土壤残留氮素生物利用效率及其提高途径综述

综述了国内外土壤残留氮素生物利用效率及其提高途径的研究进展。通过对农田土壤氮素残留的影响因素的分析,论述了施肥、降水和灌溉、土壤性质、土地利用方式及作物种类与耕作方式等对土壤氮素残留的关系,并在此基础上重点探讨了作物对土壤残留氮的利用状况及其提高残留氮利用率的有效途径。     

番茄嫁接和施氮对氮肥去向和氮平衡的影响

【目的】定量番茄植株地上部带走的土壤氮量以及土壤残留的肥料氮量,评估嫁接和施氮对氮肥去向、土壤氮平衡以及土壤净残留肥料氮的影响。【方法】通过15N尿素示踪结合盆栽试验,试验番茄品种‘齐达利’和‘017’,包括嫁接和不嫁接以及施氮和不施氮处理。借助15N标记技术区分植株和土壤中源于肥料氮和土壤氮的贡献,进而追踪肥料氮去向;计算土壤氮吸收的加氮交互效应（即施氮与不施氮植株对土壤氮吸收的差值）,最终评估土壤氮的平衡。【结果】番茄植株干重和氮吸收量对施氮的响应取决于接穗品种和嫁接处理。肥料氮对整个植株氮吸收贡献率为35.9%—38.8%,对地上部氮吸收的贡献（35.9%—39.9%）高于根系（31.6%—36.2%）。土壤氮吸收的加氮交互效应在大多数情况下呈现正值,嫁接对加氮交互效应无显著影响。各处理肥料氮分配到植株地上部、土壤和损失的平均比值为4.0﹕2.6﹕3.4,作物-土壤系统对氮肥的总回收率（地上部吸收+土壤残留）为70%。在施氮量250 kg·hm-2水平,各处理的土壤残留肥料氮无法弥补植株地上部带走的土壤本身氮,从长期来看,这可能导致土壤本身氮肥力的消耗。【结论】如果选择增加氮肥投...     

土壤无机氮残留的施氮影响及调控研究进展

土壤无机氮残留与生态环境安全以及土壤氮素有效性、氮肥减量施用等紧密关联,日益成为生态、环境、土壤和植物营养等学科十分关注的热点之一。氮肥(化肥和有机肥)是耕作土壤无机氮残留的主要来源,并产生重要影响。通过合理施肥等,可以调控土壤中残留无机氮含量。今后,可在最佳经济施氮量的确定和植物性硝化抑制剂等方面作更多的研究。     

土壤无机氮残留的施氮影响及调控研究进展

土壤无机氮残留与生态环境安全以及土壤氮素有效性、氮肥减量施用等紧密关联,日益成为生态、环境、土壤和植物营养等学科十分关注的热点之一.氮肥（化肥和有机肥）是耕作土壤无机氮残留的主要来源,并产生重要影响.通过合理施肥等,可以调控土壤中残留无机氮含量.今后,可在最佳经济施氮量的确定和植物性硝化抑制剂等方面作更多的研究.     

不同轮作体系土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响

采用盆栽试验,通过玉米-小麦和大豆-小麦轮作,探讨了不同种植模式中,土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响。结果表明,土壤中残留硒锌对小麦生物量和产量的影响与作物轮作体系有关。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌并没有表现出增加小麦产量的趋势,而大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌对小麦生物量和产量呈增加趋势。土壤残留硒锌可改变作物体内元素组成。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌有利于小麦籽粒对氮、钾、硫、钙、铁、锌、硒、铜元素的吸收累积。大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌促进小麦对钾、硫、镁、铁、锌、硒、铜、锰、硼的吸收,而氮、磷、钙吸收减少。     

冬小麦施氮对下茬夏玉米的后效

对冬小麦施氮在下茬夏王米上后效的研究表明:1)冬小麦收获后土壤残留的无机氮量与冬小麦生长季的总施氮量呈极显著的平台加线性相关关系,即在一定的施氮范围内,土壤残留无机氮保持一恒定的值,但超过一个临界值(93.7 kg.hm-2)后土壤残留无机氮量与冬小麦季总施氮量呈线性正相关;2)冬小麦收获后 0~90cm土壤残留无机氮与下茬夏玉米的籽粒产量呈显著的线性加平台的关系,夏玉米在达到平台产量时的土壤残留无机氮为 63.6 kg·hm-2;3)在该试验所处的土壤和气候条件下,冬小麦189kg·hm-2的施氮量就可以满足冬小麦、夏玉米两茬作物对氮素的需求;4)土壤残留无机氮的利用能极大地提高肥料利用率,在冬小麦/夏玉米轮作体系中,夏玉米生长季氮肥的优化施用应充分考虑前茬作物冬小麦收获后的土壤残留无机氮量。     

淹水土壤微生物生物量的形成与肥料氮的转化——盆栽试验

在盆栽条件下研究施用稻草粉对水稻土土壤微生物生物量的形成与肥料氮的转化的影响。施用稻草粉可降低水稻对肥料氮的吸收，提高对非肥料氮的吸收；施用稻草粉可提高肥料氮的残留率，降低肥料氮的损失。至水稻收获时，残留于土壤中的１５Ｎ主要以生物量及其代谢产物－Ｎ形态存在于土壤中。生物量及其代谢产物－Ｎ的形成因土壤不同而有快慢之差，但其再矿化速度都较为缓慢。即使在稻草粉施用量较高的情况下也未观察到水稻吸氮总量受到明显的影响。     

不同灌溉施肥方式对保护地番茄产量和氮素利用的影响

研究滴灌施肥和沟灌施肥对保护地番茄产量、氮素吸收和土壤Nmin（硝态氮和铵态氮）残留的影响。试验结果表明,相同施肥水平下,滴灌施肥较传统的沟灌施肥可以提高番茄的产量,同时促进番茄地上部分对氮、磷、钾养分的吸收量,在0～40cm土层中滴灌施肥方式土壤Nmin残留量明显高于沟灌施肥土壤Nmin残留量（P〈0．05）,说明滴灌施肥方式可以减少浅层土壤中的氮素淋失。     

不同肥料用量及配比对设施土壤硝态氮含量的影响

通过大田实验研究不同氮磷钾肥用量、氮磷钾配施、有机无机肥配施对设施土壤硝态氮残留的影响.结果表明:设施土壤中硝态氮质量比随着氮肥用量的增加迅速增加,并且随着种植年限增加不断累加;而适量的磷肥和钾肥有利于降低硝态氮的质量比.与不施肥处理相比,单施有机肥时土壤中残留的硝态氮较少,而单施化肥土壤中的硝态氮残留量明显增加,掺沙后促进了土壤有机氮和有机肥的矿化,使硝态氮累积量进一步增加.化肥与有机肥配施时,土壤的硝态氮质量比因作物而异,可能由于作物的生育期和需肥量不同导致的.     

地膜残留量对玉米及土壤理化性质的影响

为探讨地膜残留对玉米的影响,人为设置不同地膜残留量,研究了地膜残留量对玉米产量和土壤理化性质的影响。结果表明,随着地膜残留量的增加,出苗率和产量呈降低趋势,土壤p H有上升趋势,有机质、全氮、全磷和全钾下降趋势明显,地膜残留对玉米产量和土壤理化性状产生明显的影响。     

东北春玉米连作体系土壤剖面无机氮的变化特征

【目的】研究不同施肥方式对东北春玉米生长及连作体系土壤中氮素含量的影响,为春玉米的合理施肥提供理论依据。【方法】2005-2006年,在东北中部黑土春玉米连作区进行2年的田间定点试验,研究了一次性施肥（农民习惯施肥1、农民习惯施肥2）和推荐施肥条件下,玉米不同生育阶段地上部生物量和吸氮量及土壤无机氮含量的变化特征,并对土壤氮素表观盈亏进行了估算。【结果】玉米地上部生物量和吸氮量均随施氮量的增加而增大,其中推荐施肥处理的生物量和吸氮量均最高。施氮显著增加了0～90 cm土层中的无机氮含量。2个习惯施肥处理土壤的硝态氮含量受降雨量的影响较大,且下移明显;推荐施肥处理可明显降低硝态氮在土壤中的残留。土壤氮素表观盈亏取决于氮肥用量,2006年农民习惯施肥1处理的土壤氮素表观盈余量最高,且多以残留硝态氮的形式累积在深层土壤中。【结论】在东北黑土春玉米连作区,氮肥一次性基施会导致土壤中的无机氮高残留,增加氮损失,易对该地区的生态环境造成威胁,本试验中的推荐施肥是较好的施肥方式。     

稻麦轮作条件下土壤硝态氮残留分析

土壤中硝态氮残留浪费了氮肥资源,加大了农业生产的资金投入,同时给地下和地表水环境带来威胁,硝态氮在土壤剖面中的含量及其空间分布特征是表征硝态氮淋失风险的重要指标。选取苏州市甪直镇淞浦村稻麦轮作土壤为试验土壤,取水稻一个生命周期为试验时间,设置氮肥施加浓度梯度,分层对土壤取样进行测定。结果表明,土壤各个耕层中硝态氮的含量在施加氮肥后都有一定程度的改变,其中不施氮肥的氮素残留减少,其他施氮肥组氮素残留均较施肥之前有所增加;土壤硝态氮主要累积在30cm和150cm以下;施氮肥量越大,土壤硝态氮在0～180cm土层范围内的累积量也越大。     

填闲作物对植烟土壤残留氮素吸收利用的影响

【目的】研究填闲作物对植烟土壤残留氮素吸收利用的影响,为浏阳市植烟土壤科学轮作制度提供科学依据。【方法】通过防雨棚内大棚桶栽试验,模拟旱地和水田环境,研究植烟红壤及紫色土上种植水稻、萝卜、小白菜、红薯、大白菜、玉米等6种填闲作物时不同深度土壤氮转化迁移的动态变化,及不同填闲作物对土体残留氮素吸收利用的影响;收获后取植株样测定植株全氮含量,并测定作物产量、经济效益等指标。【结果】旱地红壤上填闲作物干重、全氮含量和总吸氮量均显著高于紫色土。不同土壤类型,作物吸氮规律存在差异,红壤上小白菜吸氮量最高,为68．52kg／ha,大白菜总吸氮量最低,为43．93kg／ha;紫色土上萝卜总吸氮量最高,为48．78kg／ha,大白菜总吸氮量最低,为24．22kg／ha。6种填闲作物经济效益从高到低依次为：萝卜〉大白菜〉红薯〉小白菜〉玉米〉水稻。【结论】适宜与烤烟轮作作物为萝卜,其全氮吸收量和经济效益均高于其他作物。     

冬小麦-夏玉米轮作条件下氮肥后效的定量研究

通过田间试验结果研究了冬小麦一夏玉米轮作制度下,前茬小麦施氮肥对后茬夏玉米的残效。结果表明,前茬施肥对后茬作物有残效,并且残效随前茬施肥量的增加而增加。文中还讨论了氮肥残效的计算方法、残效指标以及包含残效的施肥决策。     

不同土壤肥力条件下高产玉米氮肥最佳用量研究

通过田间试验,研究了不同施氮量对春玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮累积的影响。结果表明,东阳、祁县和文水3个试验点最佳经济施氮量分别为227,204,201 kg/hm2,施氮量增加到一定值时,产量便不再增加;随着施氮量的增加,3个试验点春玉米的氮效率呈下降趋势,N180,N270处理的氮效率要高于其他处理;玉米收获后的0～90 cm土壤硝态氮累积呈现出东阳N270之后的处理,30～90 cm土层的硝态氮盈余现象严重,祁县和文水试验点N180处理的硝态氮累积量适宜,之后的处理氮素盈余现象严重。参考不同施氮量对春玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮累积的影响,认为在中低肥力的东阳试验点,施氮量为225 kg/hm2时,在保证高产的同时又不会对环境构成威胁,在中等肥力的祁县和高肥力的文水试验点,可能由于土壤质地和气候的差异,氮肥推荐量为200 kg/hm2时可以同时兼顾经济效益和环境效益。     

黄土高原半干旱地区施氮对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3 a定位试验结果表明,连续施氮3 a,第3季春小麦收获时,各处理0~200 cm土壤剖面硝态氮的平均含量较对照极显著增大(除处理N105,施氮105 mg/hm2处理),施氮对不同层次硝态氮含量的影响主要作用在50~80 cm和80~110 cm土层;对0~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮的总累积量及0~200 cm剖面肥料氮在土壤剖面中总残留量的影响均达极显著水平.连续施氮2 a后第3年不施氮与连续施氮3 a相比,0~200 cm土壤剖面硝态氮平均含量、各层次硝态氮含量0、~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮累积量及0~110 cm土壤剖面累积量占0~200 cm土壤剖面硝态氮累积总量的比例均降低.0~200 cm剖面累积率和残留率除处理N105增加外,其余均下降.硝态氮的残留、累积不仅与施氮量有关而且与氮磷的配合比例有关.     

连续分级提取法研究春季巢湖沉积物中不同结合态氮的赋存特征

为研究沉积物中不同形态氮的释放能力及其生物可利用性大小,为湖泊水环境生态安全评估提供基础依据,以春季巢湖表层沉积物为例,采用连续分级提取法将氮分为游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)及残渣态氮(RN),并研究了这4种形态的赋存特征.结果表明,沉积物中总凯氏氮含量(TKN)在1 004～2 285 mg·kg~(-1)之间,各形态氮含量大小为HN>EN>RN>FN,占总提取态氮比例分别为78.32%、11.50%、9.76%、0.42%.酸解氨基酸态氮是可矿化态氮最有效贡献者,多元逐步回归方法得到"最优"方程为y=0.696AAN-108.918.连续提取法测得总氮值(TSEN)比用凯氏半微量法测得总氮值(TKN)偏小,但在误差允许的范围内,TSEN可替代半微量凯氏法测得的总氮.     

残膜对农田土壤养分含量及微生物特征的影响

【目的】探究残膜对土壤养分含量和生物学特征的影响,明确产生危害的土壤残膜强度限值,为中国残膜污染防治工作提供理论支撑。【方法】于2011—2015年在甘肃张掖设置0（CK）、150 kg·hm^-2（T1）、300 kg·hm^-2（T2）、450 kg·hm^-2（T3）以及600 kg·hm^-2（T4）残膜梯度试验,并测定不同残膜强度下土壤理化性状、微生物量碳氮、微生物群落丰度以及土壤酶活性等关键指标。【结果】残膜对土壤含水量、有机质（SOM）、全氮（TN）、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、有效磷（Olsen-P）的影响较大,随着残膜强度的增加,土壤含水量显著增加（P＜0.05）,而SOM、TN、NO₃^--N以及Olsen-P显著降低（P＜0.05）,NH₄⁺-N则表现出先升高后降低的变化趋势。低残膜强度下,土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量增加,但高残膜强度（T3和T4）则会显著降低土壤微生物量（MBC和MBN）及微生物群落丰度（吸光值平均变化率、丰富度、Shannon指数、Simpson指数以及McIntosh指数）（P＜0.05）。土壤酶活性随残膜强度的变化趋势同微生物量碳氮含量基本一致,残膜强度为300—450 kg·hm^-2时,土壤中α-葡萄糖苷酶（AG）、β-葡萄糖苷酶（BG）、纤维素酶（CBH）、木聚糖酶（BXYL）以及几丁质酶（NAG）活性普遍较高,残膜强度为600 kg·hm^-2时土壤酶活性显著降低（P＜0.05）。【结论】农田土壤中低量残膜存在下可通过保水作用提高土壤微生物活性及其丰富度,而当残膜强度超过450 kg·hm^-2时,土壤微生物量、微生物群落丰度和土壤酶活性显著降低;同时,长期残膜作用下会降低土壤SOM、TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N以及Olsen-P含量,引起土壤养分退化。因此,对于中国地膜残膜污染较严重的地区,应加大残膜防治工作力度,降低残膜引起的土壤退化风险。     

湖南双季稻田氮素去向及残效定量研究

【目的】研究不同施氮量下双季稻田氮素的吸收利用、损失残留和残效特征,定量化揭示湖南双季稻田肥料氮去向和残效规律,为制定科学合理的双季稻田氮肥施用措施提供理论依据。【方法】于2017—2018年在湖南双季稻区开展田间15N微区试验,按氮肥施用量设4个施氮量（以纯N计）处理:N0（不施氮）、N1（早晚稻均为90 kg/ha）、N2（早稻120 kg/ha,晚稻135 kg/ha）、N3（早稻150 kg/ha,晚稻180 kg/ha）。2017年施用15N标记尿素,研究各处理的15N吸收利用、15N在土壤中的残留及15N损失率,明确肥料15N的不同去向及其占比;2018年施用等量未标记尿素,分析各处理残留15N的吸收利用和损失率。【结果】差减法氮肥吸收利用率随施氮量的增加而显著下降（P< 0.05）,2017年早晚稻氮肥吸收利用率分别为42.14%～46.62%和35.45%～43.08%,2018年分别为37.93%～42.56%和37.20%～44.51%。示踪法2017年早稻15N回收率为24.49%～24.53%;晚稻15N回收率为25.32%～26.59%,晚稻略高于早稻;各处理15N回收率相近,无显著差异（P> 0.05）。各处理肥料15N去向基本一致,作物吸收、土壤残留和总损失分别约占25%、23%和52%。肥料15N主要残留在0～20 cm土层中,约占总残留量的77%,20～40 cm土层约占19%,40～60 cm土层约占4%。上一季水稻残留的氮肥,可供下一季水稻吸收利用,是土壤氮库的补充,0～20 cm土层残效最好,2018年两季水稻累积残留15N吸收率为8.13%～9.28%,累积损失率为38.68%～52.97%,最终残留率为38.90%～52.05%。【结论】双季稻田氮肥利用率较低,氮肥损失占比较大,早晚稻均达50%以上;水稻积累的氮素主要来自于土壤,土壤氮贡献率达71.00%以上。双季稻生产中应充分考虑土壤自身的供氮能力以及上季水稻的氮肥残效,适当降低当季水稻的施氮量,实现氮肥的高效利用。     

Estimation of Nitrogen Fertilizer Use Efficiency in Dryland Agroecosystem

A field trial was carried out to study the nitrogen fertilizer recovery by four crops in succession in manurial loess soil in Yangling. The results showed that the nitrogen fertilizer not only had the significant effects on the first crop , but also had longer residual effects, even on the fourth crop. The average apparent nitrogen fertilizer recovery by the first crop was 31.7%, and the accumulative nitrogen recovery by the 4 crops was high as 62.3%, and the latter was double as the former. It is quite clear that the nitrogen fertilizer recovery by the first crop was not reliable for estimating the nitrogen fertilizer unless the residual effect of nitrogen fertilizer was included.