减氮配施抑制剂及鸡粪提高尿素氮在稻田土壤中的转化及利用

  【目的】  探究氮肥减量配施氮肥抑制剂和鸡粪的情况下土壤及肥料氮素供应和利用状况,及其对土壤肥力和水稻产量的影响,为我国东北地区水稻生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础。  【方法】  采用15N同位素示踪技术,盆栽试验设不施氮肥处理 (CK)、常规氮肥 (15N示踪尿素) 处理 (N)、80%尿素氮+20%鸡粪氮处理 (NM)、80%尿素氮+抑制剂处理 (NI)、80%尿素氮+抑制剂+20%鸡粪氮处理 (NIM)。测定不同生长时期来自于土壤及肥料中的铵态氮、微生物量氮含量及植株含氮量,收获时测定水稻产量。  【结果】  1) NI处理在土壤及肥料来源的铵态氮供应能力方面与N处理相当,抑制剂添加对氮肥减施有一定的补偿作用。在分蘖期和灌浆期,NM处理供氮能力优于无机氮肥处理。NIM处理在铵态氮和硝态氮供应能力方面效果最好。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期和灌浆期土壤铵态氮含量分别提高了19.2%、66.3%和36.5%,硝态氮含量分别提高了13.9%、12.7%和17.3%,15NH₄+-N含量在分蘖期增加了14.59 mg/kg。2) 无机氮肥处理 (N、NI) 对土壤微生物量碳含量无显著影响,但添加鸡粪处理 (NM、NIM) 显著提高了返青期和灌浆期土壤微生物量氮含量 (P < 0.05)。与N处理相比,NIM处理在水稻返青期、分蘖期、灌浆期和成熟期土壤微生物量碳含量分别提高了32.61%、29.23%、53.46%和2.85%,微生物量氮含量分别提高了147.98%、22.97%、133.33%和24.63%,15N-微生物量氮含量在分蘖期增加了约22.56 mg/kg。3) 抑制剂及鸡粪添加均提高了水稻产量和生物量,NIM处理的水稻生物量、产量和吸氮量较N处理分别提高了83.59%、124.18%和46.66% (P < 0.05),土壤中肥料氮的残留量显著增加了56.48%,肥料氮的损失减少了约78.7%。NIM处理的氮素吸收利用率、氮肥农学效率等显著高于其他处理,抑制剂与鸡粪在提高肥料氮素利用率方面存在显著交互作用。  【结论】  在我国北方棕壤水稻土上,在尿素中添加抑制剂 (1%PPD+1%NBPT+2%DMPP) 或者用鸡粪替代20%的尿素均能改善土壤氮素供应,氮肥减量20%配施抑制剂和鸡粪不仅不会减产,还会在提高水稻产量的同时提高肥料利用率。从肥料氮释放及水稻吸收利用的角度综合考量,减少20%尿素投入,添加氮肥抑制剂,以及添加氮肥抑制剂的同时,用鸡粪替代20%的尿素的效果较好。     

肥料和稻草氮利用率的三年定位研究

对氮肥和稻草氮的利用率进行了3年6季同位素15N田间定位研究。结果表明,首季单季水稻对氮肥的利用率为37.02%,050cm土壤中15N的残留率为25.81%。经过连续3年6季的种植,作物肥料N的累计回收率分别为40.15(秸杆还田)41.63%(秸杆不还田),050cm土壤中15N的残留率仍达到23.62(秸杆不还田)28.33%(秸杆还田)。在不施氮肥条件下,小麦对稻草氮的吸收率为4.46%,第二季单季稻对稻草氮的吸收率为4.78%。5季作物累计吸收稻草氮11.76%,而土壤残留率为70.37%。     

15N标记羊粪和稻草还田氮素的转化和效应的研究

本工作通过田间微区试验，研究了＾１５Ｎ标记羊粪和稻草单独施用或分别与尿素配合施用作为水稻基肥时，肥料氮的命运及共对水稻产量的影响。     

兔粪尿-硫酸铵和土壤氮在水稻植株体上的分布

本文探讨了各种N源在水稻植株各器官上的分布情况,指出这是由于不同土壤和肥料之间供N特性的不同,土壤氮和肥料氮在不同时期以不同强度和速度交错进入植株“库”重新分配的结局。以稻谷N%dff(或dfs)值对稻草N%dff(或dfs)值的比率表示各种N“源”对稻谷N的贡献大小,结合肥料N在农田土壤生态系统中的平衡帐^[1],评价施肥技术具有实际意义。施肥提高了植株对土壤氮的吸收量,改变原来的土壤供氮特性起了均衡增产的作用;然而“激发效应”也可能增加土壤氮的气态损失。     

有机和无机氮在土壤—水稻系统中平衡的研究：Ⅰ.有机和无机氮在土壤—水稻系

采 用１５Ｎ示踪法研究结果，有机和无机氮各半时水稻产量最高。有机氮比例提高，利于肥料氮从秸秆向稻谷中转移；无机氮化例提高，利于肥料氮在秸秆中积累。有机－无机氮配合施用，不仅提高了无机氮的利用率，同时也提高了有机氮的利用率。     

有机无机配施对水稻产量及氮肥残效的影响

为揭示有机无机配施条件下15N尿素在稻田土壤中的残效状况,在我国北方棕壤性水稻土上进行盆栽试验,结合土壤氮素供应及水稻对肥料氮的吸收利用,探寻最佳的施肥方式.设置空白(CK)、尿素(N)、秸秆+尿素(NS)、猪粪+尿素(NM)、稳定性尿素(NI)、秸秆+稳定性尿素(NIS)、猪粪+稳定性尿素(NIM)7个处理.结果 表...     

间歇淋洗干湿交替条件下氮肥的氮行为研究

采用土柱淋洗试验方法 ,对包膜尿素、尿素和硝酸铵在石碴土和粘壤质石灰性土壤中氮的行为进行了评价。结果表明 ,包膜尿素、尿素和硝酸铵的回收总氮量 (包括淋洗溶液中各种形态氮 ,土壤吸附的肥料氮和残余的肥料氮 )分别为施入总氮量的 90.5%、74.2 %、93.5%和91.5%、58.5%、91.1%。在 1750mL淋洗溶液中NO3--N分别占淋洗溶液中总氮量的 90%以上。在 7次淋洗干湿交替之后 ,土壤吸附的肥料氮 (NH4+-N和NO3--N)均不超过施氮总量的2.1% ;包膜尿素有62.7%和70.8%的氮以颗粒肥料存在于土壤中。 3种氮肥中包膜尿素较尿素和硝酸铵在土壤中释放持续的时间显著延长 ,尿素的氨挥发损失较高 ,硝酸铵淋失较快     

控释尿素不同比例配施对水稻生长及土壤养分的影响

采用水稻大田小区试验,以普通尿素为对照,在相同施氮条件下,研究了控释尿素和普通尿素不同比例配施、不同控释期控释尿素不同比例配施对土壤养分、水稻产量和氮素利用率、经济效益等方面的影响。结果表明,2个月控释尿素和3个月控释尿素掺混后,氮素释放速率适中,能够为水稻提供较为稳定的氮素来源。肥料施入大田后,不同控释期控释尿素配施使土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮含量维持在较高水平,更有利于水稻中后期氮素供应。较普通尿素而言,控释尿素配施提高了水稻株高,水稻产量增加了4.08%~16.99%,氮肥利用率提高了7.11%~46.75%,水稻增收793.87~3 582.90元/hm~2。本试验条件下,以40%2个月控释尿素与60%3个月控释尿素配施综合效果最好。     

生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响

  目的  研究同时添加不同种生化抑制剂和腐植酸后尿素在黑土区水田的施用效果,为黑土区稻田新一代高效稳定性尿素肥料的研制提供理论依据。  方法  采用盆栽方法,以不施氮肥（CK）及施用尿素（N）为对照,通过测定水稻土中的氮素转化特征及水稻生理指标、产量及氮肥利用效率等的影响,探究添加腐植酸（HA）、N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三甲基吡啶（CP）及腐植酸分别与三种生化抑制剂组合制成的7种稳定性尿素肥料改善氮素供应稳定性的差异。  结果  ①相比单施普通尿素,添加腐植酸及NBPT、DMPP、CP均能提高水稻产量、吸氮量及尿素氮肥利用效率。② 相比单独施用NBPT,尿素联合添加NBPT和腐植酸后能有效抑制土壤硝化作用,分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量1.84%、13.38%和2.80%,但会降低水稻产量、叶面积指数、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力。③ 相比单独施用DMPP,尿素联合添加腐植酸、DMPP能分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量3.04%、5.20%和3.71%,显著降低土壤硝化抑制率、水稻产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。④ 相比单独施用CP,尿素联合添加腐植酸、CP提高了土壤速效氮含量、水稻株高、分蘖数、叶绿素含量、生物产量,显著提高水稻籽粒产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。  结论  腐植酸与CP联合添加制成新型稳定尿素肥料用于在东北黑土区水稻栽培,有利于作物增产及氮肥利用率的提高。     

太湖地区主栽高产水稻品种对土壤和肥料氮的利用特性研究

在太湖地区宜兴市采用~(15)N微区示踪试验,研究了太湖地区推广种植高产水稻武运粳23号(W23)和镇稻11号(Z11)及育种较早相对低产品种武育粳3号(W3)在不同供氮水平下齐穗期前后对土壤氮和肥料氮的吸收累积特性,土壤氮残留及其环境效应。结果表明:W23和Z11在N200(N,200 kg/hm~2)和N270(N,270 kg/hm~2)水平下整个生育期吸收累积3种类型氮量(总氮、土壤氮和肥料氮)均显著高于W3。不同水稻品种齐穗期前吸收累积3种类型氮量无显著差异,W23和Z11齐穗期之后对土壤氮和肥料氮的吸收能力均明显强于W3,特别是肥料氮,分别比W3高89.3%~134%和119%~157%;施氮量增加促进了W23和Z11齐穗期前对土壤氮的吸收,但对不同水稻品种齐穗期后对土壤氮和肥料氮的吸收无明显影响;不同水稻品种在两种供氮条件下的稻田土壤肥料氮残留(15N示踪),全氮、碱解氮、NH4+-N和NO3–-N均无明显差异;在同等施氮条件下,高产品种W23和Z11整个生育期稻田氮向环境的排放量低于W3,是相对环境友好型水稻品种。     

种植大豆对土壤氮素盈亏影响的估算

应用15N示踪方法,研究了种植大豆对土壤氮素盈亏的影响,并对土壤氮素盈亏进行了估算。结果表明:大豆成熟期70.4%~88.6%的氮素转移到籽粒中,大豆氮素收获率很高,导致土壤氮素亏损;秸秆还田时土壤氮素亏损量平均为39.2kg/hm2,秸秆不还田时土壤氮素亏损量平均为49.2kg/hm2;大豆根瘤固氮率与土壤氮素盈亏量呈直线相关,根瘤固氮率越高,土壤氮素亏损量越少;秸秆还田条件下,根瘤固氮率71.5%是土壤氮素盈亏平衡点,秸秆不还田时根瘤固氮率要达到80.9%才能保障土壤氮素盈亏平衡。     

冬小麦不同时期追施尿素的效果

运用15N对冬小麦不同追肥时期的效果、氮肥利用率及氮素在秸秆、籽粒中的分配、土壤残留、挥发损失进行了研究。结果表明 :拔节期追肥 1次 ,再追施穗肥 1次效果最好 ;前期追肥秸秆对氮的利用率高 ,但籽粒对氮的利用率低 ;后期追肥籽粒对氮的利用率高 ,而秸秆对氮的利用率低 ;前后期结合追肥比 1次追肥土壤氮素残留量高 ,损失较少。     

施用预处理秸秆对土壤供氮特征及菠菜产量和品质的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入经过预处理的水稻秸秆(预处理秸秆)后土壤的供N特征和菠菜产量与品质的变化。研究结果表明,经预处理后,秸秆中纤维素、半纤维素和二氧化硅的含量显著降低,但可溶性物质含量显著增加;预处理稻秆与N肥配合使用,土壤中微生物量N、有效态N(NO3--N和NH4 -N)含量显著增加,并且在供N方式上具有鲜明的渐进性和持续性;第41天时每钵菠菜的鲜重比对照增产81.4%,菠菜中Vc含量高于单施尿素处理,硝酸盐积累量低于单施尿素处理。可见预处理稻秆配施N肥能显著改善土壤的供N能力,提高菠菜的产量和品质。     

Green manure application improves rice growth and urea nitrogen use efficiency assessed using 15N labeling

ABSTRACT

Green manure is an efficient nitrogen (N) source when used as an alternative to chemical fertilizer. However, the N taken up by rice derived from green manure, chemical fertilizers or soil native N in complex nutrient systems is unclear. A pot experiment with partial substitution of urea with Chinese milk vetch (a green manure) implemented with ¹⁵N-labeled urea and Chinese milk vetch was set up to study the sources of N in rice and the fate of the fertilizers. The dry weights, N contents, N uptake, and urea N use efficiency were notably higher (by 15–16%, 4–13%, 22–30% and 182%-203%, respectively) in the Chinese milk vetch applied with urea treatment than in the urea alone treatment. The uptake of N from Chinese milk vetch and the use efficiency of Chinese milk vetch N were increased with reductions in the urea input amount. The application of Chinese milk vetch substantially changed the fate of urea: higher amounts of urea N were taken up by rice (approximately 29%) and remained as residue in the soil (approximately 15%) in the related treatments than in the treatment with urea alone (10% and 9%). More urea N than Chinese milk vetch N was taken up by rice (29% vs 20%, respectively) and lost (56% vs 14%, respectively), but less urea N than Chinese milk vetch N remained as residue in the soil (15% vs 66%, respectively). The partial substitution of chemical fertilizer with green manure is an effective method of promoting rice growth by supplying N for rice uptake and promoting more efficient N use.     

改性尿素N在土壤-烟株系统中的分布规律研究

在盆栽烟草条件下采用15N示踪方法研究尿素改性前后N在土壤烟株中的分布规律 ,并比较尿素改性前后N的利用率大小。结果表明 ,尿素改性后比改性前烟叶增产 2 5 1 6% ,达 1 %显著水准。烟株全N量 ,改性后是改性前处理的 1 4 5 7%。从肥料中吸收的N量 ,改性后是改性前处理的 1 2 7 9%。从土壤中吸收的N量 ,改性后是改性前处理的 1 58 3 %。N肥利用率 ,改性后处理为 45 8% ,比改性前处理提高1 0 1个百分点。N的回收率 ,改性后处理达 98 3 % ,比改性前处理提高 1 2 8个百分点。改性尿素省肥增产的主要原因是刺激作物从土壤N库中吸收了较多N素 ,同时所施N肥的利用率有明显提高     

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。     

Immobilization and remineralization of N following addition of wheat straw into soil: determination of gross N transformation rates by N-ammonium isotope dilution technique

N dynamics in soil where wheat straw was incorporated were investigated by a soil incubation experiment using ¹⁵N-labelled nitrate or ¹⁵N-labelled wheat straw. The incubated soils were sampled after 7, 28, 54 days from the incorporation of wheat straw, respectively, and gross rates of N transformations including N remineralization and temporal changes in the amount of microbial biomass were determined.Following the addition of wheat straw into soils, rapid decrease of nitrate content in soil and increase of microbial biomass C and N occurred within the first week from onset of the experiment. Both the gross rates of mineralization and immobilization determined by ¹⁵N-ammonium isotope dilution technique were remarkably enhanced by the addition of wheat straw, and gradually decreased with time. Remineralization rate of N derived from ¹⁵N-labelled nitrate, and mineralization rate of N derived from ¹⁵N-labelled wheat straw was estimated by ¹⁵N isotope dilution technique using non-labelled ammonium. Remineralization rates of N derived from ¹⁵N-labelled nitrate were calculated to be 0.71 mg N kg⁻¹ d⁻¹ after 7 days, 0.55 mg N kg⁻¹ d⁻¹ after 28 days, and 0.29 mg N kg⁻¹ d⁻¹ after 54 days.Nearly 10% of the ¹⁵N-labelled N originally contained in the wheat straw was held in the microbial biomass irrespective of the sampling time. The amount of inorganic N in soil which was derived from ¹⁵N-labelled wheat straw ranged between 1.93 and 2.37 mg N kg⁻¹.Rates of N transformations in soil with ¹⁵N-labelled wheat straw were obtained by assuming that the k value was equal to the ¹⁵N abundance of biomass N, and the obtained values were considered to be valid.