设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

冻融作用对土壤胶体及胶体结合态铅迁移的影响

以东北地区棕壤为研究对象,通过人工控温和土柱淋洗试验,研究了不同冻融处理下铅污染土柱中土壤胶体和胶体结合态铅的迁移特征。结果表明:土壤高含水量(田间持水量100%)条件下冻融作用促进土壤胶体的迁移;土壤低含水量(田间持水量10%)条件下冻融作用对土壤胶体的影响减弱。淋洗试验中,土壤胶体在前20 min内大量淋失出土体,随后淋失量急剧减少;且前20 min内的土壤胶体淋失量随着冻融次数的增加先增加后减少。污染土柱中铅主要以胶体结合态的形式迁移,其迁移特征和受冻融作用影响的趋势与土壤胶体类似。冻融处理后滞留在土柱深层的铅含量较高,表明冻融作用能够促进铅向深层土壤迁移。     

水钾耦合对褐土养分及花生养分累积的影响

为明确水钾耦合对土壤养分含量及花生养分吸收累积量的影响,以"花育25"为试验材料,采用水分(35%,50%,65%,80%的田间持水量)和钾肥(0,0.15,0.30,0.45g K_2O/kg)2因素4水平随机区组设计,通过遮雨棚盆栽试验探讨水钾耦合下褐土有机质、全量(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、有效磷和速效钾)含量的变化,以及花生植株养分累积量的差异。结果表明:钾肥用量增加会促进有效氮的吸收;在土壤水分缺乏时,水分胁迫低钾(W_1K_1)和轻度胁迫低钾(W_2K_1)两个处理在土壤全磷含量下降时有效磷含量不降反增,这表明施入少量钾肥有助于旱地磷的释放。施低钾K_1(135kg/hm~2)促进土壤速效钾的增加及土壤养分的平衡,较初始土壤提高0.43~0.59倍,且随钾肥用量的增加而不断升高。相同钾肥用量下,花生植株氮、磷和钾累积量随灌水量的增加均呈上升趋势;氮吸收量仅在水分胁迫时随着钾肥用量的增多而先增后减;除水分充足(W_4)外,在其他灌水处理下植株磷累积量随钾肥用量的增加均表现为先增后降;而钾累积量在各土壤水分下均随钾肥用量的增加呈现"低-高-低"的变化趋势,最高值均在中钾K_2(270kg/hm~2)处理。花生植株对营养元素的吸收累积与总生物产量和荚果产量相关性均达显著(p0.05)或极显著(p0.01)水平,总生物量与荚果产量呈极显著(p0.01)相关。综合考虑土壤养分的可持续供应、花生养分的累积和产量形成,建议土壤水分保持在65%FC,钾肥(K_2O)用量控制在135~270kg/hm~2为宜。     

东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮含量及其密度和~(13)C、~(15)N自然丰度值的动态变化,探讨旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的固定能力及其稳定性,揭示旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据。【方法】结合野外实地调查,选择典型黑土区旱田土壤(种植大豆年限大于60年)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,旱田改稻田前种植历史基本相同,均为大豆),利用稳定同位素分析技术,研究旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】旱田改稻田25年间,在0—60 cm土层,土壤有机碳和全氮含量的变化趋势均表现为:在改种的前3年迅速下降,降幅分别为13.60%—43.27%和10.40%—40.60%,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐增加的趋势,且在20—60 cm土层出现累积,但在3—5年期间增加幅度较大,在5—25年期间增加较为缓慢,在改种17—25年期间,稻田土壤有机碳和全氮含量均高于旱田土壤;0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度的变化趋势与其含量的变化趋势大致相同,在改种的3年间0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度分别降低了26.53%和21.89%,在改种5—25年间0—60 cm土层稻田土壤有机碳和全氮密度均大于旱田土壤,增幅分别为9.87%—21.48%和10.2%—19.3%;旱田改稻田后,土壤全氮与有机碳的变化密切相关,土壤全氮与有机碳的含量、密度之间均呈显著线性正相关关系(P0.01)。在0—60 cm土层,土壤δ~(13)C值在改种的3年间明显上升,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐下降趋势,且大于5年的稻田土壤δ~(13)C值均低于旱田土壤,而土壤δ~(15)N值在改种的25年间随改种年限延长呈逐年下降趋势,各年限稻田土壤δ~(15)N值均低于旱田土壤,相同年限土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值均随着土层加深而增大;0—40 cm土层土壤δ~(13)C值与土壤有机碳含量之间呈显著线性负相关关系(P0.01),但各土层土壤δ~(15)N值与土壤全氮含量之间则无显著相关性。【结论】东北黑土区旱田改稻田大于5年后,稻田土壤具有明显的固碳(氮)能力,稳定性碳(氮)在20—60 cm土层累积;改种稻田年限小于5年,应注重有机碳(氮)的补充,以维持和提高土壤有机碳(氮)水平。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

秸秆深层还田对玉米根系及产量的影响

针对辽西地区土壤耕层变浅和秸秆浅旋还田造成的土壤漏风跑墒等问题,实施秸秆机械化深层还田与常规耕作(CK)对比试验,测定玉米根系生长状况。结果表明,秸秆深层还田能够增强玉米扎根性能,扩展根系分布空间,扎根深度增加5～10 cm,根系分布空间扩大6000(初生节根)～154500(次生根)cm3;秸秆深层还田的次生根数目明显高于CK,且CK根系主要分布在10～20 cm土层深度,秸秆深松还田处理根系则集中分布在21～30 cm土层深度;秸秆深层还田处理与CK相比玉米产量提高18.16%,差异显著。     

追肥方式对温室滴灌番茄产量和水分利用效率的影响

通过2年的温室小区番茄栽培试验,研究了覆膜滴灌条件下滴灌追肥和刨穴追肥对番茄土壤水分利用率和产量的影响。结果表明,不同追肥方式对番茄产量有较大影响,滴灌追肥可以显著地增加番茄产量、提高水分利用效率。并从田间土壤水分时空变化、土壤养分有效性方面分析了引起差异的可能原因。     

日本包膜缓释肥料养分释放及微结构研究

采用恒温水培试验,研究了日本生产的五种包膜肥料(LP40、LPS40、SC60、LPSS和LPSS100)氮素释放特性,用一级反应动力学方程进行拟合,并用扫描电镜观察了包膜肥料水培前后膜的微观结构。结果表明,包膜肥料的膜材料不同,氮素释放量也不同;包膜肥料的氮素释放率随着时间的延长而增加;这五种包膜肥料的氮素释放特征均可用一级反应动力学方程来描述,氮素释放速率常数与氮素释放率成正比,与氮素溶出的半时值成反比;扫描电镜的图像分析结果显示,水培后LPSS、SC60的膜外表面完整性要好于LP40,LPSS的膜剖面结构很紧实,阻水性能好。     

灌溉和施肥对温室番茄产量和品质影响效应的研究

覆膜滴灌施肥条件下,通过温室小区试验研究了灌溉上限和施肥量对番茄产量和果实的一些品质指标(Vc含量、有机酸含量、可溶性糖含量、糖酸比)的影响,并对结果进行了分析和讨论.研究表明,施肥量对番茄产量影响最大,灌溉上限与施肥的交互作用次之,灌溉上限的影响不显著,与当地习惯施肥量相比,适当的降低施肥量可以提高番茄产量.番茄果实品质各指标受灌溉上限和施肥量的影响各异,适当提高灌溉上限、增加肥料习惯施用量可以显著地提高番茄果实的品质.为更好地协调番茄产量和品质对灌溉和施肥的要求,适宜的水肥管理方式为施肥量为N 286.88 kg·hm-2、K2O 286.88 kg·hm-2,灌溉上限和灌溉下限土壤水吸力分别为10 kPa(pF 2.0)和30 kPa(pF 2.49).     

不同水分条件对东北风沙土花生生长发育及水分利用率的影响

研究不同水分条件对东北风沙土花生各生长期植株形态、生理指标、产量及水分利用率的影响。采用盆栽的方式对花生各生长期的土壤水分进行调控,对上述指标进行测定。结果表明,风沙土栽培花生苗期适当干旱对花生生长发育没有显著影响;花针期对水分要求明显增高,土壤含水量为田间持水量的60%为宜;结荚期必须提供充足的水分,否则严重影响荚果生长,导致减产。在各组处理中全生育期土壤含水量下限控制在田间持水量60%时,水分利用率最高,达到1.53 g/kg,产量92.9 g/盆也达到了较高的水平,该指标可用来指导东北风沙土花生补水灌溉。