控释氮肥养分控释效果及合理施用研究

试验采用{3,3}单形重心设计方法,研究了普通尿素和2种包膜尿素D90、D60配比对土壤NH4+-N、NO3--N及矿质态氮(Nmin)含量的影响。结果表明,供试的7种包膜肥料初期溶出率均12.0%,微分溶出率在0.26%～2.49%之间。各处理土壤NH4+-N含量均随时间逐渐降低,而NO3--N和Nmin含量随时间逐渐增加。整个培养期内单独施用尿素处理,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最高;2种控释肥单施或其配比施用土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量最低;尿素与控释肥配合施用,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin含量居中。不同时期内土壤NH4+-N的来源不同,0～20d内,尿素对土壤NH4-N含量贡献最大;30～50d内,土壤NH4+-N主要来自D60;整个培养期内尿素对土壤NO3--N和Nmin的贡献均最大。肥料配比中随着尿素比例的减少,土壤NH4+-N、NO3--N及Nmin均逐渐减少。研究结果初步验证了混料设计在肥料配比研究中的可行性。     

控释尿素对土壤氨挥发和无机氮含量及玉米氮素利用率的影响

采用田间试验,通过与普通尿素对比,系统研究了硫膜和树脂膜控释尿素的施用对土壤氨挥发损失、无机氮含量、玉米增产效应及氮素利用率的影响。研究结果表明:硫膜和树脂膜控释尿素的施用能够有效抑制土壤氨挥发速率,土壤氨挥发速率峰值出现时间比施用普通尿素滞后4～6 d,土壤氨挥发累积量和损失率比普通尿素分别减少了24.75%～61.66%,1.95%～4.06%;硫膜和树脂膜控释尿素的控释性能有效地维持了玉米生育期耕层土壤NH4+-N和NO3--N含量,保证了玉米生育期氮素的供应,并能达到"前控后保"的效果;降低土壤氨挥发损失和保持耕层土壤速效氮含量水平是硫膜和树脂膜控释尿素能够显著提高玉米产量、氮素利用率的主要原因。     

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。     

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     

温度、水分和施肥对甜菜黑土氮素迁移转化的影响

以东北甜菜主产区的黑土为材料,采用模拟土柱方法,研究了不同温度(5℃和20℃)、水分(10%,20%和30%)和施肥(尿素)条件对甜菜0—90cm土层土壤无机氮(NH4+-N和NO3--N)迁移转化的影响。结果表明:在整个培养期内,温度和水分对不同施肥处理、不同土层土壤NH4+-N和NO3--N含量的影响不同。不施肥土壤NH4+-N和NO3--N含量在不同水分和温度下均无显著差异。不同温度和水分条件下施肥处理各土层NH4+-N、NO3--N平均含量均随土层深度增加而下降,在相同温度条件下,土壤水分为20%时为甜菜土壤矿化和硝化作用的最适水分,而10%水分时,0—15cm土层土壤硝化作用受到明显抑制。施肥明显增加0—15cm土层NH4+-N、NO3--N含量,分别与不施肥相比增加2.71~16.65倍和1.04~9.05倍。5℃时,NH4+-N、NO3--N在土柱内的迁移距离和硝化作用主要发生在0—15cm土层内;20℃时,主要发生在0—15cm和0—50cm土层内。施肥与不施肥土壤NH4+-N含量与温度、水分均呈负相关,NO3--N含量和硝化率(Nr)呈正相关,多因素统计分析表明,温度和水分的提高可以增强施肥土壤的氮素转化,温度、水分和施肥三者对土壤NH4+-N、NO3--N含量迁移有交互作用,但是对土壤氮素的转化没有显著影响。     

钾肥、尿素与有机物料或双氰胺配施对菜园土壤中氮素分解转化特征的研究

采用室内培养试验探讨了钾素、尿素与有机物料或双氰胺配施对土壤中NH4+-N和NO3--N含量变化及相关的脲酶、转化酶的影响。试验结果表明,尿素与双氰胺配施延缓硝化作用的进行,有效地降低土壤中NO3--N的积累和维持土壤中较高的NH4+-N含量,而尿素配施有机物料对土壤NO3--N和NH4+-N含量的影响与单施尿素处理间没有显著差异。土壤铵态氮含量随施钾量的增加而增加,而硝态氮含量则呈下降趋势。钾对土壤脲酶和转化酶活性没有明显的影响,但是配施有机物料处理的脲酶和转化酶活性显著高于单施尿素或尿素配施DCD。     

洱海北部地区不同施氮强度对水稻季稻田氨挥发的影响

为明确洱海北部地区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用密闭室通气法研究了洱海北部地区水稻季不同施氮量对田面水氨挥发损失的影响,同时测定了田面水NH4+-N浓度、NO3--N浓度、pH值等氨挥发影响因素的变化。结果表明:在施入基肥后,氨挥发通量在第3 d达到峰值后呈波动下降趋势,9 d后氨挥发停止,在施入孕穗肥后,氨挥发通量在第1~2 d内到达顶点而后迅速下降,5 d后氨挥发停止;不同施氮水平与各生育期的氨挥发累积量呈极显著正相关(相关系数在0.839以上),不同生育期的氨挥发累积量表现为:基肥孕穗肥,施氮处理的氨挥发累积量为15.23~55.45 kg hm-2,而氨挥发损失率在11.28%~15.40%之间;田面水NH4+-N浓度到峰值时比氨挥发通量达最大值时早1 d,当NH4+-N浓度小于10 mg L-1后时不利于田面水氨挥发损失;不同施氮量的氨挥发通量和田面水NH4+-N浓度呈极显著正相关(相关系数为0.624),与田面水pH值、NO3--N浓度则无显著相关。因此,施肥后5~9 d内是控制氨挥发损失的关键时期,而施氮量和田面水NH4+-N浓度的变化是决定氨挥发损失量的关键因素之一。     

天然橡胶与生化抑制剂联合包膜控释尿素对土壤供氮及冬小麦生长的影响

通过控制氮素的溶解与转化速率使其与小麦的需求相匹配,可提高施肥效益,实现小麦高产稳产和减轻环境污染。以天然橡胶为包膜材料与生化抑制剂涂层尿素联合包膜,制备了天然橡胶包膜尿素（CRU1）、正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU2）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP ）涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU3）、NBPT+DMPP组合涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU4）四种新型控释尿素。采用扫描电镜、25℃静水释放和土壤培养试验探讨了自制双控释尿素的微观结构、控释性能及NBPT和DMPP控制氮素转化效果,并通过田间试验,验证了四种控释尿素对土壤供氮能力及冬小麦生长的影响。结果表明,天然橡胶作为膜材料制备控释肥,成膜性好,剖面养分通道明显。25℃静水条件下,天然橡胶包膜控释肥控释期达60 d。与普通尿素（U）处理相比,各控释肥均能显著降低土壤氨气挥发速率,推后氨挥发峰值天数。与U相比,CRU1、CRU2、CRU3、CRU4在减氮10%条件下依然能显著提高土壤持续供氮能力,提高小麦产量。CRU4在降低冬小麦生育期内土壤脲酶活性、抑制土壤NH4+-N向NO3--N的转化及减少土壤氨挥发等方面较单独添加NBPT和DMPP更优。与U相比,CRU1、CRU2、CRU3、CRU4冬小麦分别增产16.96%、21.46%、17.37%和25.90%。CRU4土壤氮素持续供应能力最强,冬小麦增产幅度最大,这表明将天然橡胶与抑制剂涂层尿素联合包膜制备的双控释尿素既能“控溶”又能“控转”,在氮素减施10%条件下,能够实现小麦高产、稳产。     

改性尿素施用对氨挥发量及无机氮变化的影响

采用室内土壤培养和玉米幼苗盆栽试验的方法,研究了改性尿素施用后的氨挥发量及其对土壤无机氮和pH值的影响。结果表明:(1)表施改性尿素比表施普通尿素的氨挥发量显著减少,从而降低氮素的损失;在一定范围内,土壤含水量越大,氨挥发量越低。(2)硝化抑制剂双氰胺(DCD)能够抑制土壤硝化作用,使NH+4-N能较长时间存在土壤中,从而减少NO-3-N的损失;在一定范围内,DCD施用浓度越大,抑制效果越好。(3)土壤pH值与铵态氮呈极显著指数正相关,与硝态氮呈极显著线性负相关,与无机氮呈多项式相关。因此,改性尿素能够显著减少氨挥发量,抑制土壤硝化作用,从而降低尿素的氮素损失。     

控释尿素减量施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

通过长期定位试验研究了控释尿素不同施用量对双季稻田氮素的径流和渗漏损失的影响,以期为控释肥的推广和农业面源污染的减少提供科学依据。结果表明,施肥量是决定稻田氮素径流和渗漏损失的主要因子之一,控释尿素减量施用能显著降低稻田氮素径流与渗漏损失。施肥初期稻田氮素流失量最大,是控制双季稻田氮素流失的关键时期。NH4+-N与NO3--N径流损失量占稻田全氮径流损失量的50%左右,稻田渗漏损失以NO3--N为主,占全氮渗漏损失的70%以上。控释尿素各处理中以减氮30%处理效果最好,能显著减少稻田的氮素流失量。其与普通尿素相比,稻田TN、NH4+-N、NO3--N径流损失量分别减少30.56%,23.41%,18.64%;稻田TN、NH4+-N、NO3--N渗漏损失量分别减少28.53%,34.17%,29.51%。研究证明控释氮肥确实能够减缓氮素释放速度,显著降低水稻生长前期氮素流失量,且控释尿素减氮施用能显著减少氮素径流和渗漏损失,对农业面源污染的防控意义重大,适合大面积推广。     

灌溉施用氮肥后氮素在土壤中的转化及淋失状况: 土柱模拟研究

A soil column method was used to compare the effect of drip fertigation (the application of fertilizer through drip irrigation systems, DFI) on the leaching loss and transformation of urea-N in soil with that of surface fertilization combined with flood irrigation (SFI), and to study the leaching loss and transformation of three kinds of nitrogen fertilizers (nitrate fertilizer, ammonium fertilizer, and urea fertilizer) in two contrasting soils after the fertigation. In comparison to SFI, DFI decreased leaching loss of urea-N from the soil and increased the mineral N (NH₄⁺-N + NO₃^--N) in the soil. The N leached from a clay loam soil ranged from 5.7% to 9.6% of the total N added as fertilizer, whereas for a sandy loam soil they ranged between 16.2% and 30.4%. Leaching losses of mineral N were higher when nitrate fertilizer was used compared to urea or ammonium fertilizer. Compared to the control (without urea addition), on the first day when soils were fertigated with urea, there were increases in NH₄⁺-N in the soils. This confirmed the rapid hydrolysis of urea in soil during fertigation. NH₄⁺-N in soils reached a peak about 5 days after fertigation, and due to nitrification it began to decrease at day 10. After applying NH₄⁺-N fertilizer and urea and during the incubation period, the mineral nitrogen in the soil decreased. This may be related to the occurrence of NH₄⁺-N fixation or volatilization in the soil during the fertigation process.     

减氮配施有机物质对土壤氮素淋失的调控作用

采用室内土柱模拟试验方法,研究不同氮肥施用下1m土体中氮素的分布和移动特征,揭示土壤氮素动态变化规律。结果表明:FN(农民习惯施无机氮用量)、RN(根据土壤养分供应和作物需求确定的推荐无机氮用量)显著增加了土壤上层NH_4^+-N和NO_3^--N向下层淋失。RN+HA(与推荐无机氮纯养分相等的锌腐酸尿素)和RN40%+OMB(推荐无机氮肥减60%基础上配施自制有机调理物质)可延长上层土壤NH_4^+-N峰值出现时间,降低下层NH_4^+-N。淋溶结束后,等氮量下增施HA较RN降低60cm以下NH_4^+-N残留29.7%～54.2%;降低60—80cm NO_3^--N累积17.4%。RN40%+OMB处理无机氮肥用量最小,0—20cm的NH_4^+-N最高,40—100cm稳定在2.0mg/kg左右;0—20,20—40cm土层NO_3^--N较RN+HA增加12.3%和2.0%,显著降低40cm以下NO_3^--N残留。RN+HA和RN40%+OMB较RN的土壤总无机氮残留分别减少7.4%和20.2%,降低表观淋失率。因此,RN40%+OMB可较好地抑制氮素下移,降低氮素淋失风险,为减少氮素淋失、明确合理氮肥施用方式提供科学依据。     

稻田土壤中氮素淋失的研究

本文应用稻田大型原状土柱渗漏计，研究了双季稻田土壤中氮素随渗漏水流淋失的形态、数量、季节性变化以及若干农化因子的影响。明确了稻田中氮素淋失的基本形态是硝态氮（ＮＯ３＾－－Ｎ），估算出双季稻田中氮素淋失总量可接近３０ｋｇＮ／ｈａ，同时肯定了农田施用氮肥对地下水体环境可能的ＮＯ３＾－－Ｎ污染，建议双季稻田中每季水稻的氮肥用量宜控制在１５０ｋｇＮ／ｈａ；本文还证实氮肥用量对氮素淋失有明显影响，不同氮肥品     

控释尿素减施对双季稻田土壤剖面养分分布特征的影响

为探讨双季稻田控释尿素施用对养分在土壤剖面的垂直分布与迁移的影响,通过长期田间定位试验,研究比较普通尿素(U)和控释尿素(CRU)减施稻田剖面的养分累积和分布。结果表明:随着土层深度的增加,土壤全氮、NO_3~-—N、有机质、全磷、速效磷和全钾含量呈下降趋势,NH_4~+—N含量先下降后升高,速效钾含量呈上升趋势,土壤pH升高且趋于稳定。施肥会降低0—20cm土层pH和速效钾含量。与U处理相比,0—20cm土层CRU处理全氮含量提高7.72%~19.45%,且随着施N量的增加呈上升趋势;40—60cm土层CRU处理NH_4~+—N含量降低6.99%~19.23%。施用CRU可以有效降低土层NH_4~+—N向下淋溶,提高0—40cm土层全氮和NO_3~-—N含量,避免土壤N素流失。施用CRU对不同深度土层有机质、速效磷、全磷、速效钾、全钾和pH的影响不显著,但减量过大会导致有机质降低。CRU减量10%~20%处理显著提高双季稻成熟期N、P、K的吸收量。相关分析表明,不同用量控释尿素处理早、晚稻成熟期N、P、K吸收量与籽粒产量均呈显著正相关。总之,CRU处理有效地控制N素向下淋溶,减少因N肥施用带来的潜在面源污染,而CRU减施可更好地维持和提高土壤的养分水平和肥力,促进养分累积,实现生态与经济效益的双赢。     

华北山前平原农田生态系统氮通量与调控

针对华北太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田, 研究农田常规施肥[400 kg(N)·hm^-2·a^-1]条件下作物氮素吸收与损失通量过程, 并根据各氮素输出通量特征开展管理调控。研究结果表明, 全年小麦-玉米轮作农田系统氮输入总量为561~580 kg(N)·hm^-2, 输出量468~494 kg(N)·hm^-2, 两季作物总盈余86~93 kg(N)·hm^-2, 其中有机氮为24~36 kg·hm^-2。氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失是该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。平均每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为60 kg(N)·hm^-2, NO₃^--N 淋溶损失量为47~84kg(N)·hm^-2, 两者占施肥总量的30%。每年因硝化-反硝化过程造成的肥料损失很小, 仅为5.0~8.7 kg(N)·hm^-2。通过施肥后适时灌水、合理调控灌水时间与用量, 以及利用秸秆还田与肥料混合施用等管理措施可改善氮素的迁移和转化规律, 有效减少氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失, 并结合缓/控释肥与精准施肥技术, 充分利用土壤本身矿质氮素, 可有效提高养分利用效率和作物产量, 改善农田生态环境与促进农业持续和谐发展。     

施用包膜尿素对水稻生长和氮磷流失的影响

施用新型肥料是减少养分径流损失的重要途径。采用田间试验研究了施用包膜尿素对水稻生长和径流氮磷损失的影响,试验设置CK(习惯施肥)、PU1(减磷41%、减氮20%、施普通尿素)、PU2(PU1基础上减氮13%)、UR1(PU2基础上施包膜尿素)和UR2(UR1基础上减氮13%)5个处理。结果表明:PU1和UR1处理水稻氮磷含量与CK处理相近,PU1成熟期氮、磷总积累量比CK增加11.21,2.69kg/hm~2。PU1和UR1处理成熟期地上部生物量和籽粒产量高于CK处理,籽粒产量分别提高7.68%,5.77%。PU1、PU2、UR1和UR2处理径流总磷含量和累积流失量比CK处理低,减少13.18%~21.51%。施用包膜尿素(PU1、PU2)处理径流总氮、铵氮和硝氮含量低于施用普通尿素(CK、UR1、UR2)处理;稻田径流总氮、铵氮和硝氮累积流失量分别减少12.90%~26.91%,54.52%~49.38%和4.03%~15.95%,其中包膜尿素处理铵氮累积流失量显著(P0.05)小于普通尿素处理。施用包膜尿素和优化施肥能促进水稻对氮磷养分的吸收,提高水稻籽粒产量,显著减少稻田氮磷流失量,值得在水稻生产中推广应用。     

干污泥和堆肥污泥施用于红壤中N素的释放特性

在红壤自然状况下,模拟了施肥沟,对红壤不同污泥施肥处理的N素释放特性进行了研究。试验结果表明,干污泥配比在10%~20%时,碱解氮、铵态氮和硝态氮累计释放量分别为:25.71%~33.48%,9.57%~14.85%和4.08%~7.65%。堆肥污泥配比在20%~33%时,其累计释放量分别为13.55%~15.65%,2.03%~4.23%和3.11%~5.37%。干污泥处理的释放量大于堆肥污泥处理的释放量,释放过程变化较堆肥污泥剧烈,铵态氮和硝态氮均有明显峰值,铵态氮最大含量532.98±10 mg/kg,释放量最大达10.95%;硝态氮含量最大为149.2±14 mg/kg,释放量最大时为3.32%。无论是从氮的肥效角度,还是氮释放的环境风险角度考虑,污泥堆肥处理后施肥方式均优于干污泥处理施肥方式。     

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。     

氮肥基追比对小麦产量、土壤水氮分布及利用的影响

为解决区域土壤质地类型针对性氮肥施用问题,在轻壤土和黏壤土上分别设置不施氮肥,氮肥基追比3∶7,4∶6,5∶5,6∶4和7∶3处理,研究小麦产量、水氮利用效率以及土壤含水量、贮水量、NH_4~+-N、NO_3~--N动态变化规律。结果表明:轻壤质土壤氮肥基追比4∶6的处理小麦产量、水分利用效率、氮肥生产效率最高分别为8 265.3 kg/hm~2,27.6 kg/(hm~2·mm),34.4 kg/kg。黏壤质土壤氮肥基追比5∶5的处理小麦产量、水分利用效率、氮肥生产效率最高分别为8 363.2 kg/hm~2,28.3 kg/(hm~2·mm),34.8 kg/kg。小麦不同生育期各土层含水量垂直分布变化较大,轻壤质土壤含水量在9.3%～26.2%,而黏壤质为9.7%～27.6%;小麦全生育期内土壤贮水量呈先升高后降低趋势,黏壤质土壤贮水量高于轻壤质。氮素追施量越多土壤表层NH_4~+-N与NO_3~--N含量越高,且随土层加深土壤NH_4~+-N与NO_3~--N含量降低,受降水影响轻壤质土壤NH_4~+-N与NO_3~--N更易于向土层深处淋溶,成熟期黏壤质各土层的NH_4~+-N和NO_3~--N含量均多于轻壤质。说明黏壤质土壤保水保氮肥能力强于轻壤质,氮肥基追比可以适当增加。