不同水氮处理对棉田氮素平衡及土壤硝态氮移动的影响

 【目的】探讨不同水氮管理策略对高产棉田氮素平衡及氮素移动的影响。【方法】设置田间小区试验,研究了常规灌水＋常规施氮、优化灌水＋优化施氮、常规灌水＋优化施氮、优化灌水＋优化施氮、常规灌水+不施氮处理条件下的棉田氮素平衡和土壤硝态氮动态。【结果】在常规水氮管理条件下,收获后表观损失量高达163—294 kg?hm-2,60—200 cm土层中硝态氮含量较播前有大幅增加,增量与表观损失的比值达到0.39—0.69;优化水氮管理条件下表观损失量仅为19—87 kg?hm-2;常规水氮处理不同层次土壤剖面上均呈现出硝态氮的积累,而且随灌水量加大累积峰下移,优化水氮管理土壤剖面硝态氮累积程度较小。【结论】在常规施氮体系中氮素的表观损失率达52%—68％,氮素随水移动到根层以下是重要的损失途径之一;本试验中采用的优化水氮管理方法显著减少了硝态氮的淋移损失。     

保护性耕作对农田碳、氮效应的影响研究进展

作物产量的高低主要取决于土壤肥力,如何保持并提高土壤肥力是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要任务,也是众多学者关注的焦点。土壤有机碳和氮素是评价土壤质量的重要指标,其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量。随着全球气候变化及环境污染问题的愈加突出,农田土壤固碳及提高氮效率成为各界科学家研究的热点。目前,保护性耕作已成为发展可持续农业的重要技术之一,对土壤固碳及氮素的利用具有很大的影响。深入了解保护性耕作对土壤有机碳固持与氮素利用效率提高的影响机制,对于正确评价土壤肥力有着重要意义。但由于气候、土壤及种植制度等条件不一致,关于保护性耕作对农田碳、氮效应结论不一。阐述了国际上保护性耕作对农田系统土壤有机碳含量变化及其分解排放(如CO₂和CH₄)、氮素变化及其矿化损失(如NH₃挥发、N₂O排放与氮淋失)和碳氮素相互关系(如C/N层化率)影响的研究进展,并分析了其影响因素和相关机理。尽管国内保护性耕作的研究已进行30 多年,但在土壤有机碳与氮素方面与国外相比依然有较大的差距。保护性耕作对土壤固碳与氮素利用的影响机制,碳素和氮素在土壤-植株-大气系统中的转移变化,及结合农事管理等综合评价其生态效应的研究很少。在此基础上,提出未来我国保护性耕作在土壤有机碳固定和氮素利用方面的重点研究方向:(1)在定位试验基础上进一步探讨保护性耕作对土壤有机碳及氮素利用的影响机制;(2)深入研究土壤有机碳和氮素的相互关系及其对土壤肥力的影响;(3)结合环境保护与土壤可持续管理对保护性耕作农田土壤固碳及氮素高效利用的系统评价研究;(4)加强保护性耕作对农田碳、氮效应的宏观研究,合理评价保护性耕措施下对农田碳、氮综合效应。     

农业系统溶解性有机态氮淋滤损失及影响因素研究进展

农田土壤氮素的淋溶影响农田土壤和水环境质量的演变,是农业非点源污染的重要过程。农业系统中传统观念认为氮渗漏由硝酸盐控制。过去人们认为土壤淋失过程中,进入水中的主要是无机态氮,计算氮均衡时经常忽视有机态氮。但是近年来人们发现土壤有机态氮淋失现象可能比无机态氮淋失更为严重,有机态氮渗漏进入河流和饮用水源地导致富营养化和酸化,对人类健康带来很大的风险。从有机态氮的分类和定义、收集溶解性有机态氮(DON)的方法及其提取方法、对农业系统有机态氮淋滤损失及其控制因素研究进行了评述,阐明了农业系统中影响有机态氮淋滤损失的因素,以及它将给人类健康和环境带来风险的程度。如何定量研究农业系统DON淋滤损失是未来研究的方向。     

施氮对1年生黑麦草人工草地中硝态氮动态及氮素分配的影响

为了探明江苏扬州地区黑麦草草地土壤剖面氮素的运移规律,提高黑麦草植株对氮素的吸收利用效率,研究了扬州地区1年生黑麦草人工草地中不同施氮水平(0、100、200和300 kg/hm2,分别表示为N0、N100、N200和N300)下土壤中硝态氮含量和分布动态、植株氮素含量等变化情况.结果表明:第1次刈割和第2次刈割黑麦草茎、全株中氮素含量均以N200处理较高,茎中氮素含量分别为2.48%、2.8%,全株为3.68%、2.35%,叶中氮素含量均以N300处理较高,分别为4.02%和3.95%.在1年生黑麦草不同生长时期和不同深度土层中硝态氮含量差异显著,不同时期土壤中硝态氮含量大多随施氮量的增加而增高.随施氮量增加,硝态氮在60～140 cm土层内累积量增加.第1批(2008-12-03)0～140 cm土壤中硝态氮累积量为115.06～282.49 kg/hm2,以后各取样时期土壤中硝态氮累积量依次降低,第3批(2009-03-05)最少,为64.78～111.55 kg/hm2.当施氮量大于200 kg/hm2(超过黑麦草植株含氮量)时,会导致刈割时NO3--N在根层土壤剖面的显著积累,而黑麦草产量、植株氮素含量等均不增加显著.     

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。     

不同施氮水平对春玉米氮素利用及土壤硝态氮残留的影响

过量施用氮肥造成的环境问题日益严重,氮肥合理使用成为了人们研究的热点.通过研究不同施氮水平对春玉米氮索利用及土壤硝态氮残留的影响,为氮肥的合理利用提供依据.通过在北京市通州区农业技术推广站进行田间小区试验,研究了不同施氮量(0、50、100、200和300kg·hm~(-2))对春玉米产量及氮素利用效率、氮平衡和土壤硝态氮累积量的影响.结果表明:(1)春玉米在施氮量为200kg·hm~(-2)时达到最高产量,为9 006.4 kg·hm~(-2),不同氮肥水平的氮肥利用率在19.7%～25.8%之间,在100 kg·hm~(-2)时的利用效率最高,达到25.8%.(2)作物吸氮量随输入量的增加而增加,氮盈余主要以土壤残留为主,表观损失在氮盈余中的比例虽小,但随施氮量的增加而增加的趋势更加明显.(3)硝态氮在180cm土层中的累积量随氮素输入量的增加而显著增加,在300 kg·hm‘2时达到最高值,为195 kg·hm~(-2),在施氮水平为100 kg·hm~(-2)时作物生长的需要就基本上能够得到满足,而在高施氮水平下(200和300 kg·hm~(-2))时土壤中的硝态氮出现富集现象,对环境形成一定的威胁.     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式:农民习惯施肥(N-farmer)、减施化肥氮26%(74%N-farmer)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N(74%N-farmer+S)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N和采用滴灌(74%N-farmer+S+D)、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N和采用滴灌(55%N-farmer+S+D)的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响.结果表明,55%N-farmer+S+D模式下番茄产量最高为108 349 kg·hm~(-2),产投比最高为26.1;与N-farmer模式相比,74%N-farmer、74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55%N-farmer+S+D模式的氮素当季利用率为9.56%.氮素农学效率为43.67 kg·kg~(-1),均显著高于N-farmer模式(P<0.05);氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55%N-farmer+S+D模式的效率最高为598.06 kg·kg~(-1);55%N-farmer+S+D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493.81 kg·kg~(-1)和53.84%,均高于N-farmer模式.氮平衡结果表明,N-farmer模式的表观损失最高,55%N-farmer+S+D模式显著低于N-farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式在0～100 cm剖面累积的硝态氮含量均低于N-farmer模式,拉秧期N-farmer模式累积的硝态氮含量最高达705.24 kg·hm~(-2),74%N-farmer+S+D模式累积的硝态氮含量最低为453.75 kg·hm~(-2);番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0～40 cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%.综合以上分析结果,集成模式55%N-farmer+S+D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留.     

模拟强降雨条件下硝态氮在土壤剖面的累积及淋溶研究

[目的]为了探讨硝态氮在土壤中累积和淋溶水平。[方法]采用野外冬小麦田间试验,选定不同降雨强度和施肥水平,分析土壤不同深度水分含量和硝态氮含量。[结果]降雨强度和土壤施肥水平是有效影响土壤氮素在土壤中运移和淋溶的重要因素,表现在:土壤降雨强度越大,施肥水平越高,会造成土壤中主要氮素类型硝态氮明显的流失。此外,土壤质地类型也是造成土壤氮素流失的重要因素,表现为土壤质地砂性越强,其淋溶效果越明显。[结论]土壤施肥水平和降雨强度是影响土壤氮素流失的重要因素。     

旱地集中区土壤硝态氮分布特征及其与水体的相应关系

本文通过对旱地集中区土壤硝态氮含量及分布特征的研究,了解不同氮素在旱地土壤中的迁移规律,并通过观察周边水体更好地了解可溶性氮素的迁移对环境的影响,为完善旱地生态系统土壤氮循环理论提供科学依据。     

三峡库区不同植被覆盖对土壤氮的影响

不同植被类型影响着土壤养分的积累、分布与循环,而土壤氮素是植被生长的重要限制性元素。通过分析宜昌点军区3种植被类型(柏树地、橘树地、菜地)覆盖下土壤氮素的变化情况,研究了不同植被对土壤氮素各形态的影响。结果表明,土壤全氮、硝态氮和微生物氮都是柏树地显著大于菜地和橘树地,而菜地和橘树地之间无显著性的差异;土壤矿化氮和微生物氮/全氮的变化顺序是柏树地橘树地菜地。说明不同植被覆盖对土壤氮有显著的影响,柏树地更有利于土壤氮的积累,氮的有效性也最高,由此认为柏树长期生长有益于土壤氮的改善。     

猕猴桃园氮素投入特点及硝态氮累积和迁移特性研究

为指导果园科学施肥及合理评价施肥对环境的影响,2014年对该区域的陕西省周至县俞家河小流域氮素投入状况进行了调查,并采集猕猴桃园土壤样品进行测定,评价了猕猴桃园土壤硝态氮(NO_3~--N)累积及降雨对坡地猕猴桃园NO_3~--N迁移特性的影响。结果表明:该区域猕猴桃园氮素投入量过高,盈余量高达1195 kg·hm~(-2),0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量高达827kg·hm~(-2),且52.1%的NO_3~--N累积在100~200 cm土层;对于坡地猕猴桃园,坡下部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量明显高于坡上部,在经过一个雨季后,0~200 cm土壤剖面NO_3~--N发生明显的向深层土壤淋溶现象且坡下部与坡上部0~200 cm土壤剖面NO_3~--N累积量差异增大。俞家河小流域猕猴桃园大量氮素盈余,造成土壤NO_3~--N过分累积,在集中降雨条件下,NO_3~--N出现明显的向深层土壤淋溶且可能存在顺坡向下迁移的趋势,不仅造成氮肥的损失,而且对地表及地下水环境构成潜在威胁。     

太湖地区水稻产量、根圈土壤矿质态氮及氮素径流损失对氮肥的响应

通过氮肥梯度小区试验,研究了施氮对水稻根圈土壤及土壤溶液矿质态氮、叶片SPAD值、氮素累积量、水稻产量和氮素径流损失的影响.结果表明:基肥显著增加了苗期水稻根圈土壤矿质态氮,追肥对水稻根圈土壤及土壤溶液矿质态氮含量影响较小;施氮对水稻顶三叶SPAD值影响较为显著,而不同氮肥梯度下SPAD值无显著差异.分蘖期后,施氮量和植株氮素累积量存在显著正相关关系;收获期秸秆氮累积随着施氮量的增加而增加,但籽粒氮累积受施氮量影响较小.施氮量的增加对水稻增产效果并不显著,却显著提高了总氮径流损失,降低了氮肥农学效率,综合考虑产量、农学效率和总氮径流损失,该地区施氮量需低于理论最高产量施氮量(243 kg·hm^-2);该季135 kg N·hm^-2施氮量处理产量虽有所下降(差异不显著),但其农学效率最高且总氮径流损失最低.针对污染严重区域,在保证产量的基础上采用低氮肥投入而极大限度地降低施氮对环境的潜在污染是可行的.     

施氮水平及施氮方式对稻田土壤渗漏水三氮浓度影响

针对当前氮素不合理使用造成地下水严重污染等一系列事件,明确稻田施肥水平及施肥方式对稻田氮素随渗漏水下渗流失的影响,探求当季氮素流失情况具有积极意义。采用自制盆栽模拟大田土壤渗漏情况,收集渗漏水并分析稻田养分流失量。结果表明:表施肥可以减少9.87%的铵态氮渗漏损失,混施肥可以减少5.92%的铵态氮渗漏损失,但是表施肥又增加了铵态氮的气态损失,且随着施氮水平的提高损失程度加深,渗漏水中硝态氮浓度大于铵态氮浓度,渗漏水中总氮的浓度受施肥方式影响较大。混施肥使得深施和表施的缺点得以避免,是一种合理的施肥方式,在田间作业时可将肥料机械性的搅拌到土壤当中,增加土壤地力。     

不同有机肥处理对设施菜地土壤硝态氮分布影响

以辽宁省新民市某设施蔬菜生产基地土壤为研究对象,通过设置5个不同有机肥处理的实验小区,系统研究了不同的有机肥施入量(0~60 t.hm-2)在黄瓜和豆角生长期间对0~40 cm土层土壤NO3--N含量的影响,以及在黄瓜和豆角分别收获后土壤剖面NO3--N垂直分布特征。结果表明,土壤NO3--N含量的动态变化与植株的生长发育和有机肥施用水平关系密切。5月份,0~40 cm土壤各个土层的硝酸盐含量均高于其他时期;对于不同的施肥水平,当施肥量为60 t.hm-2时0~40 cm各个土层的土壤硝态氮含量均高于其他处理。土壤剖面NO3--N含量分布特征表明,低量有机肥的施入不会引起NO3--N在深层土壤的累积和淋溶,但会导致填闲作物生长过程中氮素供给的不足;当有机肥的施入量为60 t.hm-2时,0~120 cm土层出现了不同程度的淋溶现象。     

土壤氮激发效应的探讨

结合近年来利用同位素示踪技术进行的氮素研究,比较系统地探讨了土壤氮素的激发效应及其影响因子。通过土壤和肥料的C/N值、土壤水分、肥料种类及不同耕作措施等因子对土壤氮素激发效应影响的探讨,指出在田间条件下,土壤氮的激发效应实际上是土壤氮素肥力在动态过程中的一项综合指标,它反映了土壤在某一特定的耕作栽培系统内氮素的盈亏和平衡状况。它不仅受施肥的影响,而且受这一系统的制约。     

不同供氮量对水稻土壤无机氮残留、氮平衡及产量的影响

本文以不施肥试验地设置供氮梯度试验(CK),研究了不同供氮量(N1 40 kg·hm~(-2)、N2 80 kg·hm~(-2)、N3 1200kg·hm~(-2)、N4 160 kg·hm~(-2)、N5 200 kg·hm~(-2)、N6 240 kg·hm~(-2))对水稻地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和土壤氮素平衡的影响,可为集约化农田最大化发挥化肥生态效应和优化氮素管理提供理论依据和技术参考。结果表明:施氮对水稻生物量积累和氮素吸收利用有明显的影响,与不施氮对照相比,施氮处理显著增加了水稻生物量、氮浓度、吸氮量增幅分别为31.69%~109.83%、15.08%～103.17%和54.18%~395.24%,其中N4水平增加量最大,之后有所降低;氮素吸收率、氮素利用率和氮素偏生产力氮浓度随施氮量增加呈先增加后降低趋势。整体上,土壤剖面无机氮含量自上而下呈现由高到低的变化,不同施氮处理间的差异主要体现在10 cm;0~50 cm剖面无机氮含量随施氮量增加显著增加,其中施氮量在240 kg·hm~(-2)间增加缓慢,施氮量高于160 kg·hm~(-2)后快速增加。从氮素主要的输入输出项来看,不同处理均有不同程度的盈余,大部分盈余氮素均在土壤0~50 cm剖面出现不同程度的累积。水稻土壤无机氮吸收量随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在氮浓度达到160 kg·hm~(-2)时达到最大,水稻土壤无机氮残留量呈相反的变化趋势。水稻有效穗、单株穗、结实率、产量和收获指数均随着氮浓度的增加呈先增加后降低趋势,在氮浓度达到160 kg·hm~(-2)时达到最大,之后有所降低。以上结果说明氮素对水稻生物量累积和氮素吸收利用起到一定的促进作用,但在施氮量高于160 kg·hm~(-2)后促进作用有所降低。综合考虑绿肥的农学和环境效应,水稻种植体系中土壤供氮量应控制在160 kg·hm~(-2)左右。     

施氮后氨挥发测定方法的进展

众所周知,植物所需的氮素有相当部分需要通过施肥来满足。但是,在目前施肥情况下,施入土壤的氮肥利用率一般只有20—75％,有70—10％的氮素通过各种途径损失掉了。氮素损失的途径主要有氨挥发、淋失和反硝化。国内外研究资料表明,在水田,施用氮肥后通过氨挥发损失的氮素占氮责总损失的18—96％,在旱田占的比例则更高,关于氨     

河北永定河流域葡萄园土壤硝态氮空间分布特征

【目的】探究永定河流域葡萄园氮素投入、高程与土壤硝态氮含量和累积量之间的关系，旨在为永定河流域葡萄种植区的合理施肥和降低环境污染风险提供理论依据。【方法】以河北永定河流域52个典型葡萄园为研究对象，实地调研葡萄园养分投入现状，室内分析测定葡萄园0—60 cm垂直土层(间隔20 cm)硝态氮含量，并计算其累积量和盈余量。利用ArcGIS地统计学方法分析氮素投入和盈余、土壤硝态氮含量和累积量的空间变异性。【结果】永定河流域施用有机肥农户不足50%，以施用无机肥为主。上、下游葡萄园平均氮素投入量分别为(1 492.79±988.90)和(1 079.31±638.25) kg·hm^-2，平均氮素盈余量分别为(1 430.41±993.01)和(1 027.23±637.37) kg·hm^-2，氮素投入与盈余量之间呈极显著正相关(P<0.01)，且在空间分布上均具有从西到东递减的趋势。土壤硝态氮含量和累积量在不同土层间的变化及空间分布规律一致，低值区主要分布在下游，高值区主要分布在上游。上游和下游0—60 cm土壤剖面硝态氮平均含量分别为34....     

沼液不同氮素水平对狼尾草产量、质量氮素利用率和土壤剖面硝态氮分布的影响

采用田间试验,研究了不同氮素水平的沼液(设N0~N6共7个氮素水平,即每次浇灌折纯氮0、5、10、20、40、80、160kg·hm-2,每45d刈割周期浇灌3次)对"闽牧6号"狼尾草产量、质量、氮素利用效率和土壤剖面全氮及硝态氮含量的影响。结果表明,"闽牧6号"狼尾草3个刈割期和全年干草产量均随着沼液氮素浓度的增加而增加,其中N6处理全年干草总产量达27.51 t·hm-2,显著高于N0~N5处理(P0.05)。植株硝酸盐含量、全氮含量和牧草粗蛋白产量也随着沼液氮素水平的提高呈上升的趋势,牧草刈割期的硝酸盐含量为355.1~572.5 mg·kg-1,均低于牧草畜牧利用的有毒限量指标0.25%,牧草粗蛋白产量最高达2459 kg·hm-2(N6处理)。对全年牧草生产的氮素利用率、氮素生理利用率、粗蛋白生产效率、氮素农学生产效率、氮素偏生产力等5个氮素利用效率指标分析可知,随着沼液中氮素水平的提高,氮素利用效率逐渐降低。牧草地全氮含量和硝态氮含量随着沼液氮素水平的增加而增加,不同土层间(0~60cm)随着土层深度的增加而降低。土壤硝态氮含量的增加,表明高氮量的沼液可能增加土壤硝态氮淋失的风险。     

双氰胺抑制剂对土壤硝态氮测定的影响

氮肥施用是农业增产的有效途径,脱氮作用可使土壤中下渗的剩余氮素得到消散与净化。采用硝化抑制剂可消除针对土壤氮素转化运移研究中硝化、反硝化作用的交叉影响,而硝化抑制剂的应用,又可能对土壤硝态氮的测定产生影响。选择测定硝态氮的常用方法酚二磺酸分光光度法和紫外分光光度法,对比研究了应用硝化抑制剂双氰胺对硝态氮测定的干扰影响。结果表明：双氰胺明显对紫外分光光度法测定硝态氮产生干扰影响,对酚二磺酸法测定影响较小。