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。     

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。     

北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应

【目的】分析我国北方麦区不同土壤硝态氮残留梯度下减施氮肥后小麦籽粒产量、蛋白质含量变化,为保证合理减施氮肥,有效降低麦田土壤硝态氮残留提供理论依据。【方法】于2018—2019年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同硝态氮残留情况下氮肥减施对小麦产量、蛋白质含量、产量构成及氮素吸收利用的影响。【结果】与农户施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少55 kg·hm^-2（26%）,产量为5 885 kg·hm^-2,比农户施肥增产3.1%,籽粒蛋白质含量为132.4 g·kg^-1,与农户施肥相比无显著差异。当1 m土层硝态氮残留量<55 kg·hm^-2时,小麦产量最低,为4 252 kg·hm^-2,硝态氮残留在55—100 kg·hm^-2时,产量达到最高,为7 186 kg·hm^-2,硝态氮残留量过高并不能持续提高小麦产量;当土壤硝态氮残留量<100 kg·hm^-2时,不施氮肥小麦产量会显著降低,但采用监控施肥技术合理减施氮肥,无论土壤硝态氮残留多少,均不会减产。土壤硝态氮残留>300 kg·hm^-2时,小麦籽粒的蛋白质含量达到最高,平均为146.93 g·kg^-1;当土壤硝态氮残留量<200 kg·hm^-2时,不施氮肥会显著降低籽粒蛋白质含量,但通过监控土壤硝态氮合理减施氮肥,无论硝态氮残留高低,均不会降低籽粒蛋白质含量;硝态氮残留介于55—100 kg·hm^-2时,农户与监控施肥处理的小麦籽粒蛋白质含量分别为124.5和123.1 g·kg^-1。采用监控施肥技术,小麦氮肥吸收效率（地上部吸氮量/施氮量）与氮肥偏生产力分别为1.36 和45.7 kg·kg^-1,较农户施肥显著提高61.5%和57.1%。【结论】综合考虑维持北方麦区小麦较高的产量和蛋白质含量,收获期1 m土层硝态氮残留量应介于55—100 kg·hm^-2。基于小麦目标产量、籽粒蛋白质含量和土壤硝态氮监控,确定合理的氮肥用量,对实现小麦氮肥减施、绿色生产有重要意义。     

基于土壤有机质含量推荐的旱地冬小麦施氮量研究

【目的】当前国内已有的小麦氮肥用量推荐方法,尤其是基于测土进行的推荐施肥方法,都存在取样量大、测试工作量大和成本较高的问题,难以被农技推广工作者和小农户接纳与应用推广。为此,本文就一种至少2—3年有效的氮肥用量推荐方法进行研究。【方法】以低有机质含量土壤维持或提高土壤肥力、高有机质土壤降低环境风险为目的,建立基于土壤有机质含量的旱地小麦施氮量推荐方法,施氮量(kg N·hm-2)=目标产量需氮量(kg N·hm-2)×施氮系数(Nf)。施氮系数(Nf)由表层土壤有机质含量高低确定。应用这一方法在渭北旱塬冬小麦种植区6县进行了3年田间试验。【结果】基于有机质推荐氮肥施用量平均为161 kg N·hm-2,比农户习惯施肥(平均为190 kg N·hm-2)减少了15.3%;而相应的冬小麦平均籽粒产量为5 817 kg·hm-2,比农户习惯施肥显著提高了9.0%。此外,与农户习惯施肥相比,基于有机质含量推荐施肥的经济效益增加了1 451元/hm2,提高19.3%,小麦收获期1 m土层的硝态氮残留降低了39 kg·hm-2,显著降低28.3%。【结论】基于土壤有机质含量推荐施肥降低了氮肥施用量并提高了冬小麦籽粒产量,增加了经济效益,降低了土壤硝态氮残留量和施肥的环境风险,可在旱地小麦区推广应用。     

黄土高原旱地小麦覆膜增产与氮肥增效分析

【目的】研究覆膜栽培条件下黄土高原旱地冬小麦产量形成规律和氮肥吸收运移特征,为旱地小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2012-2016年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过农户模式（FP）、农户施肥+垄膜沟播模式（RFSF1）、监控施肥+垄膜沟播处理（RFSF2）和监控施肥+全膜覆土穴播处理（WFFHS）4种不同栽培模式,具体分析不同施肥和覆膜措施互作对黄土旱塬冬小麦产量形成、地上部氮素积累转移、土壤硝态氮残留以及土壤氮素平衡的影响。【结果】试验期间,农户模式冬小麦平均产量为3 367 kg·hm^-2,通过监控施肥覆膜种植,平均产量可提升至4 491 kg·hm^-2,监控施肥对籽粒产量形成的贡献率为14.8%,监控施肥和覆膜协同贡献率达24.7%-42.1%。黄土旱塬冬小麦产量形成主要取决于公顷穗数,其次是千粒重。WFFHS处理因其合理的群体构建和良好水肥条件具有最高公顷穗数、千粒重和籽粒产量,平均分别为581×10⁴穗/hm²、44.3 g和4 785 kg·hm^-2。从地上部氮素转运看,冬小麦地上部吸收氮素的花后转运量与生物产量和经济产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.959^**和0.960^**。农户模式小麦籽粒中3/4氮素来源于花前营养器官的转移,1/4氮素来源于花后根系土壤吸收。通过监控施肥覆膜种植可显著提高花前营养器官氮素向籽粒的转移量,其转运贡献率在81.4%-88.8%。从土壤氮素残留看,长期过量施氮已导致黄土旱塬麦田土壤硝态氮在1 m 土层的累积,累积量在100 kg·hm^-2 以上,20-60 cm土层为累积峰值。经过连续4年种植,农户模式2 m土壤硝态氮累积量达277 kg·hm^-2,较2012年播前增加了87.7%,其中75%的硝态氮集中在0-120 cm 土层,监控施肥覆膜种植处理2 m土壤硝态氮累积量较2012年播前仅增加15.7%-24.2%。试验期间土壤残留硝态氮有随降水向下淋移的趋势,表现为2016年收获期各处理在120-200 cm土层较2012年播前有10.2%-133.7%的增幅。从4年土壤氮平衡角度总体评价,土壤残留氮素具有一定后效作用,各处理氮肥表观利用率在28.8%-56.7%,氮肥表观残留率在12.1%-28.9%,氮肥表观损失率在31.2%-49.6%。监控施肥覆膜种植可减少土壤氮表观损失量和土壤残留量,增加氮表观矿化量。其中WFFHS处理更大程度上利用了历年土壤残留硝态氮和有机质的矿化氮,具有相对低的氮素表观残留率（12.1%）和氮素表观损失率（31.2%）以及相对高的氮素表观利用率（56.7%）。【结论】全膜覆土穴播监控施肥种植可更好地改善土壤水肥供应条件,更大程度利用历年土壤残留硝态氮,增加地上部氮素积累量、积累氮素向籽粒的转移贡献率,构建合理群体,最终获得显著的增产效应和较高的氮素利用效率,是黄土高原冬小麦区有效的栽培措施。     

夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮（NO3--N）累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg•hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg•hm-2（N240+157.5）或者冬小麦季不施氮前茬夏玉米季施氮360 kg•hm-2（N360+0）都能满足冬小麦各生育时期对氮的需求,产量、吸氮量和周年氮肥利用率相近且都保持较高的水平,但夏玉米季高施氮处理,当季氮存在很大的淋洗等损失风险。【结论】夏玉米季施入的氮肥对后茬冬小麦有很强的有效性,小麦季采取节水省肥栽培,能显著减少前茬作物收获后残留的NO3--N,减缓其淋洗,同时保障作物产量,提高氮肥利用率。生产中氮肥的合理分配应充分考虑前茬残留氮素对后茬的有效性。     

氮肥调控与地表覆盖对旱地冬小麦氮素吸收 及残留淋失的影响

【目的】针对西北旱区水分缺乏和氮肥施用不合理的问题,探索作物增产与水肥高效的施肥与栽培模式,以指导旱地农业生产。【方法】通过在黄土高原旱地进行的长期田间定位试验,研究早春追肥、氮肥调控、垄覆沟播、播种密度、夏闲期秸秆覆盖等措施对作物产量与氮素利用,以及收获后土壤硝态氮残留,夏闲期残留硝态氮淋溶和土壤氮素矿化的影响。【结果】旱地早春追肥、氮肥调控+早春追肥、氮肥调控+垄覆沟播、氮肥调控+垄覆沟播增密处理小麦产量比农户常规施肥分别提高15.7%、22.2%、38.6%和24.8%,作物氮吸收增加25.0%、32.0%、36.4%和6.4%,氮素收获指数提高3.8%、3.3%、5.7%和6.8%,当季硝态氮残留减少30.9%、20.0%、59.5%和68.2%,夏闲期硝态氮向60 cm以下土层的淋溶减少27.5%、24.6%、42.3%和24.3%。【结论】渭北旱区早春追肥、氮肥调控+早春追肥、氮肥调控+垄覆沟播和氮肥调控+垄覆沟播增密在提高冬小麦产量的同时,促进作物氮的吸收,减少肥料氮的残留,其中氮肥调控+垄覆沟播结合夏闲期秸秆覆盖,在增加土壤保水蓄水的同时,避免硝态氮向深层淋失,效果更好。     

黄土高原旱地秋覆膜及氮肥秋基春追比例对春玉米产量和品质的影响

【目的】研究玉米秋冬闲期地膜覆盖保墒及优化氮肥秋基春追比例,为抗旱保苗及合理施肥提供理论依据。【方法】采用秋季与春季地膜覆盖对比试验（1999-2010年）,监测0-200 cm土层土壤蓄水效率及不同降水年型产量变化。开展氮肥管理试验（2001-2003年）,分析氮肥不同基、追肥比例的玉米籽粒产量和关键营养品质。【结果】 秋覆膜春播玉米播前1 m土层多贮水36.7 mm,土壤蓄水效率为78.4%,产量和水分利用效率（WUE）达到11 149.8 kg•hm-2、33.1 kg•hm-2•mm-1,较春季地膜覆盖分别提高16.7%、14.9%。秋覆膜且氮总量（180 kg•hm-2）一定时,即秋季基施72 kg N•hm-2、春季追施108 kg N•hm-2 ,玉米WUE和籽粒蛋白质含量最高。【结论】旱地玉米采用秋覆膜栽培可显著提高土壤蓄水效率和作物水分利用效率。兼顾玉米产量和目标品质的最佳氮肥施肥比例为秋季基施氮占总量的40%-60%,剩余量春季追施可以达到品质与产量同步提高,抗逆增产保优。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因.通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应.结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显.小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化.土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少.不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320 kg·hm-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失.施磷时,土壤剖面0～220 cm硝态氮累积量下降,220 cm以下土层变化不明显.     

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。     

氮肥用量对小麦开花后根际土壤特性和产量的影响

【目的】明确小麦开花后根际土壤特性动态特征及其与产量和籽粒氮素积累量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮肥利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2014—2015和2015—2016年在小麦季设置4个氮肥水平(0,CK;150 kg N·hm~(-2),N150;240 kg N·hm~(-2),N240和300 kg N·hm~(-2),N300)并于小麦开花期、灌浆中期和成熟期分层(0—20 cm和20—40 cm)测定小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、蔗糖酶、脲酶,同时测定根、茎、叶和穗生物量及其氮素含量;重点分析根际土壤特性与小麦籽粒产量和氮素积累量之间的关系。【结果】(1)与CK相比,N150、N240和N300处理2年小麦籽粒产量的平均值分别增加99%、130%和107%,且处理之间差异显著。随施氮量的增加小麦根、茎、叶、穗生物量和地上部氮素积累量均呈增加趋势;氮肥回收率呈下降趋势,且处理之间差异显著。(2)从开花到成熟期,0—20 cm和20—40 cm土层小麦根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮含量、土壤蔗糖酶和脲酶(0—20 cm除外)活性均呈下降趋势。处理CK、N150、N240和N300根际土壤铵态氮和硝态氮含量显著低于非根际土壤。4个处理2年0—20 cm根际土壤铵态氮含量平均值比非根际土壤降低29%,硝态氮含量降低22%;20—40 cm根际土壤铵态氮含量比非根际土降低34%,硝态氮含量降低14%。而根际土壤蔗糖酶和脲酶活性显著高于非根际土。4个处理2年0—20 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高29%,脲酶活性提高15%;20—40 cm根际土壤蔗糖酶活性比非根际土壤提高33%,脲酶活性提高13%。(3)相关分析结果表明,小麦籽粒产量和籽粒氮素积累量均与0—20 cm和20—40 cm根际和非根际土壤无机氮(铵态氮+硝态氮)、脲酶和蔗糖酶(2016年籽粒氮素积累量除外)呈显著正相关。【结论】小麦根际土壤可利用性氮素含量小于非根际土壤,而酶活性高于非根际土;根际和非根际土壤与籽粒产量和籽粒氮素积累量呈显著正相关。根际和非根际土壤特性显著影响小麦籽粒产量。     

节水减氮对温室土壤硝态氮与氮素平衡的影响

【目的】针对日光温室蔬菜生产中肥水超量施用问题,以提高氮肥利用率和实现温室菜田可持续利用为目标,研究节水减氮在温室蔬菜生产中的增效潜力,推荐适宜水氮用量。【方法】采用当地典型种植茬口冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄,在沟灌方式下设计农民习惯灌溉（W₁,＞100%田间持水量）和减量灌溉（W₂,75%-95%田间持水量）2个灌水水平;农民习惯施氮（N₁）、较农民习惯减氮25%（N₂）、减氮50%（N₃）和无氮（N₀）4个氮肥水平,对应黄瓜季施氮1 200、900、600和0 kg·hm^-2,番茄季施氮 900、675、450和0 kg·hm^-2,共W₁N₁、W₂N₂、W₂N₃、W₁N₀和W₂N₀ 5个水氮用量组合处理,3年6季定位研究蔬菜关键生育期0-100 cm土体硝态氮动态变化,分析氮素平衡和经济效益,推荐合理水氮用量。【结果】农民习惯水氮管理W₁N₁处理土壤硝态氮积累明显,并向土壤深层迁移。节水减氮W₂N₃处理3年0-60 cm土层硝态氮供应保持在相对适宜水平,平均硝态氮含量为53.3-80.9 mg·kg^-1;0-100 cm土体硝态氮未出现明显积累,平均含量较W₁N₁处理下降13.9%-31.1%;氮素表观损失下降56%,氮肥利用率提高2.4-3.3个百分点,并保持较高的经济效益。依据0-20 cm土层硝态氮含量与产量之间的显著回归关系,获得最佳产量土壤硝态氮含量黄瓜为37.4-72.9 mg·kg^-1,番茄应低于90 mg·kg^-1。根据蔬菜氮素需求量和关键生长期适宜的土壤硝态氮含量,结合根区土壤水分监测,推荐与供试条件相近的温室,沟灌冬春茬黄瓜产量160-180 t·hm^-2下灌水450-550 mm配合施氮600 kg·hm^-2较适宜,秋冬茬番茄产量70-80 t·hm^-2时灌水170-200 mm配合施氮250 kg·hm^-2较适宜。分析水氮减施增效原因为：节水20%-30%使土壤硝态氮趋近根区分布,节氮50%降低土壤剖面硝态氮积累,节水20%-30%配合减氮50%将根区硝态氮供应维持在适宜水平的同时,降低进入损失途径的氮素,从而实现增效。【结论】华北平原沟灌温室黄瓜-番茄农民生产现状节水减氮潜力较大。优化水分管理是实现氮肥减施增效的关键,在合理灌水量下,推荐适宜的施氮量是水氮减施增效的有效措施。较农民习惯管理节水20%-30%配合减氮50%,能有效降低氮素损失,提高氮肥利用率,保持较高经济效益。     

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。     

根层调控措施对甜玉米-黄瓜设施蔬菜轮作体系土壤硝态氮的影响

【目的】以甜玉米作为填闲作物,探讨不同的根层调控措施对消减土壤剖面累积硝态氮及下茬黄瓜生长的影响。【方法】在华北平原传统棚室蔬菜的休闲季种植甜玉米,针对甜玉米设置添加土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控措施,以甜玉米传统种植作为对照,进行田间小区试验。试验于2008年5月至2011年5月进行,共3次甜玉米-黄瓜轮作,6季作物。每年6月初至9月底种植甜玉米,10月初至次年1月底扣棚育黄瓜苗,当年2月初种植黄瓜。在甜玉米季,共3个处理,随机排列,重复3次。小区面积为4 m×2 m,小区间隔0.3 m,区组之间布设1 m的保护行。【结果】甜玉米种植季,调理剂处理的玉米籽粒产量最高,2008、2009和2010年的产量分别为6.2、7.4和7.9 t·hm^-2;土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控处理的甜玉米总吸氮量高于传统种植。秸秆还田和调理剂处理能够促进20-60 cm土层根系的生长发育,促使根系吸收更深层的土壤养分。2种根层调控措施均能降低土壤剖面NO₃^--N的累积,尤其对100-200 cm的作物根区NO₃^--N的消减能力更强,NO₃^--N消减趋势大致为：调理剂>秸秆还田>传统种植。3季黄瓜种植季,不同前茬处理的黄瓜产量、生物量和吸氮量差异均不显著;3季平均土壤NO₃^--N在0-200 cm土层的残留量为秸秆还田<调理剂<传统种植。3个轮作季后,传统种植、调理剂和秸秆还田处理在0-200 cm土层的氮素盈余量分别为1 911.6、1 966.3和1 930.2 kg·hm^-2,调理剂处理显著高于传统种植。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上,随着种植年限的增加,加入土壤调理剂和适当的秸秆还田对100-200 cm的作物根区土壤剖面NO₃^--N的消减能力更强。填闲作物种植第二年对下茬黄瓜土壤NO₃^--N的消减作用最为明显。土壤调理剂和秸秆还田措施能够显著提高甜玉米对土壤剖面NO₃^--N的消减能力,减缓土壤NO₃^--N 的淋失,提高经济效益。     

减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响

通过3年田间试验,研究了减量施氮(N)对雨养区春玉米产量、温室气体排放、土壤硝态氮(NO_3~--N)残留的影响。试验于2013年4月至2015年9月在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植,设常规施氮(N200)和减量施氮(N150)2个处理,定期测定土壤矿质N和氧化亚氮(N_2O)气体含量。结果表明:虽然N150处理较N200处理施N量减少了25%,但玉米产量无显著变化(P0.05),三年平均为13.4(N200)、13.3(N150)t·hm~(-2);N150处理N2O累积排放量较N200处理降低24.3%;N200处理0~200 cm土壤剖面NO_3~--N残留量平均为210.2 kg·hm~(-2),N150处理则低至115.1 kg·hm~(-2);N200和N150处理的生育期耗水量差异不显著(P0.05)。在渭北雨养农业区,春玉米在常规施N的基础上减量25%,不仅能维持作物产量,还能有效降低N_2O排放和NO_3~--N的残留。     

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。     

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。     

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。     

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.     

黄土高原旱地夏季休闲期土壤硝态氮淋溶与降水年型间的关系

【目的】冬小麦-夏休闲是旱地重要的轮作模式之一,随着氮肥用量的增加,一季小麦收获后土壤中残留的硝态氮含量不断增加,夏季休闲期间集中降水的特点是否会导致硝态氮淋溶损失,这一问题值得关注。【方法】连续3年(2013—2015年)采集黄土高原南部长武和杨凌两地夏季休闲前后0—200 cm土壤剖面样品,测定土壤硝态氮含量,研究不同降水年和不同施氮量下黄土高原旱地夏季休闲期间土壤剖面硝态氮累积及淋溶特性。【结果】小麦收获后,长武0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量在97—328 kg·hm~(-2),平均193 kg·hm~(-2);杨凌施氮量为120kg N·hm~(-2)及240 kg N·hm~(-2)时,土壤剖面硝态氮累积量分别为156 kg·hm~(-2)及366 kg·hm~(-2),增加施氮量土壤剖面累积硝态氮量显著增加。不同降水年夏季休闲前后硝态氮在土壤剖面的淋溶与降水量密切相关,长武降水量高的丰水年2013年(296 mm)休闲前位于40—60 cm深度的硝态氮累积峰在休闲后到达80 cm以下,淋溶作用明显。而降水量少的欠水年2014年(157 mm)休闲后土壤剖面未发生硝态氮的淋溶。降水量一般的平水年2015年(200mm)休闲后在0—100 cm土壤剖面会发生硝态氮向下淋溶,但是迁移深度不大。在降水量高的2013年夏季休闲后100—200 cm土壤剖面增加的硝态氮累积量是0—100 cm的2.5倍,而2014年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面。杨凌2013年试验期间降水量低(仅220 mm,属欠水年),休闲后两个施氮处理的土壤剖面硝态氮累积峰甚至出现轻微上移;同为欠水年,2015年降水量有所增加(288 mm),休闲后0—100 cm土壤剖面中发生硝态氮下移达到20—40 cm。而降水量更高的2014年(346 mm,平水年),休闲后土壤剖面中硝态氮累积峰较休闲前下移了60—80 cm。相比休闲前,降水量低的2013年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面,淋溶作用弱。而降水量高的2014年施氮处理100—200 cm土层硝态氮的累积增加量显著高于0—100 cm土层,其中施氮240 kg N·hm~(-2)处理0—100 cm土壤剖面硝态氮累积量显著下降,有大量硝态氮被淋溶到100—200 cm土层。【结论】黄土高原旱地小麦收获后0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量高。夏季休闲期间降水量是影响黄土高原旱地土壤剖面硝态氮淋溶的关键因素,降水量高的年份土壤剖面硝态氮淋溶作用明显。夏季休闲期间长武遇上丰水年土壤中硝态氮淋溶风险大,而杨凌遇上平水年就会出现硝态氮淋溶风险。