膜孔灌条件下不同氮肥施用后的转化特性研究

通过室内入渗试验,研究了膜孔灌条件下不同氮肥的转化特性。结果表明,施入铵态氮肥后土壤铵态氮含量在膜孔中心垂向表层0～5．5 cm内变化,再分布15 d土壤铵态氮损失了68％,再分布20 d铵态氮基本完全转化;随再分布时间的延长,硝态氮的含量在土壤表层10 cm范围内逐渐增加,在10 cm以下,硝态氮的含量7 d前先增大再减小,7 d后一直增大。施入硝态氮肥后,硝态氮含量7 d内变化很小,7～10 d内明显减少,10 d以后减少缓慢。施入尿素后,土壤中铵态氮在5 d后达到峰值,20 d后下降至土壤的本底值;而土壤硝态氮一直平稳升高,于施肥20 d后达到最大值;土壤铵态氮含量和硝态氮含量均沿着远离膜孔中心的方向逐渐减小。     

控释掺混肥对花生生育期间剖面土壤铵态氮和硝态氮含量变化的影响

以普通单质肥料为原料,制备了N：P2O4：K2O比例分别为14：13：15,11：14：17和14：14：17的3种控释掺混肥料,于2007年在山东省泰安市徂徕镇进行田间试验,研究了不同配方控释掺混肥料品种对花生生育期间剖面土壤铵态氮和硝态氮含量动态变化的影响。结果表明,在花生不同生育期不同施肥处理剖面土壤中的铵态氮耕层含量最高,随剖面深度的增加呈现出先降低后升高再降低的变化趋势,硝态氮随剖面土壤深度的增加变化趋势与铵态氮相同,但含量升高的土层随生育期的延长不断加深。与常规肥料相比施用控释掺混肥料能够在结荚期和饱果成熟期提高剖面相同土层土壤中铵态氮的含量,降低硝态氮的含量,减少对地下水产生污染的风险。能克服常规肥料苗期养分过多造成烧苗和生长后期养分供应不足的缺点,不同配方的3种控释掺混肥的一次性施用显著优于一次性施用常规肥料。与普通肥料相比,不同品种控释掺混肥处理提高肥效降低污染风险的效益顺序为：控释掺混肥料1〉控释掺混肥料2〉控释掺混肥料3。     

施肥对连作蔬菜地蔬菜产量和土壤氮素含量的影响

为了研究施肥对连作蔬菜地蔬菜产量、肥料效应以及土壤养分铵态氮与硝态氮含量的影响,笔者等人进行了连续四茬蔬菜的田间试验。结果表明,在试验设计范围内,随着施氮量的增加,四茬蔬菜鲜样可食部分产量随着施氮量的增加而增加,芹菜的最佳施氮量为537.4kg/hm2,白菜的最佳施氮量为473.88kg/hm2。同时,与对照相比,用于每茬蔬菜生长所施用的肥料明显增加了土壤中铵态氮含量,且随着施用量的增加而显著增加。土壤硝态氮含量随施肥量的增加而增加,随蔬菜种植时间的延长而上升。试验同时表明,经过了四茬蔬菜收获后,土壤剖面硝态氮含量已经发生了变化,除了未施肥对照区的土壤剖面硝态氮含量下降外,其余施肥处理土壤剖面硝态氮含量均呈上升趋势。研究结果给连作蔬菜地的合理施肥提供了参考依据。     

不同施肥处理对青稞根际土壤铵态氮和硝态氮的影响

试验以青稞新育品种‘黄青2号’不同生长期的土壤为材料,对比测定不同施肥处理、不同土层土壤铵态氮、硝态氮含量,研究了土壤中铵态氮、硝态氮动态变化规律。结果显示：土壤中铵态氮、硝态氮含量在整个生育期都呈现“降低—升高—降低”的变化趋势,铵态氮含量在抽穗期最高,硝态氮含量在苗期最高,分别为2.75 mg/kg和22.64 mg/kg。0~20 cm土壤中铵态氮、硝态氮含量为1.76 mg/kg和11.82 mg/kg,分别是20~40 cm的1.76倍和2.00倍,说明物质的转化、吸收和运输主要在上层土壤中进行。土壤中铵态氮达到一定浓度时,硝态氮含量与铵态氮浓度没有相关性,而与硝酸酶活性有关。不同施肥处理下铵态氮、硝态氮含量有所差异,3种缓释肥料处理下土壤中铵态氮、硝态氮有效利用率更高。     

滴灌施肥运行方式对土壤氮素运移分布的影响

通过田间模拟试验,研究了膜下滴灌条件下氮肥不同滴灌施肥运行方式对土壤无机氮动态分布的影响。研究结果表明:滴灌施肥运行方式对于土壤总无机氮含量影响不大,但却影响了土壤无机氮的转化,N-W处理促进了土壤铵态氮的硝化,其次是W-N-W,W-N处理土壤铵态氮的转化最慢。滴灌施肥运行方式也会影响土壤铵态氮和硝态氮的分布,不同滴灌施肥运行方式处理间土壤铵态氮的分布在灌溉施肥结束当天差异较大,但随后逐渐趋于一致,而土壤硝态氮含量的分布在前期差异不大,后期差异明显。     

不同施肥制度对褐土有机氮及其组分的影响

为探讨施肥对土壤有机氮及其组分含量的影响,通过8年田间定位试验,研究了长期不同施肥制度下褐土有机氮及其组分的变化规律。结果表明,与试前比较,不施肥主要消耗氨基酸氮和铵态氮,土壤酸解性总氮及氨基酸态氮、铵态氮、氨基糖态氮含量均显著减少,进而造成全氮含量下降。单施常量NPK化肥处理土壤全氮、酸解性总氮和氨基酸态氮出现下降趋势,氨基糖态氮含量显著降低,铵态氮含量则呈增加态势;增量NPK化肥处理主要通过提高铵态氮含量使酸解性总氮和土壤全氮略有盈余;有机肥(物)料配施常量NPK化肥各处理则表现为酸不溶性氮含量降低,并通过有效增加氨基酸态氮、铵态氮和氨基糖态氮含量进而使土壤酸解性总氮及全氮含量显著提高,增强土壤氮素供应水平。有机氮积累过程中,化肥氮主要进入土壤铵态氮和氨基酸态氮库,而有机肥(物)料氮则主要进入土壤氨基酸态氮库。     

施肥对甜菜生长季中黑土氮素时空变异特征效应

为揭示施肥对甜菜生长季节黑土氮形态动态变化规律,采用不同施肥处理研究甜菜生长季（5—9 月）东北黑土0~90 cm无机氮（铵态氮和硝态氮）和有机氮各组分（酸解总氮、氨态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解未知态氮及非酸解态氮）时空动态变异特征。结果表明,施肥处理在甜菜生育前期（5—7 月）对铵态氮和硝态氮时空变化有显著影响。土壤硝态氮主要分布在0~50 cm 且含量高于铵态氮,相比无肥有作物对照(CK2),施氮肥处理在甜菜幼苗期增加了土壤0~30 cm铵态氮和硝态氮含量,同时增加块根糖分增长期（7 月）土壤0~70 cm硝态氮的消耗。与不施氮相比,施氮肥可以增加0~30 cm土壤酸解总氮、氨态氮和氨基酸态氮的含量。土壤酸解总氮、氨态氮和氨基酸态氮含量在0~90 cm呈明显递减的空间梯度变化,但施氮肥处理可以平衡0~50 cm土壤氨基酸含量;土壤氨态氮随着甜菜生育时期进行呈先增加后下降的变化规律;土壤氨基糖态氮含量时空变化不显著;土壤未知态氮含量随时间变化与氨态氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮含量变化趋势相反;施氮肥处理(N120)和无作物对照(CK1)土壤非酸解态氮在甜菜生长后期（7—9 月）均出现深层残留。有机氮各组分含量（除氨基糖态氮和氨基酸态氮外）随甜菜生育进程遵循三次曲线方程的分布规律;甜菜生长过程中,土壤酸解有机氮组分中的氨态氮和氨基酸态氮为无机氮主要贡献者。     

豆粕有机肥与化肥配施对大棚春黄瓜产量品质和土壤肥力的影响

为了探明豆粕有机肥与化肥氮素不同配施比例对大棚黄瓜的肥料效应,采用田间试验,研究了单施豆粕有机肥、豆粕有机肥与化肥配施和单施化肥对黄瓜产量、品质和肥料利用率以及土壤肥力的影响。结果表明,在相同氮、磷、钾施用量条件下,单施豆粕肥或单施化肥以及豆粕肥与化肥配施均可显著提高黄瓜总产量,M2N1、M1N1和M1N2处理的黄瓜前期产量分别比CK增产47.1%、68.6%和82.0%。各试验处理黄瓜果实中可溶性糖、蛋白质和硝酸盐、亚硝酸盐含量差异均不显著,Vc含量以M2N1处理含量最高。不同施肥处理均可显著提高黄瓜氮和钾的吸收量,但氮、磷、钾肥料利用率差异均不显著。黄瓜收获后各处理耕层土壤无机氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH等肥力性状均有明显变化。土壤pH与土壤养分的变化均呈现负相关性,其中土壤pH与土壤有效磷、速效钾含量呈极显著负相关,与土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量呈显著负相关。豆粕肥的氮、磷、钾养分释放率较高,完全可以替代普通有机肥与化肥配施用于黄瓜生产,豆粕氮与化肥氮配施用比例以1:1或2:1为佳。     

长期定位施肥对设施番茄土壤酶活性及土壤养分动态变化的影响

为探究不同施肥处理对设施大棚土壤微环境的影响,以寿光市长期定位设施番茄试验大棚为基础,设置4种施肥处理,不施肥(CK)、鸡粪+秸秆施肥(M+S)、鸡粪+尿素施肥(M+U)及鸡粪+尿素+秸秆施肥(M+U+S),对设施番茄生长期内土壤养分及酶活性的动态变化进行了研究和分析。结果表明,番茄生长期内,土壤酶活性和土壤养分含量动态变化,蔗糖酶和纤维素酶活性高峰出现在番茄生长的初果期;脲酶、酸性磷酸酶活性高峰出现在盛果期;拉秧期土壤有机质含量最高。增施高碳氮比作物秸秆显著降低了土壤盐分浓度,明显缓解土壤p H值的下降,番茄生长各时期内土壤全氮、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量显著提高,增幅分别为8.92%~40.71%,9.54%~18.52%,23.65%~27.87%,13.53%~58.81%,13.20%~18.25%,各时期土壤蔗糖酶、纤维素酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别显著提高了13.95~17.93,79.35~103.56,11.50~15.73,4.30~8.00个酶活力单位;相较于不施肥处理,长期氮肥的投入,显著加剧了M+U处理土壤次生盐渍化水平,明显降低了土壤酸碱度,并使该处理土壤脲酶活性显著降低;施用有机肥显著提高了土壤全氮、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量,明显增强了土壤蔗糖酶、纤维素酶和酸性磷酸酶活性。土壤酶活性之间相关性较好,其中蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、过氧化氢酶之间极显著正相关。蔗糖酶、纤维素酶、酸性磷酸酶活性与全氮、有机质、速效磷、速效钾、碱解氮含量之间,脲酶活性与全氮、碱解氮含量均呈极显著正相关,而过氧化氢酶活性与土壤养分含量无明显相关性。     

添加生物炭对设施菜田土壤氮迁移的影响

为探究生物炭田添加对设施菜田土壤氮迁移的影响,在设施黑土菜田进行常规水肥(WF)、常规水肥+生物炭(WFB)、80%水80%肥+生物炭(80%WFB)处理的田间对比试验,系统研究生物炭施加对土壤铵态氮、硝态氮迁移规律的影响。结果表明,在0~100 cm土层内,随着土层深度的增加土壤硝态氮含量逐渐降低,施加生物炭(WFB、80%WFB)可明显降低不同土层铵态氮、硝态氮淋失量;施加生物炭的WFB、80%WFB处理铵态氮淋失量在0~60 cm土层比对照(WF)降低了52.87%、49.39%(P<0.05);施加生物炭的WFB处理硝态氮淋失量在0~40 cm土层比对照(WF)降低了32.22%(P<0.05)。茄子生育期内,施加生物炭的WFB、80%WFB处理可以增加苗期、初果期土壤铵态氮含量、硝态氮含量,抑制土壤硝态氮淋失,对盛果期、拉秧期铵态氮、硝态氮含量无影响。综上,生物炭的施加能有效抑制设施菜田土壤氮的淋失迁移。     

长期定位施肥土壤硝态氮和铵态氮积累特征及其与玉米产量的关系

为潮土中硝态氮和铵态氮的运移、积累特征及其与夏玉米产量之间的关系,以始于1978年的莱阳长期定位施肥试验为基础,在2014,2015年夏玉米收获后,分别测定0~20,20~40,40~60,60~80,80~100 cm土层硝态氮、铵态氮含量,并计算0~100 cm不同土层硝态氮、铵态氮积累量及夏玉米产量。结果表明:施用有机肥或化学氮肥均能提高土壤硝态氮或铵态氮含量及其积累量;在0~100 cm土层中各处理硝态氮的垂直迁移趋势不同,而铵态氮的垂直迁移趋势基本一致;与化肥相比,施用有机肥可滞缓硝态氮向土壤深层淋溶,但两者对铵态氮向土壤深层迁移趋势的影响不明显;长期施用有机肥、氮肥对硝态氮、铵态氮积累量的影响均达极显著水平,且对土壤硝态氮积累量存在极显著的交互效应;与长期不施肥M_0N_0(CK)相比,施肥处理(M_0N_1、M_0N_2、M_1N_0、M_1N_1、M_1N_2、M_2N_0、M_2N_1、M_2N_2)硝态氮积累量、铵态氮积累量分别显著增加112%~396%和69%~259%(P0.05);在0~20,0~40,0~60,0~80,0~100 cm各土层中,硝态氮、铵态氮积累量与夏玉米产量具有不同线性关系。研究表明,合理的有机无机肥配施可以降低土壤硝态氮、铵态氮淋溶及其积累,从而有利于提高作物产量,维持农田土壤生态系统的稳定性,促进农业可持续发展并保护地下水源。     

遇旱灌水和施肥方式对大豆土壤中铵态氮和硝态氮时空变异的影响

为了寻求水肥资源的合理利用方式,以九农21为材料,于2008年研究了遇旱灌水和施肥方式对大豆各生育期、各土层土壤中铵态氮和硝态氮变化的影响。结果表明,从各土层土壤中的铵态氮和硝态氮含量来看,灌水前优化施肥处理对保持土壤中的铵态氮和硝态氮含量效果明显,尤其是R1和R5期,减少了土壤中的氮损失。用地质统计学中的区域化变量理论和半方差函数分析,从变程值来看,灌水对优化施肥处理的铵态氮和硝态氮空间变异性程度影响较大;此外块金值与基台值之比较小,分别为0．02和0．21,表明由土壤的空间结构本身引起的空间变异性占主要部分,说明优化施肥处理对改变土壤的空间结构具有良好的作用。     

土壤有机质含量对化肥氮素转化的影响

采用室内好气培养,分期采样,室内分析的研究方法,研究了土壤有机质含量对化肥氮素形态转化的影响。结果表明,化肥施入土壤后,土壤铵态氮供出量在培养前期(20d)随有机质含量的增加而增加,在培养中后期则并未表现出这种趋势;在不同培养阶段土壤硝态氮供出量与土壤有机质含量相关系数在0.8325￣0.9953之间,呈显著正相关;土壤无机氮供出量在培养至第7天、第20天时,与土壤有机质含量相关系数分别为0.973、0.9854,其相关性达到了极显著,不过在培养的中后期,二者的相关性并不明显。     

长期施肥对春玉米耕层土壤养分和肥料贡献率的影响

为明确连续施氮对耕层土壤养分变化和肥料贡献率的影响,以辽北昌图2007-2016年的长期定位施肥试验为依托,从不同施氮水平和施氮方式两方面入手,共设置9个处理,研究长期连续施肥对耕层土壤养分变化及春玉米产量和肥料贡献率的影响。结果表明,氮肥在提高土壤有机质、全氮等养分方面受施氮量影响较大,而施氮量相同时与施肥方式无明显关系,长期连续不施氮肥使土壤有机质、全氮含量在维持原有水平下略有下降,增施氮肥后,无论哪种施肥方式,都可以增加土壤速效养分含量,有利于培肥地力。氮肥对玉米的增产作用已有研究,但是当化学肥料用量已经能够满足作物正常生长需要时,继续提高氮肥用量不能实现作物产量的持续增加,因此玉米高产应为中氮用量,10 a后肥料贡献率从高到低分别是N_2N_3N_常N_1,与10 a平均结果相一致。因此,氮肥是影响春玉米耕层土壤养分变化的重要元素,缺氮使土壤养分贮量和供应能力随种植年限的延续而下降,适量氮肥与磷钾配施可使耕层土壤有效养分维持平稳增加。本试验区域内推荐氮肥用量为241.5 kg/hm~2,拔节中期追施一次的农田操作方式即可达到维持土壤较高肥力水平和粮食增产的和谐关系。     

长期配方施肥对作物产量和土壤养分含量的影响

为合理优化施肥结构,制定科学的作物肥料配方,提高耕地地力水平,实现耕地资源可持续利用。2006—2013 年笔者通过对山东省临沂市河东区4 种土壤进行长期定位配方施肥,研究了配方施肥对作物产量及土壤养分含量的影响。结果显示：各处理配方施肥处理作物平均产量明显高于习惯施肥。2013 年配方施肥处理和习惯施肥处理土壤碱解氮含量、土壤速效钾含量均比2006 年增加,其中习惯施肥处理土壤碱解氮含量增幅较配方施肥处理大,而配方施肥处理土壤速效钾含量增幅较习惯施肥处理大;2006—2010 年配方施肥处理土壤有效磷变化不明显,2010 年后土壤有效磷呈下降趋势;2006—2013 习惯施肥处理土壤有效磷含量相对较稳定。配方施肥通过合理调整氮、磷、钾肥的比例和用量,大幅减少了肥料投入,显著提高了作物产量,有效促进了土壤养分均衡。     

长期定位施肥对土壤有机质、不同形态氮含量及作物产量的影响

通过长期定位试验,研究不同施肥处理对河北省低平原区土壤有机质、不同氮形态含量及作物产量的影响,旨在为该区冬小麦–夏玉米轮作系统秸秆全量还田下土壤肥力和作物产量的提高提供理论依据。结果表明,经过36个小麦玉米轮作周期的不同施肥处理后,与不施肥处理（CK）相比,施肥可以提高土壤有机质和全氮含量,且随化肥施用量的增加而逐渐增加。在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,秸秆还田较不还田可显著提高土壤有机质和全氮含量,在化肥施用量为N 540kg/hm²+P₂O₅ 360kg/hm²时,增加速度减缓。与CK相比,长期施肥提高了土壤碱解氮和硝态氮含量,而对土壤铵态氮含量没有显著影响。单施化肥时,表层土壤碱解氮和硝态氮含量随氮肥施用量的增加而增加;在秸秆还田下,N360+P240+S9000处理表层土壤碱解氮和硝态氮含量最高。施肥显著提高了作物产量,单施化肥处理,小麦、玉米产量均随施肥量的增加而逐渐增加;秸秆还田条件下,小麦产量在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时较单独施用化肥的处理增产。由以上结果可知,长期施肥可提高土壤肥力,增加土壤有机质和全氮含量,适宜的氮肥施用量配合秸秆还田可固持土壤有机碳和全氮,过量氮肥不利于土壤有机质的累积。长期单施化肥或化肥配合秸秆还田均可提高土壤碱解氮和硝态氮含量,对土壤铵态氮含量无显著影响。长期施肥可提高作物产量,在秸秆还田条件下,化肥施用量为N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,增产效果较好。     

玉米秸秆还田对白浆土氮素含量的影响

采用不同量玉米秸秆覆盖还田的方式,研究了玉米秸秆还田对白浆土氮素含量的影响。结果表明：玉米秸秆还田增加了土壤全氮含量,随着秸秆还田量的增大土壤全氮含量明显增加。土壤无机氮含量随着秸秆还田量的增加而增大,在大豆整个生育期表现一致;秸秆还田增加了土壤铵态氮和硝态氮含量,其变化趋势与无机氮含量相同。     

微生物菌剂对连栋大棚土壤养分及硝态氮累积的影响

笔者利用微生物菌剂对长期废弃的2hm2大棚进行改良处理,通过测定试验前土壤重金属、农药残留情况和土壤基本理化性状,以及处理后土壤pH、EC、有机质、有效磷、硝态氮含量的变化,分析不同施肥处理对土壤养分的改良效果以及对硝态氮累积的影响。研究结果表明：农村废弃大棚土壤重金属含量低于《土壤环境质量标准》的二级限值和《农用污泥中污染物控制标准》的限值,农药残留含量小于《土壤环境质量标准》的二级限值;对照、有机肥和菌剂复合处理使0~5cm表层土壤pH上升;有机质、菌肥、有机肥和菌剂复合处理能提高土壤EC值以及土壤养分含量,且与对照存在着差异;3个施肥处理增加了表层的硝态氮含量,存在着表聚现象,但在5~30cm土层中,各处理土壤硝态氮含量比试验前均减少。可得出结论,该地块没有受到重金属和农药残留污染;在不同施肥处理中,施用有机肥+菌剂复合处理能显著提高土壤pH、有机质、有效磷含量,降低5~30cm土层中硝态氮含量。     

氮肥决策支持系统(CMDSSN)的研究

CMDSSN是以CERES模型中的氮素平衡子程序为基础,面向对象的程序设计方法为手段建立的辅助用户氮肥决策的计算机软件应用系统。它可以模拟土壤有机物质和作物残留的周转过程,也可以模拟尿素和硝态氮的水解和氮素的损失。在实际生产中可以辅助氮肥施用决策、评价施肥方案、动态显示土壤中硝态氮和铵态氮变化趋势。最后选取了河北农业大学教学试验基地2002-2003年的试验数据对CMDSSN进行了验证。结果表明,系统在模拟土壤硝态氮、铵态氮含量及动态变化方面与实测值拟和较好。     

西安市设施菜地土壤硝态氮现状分析

摸清设施菜地土壤硝态氮现状对区域设施菜地氮素管理和设施蔬菜产业可持续性发展意义重大。采取大样本调研方法对西安市设施菜地土壤硝态氮现状进行全面分析评价。结果表明：（1）全市设施菜地土壤硝态氮含量平均值为55.22 mg/kg，丰缺等级属“中等”水平。（2）设施菜地土壤硝态氮含量区域分异较为明显，其中蓝田县设施菜地土壤硝态氮含量平均值最高(92.40 mg/kg)，周至县设施菜地土壤硝态氮含量平均值最低(28.10 mg/kg)。（3）随着种植年限的增加，设施菜地土壤硝态氮含量总体呈现出降低趋势，其中1～5年的设施菜地土壤硝态氮平均值最高(57.67 mg/kg)。（4）设施菜地土壤硝态氮含量随土壤质地变化表现出明显的规律性，土壤质地越粗硝态氮含量越低，土壤质地越细硝态氮含量越高。（5）设施菜地土壤硝态氮仅与有效磷之间存在极显著的正相关性，与有机质、碱解氮、速效钾、pH、电导率等均无极显著相关性。综合来看，西安市设施菜地表层土壤暂不存在硝态氮过量累积问题，但在施肥管理过程中需注意降氮和平衡施肥。