施用磷肥对土壤NO3——N累积的影响

在黄土高原南部的国家黄土肥力和肥料效益监测基地进行的长期定位试验结果表明 ,在小麦 玉米轮作中 ,当年施氮量为N 352kg/hm2 时 ,单施氮肥或氮钾配合的 0～4m土壤剖面的NO3--N累积量达 1000kg/hm2 以上 ,其中约 50%～60%的NO3--N分布在 2～ 4m以下的土层中 ,而氮磷配合的 0～ 4m土壤剖面的NO3--N累积量仅为 220kg/hm2,且 80 %的NO3--N分布在 0～2m的土层中 ,增施磷肥由于增加了氮的吸收和对水分的利用而有效地降低了土壤中NO3--N的累积。     

不同灌水和施氮对黄土性土壤中NO3^——N迁移和淋失的影响

通过室内土柱渗透试验,研究了不同灌水和施氮对黄土性土壤中NO3^--N迁移和淋失的影响。结果表明：土壤含水量随灌水量增大而增大,大灌水定额时,在近饱和土壤水分条件下,氮素淋失严重;在小灌水定额条件下,0-35 cm土层含水量显著减小,NO3^--N未发生淋失;施氮量一定时,土壤剖面NO3^--N含量随灌水量增大而减小,随土层深度增加呈显著增加趋势;土壤剖面NO3^--N含量随施氮水平的增加有递增趋势、与土壤含水量成消长关系。土壤NO3^--N累积量与施氮量、土层深度、渗透时间成正比,与灌水量成反比,符合多元非线性模型。因此,为减小NO3--N淋溶损失,从经济和环境效益方面考虑,黄土性土壤适宜灌水量应小于121 mm,次施氮量不宜高于2.40 mg/cm^2。     

施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响

连续4 a采用渗漏计测定法研究了陕西关中小麦-玉米轮作区施氮和秸秆还田对土壤剖面90 em处NO3--N淋溶的影响.结果表明,NO3--N淋洗主要发生在7、8、9月份或灌溉后,年际间变异较大.监测期内各处理渗漏液NO3--N浓度和淋失量的变幅为0～103.5 mg L-1和0～21.8 kg hm-2,二者均随施氮量的增加呈增加趋势.小麦施氮150 kg hm-2、玉米施氮180 kg hm-2时,连续4a作物均能获得高产.施氮量继续增加,产量不再增加,0 ～100 cm土层NO3--N累积量和90 cm处NO3--N淋失量却相应增加.秸秆还田2 a后作物显著增产,2010年和2011年分别增产15.1％和14.2％,但对NO3--N累积和淋溶的影响不显著.回归分析显示,NO3--N年淋失量和0～ 100 cm土层累积量均随年施氮量的增加呈指数形式增加,说明施氮量越高,NO3--N年淋失量和累积量越高,二者占施氮量的比例也越高.     

高产麦田系统氮肥综合效应研究

研究了山东省桓台县高产麦田系统中N肥对土壤硝态氮(NO3--N)积累及冬小麦产量和吸N量的影响。结果表明,冬小麦收获后施用150kg／hm2N肥的0～90cm土层土壤NO3--N与小麦播种前相比,基本保持平衡;而常规施用300kg／hm2N肥则使0～90cm土层土壤NO3--N含量显著提高,特别是60～90cm土层土壤NO3--N含量上升了39.9kg／m2,对浅层地下水造成潜在污染。建议供试条件下的合理施N肥量为150kg／hm2,这样既兼顾产量,又兼顾生态效益。     

黄淮海平原集约化种植条件下的土壤剖面硝态氮变化

通过田间试验研究玉米-冬小麦轮作系统下,两种不同水平的N肥施用量对NO3--N在黄淮海平原土壤剖面的分布及其动态变化规律的影响,并评估其对环境的潜在污染能力.土壤NO3--N监测为每间隔20 cm至剖面深180 cm.结果表示:作物收获后土壤剖面0～180 cm的残留NO3--N含量为107～443 kg/hm2,年际间和不同作物间的变异性较大.土壤剖面NO3--N含量随着施肥量的增加有增加的趋势,但差异不显著.当前当地农民常规施肥量处理和为常规施肥量2倍处理在试验期间出现的土壤剖面NO3--N含量峰值均在2003年的玉米生长季节,分别为688 kg/hm2和881 kg/hm2,但该玉米生长季节出现的大雨导致占0～180 cm土层50%左右的NO3--N积累在100～180 cm土层深处,该深度的NO3--N比较容易通过淋洗迁移出作物-土壤系统,也有可能是潜在的作物N素来源.由于类似大雨在当地出现的频率比较高,因此,即使在当前当地农民的传统耕作管理措施下,土壤NO3--N可能存在对环境的污染威胁,但程度如何,尚需进一步研究.     

灌水对大麦／玉米带田土壤矿质氮影响的研究

在3个氮水平(0,150,300kg/hm2)和两个灌水量(816,1632m3/hm2)下,对3次灌水前、后甘肃河西走廊灌漠土大麦/玉米带田0～200cm土壤矿质氮含量变化进行了研究。结果表明:在灌水前土壤矿质氮含量在0～60cm土层比较高,灌水后0～60cm土层矿质氮含量明显减少,对土壤硝态氮变化影响较大的是第1次和第2次灌水。在150kg/hm2氮水平下,3次灌水大麦带土壤在低灌水量和高灌水量下矿质氮淋失量分别为136.06,142.93kg/hm2,占氮肥用量的90.70%和95.29%;玉米带为95.28kg/hm2和115.89kg/hm2,占氮肥用量的63.52%和77.26%。在300kg/hm2氮水平下,3次灌水大麦带在低灌水量和高灌水量下矿质氮淋失量分别为264.43,237.72kg/hm2,占氮肥用量的88.14%和79.24%;玉米带为163.06,257.76kg/hm2,占氮肥用量的54.35%和85.92%。3次灌水,玉米带土壤矿质氮淋失量在施氮量150kg/hm2时,以第2次灌水淋失量最大,在施氮量300kg/hm2时以第1次灌水淋失量最大;而大麦带都以第1次灌水淋失量最大。说明土壤中矿质氮的淋失首先取决于施氮量,其次才是灌水量。     

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。     

黄土高原丘陵沟壑区植被恢复过程对土壤剖面矿质氮累积影响--以纸坊沟流域试验区为例

根据不同植被类型和不同植被恢复年限,在位于半干旱黄土高原丘陵沟壑区延安安塞纸坊沟流域采集68个剖面样品,探讨植被恢复过程土壤剖面中残留矿质态氮的变化;同时采取该流域连续14年施用不同肥料处理的坡地长期定位试验剖面土样,研究连续施肥对农田土壤剖面残留NO3--N累积的影响。结果表明,NH4 -N在土壤剖面中的分布和累积基本不受植被恢复及植类型的影响,但NO3--N在土壤剖面中的累积量随植被恢复而下降。林地、草地和农田0～50cm土层平均累积的NO3--N分别为17 4kg/hm2,14 9kg/hm2和39 9kg/hm2;林地和草地剖面中NO3--N累积量所占矿质氮总累积量比例远小于NH4 -N,而对农田土壤,剖面中NO3--N累积量所占比例与NH4 -N所占比例基本相当;农田土壤剖面中NO3--N累积量所占比例显著大于林地和草地。长期定位试验结果进一步证明了在农田连续施用氮肥会显著增加土壤剖面中残留NO3--N累积,当农田退耕还林还草后,累积的这一部分NO3--N因植物吸收利用、土壤生物固定和损失等途径而下降,最终达到低而稳定的水平。     

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。     

夏季休闲与种植对华北潮土剖面残留硝态氮分布的影响

本研究以高丹草(Pacesetter)结合单作春玉米(Zea mays L.)及休闲,探讨华北潮土区夏季多雨时期,牧草、作物及休闲三种土地管理方式土壤剖面0—200 cm NO3--N的分布及运移。研究表明,整个生长季节三种土地管理方式土壤NO3--N逐渐向下层移动,高丹草、玉米地均表现为NO3--N的逐渐耗竭,休闲地则为波浪式上升;种植结束时休闲地在0—200 cm土壤层次硝态氮较种植前增加,高丹草、玉米地则表现为较种植前降低,NO3--N在剖面60—80 cm深度出现积累。与休闲相比,植物对土壤剖面硝态氮的吸收显著减少了硝态氮向深层的淋溶,而休闲却增加了硝态氮向深层淋溶的风险。根长密度及根干重均随剖面深度增加而降低,在0—30 cm土层高丹草明显大于玉米,0—60 cm区域植物根长密度与相应层次土壤NO3--N消减量呈现显著正相关。高丹草对土壤上层氮素的吸收消耗大于玉米,其对截获残留硝态氮,阻止硝态氮大量向下迁移的作用更强,体现出植物吸收的"安全网"功能。     

日光温室番茄灌水量与根层硝态氮淋溶特征及渗漏关系研究

针对蔬菜灌溉水肥渗漏问题,采用田间试验和室内分析相结合,研究了番茄膜下沟灌灌水量与土壤硝态氮的根层外渗漏关系,分析了灌水量与不同根层土壤硝态氮的淋溶和保蓄特征,结果表明:灌溉不施肥条件下灌水量与土壤硝态氮淋溶量和淋溶率、灌溉施肥条件下灌水量与土壤施入硝态氮的保蓄率和渗漏率均呈直线关系;灌溉均会引起浅根层(0—20 cm)硝态氮淋溶,灌溉施肥条件下7.5～15 mm灌水量范围硝态氮积累有一个峰值,而22.5～45 mm范围则有两个峰值;灌水量在7.5～15mm之间,灌溉不施肥条件下根层土壤硝态氮淋溶率为0,灌溉施肥条件下土壤硝态氮渗漏率为0～5.19%;灌水量在22.5～45 mm之间,灌溉不施肥土壤硝态氮淋溶率为5.38%～19.08%,灌溉施肥条件下根层土壤硝态氮渗漏率为21.91%～61.96%。日光温室番茄膜下沟灌能减少肥料淋溶与渗漏的节水灌水量为15 mm。     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

灌溉施肥对壤质潮土硝态氮淋溶的影响

在衡水市邓庄乡壤质潮上上进行了以灌水为主处理、氮用量为副处理,各五水平的定位试验。结果表明,氮肥用量是硝态氮淋溶损失的决定因素,冬小麦施氮150kghm-2不发生淋溶,施氮225～300kghm-2则硝态氮的淋溶增强。小麦播前基施氮肥量过高会使冬季发生硝态氮的淋溶。小麦拔节期和灌浆期灌溉一般不会引起硝态氮的淋溶损失;尽管一次灌水1350m3hm-2硝态氮的淋失量不高,但土壤剖面中的硝态氮含量显著比低灌水量的低。为降低硝态氮的损失,应控制一次灌水量不超过1050m3hm-2。雨季降水导致大量硝态氮淋溶损失,防治雨季土壤硝态氮的淋溶损失至关重要。     

宁夏引黄灌区稻田氮素浓度变化与迁移特征

过量施氮与不合理灌水是农田面源污染加剧的主要原因。为了寻求较优的水氮管理模式以促进农业生产和减少农田退水对黄河水体的污染, 在宁夏引黄灌区典型稻田中开展了不同水氮条件下稻田氮素迁移转化规律研究。结果表明: 不同水氮条件下稻田田面水NH₄⁺-N 与NO₃^--N 浓度伴随施肥出现明显峰值, NO₃^--N 峰值出现时间较NH₄⁺-N 晚, 且变化较平缓。3 次追肥时期和整个生育期田面水NH₄⁺-N 平均浓度与施氮量和灌水量都呈显著相关, 田面水NO₃^--N 平均浓度与施氮量呈显著正相关, 与灌水量相关性不显著。稻田30 cm与60 cm 深度的直渗水NH₄⁺-N 浓度受施肥影响较大, 与田面水NH₄⁺-N 浓度变化规律相似, 90 cm 处直渗水NH₄⁺-N 浓度峰值出现较为滞后, 且浓度较上层土体低, 120 cm 处直渗水NH₄⁺-N 浓度大体呈现持续上升趋势,整个生育期直渗水NH₄⁺-N 平均浓度与施氮量呈显著相关, 仅30 cm 处NH₄⁺-N 平均浓度与灌水量呈负相关, 其他土层深度不显著。30 cm 与60 cm 直渗水NO₃^--N 浓度在首次灌水后急剧下降, 在施肥后有较小幅度上升, 90 cm 与120 cm 直渗水NO₃^--N 浓度下降缓慢, 仅30 cm 处NO₃^--N 平均浓度与施肥量显著正相关。总的结果表明减少施肥或灌水均可达到减少农田氮素淋失的目的。     

不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟试验方法 ,研究了不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明 ,灌水量及水肥供应方式是决定尿素态氮在土壤中迁移、转化和淋失的关键因素。氮素淋溶量随灌水量的增加而增加 ;与浇灌施肥相比 ,滴灌施肥显著地降低了氮素的淋溶损失。在淋失的氮素形态中 ,以尿素态氮为主 ,其次为硝态氮 ,铵态氮的淋失量最低。灌水量低时 ,滴灌施肥铵态氮在土壤上层明显累积 ;灌水量增加后 ,这种累积作用减弱。灌水量低时 ,灌溉施肥的土壤硝态氮变化呈上低下高 ,增加灌水量降低了土壤中硝态氮含量 ;滴灌施肥显著地减少了尿素态氮的淋溶损失 ,增加了土壤中有效态氮的含量。     

不同肥料结构对红壤稻田氮素迁移的影响

不同肥料结构对红壤稻田淹水层、不同深度渗漏水、外排水和土壤剖面中氮素的含量、形态及其动态变化的影响研究结果表明 ,各处理淹水层、外排水和渗漏水中NH4+-N含量明显高于NO3--N。淹水层中N的含量 ,水稻生育前期以单施化肥的高 ,约相当于配施有机肥的 1.18～ 1.20倍 ,而水稻生育后期 ,后者为前者的 1.11～ 1.2 1倍。各处理外排水中N素的输出量均以苗期最高 ,单施化肥明显大于配施有机肥。土壤剖面中NH4+-N向下迁移比碱解N更为明显 ,且配施有机肥的远高于单施化肥的 ,而NO3--N则相反。不同深度渗漏水中NO3--N的比例 ,上层 (30cm)低于下层 (50cm) ,随水逸出的N量各处理渗漏水均小于外排水 ;随水输入的N量远低于随水输出的N量 ,且以单施化肥的N亏损最大。水稻未利用的N量也以单施化肥的最大 ,约为配施有机肥的 1.0 9倍。     

长期定位施肥对黑垆土剖面养分分布特征的影响

对黄土高原旱地 15年连续施肥后土壤剖面养分分布的研究发现 ,施化肥对土壤剖面有机质、全N、全P含量的影响深达 100cm以下 ,所有施肥处理有机质、全N、全P、NO3--N、有效P含量在耕层 (0～20cm)都有不同程度增加 ;40～60、60～80cm土层有机质、全N、全P都低于长年不施肥处理 ,造成土壤下层养分的亏缺。长期大量施用氮肥造成N素养分下淋累积 ;长期大量施用磷肥土壤耕层有效P显著提高 ,而 20cm以下土层变化不大。     

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。     

旱作地区长期小麦连作和苜蓿连作土壤剖面的矿质氮研究

对不同施肥条件下23年小麦连作地和苜蓿连作地土壤矿质氮分布和累积进行研究,探讨种植浅根系和深根系植物对硝态氮淋溶的影响。结果表明,不施肥(CK)和单施磷(P)肥,小麦和苜蓿连作地土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,0—60 cm土层以下硝态氮含量变化稳定并小于2 mg/kg。氮肥、磷肥和有机肥配施(NPM)时,小麦连作地土壤硝态氮累积在20—100 cm和140—320 cm土层,年累积速率可达42.12 kg/(hm2.a);苜蓿连作土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,仅在200—300 cm土层出现轻微累积,年累积速率仅为1.01 kg/(hm2.a)。在不施肥和单施磷肥下,种植小麦或苜蓿对土壤硝态氮残留量影响不显著,而氮、磷和有机肥配施时,小麦连作地土壤硝态氮残留量迅速增加,并与不施肥、单施磷肥处理有显著差异;苜蓿连作地土壤硝态氮残留量虽有少量增加,但与不施肥、单施磷肥处理无显著差异。不施肥、单施磷肥和氮、磷和有机肥配施,小麦连作、苜蓿连作地土壤剖面铵态氮含量主要在10—20 mg/kg之间波动,在土壤剖面无明显的累积现象,铵态氮残留量受施肥和作物种类的影响不显著。     

北京地区潮土表层中NO3--N的转化积累及其淋洗损失

本试验利用渗滤池设施，采用化学分析和同位素技术相结合的方法研究了北京地区潮土表层中施用氮肥后ＮＯ３＾－－Ｎ转化积累及其１３０ｃｍ土体的淋洗状况。常规分析结果表明，在春小麦和夏玉米的生育前期可以观察到氮素明显地向ＮＯ３＾－－Ｎ的转化积累，其强度随尿素施用量的增加而明显增加，而尿素、硝铵、硫铵等不同氮肥品种处理之间有差异但大多不显著。同时夏玉米期间转化积累作用比春小麦期间强烈。＾１５Ｎ标记试验结果表明