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。     

渭北旱地冬小麦监控施氮技术的优化

【目的】氮素是限制旱地小麦增产的主要养分因子,不合理施氮不仅难以增加小麦产量,还会造成土壤剖面硝态氮累积、氮素损失增大和氮素利用效率降低。优化氮肥用量推荐方法、解决旱地小麦不合理施氮问题,对旱地小麦可持续生产有重要意义。【方法】基于平衡土壤氮素携出,以稳定作物产量、培肥土壤和调控硝态氮残留为目标,对现有的土壤硝态氮监控施氮方案（施氮量=作物目标产量需氮量+肥料氮素损失量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-环境氮素投入量-秸秆还田带入氮素量-种子带入氮素量-生长季土壤氮素矿化量-收获/播前1 m土壤硝态氮）进一步优化,得出公式：施氮量=作物目标产量需氮量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-收获/播前1 m土壤硝态氮。应用这一方法在西北典型旱地冬小麦种植区渭北旱塬两年6县30个地块布置田间试验。【结果】在该区域由于不合理施氮或没有规范的氮肥推荐方法,不同试验地播种前1 m土壤累积硝态氮积累量变化较大,介于34.2-708.4 kg•hm-2,平均为165.2 kg•hm-2,其中有17块在小麦播种前超过110 kg•hm-2。优化后的监控施氮技术确定的小麦氮肥用量介于30.0-247.3 kg•hm-2,平均为128.4 kg•hm-2,较农户习惯氮肥用量（171.6 kg•hm-2）减少25.2%。监控施肥和农户习惯施肥的小麦籽粒产量平均分别为5 658和5 489 kg•hm-2,籽粒氮含量为20.8和20.3 g•kg-1,两者均无显著性差异。监控施肥能够显著提高氮素利用率和氮肥偏生产力,较农户习惯施肥分别提高24.0%（由46.3%提高到57.3%）和130.1%（由34.9 kg•kg-1提高到80.3 kg•kg-1）。收获时,农户习惯施肥0-100 cm土层的硝态氮残留量介于17.4-203.4 kg•hm-2,地块间变幅大,平均为70.6 kg•hm-2;而监控施肥介于15.6-113.9 kg•hm-2,平均为51.4 kg•hm-2,稍低于预期的55 kg•hm-2的目标。在降水较多的夏闲期,优化的监控施氮技术可使0-100 cm土层的硝态氮淋失减少47.9%。【结论】优化后的旱地冬小麦监控施氮技术可以方便地确定和有效调控氮肥用量,稳定小麦籽粒产量,提高氮素利用效率和氮肥偏生产力,降低土壤硝态氮残留和淋溶。     

滴灌施肥中施氮量对两年蔬菜产量、氮素平衡及土壤硝态氮累积的影响

 【目的】研究滴灌施肥中传统施氮和减氮的处理对宁夏引黄灌区温棚两年蔬菜的产量、氮素平衡和硝态氮累积及淋洗状况的影响。【方法】试验于2004～2006年在宁夏引黄灌区日光温室条件下，以番茄-番茄-黄瓜-番茄四茬蔬菜为材料，研究滴灌施肥中的传统施氮和减氮两处理对宁夏引黄灌区温棚两年蔬菜的产量、氮素平衡和硝态氮累积及淋洗状况的影响。【结果】在前两茬传统施氮与增（减）氮两处理，对番茄的产量与吸氮量影响不大，在第三、四茬随着施氮量的下调，蔬菜果实产量、总吸氮量受到影响，第4茬番茄产量比第1茬下降了48.7～72.3 t•ha-1；不同施氮处理会造成对当季蔬菜收获后土壤表层0～30 cm NO3--N累积量高，在第4茬番茄收获后，在表层NO3--N累积量比第1茬下降了91.1%～92.2%，同时造成下茬蔬菜收获后土壤NO3--N累积量向下层运移，第2茬冬春茬番茄收获后，在60～90 cm土层NO3--N累积量比第1茬增加了105.4%～137.3%，在第3茬秋冬茬黄瓜收获后，90～120 cm土层NO3--N累积量比第1茬增加了4.8%～30.8%，而120 cm以下土层NO3--N累积变化不大；连续种植四茬蔬菜，有机肥也有向下淋失的可能。第4茬番茄收获后，在有机肥处理和有机肥后效处理中60～90 cm土层的NO3--N累积量比第2茬高22.7%；在黄瓜-番茄种植体系下，滴灌量及土壤表层水分含量对土壤溶液NO3--N含量有直接影响，表层土壤溶液中NO3--N有不断向下层淋洗的趋势，施氮量高的处理表现的更为明显；四茬蔬菜整个种植体系下氮素平衡，在氮素的总输入项中，以施氮量和灌溉水为主，总输入量随氮肥施用量的增加而增加，氮素输出项中以Nmin残留为主。【结论】在当地设施蔬菜滴灌施肥条件下，传统施氮量800 kg•ha-1过高并没有使当季蔬菜增产，造成当季蔬菜收获后土壤表层0～30 cm NO3--N累积量高，并对下茬蔬菜收获后有向下淋失的趋势影响，因此采取减量施氮是切实可行的。在有机肥和磷钾肥配施基础上，秋冬茬番茄氮肥推荐施用量在100～150 kg•ha-1、冬春茬番茄推荐施氮量在250～300 kg•ha-1、秋冬茬黄瓜氮肥推荐施用量在400～450 kg•ha-1。     

施氮量对超高产夏玉米产量与氮素吸收及土壤硝态氮的影响

【目的】探讨超高产夏玉米（≥12 000 kg•hm-2）节肥增效的适宜氮肥用量。【方法】在夏玉米超高产区连续两年田间试验,研究不同氮肥用量对超高产夏玉米产量、氮代谢、氮素积累、氮肥效率及土壤硝态氮的影响。【结果】超高产区夏玉米施用氮肥两年增产幅度分别为6.76%—9.62%和5.21%—9.80%,夏玉米产量随氮肥用量增加呈先增加后降低趋势,以施氮量300 kg•hm-2产量和收益最佳,经济最佳施氮量为255.40 kg•hm-2;施氮量300 kg•hm-2有利于提高硝酸还原酶和蔗糖磷酸合成酶的活性,促进氮素吸收积累,可维持土壤硝态氮平衡,其氮肥利用率和农学效率两年平均值分别为16.12%和3.69 kg•kg-1。【结论】综合产量、收益、氮素吸收、氮肥利用效率及土壤氮素平衡等方面考虑,豫北地区黏壤质潮土超高产夏玉米合理的氮肥用量为255—300 kg•hm-2。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

不同施氮量下夏玉米田土壤剖面硝态氮累积及其与土壤氮素平衡的关系

【目的】研究不同施氮量对夏玉米收获后0~200cm土层硝态氮分布、累积及土壤氮素平衡的影响。【方法】2009年在位于陕西关中西部地区的户县、周至2县分别设置了6个田间试验,测定了不同施氮量处理下夏玉米收获后土壤剖面硝态氮的含量,计算了土壤氮素平衡值。【结果】夏玉米收获后,在0~200cm土层,随着土层深度的增加,土壤硝态氮含量呈下降后升高的趋势。随着氮肥用量的提高,夏玉米收获后0~200cm土层土壤硝态氮累积量明显增加,二者呈显著正相关关系。随着施氮量的增加,土壤氮素平衡值逐渐增大,其中,当施氮量为90~150kg/hm2时,土壤氮素基本达到平衡;当施氮量达270~450kg/hm2时,土壤氮素有明显盈余。土壤氮素平衡值与0~200cm土层土壤硝态氮累积量之间呈极显著正相关关系,土壤氮素平衡值每增加100kg/hm2,0~200cm土层土壤硝态氮累积量增加约48kg/hm2。【结论】在夏玉米生长季,土壤氮素平衡决定了土壤剖面中硝酸盐的累积状况。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量和土壤硝态氮的影响

【目的】研究关中地区玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量和土壤硝态氮的影响,为该区域秸秆还田条件下冬小麦氮肥管理优化提供科学依据。【方法】2012-2016年,采用裂区试验设计,主处理设玉米秸秆还田和秸秆不还田2个水平,副处理为5个不同施氮水平(0,84,168,252和336kg/hm2),共计10个处理,研究关中冬小麦-夏玉米轮作区玉米秸秆还田对后茬冬小麦产量及土壤硝态氮残留的影响。【结果】5年玉米秸秆还田定位试验结果表明,与玉米秸秆不还田处理相比,秸秆还田处理呈"低氮减产,高氮增产"的规律。2012-2016年,当施氮量分别高于153,187,99,146,115kg/hm2时,玉米秸秆还田处理冬小麦产量明显增加,最高增产率分别为7.2%,5.6%,9.5%,5.8%和7.5%。2012-2016年,与玉米秸秆不还田处理相比,玉米秸秆还田处理冬小麦收获后0~2m土层硝态氮累积量平均值分别增加25.4%,3.4%,13.5%,24.0%和1.7%。2012-2015年,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田处理冬小麦播种前0~2m土层硝态氮累积量总体增加。不论玉米秸秆还田还是不还田,随着施氮量的增加,冬小麦收获后和播种前0~2m土层硝态氮累积量均逐渐增加。【结论】在关中地区,玉米秸秆还田配施一定量的氮肥可以提高冬小麦产量;玉米秸秆对土壤硝态氮具有十分明显的保持效果,可以为后茬作物提供养分。     

碳氮管理措施对冬小麦/夏玉米轮作体系作物产量、 秸秆腐解、土壤CO2排放的影响

【目的】系统地研究华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对不同碳氮管理措施的响应,为作物增产、土壤培肥、环境友好的“三赢”局面提供数据支持和理论依据。【方法】分别采用Nmin测试法、尼龙网袋埋藏法、静态碱液吸收法研究不同碳氮管理对冬小麦/夏玉米不同时期0—1 m土层硝态氮累积量、秸秆腐解、土壤CO2排放的影响。【结果】基于Nmin测试法的优化碳氮（Nopt, C+Nopt）处理和平衡氮素的碳氮（C+M, C+W）处理在冬小麦产量上为传统碳氮（Ncon, C+Ncon）处理的100.8%—115.9%;在夏玉米产量上,为传统处理的96.0%—116.4%;且能够节省48.2%—70.4%的氮肥用量。传统处理0—1m土层硝态氮累积量最高可达456.7和419.8 kgN•hm-2,而优化处理和平衡处理最高仅为283.3和180.6 kgN•hm-2,传统处理土壤中的硝酸盐被淋洗的风险要远高于优化处理和平衡处理。在低温干燥的冬小麦季,玉米秸秆腐解较慢,最后秸秆腐解率为61.7%—70.1%;在高温多雨的夏玉米季,小麦秸秆腐解较快,最后秸秆腐解率为56.7%—79.3%。土壤CO2排放具有明显的季节性变化,冬小麦季的日平均CO2排放量为4.8—10.8 gC•m-2,而夏玉米季为12.7—20.7 gC•m-2。施有机肥处理的土壤CO2排放量最大,为3 844.2和4 642.3 gC•m-2,且显著高于其它处理。【结论】基于Nmin测试法的优化碳氮管理措施和平衡氮素的碳氮管理措施不仅能够减少氮肥投入,稳定作物产量,还能降低0—1 m土层硝态氮累积量,培肥土壤。     

缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作高产体系高效简化的施肥技术。【方法】通过两年定位试验,采用冬小麦-夏玉米轮作一年两熟高产（22 500 kg•hm-2）生产的土壤条件及栽培管理措施,分别以不施氮肥（CK）和普通尿素施一次基肥和三次追肥（简称一基三追）常规施肥模式（CK1）为对照,研究一次基肥和一次追肥（简称一基一追）施肥模式下缓释尿素和普通尿素不同配比模式对冬小麦-夏玉米轮作体系产量、地上部氮素积累量、氮肥利用效率、土壤无机氮动态等指标的影响。【结果】两年试验表明,在冬小麦季,与CK1相比,100%缓释尿素处理（T1）在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面与前者无显著差异,80%-20%缓释-普通尿素组合、60%-40%缓释-普通尿素组合处理（T2、T3）上述各项指标显著低于CK1;夏玉米季,各缓释尿素处理在产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率方面均不低于CK1,表现出较好的施肥效应,其中T2处理两年产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均达最高。与CK1相比,在冬小麦季,T1在灌浆后具有相对较高的无机氮水平;在夏玉米季,T2在吐丝后15 d具有相对较高的无机氮水平,且在吐丝期土壤无机氮水平亦高于其它缓释尿素处理。【结论】本试验条件下,冬小麦-夏玉米轮作体系采用T1、T2处理一基一追模式的产量、地上部氮素积累量、氮肥利用率均高于CK1,总产量均超过22 500 kg•hm-2,实现了高产高效简化的施肥目标。     

水稻-油菜轮作条件下氮肥效应及其后效

【目的】从周年轮作的角度分析了氮肥施用对水稻-油菜轮作体系中作物产量、氮素吸收量、肥料利用率的影响以及水稻季施用氮肥在油菜季的后效特点,比较和明确不同施肥处理下水稻-油菜轮作体系经济效益的差异。【方法】2010-2011年在湖北省洪湖市布置前茬水稻不同氮肥用量以及后茬油菜裂区施氮和不施氮两个副区的田间试验,研究了不同施氮条件下水稻和油菜的产量、氮素吸收量和氮肥利用率。根据试验结果分析稻油轮作系统氮肥后效及经济效应。【结果】由于氮肥用量和分配的不同,作物产量、氮肥利用率和经济效应表现出明显地差异,水稻季施氮165 kgN•hm-2产量最高,氮肥利用率最大;水稻季施用的氮肥具有明显的后效,显著增加油菜产量107-644 kg•hm-2,氮素吸收量增加3.9-35.2 kg•hm-2,相当于油菜季施氮5-33 kgN•hm-2的增产效果。氮肥的后效与施氮量成正比,虽然水稻季高氮处理增加氮肥后效,但是降低了水稻产量、当季氮肥利用率以及经济效益。本试验条件下,水稻季和油菜季施氮量均为165 kgN•hm-2时,经济效益最高。【结论】合理的氮肥施用能明显提高水稻和油菜的产量,在整个周年水旱轮作中水稻季氮肥具有一定的后效,油菜生长季应该在充分考虑前茬水稻氮肥后效的基础上进行优化推荐施用。     

冬小麦/夏玉米轮作系统不同施氮量的长期环境效应及区域氮调控模拟

【目的】针对环渤海区域冬小麦/夏玉米轮作系统氮肥施用量过大,环境效应逐渐增大的实际情况,研究不同氮肥施用量下长期和区域环境效应,明确冬小麦/夏玉米的减氮潜力和区域。【方法】利用定位试验和生物地球化学模型相结合的研究方法。【结果】冬小麦/夏玉米不同氮素施用量15年的模拟结果表明,随着氮肥施用量的增加,作物产量逐渐增加,到两季作物施氮量达到240—300 kg N•hm-2以上时,作物产量增加能力有限,而氮淋溶损失量则逐渐加大,土壤中残留的无机氮素也逐渐增加。与当前区域氮肥施用量364×104 t相比,区域氮肥总量减少30%和优化施肥两种调控方案下环渤海地区总氮素平衡的各个输出项都有不同程度的降低,其中降低幅度最大的是氮淋溶,分别减少了67.23%和79.93%,极大地降低了氮素的环境风险。【结论】环渤海地区冬小麦/夏玉米轮作系统氮素的环境效应有随氮素施用量逐渐增加的态势,目前该种植模式具有减氮的潜力,区域减氮30%能够有效的减少环境效应,节氮潜力最明显的地区在山东东部、西南部和河北中部。     

小麦氮磷肥长期配施对土壤硝态氮淋溶的影响

 【目的】利用长期肥料定位试验,监测旱地农田土壤硝态氮的淋溶动向,研究施肥量与硝态氮累积量之间的关系,为科学施肥提供参考。【方法】在试验小区0～300 cm土壤剖面中,每20 cm深度取一个土样,1 mol?L-1 KCl浸提后以AA3连续流动分析仪测定硝态氮含量。【结果】单施氮肥土壤硝态氮累积峰出现在80～100 cm土层和300 cm以下土层,当施氮量达到180 kg?hm-2?a-1时,0～300 cm土层硝态氮累积总量相当于8年的施氮量。单施磷肥对土壤硝态氮分布无影响;氮、磷肥配施时,施氮量增加硝态氮累积量显著增加,配施磷肥后可以减少硝态氮累积量,且施氮量越大减少的越多。过量施用氮肥,即使配施磷肥,硝态氮也能发生淋溶并在100～120 cm和240～260 cm土层附近累积;二次多项式回归能够较好地反映氮、磷施用量与土壤硝态氮累积量之间的关系。【结论】长期过量施用氮肥,导致硝态氮大量淋溶并形成两个累积峰,科学合理地配施磷肥可以减少硝态氮淋失;旱地麦田长期施用最大产量施肥量,可能导致硝态氮大量累积在土壤深层。     

不同降雨和灌溉模式对作物产量及农田氮素淋失的影响

【目的】定量化不同降雨和灌溉条件下农田氮素的淋失和作物产量,为不同降雨量年份的灌溉决策提供科学依据。【方法】在中国农业大学河北曲周实验站,依据该地40年（1966—2005）的气象资料,结合当地农民的习惯,设定了5种灌溉方式,即冬小麦季灌水3次,分别在越冬期、起身到拔节期和灌浆期,灌水量分别为：（A）无灌溉,（B）50 mm +50 mm +50 mm,（C）70 mm +70 mm +70 mm,（D）90 mm +90 mm +90 mm,（E）120 mm+ 120 mm +90 mm;夏玉米季灌水2次,分别在苗期和乳熟期,灌水量分别为：（A′）无灌溉,（B′）80 mm +0 mm,（C′）80 mm +70 mm,（D′）90 mm +80 mm,（E′）100 mm +100 mm。利用校验后的水氮管理模型,分析了不同降雨量和灌溉对氮素淋失和作物产量的影响。【结果】冬小麦产量随降雨和灌溉量的增加而增加。在综合考虑氮素淋失风险和作物产量的条件下,当降雨量＜200 mm（发生概率87.2%）时,可采用D灌溉方式,相应氮淋失量为0—30.9 kg N•hm-2;当降雨量＞200 mm（发生概率12.8%）,可采用C灌溉方式,相应氮素淋失量为0.06—41.2 kg N•hm-2。夏玉米产量也随灌水量的增加而增加,但降雨和灌溉总量超过600 mm时,产量下降;按降雨量可分为＜250 mm（发生概率17.9%）、250—450 mm（发生概率64.2%）、＞450 mm（发生概率17.9%）,分别采用D′、C′和B′的灌溉模式,相应的氮素淋失为0—7.3 kg N•hm-2,0—82.2 kg N•hm-2（其中84.2%的淋失水平为I级,淋失水平III级只有5.3%）和0—61.6 kg N•hm-2（其中I级概率为86.8%,III级只有2.6%）。【结论】不同降雨量采用不同的灌溉模式,既可以保证产量,又可以减少氮淋失。普通年份冬小麦季建议采用越冬期、起身到拔节期和灌浆期3次灌溉,每次灌水90 mm的模式。夏玉米季采用苗期和乳熟期灌溉,分别灌水80 mm和70 mm的模式。     

耕层水氮调控对土壤深层累积NO3——N运移及后效的影响

 【目的】在华北平原地区,研究前茬小麦耕层水氮调控对后茬玉米土壤深层累积NO3--N的运移及后效的影响。【方法】设置0（N0）、150 kgN·hm-2（N150）两个施氮水平,同时设传统灌溉（W1）和根据土壤水分监测的优化灌溉（W2）两种方式,采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层。【结果】在该试验条件下,小麦收获后标记15N在土壤中总体残留趋势：N0W2＜N150W2＜N150W1＜N0W1,且发生垂直运移,上移30 cm,下移50 cm,除N0W2处理外,其余处理累积峰较标记位置下移30 cm;玉米收获后, 15N主要分布在100—160 cm土层,与前茬比较峰值未出现下移,其中N0W1处理15N 残留量明显减少;玉米对前茬残留的深层15N的利用率N0W1＞N150W2＞N150W1＞N0W2,依次为：5.5%、2.2%、1.7%和1.5%;玉米地上部生物量及总吸氮量均表现为施氮高于不施氮,优化和传统灌溉处理间差异不显著;玉米根系主要分布在0—20 cm土层,且施氮处理根系比例高于不施氮处理,耕层水氮调控影响后作玉米中下层根系发育,N0W1处理80—150 cm土层根长密度明显高于其它处理。【结论】耕层适度节水减氮有利于后茬作物根系下扎,促进其中下层根系的发育,进而促进其对深层累积NO3--N的吸收利用;耕层供氮及传统灌水加剧了硝态氮在深层的累积,对地下水安全造成威胁。     

潮褐土冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥后效及去向研究

【目的】在华北平原地区,研究肥料氮在两个轮作季四茬作物中的后效和去向。【方法】采用田间微区15N示踪试验,前茬设置5个氮素水平：0、75、150、225、300 kgN•hm-2（表示为N0、N75、N150、N225、N300）,副处理为小麦品种：科农9204和河农822,共计10个处理。【结果】在该试验条件下,后三茬作物均能吸收利用第一茬冬小麦残留在土壤中的15N标记肥料。第二茬夏玉米、第三茬冬小麦和第四茬夏玉米对残留15N的利用率分别为6.5%-14.1%、0.9%-2.9%和1.2%-1.6%。四茬作物的叠加利用率显著高于氮肥当季利用率,N75、N150、N225和N300处理叠加利用率分别是53.8%、58.7%、58.6%和55.8%（第一茬为河农822小麦品种）;60.0%、61.3%、60.9%和55.2%（第一茬为科农9204小麦品种）。经过四季作物种植后,土壤剖面中仍有22.3-96.2 kgN•hm-2的氮素残留,残留率为22.1%-32.8%,累积总损失量可达9.3-55.3 kgN•hm-2,损失率为8.9%-18.6%。【结论】在小麦当季,高施氮量条件下肥料主要残留在土壤中,后茬作物可以吸收土壤残留氮肥。土壤中15N含量随施氮量的增加而增加,随着茬口的增多有垂直向下运移的趋势,第一茬作物品种间无显著差异。     

还田玉米秸秆氮释放对关中黄土供氮和冬小麦氮吸收的影响

【目的】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,研究还田玉米秸秆的氮释放对土壤供氮和冬小麦氮吸收的影响,为优化区域秸秆还田的小麦氮素管理提供理论依据。【方法】田间试验于2012年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,冬小麦播种后,在小麦行间填埋装有风干玉米秸秆的尼龙网袋,采用网袋法与¹⁵N同位素交叉标记还田玉米秸秆和氮肥,在秸秆还田条件下,设置不施氮和施氮200 kg N·hm^-2两个处理,重复4次,定期取样测定网袋中剩余秸秆的氮素变化和收获期小麦不同器官的氮含量,研究小麦生长季还田玉米秸秆的氮素释放,秸秆氮和肥料氮的去向,及不同来源的氮素对小麦地上部氮吸收的贡献。【结果】残留在玉米秸秆中的总氮量从小麦播种到越冬前降低,此后到返青期上升,返青期后又逐渐下降。从播种至收获,不施氮和施氮量200 kg N·hm^-2时,秸秆自身氮素的释放量分别为19.7和18.3 kg·hm^-2,吸持的土壤氮为10.4和7.5 kg·hm^-2;吸持肥料氮（施氮时）为3.6 kg·hm^-2,因此秸秆向土壤净释放的氮素分别为9.4和7.2 kg·hm^-2。小麦收获期,不施氮和施氮200 kg N·hm^-2时分别有65.1%和67.7%的秸秆氮残留在未腐解的秸秆中,31.5%和30.4%随着秸秆腐解释放进入土壤或损失,小麦当季吸收利用的秸秆氮很少,分别为3.4%和1.9%。秸秆还田条件下,施氮量为200 kg N·hm^-2时,经吸收进入小麦地上部、残留于土壤及损失、被玉米秸秆吸持的肥料氮分别占施入土壤肥料氮总量的25.0%、73.2%和1.8%。土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献最大,肥料氮次之,秸秆氮的贡献最小,不施氮与施氮时,分别为98.3%和69.2%、0和30.1%,1.7%和0.6%。小麦吸收的土壤、肥料和秸秆氮素主要分配在小麦籽粒中,不施氮与施氮时分别为98.1%和68.8%、0和30.5%、1.9%和0.7%。【结论】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,种植一季小麦后,还田秸秆氮主要残留在田间未腐解的秸秆中,占65%以上;肥料氮以残留于土壤或损失为主,高于70%;土壤氮对小麦氮吸收的贡献最大,约为70%。     

稻田土壤nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平的响应

【目的】基于水稻田间定位试验,利用nirS功能基因研究不同氮肥水平对稻田土壤反硝化细菌群落多样性的影响。【方法】运用PCR-DGGE（聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳）结合DNA克隆测序和荧光定量PCR（Real-time PCR）技术对反硝化细菌nirS基因进行检测,分析田间定位试验第4年不同氮肥水平下稻田nirS型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。【结果】依据DGGE图谱计算的群落多样性指数显示,与不施肥对照处理（CK）比较,施用氮肥处理（N1：75 kg N•hm-2,N2：150 kg N•hm-2和N3：225 kg N•hm-2）可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌群落多样性指数提高,尤其在水稻生长的齐穗期和成熟期后者均显著高于前者（P＜0.05）。但群落多样性指数在N1、N2 和N3处理间的差异主要表现在水稻分蘖期和齐穗期的表层土壤中,N3可显著高于N1（P＜0.05）。冗余分析结果显示水稻生育时期对稻田土壤nirS型反硝化细菌群落结构的影响较大,表层和根层土壤的群落结构都与生育时期存在显著相关性（P=0.002,0.002）;而不同氮肥水平对群落结构的显著性影响仅表现在稻田表层土壤中（P=0.002）。荧光定量PCR结果显示氮肥水平提高可促进稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度增加,在水稻分蘖期和齐穗期内表层和根层土壤的nirS基因拷贝数均存在CK＜N1＜N2＜N3的趋势,且以齐穗期时在表层土壤中的差异最大,不同处理间的差异都达到显著水平（P＜0.05）。同时,本研究获得稻田反硝化细菌nirS基因片段序列8条登录GenBank（登录号：JX997923、JX997924、JX997926—JX997931）。此外,本试验中N1、N2和N3处理比CK处理分别增产59%、92%和107%,表层和根层土壤中NO3--N含量也随氮肥用量提高而增加。【结论】氮肥用量增加促进了稻田土壤nirS型反硝化细菌丰度及群落多样性指数的提高,尤其在稻田表层土壤中。氮肥水平提高还可改变稻田表层土壤nirS型反硝化细菌的群落结构。综合分析表明稻田表层土壤的nirS型反硝化细菌群落对氮肥水平提高的响应程度更明显。