减氮条件下砂壤质潮土区小麦–玉米轮作体系氨挥发特征及排放系数

  【目的】  氮肥施用量影响农田氨挥发量和氮肥利用效率。研究减量施氮后土壤的氨挥发特征及排放系数,为科学评估化肥减施对环境的影响提供依据。  【方法】  选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦–玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包括不施氮磷钾化肥 (CK)、常规施氮肥 (N)、优化施肥 (OPT)、减量优化 (LOPT) 和优化加有机肥 (mOPT) 5个施肥处理。小麦季常规、优化和减量优化处理施氮量分别为315、225和135 kg/hm2,玉米季分别为330、240和150 kg/hm2。试验采用密闭海绵法,在小麦、玉米基肥和追肥后,定期取样测定不同处理的氨挥发量,并计算氨排放系数。  【结果】  不同施氮量下,供试农田玉米季土壤氨挥发总量在12.8～20.4 kg/hm2,占总施氮量的5.9%～8.5%;小麦季氨挥发总量在6.8～12.0 kg/hm2,占总施氮量的3.3%～5.0%,玉米季氨总挥发量明显高于小麦季。4个施氮处理相比,N和LOPT处理的氨排放系数较高,小麦季分别为3.8%和5.0%,玉米季分别为6.2%和8.5%,而OPT和mOPT处理的氨排放系数相对较低,小麦季分别为3.6%和3.3%,玉米季均为5.9%。除此之外,OPT和mOPT处理小麦和玉米产量显著高于N和LOPT处理(P<0.05),说明过量或过少施氮不利于砂壤质潮土作物产量的提高,适当添加有机肥不仅增产还可以降低氨挥发量。对不同施氮量进行拟合,发现潮土小麦和玉米季常规施氮量处理的氨挥发量在施肥后均呈极显著指数增加趋势 (P<0.01)。  【结论】  华北砂壤质潮土区小麦–玉米轮作体系中,玉米追肥期的氨挥发量高于基肥期,小麦基肥期的氨挥发量高于追肥期,玉米季的总氨挥发量高于小麦季。优化氮肥施用不论是否配合有机肥,均可显著降低小麦季和玉米季的氨挥发量和氨排放系数,提高两季作物的产量,而过量减施氮肥虽然减少了氨挥发量,但大大增加了氨排放系数。     

不同生物质灰渣对磷的吸附解吸动力学特征

以锯木灰、谷壳灰、玉米灰、水稻灰4种灰渣为研究对象,采用平衡法研究生物质灰渣对磷的吸附与解析特性。结果表明,灰渣对磷的吸附量随着加入液磷浓度的增加而增加,但增加速率逐渐减缓。与其他生物质灰渣相比,锯木灰在不同浓度下对磷的吸附量和吸附率均较高,吸附量在0.98~11.21g/kg范围内,吸附率均在55%以上,最高可达97.72%。然而,随着加入液磷浓度的增加,吸附态磷解吸率逐渐减小,解吸量逐渐增加,在加入的磷浓度为2 000mg/L时,4种灰渣的解吸量都达到最大值,为最小解吸量的3.5~6.4倍。不同种类的灰渣由于化学组成不同吸附与解吸能力也不同,不同磷浓度对水稻灰、谷壳灰、玉米灰的解吸率影响最大,最高解吸率和最低解吸率差值分别为56.53%,53.67%,44.53%;对锯木灰的影响相对较小,差值仅有12.53%。用Langmuir方程拟合4种灰渣的等温吸附曲线和等温解吸曲线,得到的相关系数都达到显著水平。灰渣对磷的吸附和解吸的动力学特征存在一定的相似性,一般吸附量大的灰渣对磷的解吸量也大;吸附能力强的灰渣对磷的解吸能力也强。锯木灰对磷的吸附解吸能力强于其他3种灰渣。由于灰渣对磷的吸附和解吸能力对土壤中磷的生物有效性有重要影响,因此在选择灰渣种类时需适时适量。     

黄河上游灌区稻田氨挥发损失研究

采用密闭气室间歇式抽气法研究了黄河上游灌区不同施肥处理下稻田氨挥发损失特征。结果表明,在水稻全生育期不同施肥处理下稻田氨挥发量为N 27.6～94.1 kg/hm2,肥料氮损失率为16.4%～22.2%;不同施肥阶段氨挥发损失持续时间为10 d左右,氨挥发最大峰值均发生在施肥后2～3d;分蘖肥后氨挥发损失量最大,损失量占全生育期损失总量的27.1%～37.0%。温度、光照、pH值是黄河上游灌区氨挥发的主要影响因素,稻田田面水铵浓度与氨挥发呈显著线性正相关。稻田氨挥发损失量随氮肥施用量的增加而增加,与习惯施肥（N300）相比,减氮20%（N240）及有机肥和化肥配合施用（N240-1/2OM）均能有效减少稻田氨挥发损失,且这两个处理的水稻产量最高,是生态效益和经济效益双赢的最佳模式。     

保护地菜田土壤氨挥发损失及影响因素研究

保护地过量施用氮肥是造成氮素氨挥发损失的主要原因。本文采用"密闭室间歇通气法"研究了常规施肥、常规+C/N、推荐施肥和单施有机肥4种施肥措施下保护地菜田土壤的氨挥发特性。结果表明:减少施肥量和秸秆还田技术能有效降低氨挥发损失;整个监测周期内,不同处理氨挥发量均较小,常规施肥处理损失量最高,占总施氮量的0.73%,化肥氮对氨挥发的贡献率较大(大于70%),不同处理氨挥发损失量大小顺序为常规施肥常规+C/N推荐施肥单施有机肥;氨挥发监测周期内表层土壤(0—1cm)pH值呈先下降后上升的趋势,下降幅度以常规施肥处理最大,约0.5个pH值单位;土壤pH值、0—1cm土层铵态氮含量与氨挥发速率呈显著正相关(P0.05)。     

春季有机肥和化肥配施对苹果园土壤氨挥发的影响

采用磷酸甘油-双层海绵通气法对旱地苹果产区不同有机肥和化肥配施下的氨挥发进行了研究。结果表明,不同有机肥和化肥配施显著影响了氨挥发速率和损失量。各处理氨挥发速率峰值大小和出现时间存在差异,纯化肥(100%N)处理峰值最高,达2.07kg N/(hm2.d),而纯有机肥(100%Y)处理峰值出现时间最早。氨挥发损失量以100%N处理为最大,达10.39kg N/hm2,占施氮量的3.46%,显著高于其它处理;50%N+50%Y处理氨挥发损失量和占施氮量的比例均为最低。有机无机肥配施可以有效减少氨挥发损失,以有机肥和化肥各半最好。     

不同pH条件下生物质灰渣中K+释放动力学研究

试验选取4种生物质灰渣(玉米灰渣、水稻灰渣、锯木灰渣和谷壳灰渣)为研究材料,以不同pH(4、7、9)的NH4Ac为交换液,采用渗透交换法,研究了生物质灰渣中K+的释放动力学特征。结果表明,在pH为4、7和9条件下,供试生物质灰渣中K+释放量在20~80 min达到平衡,平衡释放量分别为14.77~255.17 cmol·kg-1、4.83~106.71 cmol·kg-1和12.11~224.33 cmol·kg-1。相关分析表明,K+释放量与生物质灰渣中全钾含量极显著相关,说明受生物质灰渣中全钾含量影响,其K+释放平衡时间和释放量存在显著差异。方差分析显示,同一生物质灰渣中K+释放速率在不同pH条件之间存在极显著差异。由此可见,受交换液pH和全钾含量的影响,不同生物质灰渣中K+的释放量和平衡时间均存在较大差异。不同pH条件下,水稻灰渣和玉米灰渣K+释放量(Q)表现为Q4Q9Q7,锯木灰渣和谷壳灰渣的释放量表现为Q9Q4Q7;在3种pH条件下,4种生物质灰渣K+的释放总量均表现为Q水稻灰渣Q锯木灰渣Q谷壳灰渣Q玉米灰渣。平衡前不同时段K+的释放率(v)与反应时间的自然对数(lnt)极显著相关。4种生物质灰渣K+的释放动力学最适模型均表现为:pH=4时为Elovich方程,pH=7时为双常数方程,pH=9时为Elovich方程;同一pH条件下,4种生物质灰渣的模型拟合性最优为Elovich方程,双常数方程次之,抛物线扩散方程最差。     

华北平原中部夏玉米农田不同施氮水平氨挥发规律

以华北平原中部地区潮土为对象,研究了撒施不同水平尿素对夏玉米季氨挥发的影响,为合理施用氮肥和减少农田氨挥发损失提供依据。结合当地农民种植与施氮习惯,试验设置8个施氮水平,分别为0(N0)、50(N1)、100(N2)、150(N3)、200(N4)、250(N5)、300(N6)、400(N7)kg·hm~(-2),利用田间试验原位测定-密闭室连续抽气法测定氨挥发。结果表明,夏玉米种植体系在施入氮肥后发生了明显的氨挥发,且氨挥发主要发生在施肥后5 d内,在施肥后1～3 d出现氨挥发速率峰值,基肥与追肥后氨挥发通量最大分别达到N 2.35、5.30 kg·hm~(-2)·d~(-1),基肥期氨挥发量在N 3.76～9.82 kg·hm~(-2),追肥期氨挥发量在N 5.79～27.29 kg·hm~(-2)。在整个夏玉米生长期间,氨挥发量随着氮肥施用量的增加而增加。施氮量为200 kg·hm~(-2)条件下,氨挥发量相对较低,夏玉米产量为10 721.87 kg·hm~(-2),高于其他施氮水平处理的玉米产量。可见,合理的氮肥用量能够兼顾产量和生态环境,京郊夏玉米田间土壤在200 kg·hm~(-2)的氮肥水平下,玉米产量最高且氨挥发损失较低。     

有机肥无机肥配施对稻田氨挥发和水稻产量的影响

在南方红壤区双季稻田进行田间试验,研究等氮、磷、钾量条件下,有机无机肥配施对稻田氨挥发及水稻产量的影响。结果表明,有机无机肥配合施用能显著地降低稻田氨挥发,减少氮素损失,提高氮肥利用率。单施化肥(尿素),其氨挥发损失达37.8%,而单施有机肥和有机无机肥各半配合施用,氨挥发损失分别为0.7％-1.0％和7.2％-18.2％。田间氨挥发持续的时间,早稻约在施肥后20d,晚稻为9-10d。虽然有机无机肥各半配合施用的水稻产量与单施化肥的相近,均比对照提高约70％,但前者的氮损失少,其氮肥利用率为34.9％,高于化肥处理(33.2％)和有机肥处理(28.0%)。有机无机肥配合施用对提高水稻产量和降低氮肥环境负效应的综合效应最佳。     

猪粪沼液施用对土壤氨挥发及玉米产量和品质的影响

猪粪沼液含有大量的养分,如氮、磷、钾、氨基酸、腐植酸等,但如果不及时施用,也会带来水体富营养化问题。沼液替代化肥是目前最有效的利用方式。采用田间试验方法,在春、夏两季玉米上,研究了猪粪沼液不同用量与不同运筹对土壤氨挥发损失以及玉米产量、品质等的影响。结果表明,夏玉米基施猪粪沼液氨挥发量大于春玉米,沼液的氨挥发量明显大于化肥,且沼液施用量越大,氨挥发量越大;由氨挥发导致的氮素损失量占施肥量的0.17%~2.16%,平均为0.88%。在春玉米中,单独施用化肥以及化肥与沼液各50%配施处理的产量分别为901.55 kg.667m?2和892.71 kg.667m?2,显著高于其他处理;纯化肥处理可溶性糖为103.69 g.kg?1,显著低于其他处理;纯化肥处理皮渣率为9.87%,显著高于其他处理;其他品质指标各处理间无显著差异。在夏玉米中,总体产量不如春玉米,纯化肥处理产量为523.47 kg,显著高于其他处理,化肥与沼液各50%配施处理的产量仅次于纯化肥处理,为513.41 kg。纯化肥处理的玉米品质总体上高于纯沼液处理,但沼液和化肥各50%处理玉米品质与纯化肥处理无明显差异。可见,对玉米植物而言,以50%沼液替代化学肥料,在技术上可行,可以获得与化肥处理相同的玉米产量与品质。     

水稻生育后期地上部氨挥发与氮素利用效率的研究

为探讨水稻氮素利用率与地上部氨挥发量之间的关系，采用温室盆栽土培方法，在密闭生长箱中测定不同水稻品种间和不同施氮水平下，水稻生育后期地上部氨挥发损失，计算不同水稻品种间氮肥利用率和不同施氮水平下水稻氮肥利用率。结果表明，不同水稻品种间，氨挥发量与地上部氮积累量、子粒氮积累量和氮素收获指数等指标均存在负相关；其中与地上部氮素积累量呈极显著负相关，相关系数达-0.9913，地上部氮积累量越高，地上部氨挥发量越低。在不同施氮水平下，地上部氨挥发量与氮肥施用量呈显著正相关，而氮素稻谷生产效率和氮肥农学利用率均与水稻地上部氨挥发量存在显著负相关。结果可为筛选低氨挥发量的水稻品种提供借鉴。     

不同施氮量和施氮方式对稻田氨挥发损失的影响

采用密闭室法研究苏南地区稻麦轮作体系中,不同施N量和施N方式对水稻和小麦生育期氨挥发损失的影响。结果表明,优化施肥能明显降低稻-麦轮作系统中的氨挥发损失,在整个稻麦轮作体系中,优化和习惯的氨挥发损失占N肥施用量的百分比分别为7．05％±1.37％和9．81％±0．38％。稻季与麦季的氨挥发损失差异显著。稻季氨挥发损失量与N肥施用量呈乘幂关系上升,麦季则呈正的线性关系。水稻施肥后氨挥发持续的时间短,主要发生在施肥后1周以内,麦季持续时间较长,在施肥后10天左右。稻季和麦季的基肥阶段是主要的氨挥发时期,占各自氨挥发损失N的50％左右。     

太湖地区水稻追肥的氨挥发损失和氮素平衡

采用密闭室通气法和¹⁵N 微区试验, 对太湖地区水稻不同生育期追施氮肥的氨挥发损失、水稻对氮肥的吸收利用和土壤氮素残留情况进行了研究。结果表明, 氨挥发损失主要发生在施肥后1 周内, 峰值出现在施肥后1~2 d, 氨挥发速率变化与田面水NH₄⁺-N 浓度变化规律一致, 分蘖肥和穗肥氨挥发损失率分别为16.7%和6.3%; 水稻分蘖肥的作物氮素利用率低于穗肥, 分别为36.7%和49.6%, 主要原因是穗肥的氨挥发损失较少,并且更易于向籽粒转移; 2 次追施氮肥的表观损失率分别为52.8%和40.7%; 在土壤中残留肥料氮为10.6%, 大都集中在0~20 cm 土壤中, 耕层以下较少。本结果表明, 在水稻孕穗时期施氮肥有利于提高氮肥利用效率、减少氮肥损失, 主要体现在穗肥拥有较低的氨挥发损失率和较高的籽粒利用率。     

太湖地区铁渗水耕人为土稻季上氮肥的氨挥发

系统地研究了太湖地区铁渗水耕人为土（黄泥土）稻田上施入的尿素通过氨挥发损失的过程和数量，以及土壤等条件对其影响，可为减少该地区稻季氮肥氨挥发损失，提高氮素利用率提供理论依据。试验应用连续气流密闭室法测定了太湖地区典型稻麦轮作制度中稻季不同施氮量下的水稻基肥、分蘖和孕穗期施用尿素的氨挥发损失，并对其影响因素（田面水中NH4^＋-N浓度、pH值等）的作用进行了分析研究。结果表明，水稻施用尿素后的氨挥发损失量占施肥量的3．7％～11．7％，其中以分蘖肥时期损失最大，其次为穗肥，基肥氨挥发损失最小，氨挥发损失主要时期是在施肥后7d内，田面水中的NH4^＋-N浓度和pH值与氨挥发量有极显著的相关关系（相关系数分别为0．791^＊＊、0．443^＊＊）。     

太湖地区稻田氨挥发及影响因素的研究

应用微气象学方法研究太湖地区水稻三个不同施肥期施用尿素后的氨挥发损失 ,并对其影响因素 (气候、田面水中NH 4 N浓度和作物覆盖等 )的作用进行了分析研究。结果表明 ,水稻施用尿素后的氨挥发损失为各时期施氮量的 18 6 %～ 38 7% ,其中以分蘖肥时期损失最大 ,其次为基肥 ,穗肥氨挥发损失最小。氨挥发损失主要时期是在施肥后 7d内。在水稻不同生长期 ,各因素对氨挥发的影响能力大小并不一样 ,三个施肥期的氨挥发损失通量与施肥后田面水中铵态氮浓度呈显著正相关。     

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.     

Laboratory Evaluation on Ammonia Volatilization from Coated Urea Fertilizers

Coated urea fertilizers are assumed to enhance crop yield and reducing the environmental pollution. Nevertheless, many of the coated urea fertilizers are expensive, thus not readily available for most farmers. In addition, many of these fertilizers release N not in tandem with the plant’s need, thus retard growth. Therefore, a laboratory study was conducted to evaluate effects of coated urea fertilizers on N losses via volatilization. Measurement of ammonia volatilization was carried out using the closed-dynamic air flow system. The study for ammonia volatilization was conducted using different rates of fertilizer (50, 100, and 200 kg N ha^?1) with different types of fertilizer (Urea, Sulfur-coated urea; SCU and Gypsum sulfur coated urea using rotating drum; GSCUD) in 37 days of incubation. The results indicate that SCU represents the best fertilizer which decreases the amount of ammonia volatilization at each rate of fertilizer. Besides, the rate of 50 kg N ha^?1 has the lowest percentage of ammonia volatilization. Moreover, the result proved the effectiveness of coating urea fertilizer may reduce the ammonia loss to the environment and new product which GSCUD can be comparable to the commercial product.     

稻田养萍模式下不同施氮量对稻田氨挥发及红萍生物固氮作用的影响

红萍对水体铵态氮浓度较为敏感，稻田放养红萍模式下，红萍的生物固氮作用及其抑制氨挥发的作用对不同施氮量的响应未知。红萍为水生蕨藻共生体，具有很强的生物固氮能力。红萍可作为优质绿肥放养于稻田，以替代部分化学氮肥，起到节能减排的效应。为明确稻田养萍模式下不同施氮量对红萍生物固氮作用和田间氨挥发的影响，采用盆栽试验设置了0、75、150、225、300kg/hm²共5个施氮(以纯N量计)水平，监测了稻田放养红萍和水稻单种各处理的氨挥发量、生物固氮速率和水稻产量。结果表明：(1)同一施氮水平下，稻田放养红萍可显著降低氨挥发日通量峰值及氨挥发总量。在施氮量为225 kg/hm²时，稻田放养红萍对氨挥发总量的抑制作用最大，与水稻单种相比，抑制幅度可达83.2%。(2)红萍的生物固氮速率及固氮总量与施氮量呈线性负相关关系，随施氮量的增加，固氮速率和固氮量逐渐降低，施氮量300 kg/hm²并放养红萍处理得到的固氮速率及总量同不施氮肥不养萍处理之间无显著差异。(3)与不养萍处理相比，放养红萍组各处理的水稻产量都明显增加，其中施氮量为225...     

不同温度下施入尿素后土壤短期内pH的变化和氨气释放特性

在湖南3种土壤中施入尿素后,对土壤短期内pH变化和氨气挥发进行了研究,结果表明:在常温25℃下,3种土壤尿素水解速度次序为:冲积菜园土>红菜园土>茶园土;pH变化是先上升达到峰值,然后下降;氨气挥发趋势也是慢慢变大出现峰值,然后降低,在3种土壤中氨气挥发强度次序为:冲积菜园土>红菜园土>茶园土。冲积菜园土中,随着温度的升高尿素水解速度加快;pH升高幅度速度变大,峰值提前;氨气挥发强度变大,也是峰值提前。引起各处理差异的原因与土壤本身pH、CEC、有机质、尿酶活性以及外界条件—温度相关。     

华北山前平原农田氨挥发速率与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作长期田间试验, 利用双层海绵氨吸收装置, 分析了不同施肥处理下氨挥发速率和损失量的变化规律; 并采用室内培养试验方法, 分析了浇水和秸秆还田等不同措施下氨挥发变化特征。结果表明, 肥料施用时间、土壤温度和灌水等因素显著影响土壤氨挥发速率; 氨挥发损失量在0.66~35.00 kg·hm^-2·d^-1 之间, 占施肥量的0.09%~14.90%, 且大部分氨挥发发生在夏玉米时期。施肥后及时浇水能有效减少氨挥发, 特别是在低初始水分条件下最为明显; 而在高土壤水分含量条件下, 浇水时间对氨挥发量的影响减弱。与单施化肥相比, 小麦或玉米秸秆混合配施化肥增加了石灰性土壤的尿素水解速率, 缩短了尿素的氨挥发时间, 并可显著减少氨挥发损失。单施尿素的累积氨挥发损失量占尿素施用量的7.2%~9.7%, 而小麦或玉米秸秆配施尿素的累积氨挥发损失量分别占尿素施用量的1.1%~2.1% 和2.2%~7.2%。因此, 为了减少农田氨挥发损失, 在施用尿素时应充分考虑土壤水分状况和秸秆类型对氨挥发的影响。     

专用缓释肥的土壤氨挥发特性及其对辣椒氮磷钾吸收利用的影响

采用室内扩散模拟试验研究了施用大颗粒尿素(PUR)、辣椒专用复混肥(LCCF)、辣椒专用缓释复混肥(LSRF)土壤的氨挥发特性,并采用土培试验研究了LSRF、LCCF、普通复合肥(OCCF)、市场非包膜缓释复合肥(MSRF)对‘渝椒五号’和‘改良早丰’辣椒产量、氮磷钾养分吸收利用、土壤有机质及酶活性的影响,探讨LSRF的应用效果。结果显示,室内扩散模拟试验中,前28 d氨释放速率总体表现为PURLCCFLSRF不施肥(CK),28 d以后LSRF的氨释放速率略高于PUR和LCCF处理。培养70 d时,PUR、LSRF和LCCF的氨挥发量分别为71.87 mg·kg-1、54.29 mg·kg-1和63.49 mg·kg-1,LSRF比PUR和LCCF分别降低了24.5%和11.7%。土培试验中,LSRF处理显著提高了2个辣椒品种的果实重量,‘渝椒五号’和‘改良早丰’分别较OCCF处理增产64.7%和33.8%。与OCCF处理相比较,LSRF处理增加了土壤有机质含量、土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,提高了辣椒对氮磷钾养分的吸收利用。‘渝椒五号’和‘改良早丰’LSRF处理的氮素表观利用率较OCCF处理分别增加62.5%和123.1%,‘改良早丰’和‘渝椒五号’LSRF处理的磷素表观利用率分别较OCCF处理提高了14.0倍和3.2倍,钾素表观利用率分别较OCCF处理提高了28.7%和120.9%。