宁夏引黄灌区设施菜田填闲作物种植试验初报

为了明确宁夏引黄灌区设施菜田在夏休闲期种植填闲作物的土壤培肥效应和土壤残留硝态氮的消减效应。通过田间试验,在夏休闲常规大水漫灌下,研究了常规裸地休闲、种植饲料玉米和种植甜玉米处理对土壤硝态氮累积、填闲作物地上部生物量及氮磷吸收量的影响,同时探讨了填闲作物直接还田对下茬设施番茄产量和土壤理化性质的影响。结果表明,饲料玉米、甜玉米的干物质累积量和氮磷养分固定均无显著差异,都可以作为设施菜田的填闲作物;种植填闲作物能够对0~120 cm土壤残留硝态氮进行生物固定和淋洗阻控;填闲作物还田还能提高下一茬蔬菜产量,对设施菜田土壤起到很好的改良和培肥效果。因此,综合考虑土壤培肥效应、土壤残留硝态氮的消减及对下茬蔬菜产量的影响,饲料玉米和甜玉米都可作为宁夏引黄灌区设施菜田夏休闲期的填闲作物。     

填闲作物的种植对下茬蔬菜产量及土壤硝态氮含量的影响

在北方连作蔬菜地休闲时期种植填闲作物(甜玉米),研究了不同施氮处理下填闲作物的种植对下茬作物菠菜产量、硝酸盐含量和土壤NO3-N含量的影响.结果表明:传统施氮处理下填闲作物收获后,土壤中NO3-N残留量明显降低,下茬作物菠菜中硝酸盐含量和菠菜产量也随之降低.种植填闲作物前后土壤NO3-N含量(剖面0～120 cm)由1 772 kg/hm2降低到653 kg/hm2,2002年菠菜中硝酸盐含量比2001年菠菜中硝酸盐含量降低了42%,但同时菠菜产量也降低了81%.在优化施氮处理和经济施氮处理中填闲作物的种植对整个土壤剖面中NO3-N残留量影响较小,但对下茬作物菠菜中硝酸盐含量及产量影响较为明显,种植填闲作物前后土壤NO3-N含量由217 kg/hm2降低到124 kg/hm2,2个处理2002年菠菜中硝酸盐含量比2001年菠菜中硝酸盐含量分别降低了28%和23%,同时菠菜产量分别降低了84%和88%.从降低蔬菜地NO3-N淋失风险的角度分析,目前农民习惯采用的传统施氮处理的土壤可以利用种植填闲作物的方式降低土壤NO3-N淋失风险,但优化施氮处理和经济施氮处理不宜采用.     

填闲种植对棚室菜田累积氮素消减及黄瓜生长的影响

【目的】在中国集约化蔬菜种植区,传统的高水肥投入导致土壤氮素大量累积,致使氮素淋洗到土壤深层或进入地下水,造成地下水硝酸盐污染。种植填闲作物可控制和减少土壤深层硝态氮的累积,因此,本研究探讨不同填闲作物种类对消减土壤剖面累积硝态氮及下季作物生长的影响,筛选出适宜的填闲作物种类。【方法】以华北平原传统棚室黄瓜菜田为对象,在蔬菜休闲期通过种植深根型填闲作物,利用其根系发达、生长迅速、吸氮量大的特点,促使土层中硝态氮大量消耗,以消减土壤剖面根层NO3--N累积和降低土壤剖面NO3--N淋失。以此为目标,设置甜玉米、苋菜、甜高粱及休闲田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同填闲作物的消减效果。【结果】在这3种填闲作物中,甜玉米的生物量和吸氮量最大,整体根长密度大于其它填闲种类。从对土壤剖面NO3--N的消减能力来说,甜玉米的消减能力最高。2008、2009及2010年,甜玉米对0—200 cm土层土壤NO3--N的消减量分别为153.8、605.7和56.3 kg·hm-2。3年休闲期后,第一季前茬休闲处理的黄瓜产量、生物量及吸氮量均最高,在产量、吸氮量上与其他处理差异显著;第二季、第三季,前茬休闲的产量、生物量和吸氮量与其他处理差异不显著;填闲作物的种植并没有对黄瓜产量造成影响,并且黄瓜收获后土壤NO3--N含量明显降低。氮素表观平衡中0—200 cm土层,甜玉米-黄瓜的氮素亏缺量较大,说明甜玉米能显著降低土壤NO3--N的残留。种植填闲作物能够达到经济效益和生态效益的双赢,甜玉米、苋菜与甜高粱可分别为农民带来39 467、497和16 522元/hm2的净收入。【结论】棚室菜田夏季种植填闲作物不仅可以消减土壤剖面根层NO3--N累积,而且对下茬黄瓜产量未造成显著影响,黄瓜收获后土壤NO3--N含量也会明显降低;在设施蔬菜轮作体系中引入填闲作物具有可行性,甜玉米为较佳的填闲作物。     

甜玉米作为填闲作物对北方设施菜地土壤环境及下茬作物的影响

在北方设施菜地雨季休闲敞篷期种植填闲作物(甜玉米),通过现场采样及室内分析测试,研究了正常施肥条件下休闲和填闲前后NO3--N的淋失状况、土壤电导率的变化以及对下茬作物产量和品质的影响。结果表明,种植填闲作物较休闲处理0～100cm土壤硝态氮表观损失量减少了28.4kg·hm-2,剖面NO3--N的累积峰也低于休闲处理;种植填闲作物可以显著降低表层土壤(0～20cm)的电导率,较正常休闲处理低41.4%;种植填闲作物并未造成下茬作物产量的降低,同时可显著降低下茬作物果实中硝酸盐含量,较休闲处理降低了28.9%。从降低NO3--N淋失的角度看,雨季敞篷休闲期种植填闲作物可以作为减少氮素淋失的一种有效手段,同时,对提高下茬作物品质,降低可食部分硝酸盐含量有明显的作用。     

填闲作物改良设施土壤次生盐渍化研究进展

随着我国设施农业集约化的快速发展,设施土壤次生盐渍化日益严重,致使土壤养分失衡,从而导致设施农作物产量和品质下降的问题日益突显。介绍了填闲作物的选择及其对土壤氮素的淋洗和消减作用,以及残体还田对土壤功能的影响,并提出了今后填闲作物改良土壤盐渍化的研究与发展方向。     

设施菜地氮素淋溶影响因素研究进展

设施菜地由于"大肥大水"农业管理模式引起的氮素淋溶已经成为不可忽视的问题,除造成肥料的浪费外,还严重威胁饮用水的安全,同时对环境造成了负面影响。根据近年来设施菜地氮素淋溶方面的研究报道,从肥料种类、施肥量、施肥时期及施肥方式描述了施肥作为主要影响因素对设施菜地氮素淋溶的影响效果,同时分析了灌水量、添加生物炭和硝化抑制剂、种植填闲作物及种植年限对氮素淋溶造成的影响。这可为减少设施菜地氮素淋溶,提高氮肥利用率提供理论依据。     

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。     

填闲作物消减蔬菜生产棚室土壤硝态氮潜力研究

为了明确填闲作物对棚室蔬菜土壤NO₃^--N的消减潜力, 揭示不同填闲作物消减土壤剖面累积NO₃^--N的特征, 并为探索阻控棚室蔬菜土壤氮素淋溶损失机制及预防地下水污染提供理论依据, 本研究以华北平原传统的棚室蔬菜轮作体系作为研究对象, 在蔬菜休闲期采用种植深根型填闲作物甜玉米、甜玉米+牛膝间作和白菊花的田间原位修复技术。结果表明:甜玉米和甜玉米+牛膝处理的总含氮量和吸氮量较高, 分别为20.11、19.62 t·hm^-2和240.34、287.56 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的5.81 t·hm^-2和57.13 kg·hm^-2;根长密度和根干重均随土壤剖面深度的加深而降低, 其中白菊花处理的根长密度与根干重在0~30 cm土层显著高于其他处理, 30 cm土层以下的根干重在各处理间无差异, 根长密度在数值上表现为间作甜玉米> 甜玉米> 白菊花> 间作牛膝;甜玉米对土壤剖面0~200 cm土层的消减量高达907.87 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的891.16 kg·hm^-2和甜玉米+牛膝间作的879.93 kg·hm^-2。因此, 在蔬菜作物轮作的间歇期, 种植填闲作物能有效地降低硝态氮在土壤中的累积, 控制土壤剖面硝态氮向下淋溶。     

北方设施菜地夏季不同填闲作物的吸氮效果比较研究

为筛选出吸氮效果明显的北方设施菜地夏季填闲作物,在北京郊区设施菜地,以甜玉米、高丹草、红叶苋菜、空心菜和小麦等5种不同作物为处理设置试验小区,开展田间监测、土壤和植株样品采集及检测,进行试验数据和资料的统计分析.结果表明,5种作物中,甜玉米生物量大、吸氮量大且速率快,阻控硝酸盐向深层土壤淋溶能力强.本试验条件下,甜玉米生物量和吸氮量分别达到92 335 kg·hm~(-2)和330 kg·hm~(-2);种植甜玉米后,0～120 cm土层的硝酸含量减少近140 kg·hm~(-2),均显著大于同等种植条件下的其他4种作物(P<0.05).就减少土壤硝态氮淋失的效果而言,甜玉米是北方设施菜地夏季填闲作物的较好选择.     

4种填闲作物对设施菜田土壤次生盐渍化的改良效果

由于设施生产中不合理施肥,设施土壤次生盐渍化的现象十分普遍。为了探讨设施菜田行之有效的土壤次生盐渍化改良措施,在夏季常规休闲期种植籽粒苋、苏丹草、甜高粱和甜玉米4种填闲作物,研究其改良土壤次生盐渍化的效果。结果表明:C4类的作物是理想的填闲作物,具有短期内生物量大,耐高温的特点;与对照相比,种植填闲作物后土壤速效养分含量和土壤各盐分离子大幅减少,土壤EC值降低;填闲作物翻压还田,能为下茬提供数量可观的养分来源。京郊日光温室菜田在常规休闲期种植甜玉米,结合揭膜淋伏雨的措施,可显著降低土壤养分的积累,延缓土壤次生盐渍化的形成。     

轮作不同高粱品种阻控设施菜田氮素损失潜力研究

为缓解华北地区设施菜田夏季休闲期氮素淋洗损失严重等问题, 提高氮素利用率及土壤生物多样性, 结合高粱的生物学特征, 选取晋杂12等6种北方常见高粱品种为供试品种, 以常规填闲作物甜玉米为对照, 筛选适宜作为北京设施菜田夏季填闲作物的高粱品种。结果表明, 从生物量、根系及养分带走量等方面来看, 晋杂12较其他品种均占优势, 成熟期生物量为11.2 t·hm^-2, 0~45 cm总根长为299 m, 作物地上部氮素带走量为139 kg N·hm^-2, 均显著高于常规填闲作物甜玉米, 可以替代甜玉米推广使用。同时研究发现冀梁2号品种在尿素施用后土壤铵态氮含量明显高于其他品种, 可能是作物根系分泌的生物硝化抑制剂减缓了硝化过程。与甜玉米相比, 高粱可能通过释放生物硝化抑制剂和根系在土壤剖面生物提氮共同起到减少氮素损失的作用。     

大冲流域不同土地利用类型土壤的氮素淋溶模拟研究

为了解氮素在不同土地利用类型土壤中的淋溶过程,以具有代表性的、封闭的大冲流域不同土地利用类型土壤为研究对象,通过原状土柱试验,模拟806.4mm降雨量对其氮素淋溶过程的影响。结果表明:1)在不同土地利用类型土壤中,总氮、硝态氮和氨态氮淋溶总量的大小顺序分别为菜园地>坡耕地>梯平地>水稻田>杉木林地>混交林地>疏林地、菜园地>梯平地>坡耕地>疏林地>水稻田>杉木林地>混交林地和菜园地>杉木林地>疏林地>梯平地>水稻田>混交林地>坡耕地,其淋溶量的空间变异以坡耕地最大,水稻田最小。2)影响不同土地利用类型土壤氮素淋溶的因素有水解氮、全氮、自然含水量、比重、无定形铁和全钾等。结论:菜园地的氮素淋溶总量高于其他利用类型土壤,因此,在进行蔬菜种植时必须采取相应措施防止氮素淋溶损失造成水体污染。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

石灰氮在大棚秋延后辣椒上的施用试验

设施蔬菜连年的种植,造成土壤病菌基数大,土壤盐渍化等设施蔬菜土壤连作障碍,对蔬菜生产造成潜在危害,严重田块,甚至绝收,给生产造成严重的经济损失.开展石灰氮在大棚秋延后辣椒上的施用试验,找出防治设施蔬菜连作障碍的技术新途径.     

中国农田氮肥面源污染估算方法及其实证：Ⅲ估算模型的实证

在总结农田氮肥淋失的一般性规律基础七,建立了农田氮肥淋失的理论模型,具体建立了以下4类模型并进行了实证:施肥量与地下水硝态氮含量关系模犁(直接评价模型)、施肥量与土壤硝态氮淋失量关系模型(间接评价模型)、施肥量与土壤硝态氮淋失浓度关系模型(间接模型)、施肥量与土壤硝态氮残留量关系理论模型(间接评价模型).研究表明:上述4个理论模型和实际模型的比较说明,虽然氮的淋失总体上与施氮量正相关,但是不同气候区和土壤条件,其开始淋失或积累的施肥量不同,并且随施肥量增加的趋势(快慢)也不同,因此,必须建立适合于不同区域的模型参数才能实现更准确的淋失预测.但是,从宏观上,也可以通过参数的平均而大体地预测氮的淋失等级或趋势.     

设施菜地土壤硝态氮淋溶防控技术的研究

在寿光有代表性的大棚里,研究了几种措施对土壤硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:添加秸秆调节土壤C/N,是防控土壤硝态氮淋溶最经济可行的措施。在防控土壤硝态氮累积和淋溶的效果上,T6(综合防控处理)添加了滴灌技术,在比T4(优化化肥处理)提高供肥强度的同时,最有效的减少了硝态氮的淋溶;其次就是T5(C/N调节处理),表层土壤硝态氮的累积量比T3(农民习惯施肥处理)减少49.16%,土壤硝态氮淋溶减少32.67%;再次为T4处理,表层硝态氮累积量比T3减少了39.76%,土壤硝态氮淋溶减少27.25%。     

引黄灌区设施菜田硝态氮淋失的季节性特征

以宁夏引黄灌区设施菜田番茄-黄瓜轮作体系为研究对象,采用田间定位试验与实地观测相结合的研究方法,对设施菜田硝态氮淋洗的季节特征及其环境因子和施肥管理对硝态氮淋洗的影响进行研究。研究结果表明:硝态氮淋失呈现明显的季节变化,峰值出现在7月夏季休闲期,黄瓜季(秋冬茬)淋洗显著高于番茄季(冬春季),常规施肥周年硝态氮淋洗量平均为185.7 kg·hm-2,优化施肥和调节碳氮比两处理硝态氮淋洗量比常规处理分别降低了10.6%和8.3%。设施菜田硝态氮淋失与浅层地下水位、土壤温度、土壤水分等环境因子季节性变化关系密切,浅层地下水位与硝态氮的淋失量呈极显著负相关,浅层地下水位埋深越浅,硝态氮淋失量越大;土壤水分和温度与硝态氮的淋失量呈显著正相关,随着土壤表层温度和含水量升高,硝态氮淋失增多。     

不同水氮管理对蔬菜地硝态氮淋洗的影响

 通过3年（1999～2001）的田间定位试验研究了中国北方露地蔬菜种植中不同水氮管理方式对蔬菜地NO3--N淋洗的影响。结果表明，在蔬菜生长期内，通过减少灌溉水量不但能够降低蔬菜地水分渗漏量，而且明显降低蔬菜地NO3--N淋洗量。减少施氮量同样明显降低蔬菜地NO3--N淋洗量。说明在蔬菜生产中将施氮量降低到传统施氮量的20%～40%，土壤含水量保持在蔬菜生长的有效土壤含水量的50%～80%，能够明显降低NO3--N的淋洗风险，且蔬菜产量未受到影响。