沼液施用对贵州典型黄壤油菜地氮淋溶的影响

了研究西南喀斯特山区沼液灌溉氮淋溶风险,以及率定沼液还田安全施用量,以该区域典型土壤——黄壤为供试土壤,主栽作物油菜为供试作物,牛场沼液为施用材料,开展大棚盆栽试验模拟沼液灌溉,评估沼液灌溉氮淋溶风险,考察油菜农艺性状响应,率定沼液安全施用量。设置油菜不施肥（CK）、无作物施沼液（NP480,施氮量480 kg·hm^-2）、油菜施化肥（CF,480 kg·hm^-2）、油菜沼液低施用量（R120,120 kg·hm^-2）、油菜沼液中施用量（R240,240 kg·hm^-2）、油菜沼液高施用量（R480,480 kg·hm^-2） 6个处理,将化肥水溶或沼液稀释后按每12 d 1次、每次25 mm连续灌入12次。结果表明：沼液灌溉存在氮淋溶风险,该风险以NO-3-N负荷为主,NO-3-N淋溶风险随施氮量增加而增大,R480处理NO^-₃-N淋溶量分别是CK、R120、R240处理的2、1.8倍和1.4倍;同施氮量下,沼液灌溉氮淋溶风险低于化肥处理,CF处理TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别是R480处理的3.8、2.3倍和2.9倍; R480处理的氮淋溶风险值得警惕,但油菜氮素吸收能够降低该风险,使TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别降低34%、30%、32%;适量施用沼液（施氮量120 kg·hm^-2）相对CF处理能改善油菜农艺性状,但过量施用沼液（施氮量480 kg·hm^-2）不利于油菜生长。研究表明,西南喀斯特山区油菜黄壤沼液灌溉存在一定氮淋溶风险,综合考虑氮淋溶风险、油菜农艺性状和沼液消纳需求,沼液还田施氮量控制在240 kg·hm^-2以内为宜。     

清液肥对滴灌棉田NH3挥发和N2O排放的影响

为研究清液肥对滴灌棉田氮素气态损失的影响，试验共设5个处理：不施氮肥（N0）、常规化肥施氮300 kg·hm^-2（TN300）和240 kg·hm^-2（TN240）、清液肥施氮300 kg·hm^-2（LN300）和240 kg·hm^-2（LN240）。结果表明：施用氮肥会显著增加滴灌棉田土壤NH₃挥发和N₂O排放，各施氮处理NH₃挥发总损失量较N0处理增加1.7~3.8倍，N₂O累积排放量较N0处理增加1.8~2.7倍。常规施氮水平下，LN300处理较TN300处理NH₃挥发损失降低42.4%，N₂O排放减少14.1%；同一减氮水平下，LN240处理NH₃挥发损失和N₂O排放分别减少29.5%和18.9%。等量氮肥投入下，施用清液肥可显著降低土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量，土壤脲酶活性和反硝化酶活性也显著降低。相关性分析表明土壤NH₃挥发总量和N₂O累积排放量与0~20 cm土壤NH₄⁺-N含量、NO₃^--N含量、土壤脲酶活性和硝酸还原酶呈显著正相关，与土壤亚硝酸还原酶和羟胺还原酶无显著性相关。与常规化肥施氮相比，TN240、LN300和LN240处理棉花籽棉产量较TN300处理分别增加12.6%、9.1%和24.5%，LN240处理棉花籽棉产量较TN240处理提高10.6%。综上，清液肥施氮240 kg·hm^-2可显著减少滴灌棉田氮素气态损失，提高棉花产量，是一种值得推荐的施肥措施。     

土壤活性氮动态变化及氮素可利用性对紫云英翻压量的响应

通过田间定位试验,研究了减量化肥紫云英不同翻压量下土壤活性氮的含量、动态变化及氮素可利用性,探讨了紫云英鲜草的适宜翻压量和土壤氮素利用效率,为双季稻合理施用氮肥提供理论依据。在稻-稻-紫云英轮作体系典型时期紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期分别采集土壤样品,监测稻田土壤微生物量氮（MBN）、可溶性有机氮（DON）含量动态变化及氮素可利用性,并分析晚稻成熟期土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照（CK）处理相比,各施肥处理均提高了土壤全氮（TN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,增幅分别为10.4%~21.2%、10.3%~44.1%和14.7%~52.9%。在翻压紫云英15.0~22.5 t·hm^-2时,土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均随紫云英还田量增多而提高,之后则随还田量的增多而降低。与常规施肥处理相比,化肥减施下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBN、DON及活性氮含量,增幅分别为7.0%~28.7%、8.5%~22.5%和5.8%~26.6%,且随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的变化趋势,MBN和活性氮含量均在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON含量在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。MBN/TN在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON/TN在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。各处理不同时期土壤MBN、DON含量及MBN/TN、DON/TN有明显波动,总体来看,土壤MBN含量及MBN/TN在早稻分蘖盛期明显降低,早稻成熟期有所回升,至晚稻成熟期又逐渐降低;土壤DON含量及DON/TN在早稻成熟期降至最低,至晚稻成熟期再次上升。研究表明,减施40%化肥条件下长期翻压紫云英不仅能增加土壤活性氮含量,同时有利于提高土壤氮素可利用性,紫云英翻压量22.5~30.0 t·hm^-2时效果最好。     

应用于水稻生产的增效减负环保型施肥技术比对——以宁夏引黄灌区为例

过量施肥及盲目灌溉导致宁夏引黄灌区水稻种植中氮素淋失严重,氮肥利用率低下.探索能够在保障水稻产量前提下减少氮素淋失、提高氮素利用率的环保型施肥技术是该区域实现农业可持续发展的现实需求.本研究在前期研究的基础上,就不同施肥技术对灌区水稻生育期内氮素淋失、氮素利用率及水稻产量的影响效果进行比对,旨在为后续工作中技术筛选及推广提供依据.试验共设置4个处理,分别是(1)无肥对照(CK):不施氮肥;(2)常规施肥(FP):施用氮肥300 kg N·hm^-2, 60%作为基肥,分蘖和孕穗期各追肥20%;(3)侧条施肥(SD):施用水稻专用控释肥120 kg N·hm^-2,水稻插秧时将肥料一次性施入;(4)育苗箱全量施肥(NB):施用水稻专用控释肥,用量为120 kg N·hm^-2,育秧时一次性全量施入育秧盘.结果表明,采用SD和NB在氮素用量较FP降低60%的情况下,水稻产量都不会下降.SD可以显着降低稻田氮素淋溶损失,FP水稻生育期内可溶性总氮(TN)、硝态氮(NO₃-N)和铵态氮(NH₄⁺-N)淋失量分别为39.89、26.22 kg·hm^-2和5.49 kg·hm^-2,SD和FP相比,TN、NO₃-N和NH₄⁺-N的淋失量分别减少18.97、11.18 kg·hm^-2和2.27 kg·hm^-2;同时SD可以显着提高宁夏灌区水稻氮素利用率,较FP提高21.4%. NB和FP相比,TN、NO₃-N和NH₄⁺-N淋失量分别减少14.36、10.14 kg·hm^-2和1.84 kg·hm^-2,氮素利用率亦提高15.7%,但是TN、NO₃-N和NH₄⁺-N淋失量较SD处理分别增加4.61、1.04 kg·hm^-2和0.43 kg·hm^-2,同时氮素利用率亦减少5.7%.综合考虑水稻产量和环境效益,SD更适合在宁夏灌区水稻种植中推广应用.     

盘锦地区稻田田面水氮素动态变化及化学氮肥投入阈值研究

以水稻为供试作物,水稻土为供试土壤,采用田间定位试验的方法,以施肥后田面水中的总氮(TN)、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度为指标,进行了施氮后田面水中氮素释放规律研究。结果表明,施肥后田面水中的总氮(TN)、NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度随着施肥量的增加而增加,随着时间的推移三者的浓度呈先上升后下降的趋势,一周后趋于稳定;以氮素表观盈余率和植株吸氮量为指标,从环境安全角度研究水稻生产化学氮肥投入阈值,初步确定试验区环境安全化学氮肥投入阈值为189.22～218.98 kg·hm^-2;以水稻产量为指标,进行了粮食安全氮肥投入阈值研究,初步确定试验区水稻生产粮食安全化学氮肥投入阈值为202.24～288.89 kg·hm^-2。综合考虑粮食安全和环境安全,试验区化学氮肥投入阈值为202.24～218.98 kg·hm^-2。     

生物炭用量对模拟土柱氮素淋失和田间土壤水分参数的影响

利用土柱模拟试验和田间试验,把由果树废枝干制备的生物炭以0,20,40,60 t·hm^-2和80 t·hm^-2的用量施入土壤,以探明不同用量的生物炭对土壤硝铵态氮素淋失和土壤水分的影响。结果表明,施用生物炭可降低土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N累积淋溶量,其中用量为80 t·hm^-2处理较对照分别降低了41%和18.6%（P＜0.05）;NO₃^--N淋溶主要集中在前三次,其淋溶量占总量的97.3%～98.8%,生物炭能增加NO₃^--N在土壤中的滞留时间,延缓淋失;在整个淋洗过程中,氮素主要以NO₃^--N的形式淋失,其累积淋溶量占NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶总量的97.3%～98.14%;施用生物炭种植春玉米后,土壤含水率和总孔隙度增加不显著。     

新疆绿洲棉花种植体系土壤氨挥发损失原位监测

采用通气法对盐化潮土-棉花种植体系的CK（种植不施肥）、T1（基肥撒施机械翻耕,追肥沟施灌水）、T2（基肥撒施机械翻耕,追肥撒施后灌水）、T3（与T1、T2等氮量包膜尿素一次基施）4种处理的田间土壤氨挥发进行原位监测。结果表明,在施N量均为275 kg·hm^-2条件下, CK、T1、T2和T3处理基肥NH₃-N损失分别为0.621、1.191、1.191和0.826 kg·hm^-2;追肥NH₃-N损失分别为1.088、1.773、2.804和1.374 kg·hm^-2。T1、T2和T3来自氮肥的NH₃-N损失分别为1.255、2.286和0.491 kg·hm^-2,分别占施氮总量的0.46%、0.83%、0.18%。在新疆南部绿洲农田,基肥深施后覆膜、追肥结合灌水条件下,棉田土壤氨挥发不是氮肥损失的主要途径;与等氮量传统肥料相比,应用包膜肥料一次施用可明显降低氮肥氨挥发损失。     

施用生物炭对农田土壤N2O的减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,在农田土壤氮素转化和温室气体减排等方面发挥着重要作用。本实验对不同施氮量的农田土壤添加生物炭,研究了其对N₂O的减排潜力,为生物炭的固氮减排提供理论依据。于2015年6月18日至9月25日,利用盆栽实验研究了施用生物炭对农田土壤在不同氮肥用量下N₂O排放的影响,实验共设4个处理：对照（CK）为不施氮处理、N1（200 kg·hm^-2）、N2（400 kg·hm^-2）和N3（600 kg·hm^-2）,各处理均施用土壤质量15%（W/W）的等量生物炭。结果表明,随着施氮量的增加,土壤N₂O的累积排放量逐渐增加,N2和N3处理差异不显著,N₂O排放系数逐渐降低,N1、N2、N3的排放系数分别为1.33%、1.27%、0.90%。Pearson相关分析表明,土壤孔隙含水量（WFPS）、土壤pH、土壤NO₃^--N和土壤微生物量氮（MBN）含量是影响N₂O排放最主要的因素,其中土壤WFPS、土壤NO₃^--N和MBN含量与N₂O排放通量之间呈极显著的正相关关系,土壤pH与N₂O排放通量之间呈极显著负相关关系。生物炭的施用对农田土壤N₂O具有巨大的减排潜力,并且生物炭与氮肥配施对土壤氮素有很好的固持作用。     

养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下，硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果，本研究采用土柱模拟淋溶试验，测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量，探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%，累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后，仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%，TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%，土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大，但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失，并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

两种典型温度下农村化粪池出水氮素在原地土壤中的迁移转化过程

为探究典型温度下（25℃和5℃）农村化粪池出水氮素在排污口原地土壤中的迁移转化过程,采集原地表层土壤及化粪池出水,构建室内模拟系统,分析化粪池出水经土壤渗滤前后氮素组成。结果表明,农村化粪池出水氮素以可溶性无机氮（DIN）为主,其中NH₄⁺-N占70%以上;两种温度条件下化粪池出水DIN差异不显著（P>0.05,n=12）,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度均具有极显著性差异（P<0.01,n=12）,25℃时硝化作用明显,导致出水NH₄⁺-N低于5℃,NO₂^--N、NO₃^--N高于5℃;两种温度条件下原地土壤对化粪池出水DIN均有削减作用,其中NH₄⁺-N削减量均占DIN削减量60%以上;25℃和5℃条件下,NH₄⁺-N削减率分别为23.11%~47.37%和25.37%~43.47%;25℃时NH₄⁺-N削减主要通过氨挥发、反硝化、厌氧氨氧化等作用完成,而5℃时NH₄⁺-N削减主要通过土壤NH₄⁺-N吸附作用完成;25℃时土壤对NO₃^--N还存在蓄积作用。研究表明,两种温度下化粪池出水NO₂^--N和NO₃^--N在原地土壤中可发生反硝化或异化还原作用进而得到削减。     

减量施磷对温室菜地土壤磷素积累、迁移与利用的影响

【目的】针对过量施磷问题,定位研究日光温室蔬菜生产磷肥减施潜力,明确适宜施磷范围。【方法】以北方温室蔬菜主栽种类黄瓜和番茄为研究对象,采用冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄种植模式,在基础土壤有效磷(Olsen-P)40.2 mg·kg~(-1)下,设计不施磷肥(P0)、减量施磷(P1)和农民常规施磷量(P2)3个磷肥用量水平。P0、P1、P2处理对应黄瓜单季施磷肥(P_2O_5)0、300、675 kg·hm~(-2),番茄单季施磷肥(P_2O_5)0、225、675 kg·hm~(-2)。3年6季定位研究蔬菜生产磷素盈亏、土壤有效磷供应与迁移,分析产量变化,推荐合理施磷范围。【结果】(1)农民常规施磷量年盈余磷480.0 kg P·hm~(-2)·a~(-1),每盈余磷100 kg P·hm~(-2)主根区0—20 cm土层Olsen-P增加2.7mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量70.2 mg·kg~(-1),2010年番茄季0—20 cm土层磷素饱和度(DPSM3)为80%,磷素土壤深层迁移明显。(2)减量施磷较农民常规磷量下降61.1%,3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%,0—20 cm土层Olsen-P含量下降18.6%—43.5%,3年均值为49.3 mg·kg~(-1),接近瓜果类蔬菜Olsen-P农学阈值,关键生育期磷素吸收量无显著变化,产量保持在中高水平不降低;经过3年种植,0—20 cm土层DPSM3下降21个百分点,20—60 cm土层Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%,减施磷肥有效缓解了土壤磷素深层迁移。(3)不施磷肥导致土壤磷素亏缺,蔬菜从土壤中每攫取磷100 kg P·hm~(-2),P0处理0—20 cm土层Olsen-P含量下降3.4 mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量30.5 mg·kg~(-1),虽产量没有显著降低,但是2008年番茄高产下(140 t·hm~(-2))磷素吸收量较P1、P2处理下降19.8%—30.0%,产量呈降低趋势。(4)依据上述推荐:土壤有效磷含量≥40 mg·kg~(-1)的温室,冬春茬黄瓜产量水平170 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过300 kg·hm~(-2),秋冬茬番茄产量水平100 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过225 kg·hm~(-2)。【结论】华北平原温室蔬菜生产减施磷肥潜力较大。对于种植一段时间(≥3年)的温室,较农民常规减施磷60%,可以显著改善磷素盈余状况,缓解土壤有效磷积累,降低土壤磷素深层迁移量,保证黄瓜番茄持续中高产水平生产。     

长期施肥紫色水稻土磷素累积与迁移特征

【目的】探讨长期不同施肥对钙质紫色水稻土磷素累积与迁移的影响。【方法】以长期肥料定位试验不同施肥处理的土壤为研究对象,试验处理包括不施肥（CK）、氮肥（N）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）、有机肥（M,鲜猪粪）、有机肥+氮肥（MN）、有机肥+氮磷肥（MNP）和有机肥+氮磷钾肥（MNPK）8种施肥方式,研究不同施肥处理条件下钙质紫色水稻土磷素平衡、累积和去向状况,以及不同施肥方式对耕层（0-20 cm）土壤全磷、有效磷演变规律及土壤剖面（0-100 cm）全磷、有效磷迁移特征。【结果】钙质紫色水稻土33年不施用磷肥（CK和N）作物籽粒和秸秆磷素携出总量为613.12 kg·hm^-2,种苗、根茬、雨水及灌溉水带入土壤总磷量为106.61 kg·hm^-2,长期不施用磷肥土壤磷素表现出亏缺状况,年亏缺量为15.35 kg·hm^-2,且土壤磷含量随种植年限延续而下降,土壤全磷含量年均减少量为0.0011 g·kg^-1、有效磷含量年均减少量为0.029 mg·kg^-1;33年单施无机磷肥（NP和NPK）土壤磷素投入总量为1 880.03 kg·hm^-2、作物携出磷量为1 275.40 kg·hm^-2,有机肥处理（M和MN）土壤投入磷量为2 532.68 kg·hm^-2、携出磷量为757.50 kg·hm^-2;有机无机磷肥配施（MNP和MNPK）土壤投入和携出磷量分别为4 305.11和1 436.64 kg·hm^-2;不同施肥处理土壤磷素投入量都明显高于作物携出量,导致单施无机磷肥、单施有机磷肥和有机无机磷肥配施处理土壤磷素年盈余量分别为18.32、53.79和86.92 kg·hm^-2,年未知去向磷量分别为4.99、34.96和59.39 kg·hm^-2,土壤全磷含量年增加量分别为0.015、0.0018和0.018 g·kg^-1,有效磷含量年增加量分别为1.13、0.032和1.17 mg·kg^-1。长期不施用磷肥钙质紫色水稻土全磷含量随土层深度增加而降低,土壤有效磷含量则相反;长期施用磷肥土壤全磷和有效磷含量在土壤剖面都呈现出上下层高、中间低的空间分布格局。施用无机磷肥土壤磷素可迁移至60-80 cm土层,施用有机磷肥或有机无机磷肥配施土壤磷素可迁移至100 cm以下;随着磷肥施用年限持续,土壤磷素迁移深度和迁移量将会更大,有机肥的施用促使磷素向土壤下层迁移。【结论】连续数年施用磷肥后,土壤磷含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量,减少因有机肥过量施用导致的磷素快速积累和淋失。     

夏玉米根系与土壤硝态氮空间分布吻合度对水氮处理的响应

【目的】根系是玉米吸收氮素营养的主要器官。在大田条件下,对夏玉米根系生长分布、根系与土壤硝态氮空间吻合度对不同水氮处理的响应,以及根系与土壤硝态氮空间吻合度指标的有效性进行研究,用以了解其时空分布及与土壤氮分布的吻合情况对玉米氮素吸收利用的影响。【方法】2011—2015年,设置不灌水+不施氮(W0N0)、不灌水+300 kg N·hm~(-2)(W0N1)、不灌水+360 kg N·hm~(-2)(W0N2)、大喇叭口期灌水+不施氮(W1N0)、大喇叭口期灌水+300 kg N·hm~(-2)(W1N1)、大喇叭口期灌水+360 kg N·hm~(-2)(W1N2)共6个水氮处理。各施氮处理下拔节期施氮30%、大喇叭口期施氮70%。大喇叭口期灌水量为750 m~3·hm~(-2)。在2015年玉米生长季,分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20 d和成熟期在玉米种植行和行间采集0—50 cm土体样品(每10 cm一层),测定夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量,并计算根系与土壤硝态氮空间吻合度。在成熟期采集植株样品,分析玉米氮素吸收量。【结果】随着玉米生育进程,种植行和行间0—50 cm土壤剖面夏玉米根长密度、根干重密度和硝态氮含量均表现出先升高后降低的趋势,根长密度和根干重密度峰值出现在吐丝后20 d,而土壤硝态氮含量峰值出现在大喇叭口期。在0—360 kg·hm~(-2)的范围内,夏玉米根长密度和吐丝期之前土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加,但玉米根干重密度和吐丝期之后土壤硝态氮含量先升高后降低,峰值出现在施氮300 kg·hm~(-2)处理。大喇叭口期灌水可以提高夏玉米生育后期根长密度和根干重密度,但降低了土壤硝态氮含量。随着土层加深,种植行夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD1-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD1-N)总体呈降低趋势,行间夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD2-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD2-N)总体呈先增加后降低趋势,峰值出现在10—30 cm土层。随着玉米生育进程,各土层RLD1-N、RWD1-N和RWD2-N以及0—40 cm土层RLD2-N呈先升高后降低变化趋势。与不施氮处理相比,施用氮肥提高了RLD1-N、RLD2-N、RWD1-N和RWD2-N。施氮量从300 kg·hm~(-2)增加至360 kg·hm~(-2)时,降低了0—30 cm土层RLD2-N、0—20 cm土层RWD1-N以及拔节至吐丝期间RLD1-N和0—20 cm土层RWD2-N,提高了40—50 cm土层RLD2-N、20—50 cm土层RWD1-N以及吐丝期之后的RLD1-N和RWD2-N。夏玉米种植行和行间根长密度和根干重密度与其硝态氮含量的吻合度与产量极显著正相关,但与氮素利用效率极显著负相关,且其相关性优于根长密度和根干重密度与产量及氮素利用效率的相关性。【结论】在大田条件下,施用氮肥可以提高夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量以及夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。但施氮量超过300 kg·hm~(-2)时会降低夏玉米生育前期上部土层的夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。根系与土壤硝态氮空间吻合度可以作为研究夏玉米氮素利用效率的有效指标。     

不同施氮量下缓释氮肥与尿素掺混对玉米生长与氮素吸收利用的影响

【目的】研究不同施氮量下,尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生长、干物质累积量、产量、氮肥利用率和土壤硝态氮残留的影响,为作物高效施氮管理提供理论依据。【方法】试验选用玉米品种郑单958,设置了3种氮肥类型(尿素(U)、缓释氮肥(S)、尿素缓释肥3∶7掺混(SU))和4个施氮水平(N1(90 kg·hm~(-2))、N2(120 kg·hm~(-2))、N3(180 kg·hm~(-2))、N4(240 kg·hm~(-2))),以不施氮肥(N0)为对照,共13个处理。生育期内对玉米株高、茎粗和叶面积指数进行观测,并统计干物质累积量、产量及产量构成因素。【结果】氮肥类型与施氮量及两者交互作用对玉米生长指标、干物质累积量、产量及产量构成要素都有显著的影响。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下玉米最大干物质累积量和氮素累积吸收量分别为17 927.9 kg·hm~(-2)和156.1 kg·hm~(-2),较其他处理分别提高了16.0%—61.7%和8.1%—45.2%。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下,产量达到最高,为6 200 kg·hm~(-2),比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理的产量分别增加了19.8%和20.7%;其中,缓释氮肥处理(S)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N2施氮量下比尿素处理施氮量减少30%时,产量无显著性差异。玉米的产量并不是随着施氮量的增加而增加,尿素(U)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N3施氮量时玉米产量比N4施氮量分别增加了19.7%和19.0%,缓释氮肥处理(S)中N2施氮量的玉米产量比N3和N4施氮量分别提高10.9%和26.5%。尿素掺混缓释氮肥(SU)N3处理玉米吐丝期后营养器官中氮素向籽粒中转运量最大,比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理分别增加了14.7%和8.2%,有利于促进籽粒的增产。土壤硝态氮的累积量随着施氮量的增加而增加,但是尿素掺混缓释氮肥(SU)处理的土壤硝态氮累积量比尿素(U)处理和缓释氮肥(S)处理分别平均减少21.2%和9.5%,尿素掺混缓释氮肥(SU)处理土壤硝态氮含量主要分布在0—40 cm土层,不仅促进玉米的吸收,更减少土壤氮素向更深土层的淋失,提高耕作层的土壤养分。【结论】尿素与缓释氮肥掺混,施氮量180 kg·hm~(-2)是试验区玉米高效生产的最佳施氮量。     

根层调控对小麦-玉米种植体系氮素利用及土壤硝态氮残留的影响

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作区高产田水肥资源利用效率低、氮素累积严重的问题,探索不同根层调控措施对作物氮素利用及土壤NO₃^--N残留的影响。【方法】以华北平原高产粮田为对象,设置传统水氮、水氮调控、调控+土壤调理剂（Agh）、调控+CRU（用含量为43%的缓释尿素代替氮肥）和调控+植物生长调节剂（GGR）田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同根层调控措施对氮素利用的效果。【结果】在控水减氮前提下,调理剂和GGR处理的小麦玉米周年产量、吸氮量均高于传统水氮。小麦拔节期GGR处理80-100 cm土层根系分布较多,表明GGR能促进中下层根系的发育;玉米大喇叭口期,藁城调理剂和大名GGR处理20-50 cm土层的根长密度均明显高于传统水氮。第一个轮作季,藁城和深州GGR的0-200 cm土体各土层硝态氮残留量均显著低于传统水氮,尤其在60-100 cm土层硝态氮的残留最低;第二个轮作季,藁城调理剂和大名GGR处理各土层硝态氮的残留量显著低于传统水氮。第一个轮作季的调理剂和第二个轮作季的GGR（藁城）的氮素表观亏缺量较大,说明根层调控促进了作物对土壤累积氮素的利用。根层调控措施能够达到经济和生态的双赢,灌溉水分利用效率（WUE）和氮偏生产力（PFP_N）较传统水氮平均提高了2.47 kg·m^-3和18.08 kg·kg^-1,平均增收258.43元/667 m²。【结论】在华北平原高产田,不同根层调控措施的小麦、玉米单季及周年的产量较传统水氮平均分别提高了8.58%、5.99%和7.13%;两季作物收获后0-100 cm土层中土壤硝态氮残留量较传统水氮平均分别降低了70.73和59.44 kg·hm^-2,明显降低了土壤硝态氮的残留,减缓了向土体深层的淋溶损失;促进了小麦、玉米关键生育期根系的发育。总之,通过在控水减氮的基础上添加土壤调理剂和植物生长调节剂（GGR）可以显著提高作物产量,能使其充分挖掘土壤累积氮素,实现节本增效,提高水肥利用效率。     

覆膜和施氮肥对玉米产量和根层土壤硝态氮分布和去向的影响

【目的】采用大田覆膜栽培技术,研究西北黄土塬区覆膜和施肥量对玉米产量、根层土壤硝态氮分布和去向的影响,为西北黄土塬区合理施氮和农业可持续发展提供理论依据。【方法】试验共设置6个处理,分别为:(1)对照组(CK):不施肥、不覆膜;(2)覆膜和不施肥处理(MN0);(3)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))和不覆膜处理(BN1);(4)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN1);(5)施基肥(氮肥80kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和不覆膜处理(BN2);(6)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN2),测定玉米产量、土壤水分、土壤硝态氮分布和玉米地上部氮素吸收量的差异。【结果】玉米地上部干物质积累量随着生育期的推进呈持续增加的趋势,干物质积累速率也随之增加,两年的干物质积累量主要表现为MN2BN2MN1BN1CKMN0;玉米产量随着地上部干物质积累量的增加而增加,覆膜和施肥显著提高玉米产量,2012年,BN1和MN1处理的产量比CK处理分别提高了31.41%和38.33%,BN2和MN2处理的产量比CK处理分别提高了49.89%和79.06%;覆膜提高了玉米根层土壤水分含量,在整个生育期的影响程度为先增加、后降低;随生育期推进,不施肥处理根层土壤硝态氮含量持续下降,土壤上层(0—50 cm)硝态氮含量略大于下层(50—100 cm),土壤上、下层间的硝态氮含量差异逐渐减弱;在施基肥和追肥处理下,覆膜有提高土壤硝态氮含量的作用;玉米地上部对根层氮素的吸收率与施肥量正相关,覆膜和施肥对玉米氮素吸收量影响显著,在不施肥条件下,覆膜对氮素吸收量影响不显著;覆膜处理的氮素去向表现为:植株地上部氮素吸收量氮素残留量氮素表观损失量;两年的氮肥回收率表现为MN2BN2MN1BN1,覆膜可以显著提高氮肥回收率。【结论】综合考虑玉米产量、氮素表观损失和氮肥利用率,施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN2)显著提高玉米产量、表层土壤含水量,以及减缓硝态氮向深层迁移速度、降低氮素表观损失量和提高氮肥利用率,推荐MN2处理为最佳处理。     

基于GIS的吉林省水稻种植区施氮效果及减排潜力分析

【目的】研究不同水稻种植区施氮效果差异,旨在加强氮肥精准养分管理,提高作物产量和肥料效率,从而减少农田氮排放。【方法】通过对2005—2013年吉林省测土配方施肥田间试验中不施氮肥处理(N0P2K2)及3个氮梯度(0.5N_2P_2K_2)、(N_2P_2K_2)、(1.5N_2P_2K_2)处理进行分析,研究不同水稻种植区的产量、氮肥施用效果及氮肥农学利用率,探讨各区域施氮效果及减排潜力。【结果】吉林省各地区水稻产量差异显著,西部地区最高,东部地区最低。在不施氮肥条件下西部地区平均产量可达7.6 t·hm-2,其与中部地区和东部地区的平均产量差可达到2.1和2.2 t·hm-2。施用氮肥后,中部和东部地区最低增产率29.8%(最高59.5%)显著高于西部地区12.6%(最高29.4%)。中部和东部的氮肥利用效率分别为12.2—19.7和12.5—19.5 kg·kg-1,远高于西部地区的8.8—13.1 kg·kg-1。采用最大经济收益法MRTN方法建立氮肥用量与净收益间的函数关系,从而计算各地区最佳施氮量。西部地区、中部地区和东部地区的最佳施氮量分别为114.9、128.9和134.1 kg·hm-2,与推荐施肥相比可减少25.6、18.3和5.3kg·hm-2。在产量没有显著差异的条件下,各地区均可减少氮肥施用量,尤其是西部和中部地区。通过节氮成本和粮食收入核算发现,各地区均可增加经济效益,其中中部地区农民增收显著。在保证产量条件下,采用最佳施肥量,吉林省西部、中部和东部每年可减少氮投入量分别为4 378、7 064和604 t;减少氮排放98.2、158.6和13.6 t。【结论】吉林省西部地区应控制氮肥施用;中部地区为全省减排重点区域;东部地区目前施肥量适中,可以配合其他管理模式消减自然因素的限制,从而提高水稻产量。     

不同品种小麦下土壤微生物量和可溶性有机物对不同施氮量的响应

【目的】辽春10号和辽春18号小麦是常见的两个小麦品种,但是关于这两个小麦品种在不同施氮量下对维持土壤肥力的差异性方面还未知,因此探讨土壤中活性有机库（微生物量碳氮和土壤可溶性有机碳氮）在各生育期的动态变化,以此来评价土壤活性有机库对不同施氮量的响应以及转化。【方法】以不同品种盆栽小麦为研究对象,在不同施氮量（N0:0 kg·hm^-2、N1:45 kg·hm^-2、N2:90 kg·hm^-2、N3:135 kg·hm^-2、N4:180 kg·hm^-2、N5:225 kg·hm^-2）的设定下,探究土壤活性有机库在小麦生育期内的动态变化及相互关系。【结果】小麦生育期以及氮水平对土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量有显著影响（P＜0.01）;除可溶性有机碳和有机碳外（P＞0.05）,小麦品种对土壤微生物量碳氮和可溶性有机氮均有显著影响（P＜0.01）。施用氮肥能够显著提高土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量（P＜0.05）,并且随施氮量的增加,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在N3处理达到最大,然后随施氮量的增加而降低,特别是在N5处理下,土壤可溶性有机碳氮的含量均低于不施氮肥处理（N0）;与微生物量氮和可溶性有机碳相比,施用氮肥对土壤微生物量碳和土壤可溶性有机氮含量的增幅更大;土壤微生物量碳/土壤微生物量氮在N5处理下最大（平均值分别为13.28和11.45）,而在N3处理下最低（平均值分别为7.94和7.83）。在小麦整个生育期内,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量均在开花期最大,其次为收获期、拔节期和分蘖期,苗期最小,总的来说,在各个时期土壤可溶性有机碳与微生物量碳以及土壤可溶性有机氮与微生物量氮之间均有着显著的正相关关系（P＜0.01）;两个不同品种小麦之间,其地上生物量均没有显著差异（P＞0.05）,但随施氮量的增加,呈先增加后降低的趋势,并且随小麦生育期而增加;而土壤有机碳和土壤全氮也在N3处理达到最大,并且随生育期而增加,在收获期达到最大。【结论】适宜氮量（N3）能够更好地协调土壤中微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在小麦生育期内的转化及维持土壤生产力。     

氮钾配施下施磷对冬小麦群体发育特性、冠层光截获及产量的影响

【目的】明确一定氮钾配施条件下不同施磷水平对冬小麦群体发育特性、冠层截获光合有效辐射(IPAR)及产量的影响,同时分析IPAR与LAI之间的相关性,为在一定氮钾配施下筛选出适宜的磷肥用量提供理论依据。【方法】以郑麦7698为试验材料,设低氮低钾N_1K_1(N 225 kg·hm~(-2)、K_2O 150 kg·hm~(-2))、低氮高钾N_1K2(N 225 kg·hm~(-2)、K_2O 225 kg·hm~(-2))、高氮低钾N_2K_1(N 300 kg·hm~(-2)、K_2O 150 kg·hm~(-2))、高氮高钾N_2K_2(N 300 kg·hm~(-2)、K_2O 225 kg·hm~(-2))4个氮钾配施比例,每个氮钾配施设置5个施磷水平:P0(不施磷)、P1(P_2O_5 150 kg·hm~(-2))、P_2(P_2O_5 225 kg·hm~(-2))、P~(-2)3(P_2O_5 300 kg·hm2)、P4(P_2O_5 375 kg·hm-),共20个处理。对小麦群体动态、叶面积指数(LAI)、开花后干物质积累、冠层截获光合有效辐射(IPAR)、产量等指标进行测定分析。【结果】(1)在4种氮钾配施下,施P_2O_5 0—225 kg·hm~(-2)时,随施磷量的增加,总茎蘖数、开花后干物质积累及LAI均增加,施P_2O_5超过225 kg·hm~(-2)时,各指标均有所下降,以施P_2O_5 225 kg·hm~(-2)水平群体指标最佳。(2)氮钾配施固定条件下,不同施磷水平小麦冠层截获光合有效辐射值(IPAR)的大小顺序均为P_2P1P3P4P0,且P_2水平IPAR值最高,增幅最大。不同氮钾配施下以N_1K_1条件IPAR增幅最多。(3)4种氮钾配施条件下IPAR与LAI均呈指数正相关关系,N_1K_1、N_1K2、N_2K_1、N_2K_2条件下不同施磷水平小麦IPAR与LAI的拟合系数分别为0.8492、0.8363、0.7321、0.8081。产量与LAI在二阶多项式函数关系上拟合度较好,拟合系数为0.7145。(4)从3个年度各处理产量来看,适当增施磷肥有利于提高小麦的籽粒产量,但磷肥增加到一定程度小麦产量又呈下降趋势,不同氮钾配施下N_1K_1处理产量水平最高,氮钾配施固定条件下,不同施磷水平的产量及增产率均为P_2(P_2O_5 225 kg·hm~-2))时最高。【结论】本研究条件下,N_1K_1P_2(N_225 kg·hm~(-2)、K_2O 150 kg·hm~(-2)、P_2O_5 225 kg·hm~(-2))处理可以优化小麦群体结构,提高LAI,增加开花后干物质积累,提高IPAR和籽粒产量。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响

【目的】测墒补灌是近年来研究的一种小麦节水灌溉新技术。论文旨在探索测墒补灌与施氮对冬小麦生长的影响,为该区节水、节氮提供依据。【方法】采用漫灌的方式设置测墒补灌和施氮两因素田间试验,补灌设置4个处理,于冬小麦拔节期、开花期依据0-40 cm土层土壤质量含水量进行测墒补灌,补灌至土壤田间持水量的50%（W₁）、60%（W₂）、70%（W₃）、80%（W₄）。施氮设置4个处理,不施氮（N₀）、施纯氮180 kg·hm^-2（N₁₈₀）、240 kg·hm^-2（N₂₄₀）和300 kg·hm^-2（N₃₀₀）。在此处理下研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响。【结果】(1)各施氮处理下,补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量,当补灌量至土壤田间持水量的60%-80%范围内时,冬小麦籽粒的增产效应差异不显著。各补灌处理下,当施氮量超过240 kg·hm^-2时籽粒产量无显著性变化。本试验条件下当补灌至土壤田间持水量的60%,施氮量为240 kg·hm^-2时冬小麦籽粒产量达到最高,为8 104.6 kg·hm^-2。(2)增加施氮量和补灌量均可显著增加麦田总耗水量,但当施氮量超过240 kg·hm^-2时,施氮的提高效果不显著。补灌量的增加会显著增加麦田总耗水量,但当补灌至土壤田间持水量60%（W₂）、70%（W₃）时较补灌至80%（W₄）处理显著降低耗水量,说明有利于节约灌水而获得较高产量。(3)相同施氮处理下,补灌量的增加可显著提高冬小麦水分利用效率,当补灌量增至土壤田间持水量的60%时,冬小麦水分利用效率达到最大值,为14.7 kg·hm^-2·mm^-1。相同补灌处理下,增施氮肥可显著提高冬小麦水分利用效率,但施氮量不宜超过240 kg·hm^-2,否则将导致水分利用效率降低。(4)相同施氮处理下,应控制补灌量至土壤田间持水量的60%时冬小麦氮素干物质生产效率及氮素利用效率最高,为60.1 kg·kg^-1、22.4 kg·kg^-1。相同补灌处理下,施氮量应控制在240 kg·hm^-2时可获得较高的氮素干物质利用效率及冬小麦氮素利用效率最高,为63.9 kg·kg^-1、23.5 kg·kg^-1。【结论】本试验条件下当施氮量为240 kg·hm^-2、冬小麦拔节期、开花期补灌至土壤田间持水量的60%时冬小麦籽粒产量、水分利用效率、氮素干物质利用效率、氮素利用效率均最高,为最优的节水、节氮、高产组合,推荐其作为该区域适宜水、氮用量。