了玉米生长中后期植株体内氮素含量.经夏玉米季后,除高量施氮的T4,T6处理出现土壤氮索表观盈余外,其余处理均出现土壤氮素表观亏缺,施氮后土壤表观盈余量增加,且随施氮量的增加而增加.     

添加外源炭对苹果园土壤无机氮变化和氨挥发损失的影响

大田条件下,采用磷酸甘油-双层海绵通气法,监测了玉米秸秆两种不同利用方式（直接施用和制成生物质炭施用）下的土壤无机氮含量和氨挥发速率的变化,研究了两种碳源对土壤氨挥发的影响。试验共设4个处理,分别为：CK（N0）、N（N 250 kg/hm2）、N+S（N 250 kg/hm2+生物秸秆）和N+B（N 250 kg/hm2+生物质炭）。结果表明：不同处理间氨挥发速率存在显著差异,施氮处理（N,N+S和N+B）的氨挥发速率均显著高于对照（CK）处理,氨挥发速率随着施肥后时间的推移迅速增大,均在施肥后第3天达到峰值,然后逐渐下降,呈“低-高-低”的单峰曲线。各施氮处理氨挥发峰值大小存在显著差异,N处理最大,为2.37 kg/(hm2·d),其次是N+S处理,为1.65 kg/(hm2·d),N+B处理最低,仅为1.32 kg/(hm2·d),N处理分别是N+S和N+B处理的1.44,1.80倍。0—10 cm土层土壤铵态氮浓度的变化趋势与氨挥发速率的变化趋势一致,与氨挥发速率呈极显著正相关,但各处理间土壤铵态氮含量的峰值存在显著差异,N处理最大,N+S处理次之,N+B处理最小。去掉CK本底值后,氨挥发损失量以N处理最大,为15.29 kg/hm2,占施氮量的6.12%;N+S处理次之,为9.32 kg/hm2和3.73%;N+B处理最低,仅为6.01 kg/hm2和2.40%。因此,添加外源炭显著降低了氨挥发损失,以添加生物质炭效果最好。     

果实膨大期分次施氮对苹果氮素吸收利用及土壤累积动态的影响

以6a生苹果为试材,采用~(15) N同位素示踪技术,研究了果实膨大期等氮量分次(1次,2次,8次)追施N肥对~(15) N-尿素吸收、利用、损失及0—60cm土层氮素累积动态的影响。结果表明:随着果实的膨大,植株新生器官(叶片、新梢和果实)Ndff值以8次施氮处理最高,1次施氮处理最低;果实成熟期,8次施氮处理~(15) N吸收量分别是2次和1次施氮处理的1.61倍和2.10倍;植株营养器官和生殖器官~(15) N分配率均以8次施氮处理最高,1次施氮处理最低;随时间推移,8次施氮处理0—60cm土层~(15) N残留量逐渐高于2次和1次施氮处理,且主要集中在0—40cm土层;在果实成熟期,8次施氮处理~(15) N肥料利用率为17.65%,显著高于2次(10.99%)和1次施氮处理(8.37%),而~(15) N损失率为47.54%,显著低于2次(59.05%)和1次施氮处理(67.92%)。综合考虑,果实膨大期8次施氮处理效果最佳,可使氮肥在树体需肥的关键期充分发挥作用,能显著降低氮肥损失,保证稳定充足氮素供应,提高氮素利用率。     

水氮耦合对南疆地区红富士苹果矿质元素含量的影响

新疆自治区南部阿克苏地区是新疆红富士苹果的主要产区。以该区红富士苹果为对象,设置不同水氮处理,利用原子吸收法测定了果实中6种矿质元素的含量,分析了不同施肥、灌溉水平对各矿质元素含量的影响。结果表明,灌水适中条件下增施氮肥量可以提高苹果果实中Ca,Mg,Zn的含量;适度的灌水量和氮肥供应能维持Fe元素含量保持较高的水平,灌水量和氮肥供应过高、过低均不利于苹果果实中矿质Fe的积累。Cu和Mn含量与氮肥施用量呈正相关关系。     

袋控肥对苹果土壤Nmin及15N-氮素吸收利用和损失的影响

为了寻求改善果园土壤氮素稳定供应问题的有效措施,试验以6年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,利用~(15)N同位素标记,研究FSA(撒施)、FS+BC(一半撒施一半袋控)、BCRF(袋控缓释肥)对土壤Nmin及氮素吸收、利用和损失的影响。结果表明:在苹果整个生长季BCRF处理土壤Nmin含量保持平稳,FSA处理短期内土壤Nmin含量迅速升高,然后又急剧降低。在果实成熟期植株体内氮素BCRF处理(121.64g)高于FSA处理(79.01g),略高于FS+BC处理(95.92g)。不同施肥处理各器官Ndff差异显著,均以果实中的Ndff最高,各器官的Ndff均以BCRF处理最高,FS+BC处理次之,FSA处理最低。BCRF处理显著提高了苹果植株氮素利用率,分别为FSA和FS+BC处理的1.82倍和1.32倍,而~(15)N损失率为36.23%,显著低于FSA处理(57.44%)和FS+BC处理(51.16%),BCRF处理~(15)N主要残留在土壤上层(0—40cm),向深层土壤淋溶损失明显降低。可见,BCRF处理能够保证土壤氮素的稳定供应,提高氮肥利用率,降低氮肥损失。     

Nitrogen Recovery and Transformation from a Surface or Sub-Surface Application of Controlled-Release Fertilizer on a Sandy Soil

ABSTRACT

Controlled-release fertilizers (CRF) are used to reduce leaching of nutrients, especially nitrate-nitrogen (NO₃ ^?-N) to groundwater, caused mainly by application of soluble N fertilizers to sandy soils in Florida. A leaching column study was conducted to evaluate N release and transformation from a CRF (CitriBlen) over a 16-week period when it was applied on the soil surface or incorporated into the soil. When one pore volume of water was applied to column weekly or biweekly, the CRF released urea-N slowly over time with three peaks of release on 3–4, 8, and 12 week after application. Both ammonium-nitrogen (NH₄ ⁺-N) and NO₃ ^?-N were leached in large amounts on week 2, likely from soluble forms of N. Cumulatively, the most leached N at the end of study was in the NH₄ ⁺ form, followed by the NO₃ ^? form. The sum of all N forms leached and volatilized accounted for 53–69% of total N applied. Total N recovery was 70% and 93% of total N applied for surface and sub-surface application of the fertilizer, respectively. It was indicated that the better recovery rate found with sub-surface application may have been due to minimized N loss by volatilization. Sub-surface application of fertilizer resulted in more than three times NH₄ ⁺-N remained in soil, compared with surface application. On average for both application treatments throughout 16-week period, 5.8 h was required for ammonification and 4.7 d for nitrification to occur after N release from the fertilizer. Characterization of CRFs for specific soil type, leaching volume and cycle, and application manner as well as knowledge of N requirement of the crop will allow for the Best Management Practices of these fertilizers, thus obtaining optimum yields and minimizing nutrient losses from CRFs.