分根区交替灌溉和氮形态影响土壤硝态氮的迁移利用

采用模拟土柱利用15N标记于土层10~20 cm、40~50 cm的方法,并设置不同形态氮肥供应(铵态氮、硝态氮)、灌溉方式(常规灌溉CI、分根区交替灌溉APRI),研究APRI下土壤中不同层次硝态氮的去向以及不同形态氮肥的影响。结果发现,APRI节水34.31%而不显著影响产量(P0.05)。随着15N标记层次下降,番茄植株对15N吸收利用率以及番茄收获后15N在1 m土层内的残留量显著下降,损失率显著增加。CI对10~20 cm土层的15N淋洗作用强于40~50 cm土层,APRI对10~20 cm的15N淋洗作用相对CI减弱,而促进了40~50 cm土层中61.3%的15N向上层土壤迁移。APRI下15N的损失率显著降低,利用率没有大幅度下降。相对于铵态氮肥料,硝态氮供应由于促进了植株生长及对15N的吸收,造成番茄收获后1m土层内15N累积量减少,而损失率与相应铵态氮供应的处理没有显著差异。因此分根区交替灌溉能够减少土壤中硝态氮的淋洗,并能够促进下层土壤硝态氮向上迁移,减少损失,增加植物吸收利用的机会;不同形态氮肥通过影响植物生长而影响土壤中硝态氮的去向。     

夏季休闲期不同年限日光温室土壤硝态氮淋溶状况

连续2 a（2006和2007年）研究了夏季休闲前后陕西杨凌示范区13个日光温室0～200 cm土壤剖面氮素的动态变化,以评价夏季休闲期间日光温室栽培下土壤累积硝态氮的淋溶情况。结果表明：日光温室蔬菜收获后不同年限温室0～200 cm土壤剖面累积了大量的硝态氮,2006和2007年不同年限日光温室土壤剖面硝态氮的平均残留量分别为 667.6和781.8 kg/hm2。休闲近2个月后,休闲期间降雨量低的2006年（65 mm）不同温室土壤硝态氮含量及电导率与休闲前相比明显增加;而降雨量高的2007年（214 mm）,土壤剖面残留的硝态氮及电导率显著降低,说明发生硝态氮的淋溶,13个日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮较夏季休闲前降低量在223.8～658.0 kg/hm2之间,平均为298.5 kg/hm2。不同年限日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮降低量相比,1998年温室＞2004年温室＞2002年温室,其中1998年的温室土壤剖面硝态氮降低量平均达355.1 kg/hm2。可见,夏季休闲期间的降雨量是影响日光温室栽培土壤累积大量硝态氮发生淋溶损失的主要因素。     

渭北旱塬小麦不同栽培模式对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了4年田间小麦试验,研究了旱地不同栽培模式、施氮量和种植密度对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明,种植小麦4年后,0-200 cm土壤剖面中残留硝态氮为29.87~462.59 kg/hm2,且主要积累在80-160 cm土层,土壤氮库不仅明显,且残留比前3年土壤剖面显著下移(前3年主要累积在100 cm),差异达显著和极显著水平;不同栽培模式和种植密度0-200 cm土层硝态氮残留累积规律及其小麦籽粒吸氮量基本相似,排序均为:地膜覆盖>常规种植>秸秆覆盖>垄沟种植;随施氮量的增加土壤硝态氮残留量也相应增加,N0处理0-200 cm土壤平均硝态氮残留量为57.69 kg/hm2,N120处理平均为97.04 kg/hm2,虽然高于无氮处理,但两者差异未达到显著水平,N240处理平均为355.43 kg/hm2,比前者增加的幅度更大,其差异达到极显著水平。因施氮肥而增加的土壤硝态氮残留量为14.9~401.18 kg/hm2,平均占4年施氮量的19.59%,其中地膜覆盖占26.07%,常规种植占20.98%,秸秆覆盖占17.46%,垄沟种植种植占13.87%。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

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。     

氮肥施用对黄土高原中部雨养农业区土壤硝态氮分布与累积的影响

黄土高原中部雨养农业区春小麦氮肥试验表明,氮肥施用量对土壤硝态氮的移动深度没有影响,但显著影响土壤硝态氮的含量与累积。连续施氮3年后第3季春小麦收获时,0～200cm土壤剖面中累积大量的硝态氮,其中48.96%～81.38%的总累积量和60.49%～122%的当年净累积量存在于0～110cm土层中。在确定春小麦适宜施氮量时应考虑到0～110cm土层中残留硝态氮的累积量。不施氮和氮磷比例为1:1时,连续施氮三年后土壤硝态氮总累积量最低,数量几乎相等;第3季春小麦收获后较播种时,土壤硝态氮发生亏缺。施氮量为52.5 kgN hm-2时土壤硝态氮的三年总累积率和第3季春小麦当年的净累积率居各处理之首(146.55%和138.21%)。合理的氮磷配比可有效减少土壤硝态氮的累积,不合理的氮磷配比下,低施氮量也会造成土壤硝态氮的大量累积。     

施氮量、土壤和植株氮浓度与小麦赤霉病的关系

【目的】赤霉病已成为影响小麦产量和品质的重要病害之一,为了解施用氮肥对小麦赤霉病的影响,本文通过研究不同施氮水平下小麦赤霉病的发病情况,探索施氮、土壤供氮、植株氮浓度与小麦赤霉病的关系。【方法】采用田间小区试验,以多穗型豫麦49-198(YM49-198)和大穗型周麦16(ZM16)为供试品种,设N 0、120、180、240、360 kg/hm25个施氮水平(N0、N120、N180、N240、N360),根据"小麦赤霉病测报技术规范"调查小麦赤霉病的发病情况。【结果】土壤硝态氮含量及0—90 cm土层土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加而增加,小麦收获期N0、N120、N180处理0—30 cm土层硝态氮含量及0—90 cm累积量差异不显著,但显著低于N240和N360处理。两个品种小麦赤霉病病穗率和病情指数(DI)随施氮量的增加而增加,各处理间差异显著;豫麦49-198施氮处理的病穗率和DI比不施氮处理分别增加29.5%~132.0%和35.9%~225.2%,周麦16施氮处理的病穗率和DI比不施氮处理分别增加42.4%~161.8%和41.7%~206.9%;两个品种小麦N180处理赤霉病的病穗率和病情指数与N0、N120差异较小,显著低于N240和N360;周麦16较豫麦49-198发病严重,各处理的病穗率和病情指数比豫麦49-198分别高出7%~25%和28.0%~63.6%。小麦赤霉病病穗率和DI与硝态氮含量显著正相关,与0—90 cm硝态氮累积量呈线性正相关。孕穗期、开花期和灌浆期茎基部硝酸盐含量和拔节期~开花期植株的全氮含量各处理间差异较大,且与小麦赤霉病病穗率和DI显著线性正相关。【结论】土壤硝态氮含量及累积量随施氮量增加而增加,小麦收获后施氮量低于N 180 kg/hm2时土壤中硝态氮残留较低,赤霉病发病较轻。小麦赤霉病病穗率和病情指数随施氮量的增加而增加,说明施氮量过高会加重小麦赤霉病病害;小麦拔节期~开花期的氮浓度过高会加重赤霉病病害,因此在这一时期,适宜的施氮量、土壤硝态氮和植株氮浓度在赤霉病发生年份可以减轻病害,综合考虑土壤硝态氮残留、产量和赤霉病害等因素的适宜施氮量为N 180 kg/hm2。     

玉米追氮对玉米∥大豆间作体系产量和土壤硝态氮的影响及其后茬效应

【目的】明确玉米条带不同追施氮量对间作作物产量、 吸氮量和土壤硝态氮动态变化的影响,并阐明间作系统不同施氮量的后茬农学效应和环境效应。【方法】玉米和大豆播种时均施用相同的基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2),根据大喇叭口期玉米条带追施氮量的不同(N 0、 75、 180 kg/hm2)设置三个处理(N0、 N75、 N180),并且大豆生育期间均不追施氮肥,然后实时监测玉米和大豆各个关键生育期的生物量和土壤硝态氮动态变化,并对比分析各处理的后茬冬小麦产量和土壤硝态氮残留量。【结果】随着玉米条带追施氮量的增加,玉米条带生物量、 产量和吸氮量均无显著变化,而且玉米追施氮量的多少对大豆生物量、 产量和吸氮量没有明显影响。间作种植系统土壤硝态氮含量受到追施氮量的影响,氮肥追施后,020 cm土壤硝态氮含量显著上升,但2040 cm土壤硝态氮含量变化不大。追施氮量越多,玉米条带和大豆条带的土壤硝态氮含量也越高,作物收获后土壤硝态氮残留量也越高,玉米条带追施N 180 kg/hm2的间作系统作物收获后土壤硝态氮含量高出其他两个处理12%~25%。此外,后茬作物冬小麦产量、 吸氮量并未随着前茬间作系统施氮量的增加而增加,但小麦收获后的0100 cm土壤硝态氮残留却随着前茬间作系统施氮量的增加而增大,相对仅施用基肥而不追施氮肥的间作系统,前茬间作系统追施氮肥导致后茬小麦收获后土壤(0100 cm)硝态氮残留量增加了22.38%~70.18%。【结论】针对玉米与大豆间作种植模式,只施用玉米基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2)而不追肥,或者在施用基肥的基础上,仅在玉米条带上追施少量氮肥(N 75 kg/hm2),不会影响间作体系产量,还可降低后茬小麦0100 cm土壤中的硝态氮残留。     

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。     

施入~(15)N标记氮肥在长期不同培肥土壤的残留及其利用

采用盆栽试验和短期矿化培养相结合的方法,研究了施入15N标记氮肥(+N)及其与秸秆配施(+1/2N+1/2S)在3种长期(19年)不同培肥土壤(即:No-F,长期不施肥土壤;NPK,长期施用NPK化肥土壤;MNPK,长期有机无机肥配施土壤)中的残留及其矿化和作物吸收特性。结果表明,第一季小麦收获后,+1/2N+1/2S处理下三供试土壤和+N处理下的NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)中有82.6%~95.1%以有机态存,而+N处理下No-F土壤残留15N有47.7%以矿质态存在。经过28 d矿化培养后,与NPK土壤相比,MNPK土壤氮素净矿化量显著增加,增幅为39%~49%;NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)矿化量为1.23~1.90 mg kg-1,占总残留15N的2.78%~5.53%,均显著高于No-F土壤。与+N处理相比,+1/2N+1/2S处理显著提高了3供试土壤氮素净矿化量,但两施肥处理对NPK和MNPK土壤残留15N矿化量无显著影响。+N处理下No-F土壤残留15N的利用率为20%,显著高于NPK(9%)和MNPK(12%)土壤。两种施肥处理下,MNPK土壤残留15N的利用率均显著高于NPK土壤。短期培养期间土壤氮素矿化量和第二季小麦生育期作物吸氮量呈显著性正相关,而残留15N矿化量和第二季小麦吸收残留15N量间无显著性相关关系。长期有机无机配施可以提高土壤残留肥料氮的矿化量及有效性。     

旱地土壤中残留肥料氮的动向及作物有效性

氮素是作物生长最重要的必需元素之一。合理施用氮肥能促进作物生长并提高产量,但是,过多施用氮肥则抑制作物生长并导致大量的肥料氮残留在土壤中,这部分氮素不但会引起土壤养分不平衡,而且为生态环境带来潜在威胁,因此,研究残留氮的动向及作物有效性可为合理施用化肥氮、高效利用土壤残留氮素和减少残留氮素的损失提供依据。应用~(15)N示踪技术,通过4年定位试验,研究了黄土高原南部旱地冬小麦/夏玉米轮作过程中土壤残留肥料氮的变化及作物吸收利用。在冬小麦和夏玉米轮作的第一个周期,为了制造高肥料氮残留背景,于冬小麦播种前向微区施入240 kg hm~(-2)的~(15)N标记氮素;在夏玉米拔节期,为了研究氮肥施入对残留肥料氮的影响,设置0和120 kg hm~(-2)两个氮水平,以普通尿素施入微区。在第2至第4个轮作周期内,为了分析残留肥料氮的动向及其对作物的有效性,微区内不施任何肥料。结果发现,冬小麦播种前施用的~(15)N标记氮肥于收获期在0~200 cm土壤剖面中均有残留,但大部分累积在0~40 cm土层中,累积总量达到200.9 kg hm~(-2),占当季施入量的83.7%。在随后的夏玉米生长季残留的肥料氮迅速减少,之后随生长季的后移缓慢减少,然后保持相对稳定。经过4年的冬小麦/夏玉米轮作,0~300 cm土壤剖面仍残留大量的~(15)N肥料,后季不追施氮肥和追施氮肥处理的残留量分别为47.1 kg hm~(-2)和54.0 kg hm~(-2)。可见,有一部分肥料氮被固定在土壤有机质中。作物对残留氮的回收量逐年减少,且因后季追施氮肥与否而异,4年中作物对肥料氮的总利用率不追施氮肥和追施氮肥处理的分别为46.9%和50.4%,其中在第1个轮作周期中,小麦和玉米的总利用率分别41.6%和42.0%,后3年利用率分别仅有5.3%和8.4%;4年中残留~(15)N的损失率分别达38.1%和29.7%,其损失主要发生在第1个轮作周期的夏玉米生长季节。说明,在旱地土壤上,氮肥的残留是不可避免的,残留肥料氮的有效性较低,只有少量被作物逐年吸收,一部分以有机形态残留在土壤剖面中,另一部分发生了无效损失。后季追施氮肥可促进作物对土壤残留肥料氮的吸收且增加肥料氮在土壤中的保留,减少残留肥料氮的无效损失,但是以自身的大量损失为代价的。     

配施有机肥减少太湖地区稻田土壤硝态氮淋失的机理研究

采用田间小区试验,设计两种无机氮肥梯度,研究配施有机肥对太湖地区水稻季土壤氮素淋失的影响,并从水/土NO_3~-–N迁移研究其对土壤NO_3~-–N淋失的影响机制。设置的处理有:对照(CK)、常规施氮(CT)、减氮施肥(RT)、常规施氮下配施有机肥(CT+M)、减氮施肥下配施有机肥(RT+M)。结果发现:①除去2015年的CT处理,两年里30 cm处配施有机肥和单施无机肥处理之间的土壤NO_3~-–N淋失均没有显著差异;80 cm处,CT+M处理的NO_3~-–N淋失较CT处理减少41%,RT+M处理较RT处理减少12%。②无机肥处理的田面水NO_3~-–N和土壤淋溶水NO_3~-–N之间存在极显著线性相关,但是有机肥的参与会削弱二者之间的相关性。③配施有机肥有利于土壤有机质含量的提高,CT+M处理的有机质含量较CT处理提高6.7%。0～20 cm土层,配施有机肥处理土壤NO_3~-–N含量明显高于无机肥处理;而20～40 cm土层,二者之间的土壤NO_3~-–N含量差异很小。这表明配施有机肥是通过提高土壤有机质含量,增强土壤表层对NO_3~-–N的吸附固持,从而抑制土壤NO_3~-–N的向下迁移,而不是通过减少田面水NO_3~-–N浓度来实现的。此外,配施有机肥还可以提高土壤质量和水稻产量,促进作物对土壤氮素的吸收,这也是稻田土壤NO_3~-–N淋失减少的一个原因。研究结果为减少农田土壤NO_3~-–N淋失提供了科学依据。     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

Fate of residual 15N-labeled fertilizer in dryland farming systems on soils of contrasting fertility

Abstract

Up to 50% of nitrogen (N) fertilizer can remain in soil after crop harvest in dryland farming. Understanding the fate of this residual fertilizer N in soil is important for evaluating its overall use efficiency and environmental effect. Nitrogen-15 (¹⁵N)-labeled urea (165 kg N ha^?1) was applied to winter wheat (Triticum aestivum L.) growing in three different fertilized soils (no fertilizer, No-F; inorganic nitrogen, phosphorus and potassium fertilization, NPK; and manure plus inorganic NPK fertilization, MNPK) from a long-term trial (19 years) on the south of the Loess Plateau, China. The fate of residual fertilizer N in soils over summer fallow and the second winter wheat growing season was examined. The amount of the residual fertilizer N was highest in the No-F soil (116 kg ha^?1), and next was NPK soil (60 kg ha^?1), then the MNPK soil (43 kg ha^?1) after the first winter wheat harvest. The residual fertilizer N in the No-F soil was mainly in mineral form (43% of the residual ¹⁵N), and for the NPK and MNPK soils, it was mainly in organic form. The loss rate of residual ¹⁵N in No-F soil over summer fallow was as high as 48%, and significantly (P < 0.05) higher than that in the NPK soil (22%) and MNPK soil (19%). The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) by the second winter wheat was 13% in the No-F soil, 6% in the NPK soil and 8% in the MNPK soil. These were equivalent to 9.0, 2.0 and 2.2% of applied ¹⁵N. The total ¹⁵N recovery (¹⁵N uptake by crops and residual in 0–100 cm soil layer) in the MNPK and NPK soils (84.5% and 86.6%, respectively) were both significantly higher than that in the No-F soil (59%) after two growing seasons. The ¹⁵N uptake by wheat in two growing seasons was higher in the MNPK soil than in NPK soil. Therefore, we conclude that a high proportion of the residual ¹⁵N was lost during the summer fallow under different land management in dryland farming, and that long-term combined application of manure with inorganic fertilizer could increase the fertilizer N uptake and decrease N loss.     

基于土壤氮素平衡的旱地冬小麦监控施氮

提高作物产量,平衡土壤氮素携出,培肥土壤,避免过多肥料氮残留造成淋溶,是旱地作物施氮的主要目标。本研究通过1 m土层硝态氮监控,从土壤氮素的输入和携出平衡计算氮肥用量,并在陕西永寿不同肥力水平的地块上连续2年布置田间试验进行验证。结果表明,与习惯施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少41.2%,籽粒平均增产17.0%,氮肥偏生产力平均增加188.3%,产投比平均提高28.9%。监控施肥处理在收获期1 m土层硝态氮残留量平均为37.0 kg/hm2,较习惯施肥（112.1 kg/hm2）降低66.9%。经过降雨集中的夏季休闲期后,监控施肥处理1 m土层的硝态氮平均增加15.4 kg/hm2,习惯施肥则减少27.4 kg/hm2。这说明通过对1 m土层硝态氮的监控,依据土壤养分平衡,计算旱地小麦氮肥用量,可以提高产量,有效减少氮肥投入,降低成本,增加农户收入,提高氮肥效率,减少旱地土壤硝态氮残留和淋溶。     

长期不同施肥措施对雨养条件下陇东旱塬土壤氮素的影响

基于1978年开始的陇东旱塬定位试验,分析雨养条件下麦田0~100 cm剖面土壤氮素状况。设计6种试验处理:不施肥、氮肥、氮磷肥、氮磷配施秸秆、有机肥、氮磷配施有机肥。结果表明:有机肥、氮磷配施有机肥处理改善土壤氮素肥力效果优于其他施肥措施,0~40 cm土层全氮、碱解氮、无机氮含量均显著增加,其中0~20 cm土壤全氮较36年前平均提高了26.2%;氮磷配施秸秆处理土壤全氮及碱解氮显著高于对照,全氮与试验前持平或略有提升;氮肥、氮磷肥处理的耕层土壤全氮较试验前分别降低了13.1%和6.4%。氮肥处理深层土壤硝态氮明显较高,其他各施肥处理均能减少硝态氮下移。不同施肥处理改变了土壤的无机氮构成,有机肥与秸秆的作用有较大差异。结果说明不同施肥显著影响农田土壤氮素状况,施用有机肥是培育土壤氮库、而无机氮磷肥配合及有机无机配施是减少NO3--N下移的有效手段。     

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。     

Excessive nitrogen application decreases grain yield and increases nitrogen loss in a wheat–soil system

Abstract

Excessive use of nitrogen (N) fertilizers in wheat fields has led to elevated NO₃-N concentrations in groundwater and reduced N use efficiency. Three-year field and ¹⁵N tracing experiments were conducted to investigate the effects of N application rates on N uptake from basal and topdressing ¹⁵N, N use efficiency, and grain yield in winter wheat plants; and determine the dynamics of N derived from both basal and topdressing ¹⁵N in soil in high-yielding fields. The results showed that 69.5–84.5% of N accumulated in wheat plants derived from soil, while 6.0–12.5%and 9.2–18.1% derived from basal ¹⁵N and top ¹⁵N fertilizer, respectively. The basal N fertilizer recovery averaged 33.9% in plants, residual averaged 59.2% in 0–200 cm depth soil; the topdressing N fertilizer recovery averaged 50.5% in plants, residual averaged 48.2% in 0–200 cm soil. More top ¹⁵N was accumulated in plants and more remained in 0–100 cm soil rather than in 100–200 cm soil at maturity, compared with the basal ¹⁵N. However, during the period from pre-sowing to pre-wintering, the soil nitrate moved down to deeper layers, and most accumulated in the layers below 140 cm. With an increase of N fertilizer rate, the proportion of the N derived from soil in plants decreased, but that derived from basal and topdressing fertilizer increased; the proportion of basal and top ¹⁵N recovery in plants decreased, and that of residual in soil increased. A moderate application rate of 96–168 kg N ha^?1 led to increases in nitrate content in 0–60 cm soil layer, N uptake amount, grain yield and apparent recovery fraction of applied fertilizer N in wheat. Applying above 240 kg N ha^?1 promoted the downward movement of basal and top ¹⁵N and soil nitrate, but had no significant effect on N uptake amount; the excessive N application also obviously decreased the grain yield, N uptake efficiency, apparent recovery fraction of applied fertilizer N, physiological efficiency and internal N use efficiency. It is suggested that the appropriate application rate of nitrogen on a high-yielding wheat field was 96–168 kg N ha^?1.     

不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中氮素利用与土壤NO_3~--N残留的影响

在宁夏引黄灌区灌淤土设置田间试验,研究不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中的氮素利用与平衡的影响,结果表明:节水灌溉的W2N3(推荐施氮)处理与传统灌溉(W1N3)(推荐施氮)的处理相比,芹菜的产量、吸氮量分别高12.2%、14.7%,白菜的产量、吸氮量分别高22.4%、4.4%。在氮素平衡方面,推荐施氮处理氮素损失比传统施氮损失分别低53kghm-2(传统灌溉)、30kghm-2(节水灌溉)。节水条件下推荐施氮处理的土壤剖面上的无机氮残留浓度,减少量分别达到3～13kghm-2。节水灌溉下与传统灌溉相比,节水灌溉的土壤残留硝态氮的含量均比传统灌溉低,而且主要分布在0～60cm表层,推荐施氮量的土壤残留硝态氮的含量又比习惯施氮量低。