施氮量对滴灌冬小麦–夏玉米周年产量及氮素利用效率的影响

  【目的】  当前华北平原冬小麦–夏玉米生产中,存在氮肥投入量大、氮肥利用效率低等问题,在滴灌水肥一体化条件下研究施氮量对冬小麦–夏玉米周年产量、氮素利用效率和土壤全氮含量、硝态氮残留的影响,以期为该地区小麦–玉米节肥、高产高效的栽培模式提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在青岛农业大学胶州现代农业示范园开展小麦、玉米滴灌施肥田间试验。设冬小麦/夏玉米生长季不施氮(N0)和施氮 150/150 kg/hm2 (N1)、210/225 kg/hm2 (N2) 和270/300 kg/hm2 (N3) 4个水平,以传统施肥方式和常规施氮量240/240 kg/hm2为对照(CK)。分析冬小麦和夏玉米产量、氮素吸收量和土壤氮素残留量。  【结果】  N2处理冬小麦、夏玉米产量最高,与N3处理无显著差异,但显著高于N0、N1和CK处理;N3处理冬小麦、夏玉米的干物质积累量、氮素吸收量最高,与N2处理差异较小,而显著高于N0、N1和CK处理。冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力随着施氮量的提高而降低;冬小麦季氮素利用效率随着施氮量的提高而降低;夏玉米季,N2、N1和N0处理的氮素利用效率显著高于N3和CK处理,且N0、N1和N2处理间无显著差异;冬小麦、夏玉米氮肥农学利用率均随着施氮量的提高而降低,N2施氮水平下,氮素利用效率和氮肥农学利用率均表现较优。随着施氮量的增加,0—100 cm土层土壤全氮含量和硝态氮含量呈增加的趋势,全氮积累主要集中在0—40 cm土层,N3、N2和CK处理0—100 cm土层土壤全氮含量与N0和N1处理之间的差异随着轮作年数的增加而逐渐增大,N2处理较N3和CK处理有效抑制了硝态氮在表层土壤的积累和向深层土壤的迁移,降低了硝态氮淋失风险。  【结论】  冬小麦季施氮210 kg/hm2和夏玉米季施氮225 kg/hm2 (N2)可实现周年作物增产高效,提高氮素利用效率,显著降低硝态氮向深层土壤迁移,降低硝态氮淋失风险,是滴灌水肥一体化下华北平原麦玉周年轮作适宜的施氮量。     

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

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。     

不同滴灌量对土壤水氮运移规律研究

在大田滴灌条件下,开展了不同滴灌量和施肥水平下水、氮在土壤中的运移规律研究。结果表明:在大田滴灌条件下,地表沿滴头的土壤湿润锋呈圆形分布;在同一滴头流量下,随着灌水量的增加,水平湿润锋的迁移加快,湿润半径也相应增加;水平湿润锋随时间的变化呈显著的幂函数关系,湿润峰与入渗历时的拟合关系较好。滴灌结束后,在同一滴头流量下,随灌水量增加,土壤含水量随土层深度和径向距离的增大而递减,递减率随土层深度的增大而减小,湿润体内NH+4-N随水扩散的距离增大,并且在湿润区域内NH+4-N浓度得到提高,垂直方向NH+4-N的入渗距离也有所增大。随着灌水量的增大土壤湿润体NO-3-N的量增加,滴头附近NO-3-N的变化不太明显,而在湿润体边缘NO-3-N产生累积。     

施肥与灌水对硝态氮在土壤中残留的影响

通过田间试验研究不同施氮量与灌水量对春玉米和冬小麦田土壤中硝态氮分布与累积的影响,结果表明,春玉米收获后0~2 m土壤中累积硝态氮185.7~748.0 kg/hm2,其中1 m以上占57.9%~70.1%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的1.8%(N 112.5 kg/hm2),50.7%(N 225 kg/hm2),56.7%(N 337.5 kg/hm2)和77.0%(N450 kg/hm2)。不施N和施N 112.5 kg/hm2时春玉米田土壤剖面没有明显累积峰;施N等于或高于225 kg/hm2时在60~80 cm土层有明显累积峰,施氮量高的峰值较高;施N 450 kg/hm2时在120~140 cm深度出现另一个累积高峰。冬小麦收获后土壤0~2 m硝态氮累积量为74.9~328.8 kg/hm2,其中1m以上占67.8%~90.7%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的19.5%(N 112.5 kg/hm2),35.6%(N 225 kg/hm2),58.9%(N 337.5 kg/hm2)和56.4%(N 450 kg/hm2)。冬小麦田收获后土壤深层(1~2 m)没有明显的硝态氮累积,即使施氮量高达450 kg/hm2时也只在表层40 cm以上累积较多。不论是春玉米还是冬小麦,当生育期施氮量大于225 kg/hm2时0~2 m土层均有明显的硝态氮累积,施氮量高的累积量较高。施氮量是造成土壤中硝酸盐累积的主要因素,灌水量对春玉米田硝态氮的向下迁移有显著影响。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

开花期补充水肥对花生田土壤水分、氮磷养分时空变化特征的影响

田间条件下,以花育22号和花育25号为试材,采用膜下滴灌方法,设置花生初花后20d灌水(WN0)、灌水施N 20kg/hm~2(WN1)和灌水施N 30kg/hm~2(WN2)处理,以田间自然降雨条件为对照,研究开花期补充水肥对0—100cm剖面土壤水分、水解性氮、速效磷(Olsen-P)和NO-3-N含量变化及迁移特征的影响。结果表明:(1)开花期灌水施肥使0—100cm土壤剖面土壤含水量均随土层深度增加而升高,利于0—60cm土层土壤含水量保持稳定;施用氮肥可使0—60cm土层土壤含水量升高滞后于不施肥处理10d左右,高量施氮处理使水分下渗速度减缓且20—40cm土层含水量变异性增大。(2)开花期灌水施氮肥提高了0—60cm土层NO-3-N含量,灌水施肥10~20d后是NO-3-N淋失迁移的风险期,其淋溶迁移时间与土壤水分同步。高量施氮肥使土壤硝态氮淋溶风险提前10d。(3)花后补充水分并施氮肥均可提高0—100cm剖面土壤水解性氮含量,不施氮肥处理使开花后60d时0—40cm土层水解氮含量降至57.4~89.6mg/kg,高量施氮使土壤水解性氮素养分向下淋溶风险增强。(4)开花后补充水分和氮肥处理均明显增加0—40cm土壤Olsen-P含量,施氮肥使磷素供应强度高峰后移20~40d。花生开花期灌水补充氮肥可使0—60cm土层土壤含水量、NO-3-N含量、水解氮含量和0—40cm土壤Olsen-P含量升高且水氮下渗速度减缓,促进水肥利用效率提高,但施氮量不应超过30kg/hm~2,以降低氮素养分淋失迁移风险。     

秸秆覆盖方式和施氮量对河套灌区夏玉米氮利用及产量影响

为探究夏玉米氮素转运利用规律、产量及土壤NO3－-N含量分布对秸秆覆盖方式和施氮量的响应，在河套灌区开展2a不同秸秆覆盖方式（秸秆表覆B处理、秸秆深埋S处理）和不同施氮水平（不施氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3）的田间试验，以传统耕作模式为对照（CK处理）。结果表明：在0～100 cm土层，各处理NO3－-N含量随施氮量增加而增大，成熟期B和CK处理随土层加深呈先减后增趋势，而S处理呈先增后减趋势；B处理提高0～20 cm土层NO3－-N含量，而S处理提高20～40 cm土层NO3－-N含量（P<0.05）；秸秆覆盖可减少0～100 cm土层NO3－-N累积损失量，且显著提高氮肥利用率及夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率，SN2处理效果较佳。相比CK处理，成熟期的SN2处理2 a平均NO3－-N累积损失量降低39.6%，氮肥利用率较提高28.5%，夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率提高32.1%，增产9.3%。综合分析，秸秆深埋配施中氮效果较佳，可实现河套灌区夏玉米提效增产的目标，并减少深层土壤NO3－-N累积损失量，为优化河套灌区夏玉米耕作施氮模式和缓解农业面源污染提供参考。     

滴灌施氮对高垄覆膜马铃薯产量、氮素吸收及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验研究了高垄覆膜滴灌条件下施氮量（N 0、90、180、270、360 kg/hm2）对马铃薯产量、土壤硝态氮积累、氮素平衡及氮肥利用率的影响。结果表明,N180处理的马铃薯块茎产量最高。马铃薯收获期各处理硝态氮含量为表层土（020cm）最高,且在0120 cm剖面呈现降低的趋势;各处理040 cm土层硝态氮积累量占0120cm土层硝态氮积累总量的47.74%～53.17%。施氮量与马铃薯吸氮量、土壤硝态氮残留量、氮素表观损失量呈显著正相关,马铃薯吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量分别占增加纯氮的37.93%、45.99%和16.08%。马铃薯块茎吸氮量和收获指数随着施氮量的增加有增加的趋势;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率均以N 90处理最高,分别为67.97%、68.06 kg/kg和154.92 kg/kg。在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区,覆膜滴灌施氮量应控制在90～180 kg/hm2。     

施氮与灌水对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡及其利用率的影响

通过田间裂区试验研究了不同施氮量(N 0、150、210和270 kg/hm2)和灌水量(900、1200、和1500 m3/hm2)对夏玉米土壤硝态氮分布累积、氮素平衡以及氮肥利用率的影响。结果表明,夏玉米收获期各处理土壤硝态氮在表层(0—20 cm)含量最高,在0—200 cm剖面均呈现先减少后增加再减少的变化趋势;土壤剖面NO3--N累积量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理。作物吸氮量、氮素表观损失量均与施氮量和总氮输入量呈显著相关,氮素输入量每增加1 kg,作物吸氮量仅增加0.301 kg,而表观损失量增加0.546 kg,是作物吸氮量的1.8倍左右。随施氮量的增加土壤剖面中NO3--N的损失量逐渐减少。夏玉米子粒吸氮量和收获指数随施氮量的增加有增加的趋势;氮肥回收效率和氮肥农学效率均以处理W1500N150最高,分别为46.15%和12.98kg/kg;氮肥生理效率以处理W1200N150最大,为34.49 kg/kg。本试验条件下,以水氮处理W1500N150的土壤硝态氮残留量、表观损失量较低,夏玉米氮肥回收效率和农学效率较高。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

基于DNDC模型的冬小麦?夏玉米农田滴灌施肥优化措施研究

【目的】滴灌施肥是一种具有节水、节肥等优点的水肥一体化田间管理措施,然而其对N₂O排放和经济效益的影响仍存在不确定性。针对我国重要的粮食生产方式—冬小麦?夏玉米轮作,优化设计适宜的滴灌施肥管理制度,对于提高水肥资源利用效率,减少环境污染,提高经济效益具有重大的实际意义。 【方法】在山东桓台冬小麦?夏玉米典型农田上设置试验,进行不同灌溉系数和不同施氮量处理对农田土壤N₂O排放和作物产量影响的研究。根据田间实测数据对DNDC模型进行校正和验证,利用验证后的模型定量评估滴灌施肥对N₂O排放的影响,综合考虑作物产量和N₂O减排效果和经济效益,最终提出华北平原冬小麦?夏玉米体系的优化滴灌施肥措施。 【结果】DNDC模型具备模拟滴灌施肥一体化管理措施下冬小麦、夏玉米生长情况和产量的能力,模型校正后能较好地模拟滴灌施肥条件下冬小麦/夏玉米农田土壤N₂O排放特征。在田间试验筛选出的最佳滴灌量和施氮量的基础上设置不同的滴灌量、施氮量以及玉米季施氮次数、施氮时间模拟情景,经过模型情景模拟最终筛选出的最优滴灌施肥措施是冬小麦季分4次滴灌施肥,滴灌量130 mm,随水施N 189 kg/hm2,夏玉米避开雨季分4次滴灌施肥,滴灌量19 mm,随水施N 231 kg/hm2。该模型模拟出的最优措施能够在不影响作物产量的基础上比田间试验筛选出的最佳滴灌和施氮量处理减少16%的N₂O排放。 【结论】与当地习惯漫灌撒肥措施相比,优化后的滴灌施肥管理全年共节水58.6%、减氮30.0%、减少50% N₂O排放,同时净收益增加了1336.41元/hm2,增加投资部分的收益率为230.34%,远大于部分预算法中100%的新技术采用标准。研究结果可为滴灌施肥技术在华北农田推广应用提供实际参考。     

缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

【目的】 研究不同施氮量下尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响,以期探索减少土壤硝态氮淋失、提高氮肥利用效率的高效施氮管理模式。 【方法】 试验在西北农林科技大学节水灌溉试验站进行,供试土壤质地为壤土,玉米品种为郑单958。设置了3种氮肥类型为尿素 (U)、缓释氮肥 (S)、尿素和缓释氮肥以 3∶7比例掺混 (SU); 4 个施氮 (N)水平为 90 kg/hm2 (N1)、120 kg/hm2 (N2)、180 kg/hm2 (N3)、240 kg/hm2 (N4),以不施氮肥 (N0) 为对照,共13个处理。在生育期内对玉米的产量和生理指标进行观测,并测定玉米主要生育期植株养分和土壤硝态氮含量。 【结果】 尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理的玉米生长后期叶绿素总量最大值分别比尿素 (U) 处理和缓释氮肥 (S) 处理最大值提高7.7%和1.3%。各生育期尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理的净光合速率和蒸腾速率最高,分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%。尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能够更好地促进玉米对氮素的吸收利用,其中尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理氮素吸收量和籽粒的氮素分配量达最大,分别为156.0 kg/hm2和79.7 kg/hm2,高于其他处理8.1%～67.3%和6.2%～54.1%。尿素 (U) N3处理与缓释氮肥 (S) N2处理的氮素吸收量和籽粒的氮素分配量无显著差异;尿素掺混缓释氮肥 (SU) 在N3施氮量下,产量达到最高为 6200.4 kg/hm2,比尿素 (U) N3处理和缓释氮肥 (S) N2处理的产量分别增加了20.7%和19.8%。与单施尿素 (U) 和缓释氮肥 (S) 处理相比,尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能充分利用0—40 cm土层养分,减少土壤氮素向更深土层淋失,提高氮肥利用率,降低土壤环境污染的风险。 【结论】 尿素与缓释氮肥掺混条件下,施氮量180 kg/hm2是提高试验区玉米叶绿素含量和光合作用,促进氮素吸收,减少硝态氮向土壤深层淋失的最佳施肥管理模式。      

滴灌施肥对红地球葡萄产量、品质及土体氮磷钾分布的影响

【目的】研究滴灌施肥对‘红地球’葡萄产量、品质与土体氮磷钾分布的影响,为科学合理制定河北省葡萄水肥管理策略提供理论及技术依据。【方法】以河北省怀来县15年生‘红地球’葡萄为试材,设置5个不同水肥投入水平,分别为传统灌溉施肥 (CK)、传统施肥 + 滴灌 (FCK + D)、滴灌施肥Ⅰ (F1 + D)、滴灌施肥Ⅱ (F2 + D)、滴灌施肥Ⅲ (F3 + D)。滴灌用水量为传统灌溉用水量的55%,CK与FCK + D施肥总量相同 (N、P₂O₅、K₂O总施入量分别为2708.7、2615.45、1315.2 kg/hm2),与CK相比,F1 + D总N、P₂O₅、K₂O施入量分别降低了68.32%、87.61%、40.47%;F2 + D较F1 + D减少17.31%的磷和12.54%钾肥量,F3 + D又降低了18.53%的氮肥量。对葡萄的产量与品质和氮、磷、钾等养分在0—100 cm土体中的分布进行了分析,并计算了养分利用效率及成本收益。【结果】2012年和2013年CK处理葡萄产量分别为24115 kg/hm2和23020 kg/hm2,F1 + D处理显著高于CK,分别为28830、27272 kg/hm2,平均提高了19.0%,而F2 + D、F3 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。品质方面,F3 + D的千粒重显著高于CK,在2012与2013年分别为11.39、11.47 kg,平均提高了7.2%,而F1 + D、F2 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。2012年和2013年CK处理果实Vc含量分别为14.36、14.42 mg/100 g,F1 + D、F2 + D和F3 + D显著高于CK,分别平均提高了16.7%、15.2%和15.6%。在土体养分分布方面,土体中上层 (0—60 cm) 滴灌施肥处理养分含量与传统水肥处理不存在显著差异,但60—100 cm土层中,F1 + D的硝态氮、速效磷含量最低,分别为21.37、28.56 mg/kg,F1 + D、F2 + D和F3 + D的速效钾含量分别为126.11、117.75、139.00 mg/kg,均显著低于CK,但三者间无显著差异。滴灌施肥各处理的灌溉水利用效率和肥料偏生产力最高可比CK高出209.1%和266.3%;F1 + D、F2 + D、F3 + D在水肥投入及用工成本上较传统管理分别平均节省了17857.5、18547.5、17752.5元/hm2,实现了增产增效。【结论】葡萄生产中采用滴灌施肥技术,并根据葡萄生育期养分需求 (前期补充氮磷,膨大期后适当增施钾肥),能够显著提高葡萄产量,改善果实品质,降低养分淋失,增加农民经济收益。综合比较,以不降低氮磷钾施肥量、以滴灌施肥代替土施的F1 + D在产量、品质及节本增效等方面综合表现最优,氮、磷向60 cm以下的土层淋洗量也大大减少,比CK增收47145～51024元/hm2。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征，对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年，设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量，施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理，小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加；施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定，处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05)，但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加，土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势，且施N量低于300 kg/hm2时，0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平，施氮量超过300 kg/hm2后，土壤硝态氮含量显著增加。另外，随着试验年限的延长，土壤硝态氮累积峰逐渐下移，2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区，冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2，在此氮肥用量下，长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产，又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

红壤旱地早熟型马铃薯高产与氮素高效的最优施氮量研究

  【目的】  研究不同施氮量下马铃薯的干物质积累、产量、氮肥吸收利用，结合土壤中无机氮在不同土层含量的变化，确定马铃薯产量和氮效率最优、环境风险最低的氮肥施用水平。  【方法】  试验于2018—2019年在南方典型红壤区旱地进行，供试品种荷兰15号为特早熟型马铃薯。设置N 0、60、120、150、180、210、240 kg/hm2，共7个氮肥水平。于成熟期，调查块茎产量和总干物质积累量测定氮素含量，同时取0—20、20—40、40—60 cm土层样品，分析铵态氮与硝态氮含量。  【结果】  施氮量显著影响红壤旱地马铃薯产量、干物质积累与氮肥吸收利用。马铃薯块茎产量随施氮量增加先增加后降低，均以施N 180 kg/hm2处理最高，达26250 kg/hm2 (2018年) 和27915 kg/hm2 (2019年)；秸秆氮素积累量随施氮量的增加显著增加，而块茎氮素积累量随施氮量增加先增加后降低，以施N 180 kg/hm2处理最高，为97.65 kg/hm2 (2018年) 和101.09 kg/hm2 (2019年)。氮素收获指数以N150 kg/hm2处理最高，而氮肥农学利用率和氮素回收率均以N180 kg/hm2处理最高，氮肥偏生产力则随施氮量的增加而显著降低。施氮显著提高土壤中的无机氮含量，不同施氮量对无机氮的含量和分布影响不同。施N 150 kg/hm2和N 180 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在0—20 cm土层，且施N 180 kg/hm2处理的铵态氮含量显著高于施N150 kg/hm2处理，施N 150 kg/hm2处理又显著高于其他处理；而N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在20—60 cm 土层，其铵态氮含量显著高于其他处理；在施N 0—180 kg/hm2范围内对土层中的硝态氮含量影响较小，施N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理显著增加了20—60 cm土层硝态氮含量。从无机氮总量看，施N 180 kg/hm2处理可显著增加0—20 cm土层的无机氮总量，而施N 210 kg/hm2处理和N 240 kg/hm2处理则显著提高了20—60 cm土层的无机氮含量。  【结论】  极早熟型马铃薯适宜的氮肥用量范围较窄，过低或者过高施氮都会显著降低其经济产量、氮素收获指数和农学效率。在红壤条件下，施N 180 kg/hm2可以显著增加0—20 cm土层中的铵态氮和无机氮含量，而不会增加20 cm以下土层的无机氮含量，超过此用氮量，则会显著增加土壤无机氮的向下迁移。因此，红壤旱地极早熟型马铃薯品种的适宜施氮水平为N 180 kg/hm2。     

水、氮、钾互作对砂田嫁接西瓜产量和品质的影响

  【目的】  西北砂田嫁接西瓜生产中水肥管理不当常造成品质下降。研究采用膜下滴灌栽培模式,水、氮、钾三因素组合对西瓜产量和品质的影响,为西北砂田嫁接西瓜高产、优质生产提供理论依据。  【方法】  以中晚熟西瓜品种‘金城5号’为供试材料进行微区试验。以水(W)、氮(N)、钾(K)为3个主因素,采用二次饱和D-最优设计确立了3因素5水平试验,共11个处理。测定西瓜产量和品质,分别建立产量、平均含糖量与水肥用量二次回归拟合数学模型,并计算产量和品质目标下的水肥用量。  【结果】  主因子效应分析表明,对西瓜产量的影响顺序为W>N>K,水对产量的正效应和氮对产量的负效应均极显著,钾对西瓜产量影响不显著。对西瓜品质的影响顺序为N>K>W,氮、钾对西瓜品质的正效应和水对西瓜品质的负效应均达到显著水平。对西瓜产量的耦合效应分析表明,交互效应表现为N×W>N×K>W×K,W×K的交互效应大于氮的单因素效应。对西瓜品质的耦合效应结果为W×K>W×N>N×K。产量与水肥回归模型计算得出,西瓜产量超过60 t/hm2的W、N、K组合方案为灌水量808～1017 m3/hm2、N 231～293 kg/hm2、K₂O 177～258 kg/hm2;西瓜平均糖含量在11%以上的水肥方案为灌水量555～876 m3/hm2、N 226～279 kg/hm2、K₂O 217～271 kg/hm2。  【结论】  综合产量与品质,砂田嫁接西瓜水肥一体化条件下产量超过60 t/hm2,平均糖含量在11%以上的适宜灌水量为808～876 m3/hm2、N 231～279 kg/hm2、K₂O 217～258 kg/hm2。     

北京设施菜地N2O和NO排放特征及滴灌优化施肥的减排效果

【目的】量化设施菜地N₂O、NO排放特征,分析其影响因素,以期为科学评估农田生态系统N₂O、NO排放提供关键参数。【方法】以黄瓜品种‘金胚98’为供试材料,在北京房山区窦店乡的温室大棚内进行了田间试验,供试土壤类型为石灰性褐土,质地为壤土。试验共设4个处理:漫灌,不施氮肥 (CK);漫灌,农民习惯施肥 (FP);滴灌,农民习惯施肥 (FPD);滴灌,优化施氮 (OPTD)。常规氮肥施用量为N 1200 kg/hm2,优化后氮肥施用量为N 920 kg/hm2。70%的化肥氮和钾肥,分6次随灌溉追施。采用自动静态箱–氮氧化物分析仪法,对黄瓜生长季的N₂O、NO排放量进行了田间原位观测,同时监测了5 cm深土壤温度、0—15 cm土层土壤孔隙水分含量,分析了N₂O、NO季节排放与土壤温度和湿度的相关性,比较了不同处理措施的减排效果。【结果】施肥和灌溉后1～2天,N₂O会出现明显的排放高峰,NO排放峰出现在施肥和灌溉后2～4天,对照无明显N₂O、NO排放峰值。CK、FP、FPD和OPTD处理N₂O季节排放量分别为N 7.32、28.69、18.62、12.16 kg/hm2;NO季节排放量分别N 0.32、0.86、0.77和0.70 kg/hm2; NO排放量分别占 (N₂O + NO) 总量的4.2%、2.9%、4.0%、5.4%。相同氮肥施用量条件下,滴灌施肥处理 (FPD) 相比漫灌施肥 (FP),不仅能保持作物产量,而且能减少N₂O、NO排放总量34.4%、9.0%;滴灌施肥条件下,减少40%氮肥投入 (OPTD) 比FPD分别减少N₂O和NO排放34.7%和9.1%。FP、FPD和OPTD处理的N₂O排放系数依次为1.78%、0.94%、0.53%,NO排放系数依次为0.08%、0.06%和0.09%。【结论】京郊设施菜地夏季N₂O排放强,NO排放弱。在不改变施肥量前提下,采用滴灌施肥可在保持作物产量的同时,显著减少N₂O和NO排放。采用滴灌的同时,优化肥料施用量可以进一步减少N₂O、NO排放。