露地种植大白菜的氮肥效应与氮素损失研究

采用田间小区和微区试验,研究了施用化学氮肥在露地大白菜上的氮肥效应和氮素损失。氮素总损失用15N示踪法测定,氨挥发用通气密闭室法测定,反硝化损失用乙炔抑制原状土柱培养法测定,不加乙炔测定N2O排放。结果表明,施用化学氮肥增产显著,用差值法计算得到的氮肥利用率在25.3%4～7.2%之间,相应的示踪法氮肥利用率为18.1%2～4.6%。化学氮肥显著增加了氨挥发、反硝化和N2O排放等气态氮损失;其中氨挥发占施氮量的0.97%1～7.1%,反硝化占4.33%8～.55%,N2O排放在1.09%1～.63%之间变化。大白菜收获时9.2%～10.9%的标记尿素被淋洗到40.cm以下土层。试验期间尿素的氮素总损失达41.1%4～8.1%,以表观淋洗损失最为严重,其次是氨挥发,而反硝化损失最低。与普通尿素相比,包衣尿素明显降低了氨挥发。     

传统和优化施氮对春玉米产量、氨挥发及氮平衡的影响

【目的】本文通过在陕西省长武县(CW)和吉林省梨树县(LS)的春玉米田间试验,研究了传统和优化施氮对春玉米产量、土壤氨挥发及氮平衡的影响,以探讨春玉米氮肥优化的潜力及其对农田氨减排的效果。【方法】试验设对照、传统施氮(长武N 250 kg/hm2,梨树N 300 kg/hm2)及优化施氮(N 200 kg/hm2)3个处理,分别以N0、Ncon、Nopt表示。氨挥发采用德尔格氨管法(简称DTM法)进行原位测定,通过田间气象因素的校正计算氨挥发累积量。【结果】长武和梨树点不同施氮处理下春玉米的产量结果表明,除对照(长武7.9 t/hm2、梨树3.8 t/hm2)外,传统和优化施氮处理间均无显著差异(长武10.6 10.8 t/hm2,梨树9.5 9.6 t/hm2)。玉米氮肥利用率表现为优化施氮(44.3%44.5%)显著高于传统施氮(33.6%36.4%),其中长武点氮肥利用率提高了8.1个百分点,梨树点氮肥利用率增加了10.7个百分点。氨挥发田间监测结果显示,基肥翻耕入土后,伴随降雨的产生,长武和梨树点均未产生氨挥发。喇叭口追肥期表施氮肥后,长武和梨树点均产生大量氨挥发(占追施尿素氮量的16%22%),减少追肥用量N 30 kg/hm2(长武点)和N 100 kg/hm2(梨树点)能显著减少氨挥发损失N 8和15 kg/hm2。土壤-春玉米系统氮平衡估算的结果显示,与长武点氮素表观矿化N 97 kg/hm2相比,梨树点仅为N 16 kg/hm2。优化施氮比传统施氮处理显著降低表观氮素盈余N 48 88 kg/hm2。长武点各施氮处理的表观氮素盈余中,约46%的氮素残留在0—1 m的土壤中,54%损失到环境中,氨挥发占总损失的15%30%;梨树点表观氮素盈余中,35%损失到环境中,其中氨挥发占总损失的54%75%,约有65%残留在0—1m的土壤中。梨树点传统施氮处理0—1 m土层的氮素残留达N 140 kg/hm2,部分残留在土壤中的氮素也将面临淋洗、硝化和反硝化等损失的风险。与优化施氮相比传统施氮氮素表观损失增加了约N 30 40 kg/hm2,除氨挥发损失外,淋洗和硝化/反硝化等也是土壤-春玉米系统中不可忽视的氮素损失途径。【结论】我国春玉米主产区农民传统的氮肥用量偏高,增产效应不明显,氮肥损失风险加剧,尤其是氨挥发损失较大,氮肥的优化潜力高达20%33%,相当于可减少施氮N 50 100kg/hm2。     

南京郊区番茄地中氮肥的气态氮损失

采用田间试验研究了番茄地施用化学氮肥后的氨挥发、反硝化损失和N2O排放及其影响因素。氨挥发采用通气密闭室法测定，反硝化损失（N2＋N2O）采用乙炔抑制-土柱培养法测定，不加乙炔测定N2O排放。结果表明，番茄生长期间全部处理均未检测到氨挥发，其原因是土表氨分压低于检测灵敏度，较低的氨分压是由于表层土壤的铵态氮浓度和pH都不高所致。在番茄生长期间，对照区即来自有机肥和土壤本身的反硝化损失和N2O℃排放量相当高，反硝化损失总量高达N29．6kghm^-2，N2O排放量为N7．76kghm^-2。施用化学氮肥显著增加了反硝化损失和N2O排放，3个施用化学氮肥处理的反硝化损失变化在N40．8～46．1kghm^-2之间，占施入化肥氮量的5．50％～6．01％；N2O排放量为N13．6～17．6kghm^-2，占施入化肥氮量的2．62％～4．92％；与尿素相比，包衣尿素未能显著减低反硝化损失和N2O排放。施用尿素的处理在每次追肥后，耕层土壤均会出现NO3^--N高峰，继之的反硝化和N2O排放高峰。反硝化速率与土壤含水量呈极显著正相关。总的看来，番茄生长期间没有氨挥发，而硝化反硝化是氮素损失的重要途径之一。     

利用膜进样质谱法测定不同氮肥用量下反硝化氮素损失

利用膜进样质谱仪(MIMS)测定了太湖流域典型稻田不同氮肥施用梯度下,土壤反硝化氮素损失量,同时也对氨挥发通量进行了观测。根据两年的田间试验结果得到:在常规施氮处理(N300)下,每年平均有54.8 kg/hm~2 N通过反硝化损失,有约54.0 kg/hm~2 N通过氨挥发损失,分别占肥料施用量的18.3%和18.0%,两者损失量相当。通过反硝化和氨挥发损失的氮素量随着氮肥用量增加而增加,田面水的NH_4~+-N、NO_3~–-N、DOC和pH浓度影响稻田土壤反硝化速率。在保产增效施氮处理(N_270)下,氮肥施用量比常规减少10%,水稻产量增加了5.5%,而通过反硝化和氨挥发损失的氮素量分别下降了1.1%和3.1%,氮肥利用率提高了约5.5%。在增施氮肥处理(N375)下,因作物产量增加使得氮肥利用率比N300增加,但通过氨挥发和反硝化的氮素损失量也最大。因此,通过综合集约优化田间管理措施,降低氮肥用量,可实现增产增效的目的。     

南京两种菜地土壤氨挥发的研究

在南京雨花区武警农场和栖霞区东阳科技站先后进行了秋季小青菜和秋冬季大白菜田间试验,研究菜地土壤施用氮肥后的氨挥发及其影响因素,氨挥发采用密闭室间歇密闭通气法测定。结果表明,小青菜试验地的pH为5 .4 ,施肥后土壤pH值也未高于6 .0 ,故氨挥发损失低(<0 .4 % ) ;而在pH为7.7的大白菜试验地上,控释尿素、低氮和高氮3个处理(施氮量分别为N 180、30 0和6 0 0kghm-2 )氨挥发率分别为0 .97%、12 .1%和17 1%。以上结果表明,土壤pH是影响菜地土壤氨挥发的主要因素,降低氮肥用量能明显减少氨挥发,而施用控释尿素是一种有效控制氨挥发损失的措施。大白菜不同施肥期的结果还表明,施尿素后降雨通过降低表层土壤氮的浓度而影响氨挥发,降雨离施肥期越近,雨量越大,氨挥发越小     

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。     

太行山前平原农田生态系统氮素循环与平衡研究

在中国科学院栾城生态农业试验站1公顷小麦玉米轮作农田,运用乙炔抑制原状土柱培育法、微气象学法和陶土头多孔杯水量平衡法分别定量测定了氮素硝化反硝化损失、氨挥发、NO3--N淋溶损失等氮素循环转化途径。研究结果表明,每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为N.60.kg/hm2,占施入肥料氮的15%;NO3--N淋溶损失量为N.68～4.kg/hm2,占肥料施用量的1.4%2～0.3%;每年因硝化反硝化过程造成的肥料损失量为N.2.021～0.49.kg/hm2,占肥料施入量的0.51%1～.37%。氨挥发、NO3--N淋溶和硝化反硝化损失主要发生在施肥灌溉/降雨之后,玉米季肥料损失明显高于小麦生长季节。氨挥发和NO3--N淋溶损失是本区域农田氮素损失的主要途径,是氮肥利用率低的重要原因。在当地农民所采用的常规农业管理措施下,小麦玉米轮作农田氮素平衡处于盈余状态,小麦季盈余N+115.5～+124.5.kg/hm2,明显高于玉米季;由于玉米季氮素损失严重,氮素盈余较少,甚至出现亏缺,玉米季氮素平衡状况为-54.6～+14.3.kg/hm2。     

硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响

通过田间微区试验,应用~(15)N标记技术研究两个施氮水平下硝化抑制剂CP施用对水稻产量、氮素利用率、氮素土壤残留和氨挥发的影响。结果表明:与推荐施氮处理(240 kg/hm~2)相比,减氮处理(180 kg/hm~2)水稻产量明显降低,但是减氮处理下施用硝化抑制剂CP后增产15.2%,差异显著,并且达到了推荐施氮处理下的产量水平。而推荐施氮处理下施用硝化抑制剂对水稻产量反而没有显著影响。施用硝化抑制剂可显著提高11.1%~25.0%的~(15)N吸收与利用效率,同时~(15)N平衡计算结果表明稻田施用硝化抑制剂减少了21.7%~28.1%的硝化?反硝化、径流等途径~(15)N损失,这可能是CP施用增加水稻产量的机理之一。然而,施用硝化抑制剂会增加54.7%~110.6%的氨挥发排放。因此,在水稻生产过程中施用硝化抑制剂CP时要进一步减施氮肥才有明显的增产效果,同时还需要采取一定的措施来控制氨挥发。     

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。     

我国茶园氮肥利用和损失现状分析

  【目的】  茶树是多年生叶用作物,对氮肥的需求量较大,施用氮肥是提高茶叶产量的主要措施之一。但过量施用氮肥不仅降低茶叶的氮肥利用率,还会带来环境风险。明确我国茶园氮肥施用状况和氮肥主要损失途径,为茶园合理施用氮肥,降低氮肥损失提供科学依据。  【方法】  以茶园、氮肥利用和损失为关键词,在中国知网和Web of Science筛选相关文献。分析计算了不同施氮量下的茶叶产量、氮肥农学利用率以及氮肥偏生产力,并比较了这些指标在2000年前后的差异。同时分析茶园无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋失、氨挥发、反硝化 (N₂O排放) 等损失量与氮肥施用量之间的关系。  【结果】  我国茶园施用氮肥的平均增产率为41.7%,氮肥农学效率为8.1 kg/kg,氮肥偏生产力为31.4 kg/kg。与2000年前相比,2000年后茶园施氮增产率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力的平均值均呈现下降趋势。在茶园氮肥损失方面,无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主要的氮素损失途径,其中淋洗损失量为186.8 kg/hm2,占氮肥施用量的33.9%;氨挥发损失量为48.8 kg/hm2,占氮肥施用量的15.1%;反硝化 (N₂O排放) 损失量为16.7 kg/hm2,占氮肥施用量的3.6%。  【结论】  我国茶园氮肥农学效率较低,而且呈不断下降的趋势。茶园氮素损失以无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主,而且随着施氮量的增加不断上升。因此,为实现我国茶园长期绿色可持续发展,必须优化氮肥管理,降低氮肥损失,以提高氮肥利用率。     

灌溉条件下施氮水平对土壤 作物系统中肥料氮素去向的影响

本试验利用１５Ｎ示踪技术，研究３种施氮水平（适宜施氮量Ｎ１０∶１５０ｋｇＮ·ｈａ－１，低于适宜施氮量的５０％Ｎ０５∶７５ｋｇＮ·ｈａ－１，高于适宜施氮量的５０％Ｎ１５∶２２５ｋｇＮ·ｈａ－１）对灌溉冬小麦氮素利用、去向及作物产量的影响。结果表明：在灌溉条件下，３种施氮水平（Ｎ０５，Ｎ１０，Ｎ１５）的冬小麦氮素利用效率分别为３８５％、３２３％和２２４％，以Ｎ０５水平为最高。Ｎ１０施氮水平获得了最高的作物产量（６８０×１０３ｋｇ籽粒·ｈａ－１，１４７×１０３ｋｇ生物量·ｈａ－１），Ｎ０５水平同Ｎ１０水平相比，在产量上没有显著性差异；而Ｎ１５水平因施氮过量造成籽粒产量明显下降，与不施肥相比，差异不显著。在深层条施（５～８ｍｍ）条件下，仍有３０２％～３６７％的化学氮素通过各种途径而损失。在Ｎ１５水平中，施用氮素的４６％仍存在于０～５０ｃｍ土层中，远远高于其它两种施肥水平。土壤残留态的无机氮素含量以Ｎ１５施氮水平为最高     

Impact of integrated application of biochar and nitrogen fertilizers on maize growth and nitrogen recovery in alkaline calcareous soil

Biochar application has been considered as a rich source of carbon which helps to improve the physico-chemical properties and fertility of the soil. In Pakistan, excessive use of nitrogen fertilizer is considered a serious problem, so it is of vital importance to examine the effect of biochar on soil with varying doses of nitrogen fertilizer. We hypothesized that addition of biochar to an alkaline calcareous soil could improve not only soil quality and crop yield but also nitrogen use efficiency (NUE), reducing the loss of nitrogen (N) in the form of denitrification, ammonia volatilization, and nitrate leaching. A pot experiment was conducted under 2-factorial completely randomized design having three replications to evaluate the NUE in biochar amended calcareous soil. Biochar was applied at the rate of 0%, 1% and 2% (w/w) in pots filled with 17 kg of soil using various levels of N (0%, 50% and 100% of recommended dose) on maize (Zea mays L.). Several soil quality indicators, uptake, and yield of maize were monitored. Biochar application significantly decreased soil pH, increased water-holding capacity, total organic carbon, maize yield, stomatal conductance, and nitrogen uptake in plant. The results of the study indicated that addition of biochar could not only decrease the use of inorganic fertilizers by improving its quality and yield as in our case biochar at the rate of 1% and N at the rate of 50% provided optimum output minimizing the economic cost eventually.     

传统和优化水氮管理对蔬菜地土壤氮素损失与利用效率的影响

通过3年田间定位试验利用氮素平衡方程模拟了传统水氮管理和优化水氮管理下连作蔬菜地土壤无机态氮含量的变化，分析了两种水氮管理对土壤氮素损失量及氮素利用效率的影响。结果表明：优化水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均(2年或3年)氮素损失量(氨挥发、反硝化和硝态氮淋洗的总和)只有传统水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均氮素损失量的9%、8%和18%；氮素利用效率是传统水氮管理下各蔬菜氮素利用效率的2.3倍、3.2倍、1.7倍，而两处理间蔬菜平均产量并无显著差异。     

灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm~2、3.23 kg/m~3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。     

稻麦轮作农田氮素循环的DNDC模型分析

基于长江中下游稻麦轮作体系的氮肥施用田间试验,采用Denitrification- Decomposition model (DNDC) 模型研究了气候条件、土壤属性、农业管理等输入因素的不确定性对子粒产量、作物氮吸收、氨挥发、N2O排放等预测结果的影响。结果显示:采用DNDC模型模拟的土壤氨挥发速率和N2O排放通量与田间实测结果较为吻合,氨挥发通量模拟值与实测值相关系数为0.688,N2O排放通量模拟值与实测值相关系数为0.528,均达极显著水平,表明DNDC模型预测农田土壤氮素具有较高可信度。模拟结果显示,气温和氮肥用量是影响作物产量和吸氮量的关键因素;土壤氨挥发主要受氮肥品种影响,并随氮肥用量增加而增加;土壤N2O排放主要受温度、土壤pH值、土壤有机碳含量的影响。为使DNDC能更有效地估算氨挥发和N2O排放,有必要获取更翔实的资料以减少输入数据的不确定性。     

Gaseous losses of fertilizer nitrogen from a citrus orchard in the red soil hilly region of Southeast China

The gaseous losses of fertilizer nitrogen (N) applied to agroecosystems are a major contributor to a host of environmental problems, inefficient production systems, and decreased N-use efficiency. These losses lead to the wastage of resources, increasing the greenhouse effect and harming human health. The red soil hilly region of Southeast China houses the biggest orchard area of the world, and nitrogen fertilizers are usually heavily applied to the orchard systems in China. Therefore, this study aimed to measure the gaseous losses of the fertilizer N by ammonia (NH₃) volatilization and denitrification losses using the venting method and acetylene inhibition method respectively, and to assess the potential environmental risk of NH₃ and nitrous oxide (N₂O) emission from this orchard system based on the recent orchard management practices. An experiment was conducted in an Ougan citrus (Citrus reticulata Blanco ‘Suavissima’) orchard in the red soil hilly region of Southeast China. Three fertilization treatments, including the control (no N fertilizer, CK), poultry manure (at a rate of 6.3 t/ha, OM), and conventional fertilization (OM 6.3 t/ha + chemical fertilizer 393 kg N/ha, CF), were used. In all treatments, the fertilizers were incorporated into the soil after application. The test results, which were continuously determined within one year, indicated that the NH₃ volatilization losses accounted for 4.5% of the OM nitrogen (OM-N) and 2.9% of the CF nitrogen (CF-N), whereas the denitrification N losses accounted for 2.1% of the OM-N and 2.9% of the CF-N. Overall, the total gaseous N losses (including NH₃ volatilization losses and denitrification N losses) were 5.8% in the CF treatment. A relatively higher N₂O flux, accounting for 1.8% of the CF-N, emitted from the CF treatment.     

氮肥用量对太湖水稻田间氨挥发和氮素利用率的影响

Ammonia volatilization losses, nitrogen utilization efficiency, and rice yields in response to urea application to a rice field were investigated in Wangzhuang Town, Changshu City, Jiangsu Province, China. The N fertilizer treatments, applied in triplicate, were 0 （control）, 100, 200, 300, or 350 kg N ha^-1. After urea was applied to the surface water, a continuous airflow enclosure method was used to measure ammonia volatilization in the paddy field. Total N losses through ammonia volatilization generally increased with the N application rate, and the two higher N application rates （300 and 350 kg N ha^-1） showed a higher ratio of N lost through ammonia volatilization to applied N. Total ammonia loss by ammonia volatilization during the entire rice growth stage ranged from 9.0% to 16.7% of the applied N. Increasing the application rate generally decreased the ratio of N in the seed to N in the plant. For all N treatments, the nitrogen fertilizer utilization efficiency ranged from 30.9% to 45.9%. Surplus N with the highest N rate resulted in lodging of rice plants, a decreased rate of nitrogen fertilizer utilization, and reduced rice yields. Calculated from this experiment, the most economical N fertilizer application rate was 227 kg ha^-1 for the type of paddy soil in the Taihu Lake region. However, recommending an appropriate N fertilizer application rate such that the plant growth is enhanced and ammonia loss is reduced could improve the N utilization efficiency of rice.