施肥模式对日光温室土壤铵态氮和硝态氮的影响

通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2;无机肥施氮量767 kg/hm2;无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量450 kg/hm2,无机肥施氮量153 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2,无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量150 kg/hm2,无机肥施氮量191 kg/hm2,研究了日光温室0～200 cm土壤中NH4+-N和NO3--N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NH4+-N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NO3--N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383 kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40～160 cm土壤中NO3--N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150 kg/hm2、无机肥191 kg/hm2的施肥模式进行施肥。     

再生水及盐溶液入渗与蒸发对土壤水盐和碱性的影响

为研究再生水利用对土壤盐碱性影响的特殊性,采用室内大型土槽试验,对比研究了清水、再生水和钠吸附比(sodium adsorption ratio,SAR)分别为3、10和20(mmolc/L)0.5的盐溶液入渗与蒸发10次(模拟灌溉2a)期间对土壤及土壤溶液盐分迁移累积和碱性的影响。结果表明:与清水相比,再生水和SAR值为20(mmolc/L)0.5的盐溶液处理中0～40cm深度壤土含水率较高,80～120cm砂土含水率的增加产生滞后现象;再生水和盐溶液入渗与蒸发后土壤中盐分产生累积,累积量为9.54%～51.83%,而再生水处理中淋洗液带出的盐分最多,是其他处理的1.09～1.42倍。清水、再生水和盐溶液处理土壤溶液钠吸附比(SAR)<3(mmolc/L)0.5,土壤pH值<8.5,再生水和盐溶液入渗与蒸发引起土壤碱化的风险较低。再生水入渗与蒸发后土壤溶液中K+和Ca2+在土体中的迁移分布与清水和盐溶液处理不同,再生水对土壤中Cl-有较强的淋洗作用,长期再生水灌溉过程中土壤K+、Ca2+和Cl-的迁移和淋洗需要引起重视。试验结果对农业中长期安全合理利用再生水具有指导意义。     

水氮量对层状包气带土壤氮素迁移累积的影响分析

采用田间小区试验,研究夏玉米/冬小麦轮作期间不同水氮处理对0~450cm土壤NO-3-N、NH+4-N和总N迁移累积的影响。结果表明,层状包气带土壤的质地和结构对水分、NO-3-N和总N在土层中的分布均有显著影响,而土壤结构只对NH+4-N有显著影响。不同水氮处理对土壤NO-3-N、NH+4-N和总N的直接影响深度分别为400、200和120cm,间接影响深度都为400 cm。单次灌水量52.5 mm、单次施氮量195 kg/hm2的处理土壤NO-3-N在0~250cm土层发生明显的迁移现象;而单次灌水量105 mm、单次施氮量大于等于130kg/hm2的处理在0~400 cm土层发生明显的迁移现象。对于“壤土-砂土-壤土” 结构的包气带土壤,土壤中NO-3-N、NH+4-N和总N质量比从大到小为：380~450 cm壤土土层、0~120 cm壤土土层、120~380 cm砂土土层、380~450 cm特殊的壤土土层对水分和氮素的迁移起到了阻碍作用。建议当地种植夏玉米/冬小麦期间,单次灌水量为52.5 mm、施氮量为65 kg/hm2。     

再生水滴灌夏玉米配施不同氮肥对CO2和N2O排放的影响

夏玉米种植期间,设置淡水和再生水2种滴灌灌水水质,无肥、尿素、硫酸铵和缓释肥4种施肥处理。研究不同水质、不同氮肥对农田土壤CO2、N2O排放和夏玉米产量的影响。结果表明：与淡水灌溉相比,再生水灌溉土壤CO2日平均排放通量平均降低12.44％,N2O日平均排放通量平均增加17.31％,但灌水水质对CO2、N2O日平均排放通量没有显著影响（p＞0.05）;与不施肥处理相比,尿素、硫酸铵和缓释肥处理CO2日平均排放通量分别平均增加18.67％、10.20％和2.76％,N2O日平均排放通量分别平均增加117.73％、220.21％和108.70％,施肥种类对CO2日平均排放通量没有显著性影响（p＞0.05）,但对N2O日平均排放通量影响显著（p＜0.05）;与国家夏玉米生产试验产量相比,各施肥处理产量平均增加19.83％,而不施肥处理平均降低0.83％,但不同水质、施肥处理对产量没有显著影响（p＞0.05）。     

灌水和氮肥类型对土壤微生物量和酶活性的影响

灌水和施氮肥类型对土壤微生物和酶的影响尚不清楚。该研究旨在评估不同灌水和氮肥类型对土壤微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,与清水灌溉相比,再生水灌溉显著增加了土壤细菌、放线菌、革兰氏阳性菌的生物量以及总磷脂脂肪酸,增加幅度分别为7.60%、10.48%、4.97%和4.88%。施氮肥显著提高了土壤细菌生物量和总磷脂脂肪酸,增加幅度范围分别为13.42%~17.34%和8.12%~11.19%。与清水灌溉相比,再生水灌溉并没有显著增加土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。施氮肥也没有显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。土壤微生物和酶在施缓释尿素肥的土壤中更为活跃。研究结果表明,与其他土壤微生物相比,放线菌和革兰氏阳性菌生长得更快,能更有效地利用再生水灌溉带入的可溶性有机氮;而细菌能更有效地利用氮肥带入的硝态氮。再生水灌溉和施缓释尿素肥在增加土壤微生物生物量和酶活性方面更有效。为了获得更好的土壤质量,更高的作物产量和可持续性利用水资源,建议夏玉米-冬小麦轮作种植利用再生水滴灌并施用缓释尿素肥。     

再生水灌溉对深层包气带土壤盐分离子的影响

夏玉米/冬小麦轮作期间,设置3种灌水处理:地下水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额105 mm,研究了田间0～450 cm包气带土壤中主要盐分离子的迁移规律.结果表明:盐分离子质量比和电导率在土壤中从大到小依次为:380 ～ 450 cm壤土土层、0～ 120 cm壤土土层、120～ 380 cm砂土土层;再生水中可溶性K+和C1-表现出较强迁移能力,影响深度450 cm,K+在0～450 cm土层变化,但C1-主要在0～250 cm土层变化;可溶性Ca2和电导率的影响深度为380 cm,但主要在0～ 120 cm土层变化;380450 cm壤土土层对盐分离子的迁移起到了阻滞作用,大幅降低了地下水受到污染的风险.建议利用灌水定额为52.5 mm的再生水灌溉,夏玉米灌水1次,冬小麦灌水4次或更少.     

不同施氮水平对深层包气带土壤氮素淋溶累积的影响

为研究深层包气带土壤中氮素的迁移规律,采用田间小区试验,研究了不同施氮水平(142.5、285和427.5kg/hm2)对夏玉米种植期间0～500cm包气带土壤中氮素淋溶累积的影响。结果表明,不同施氮水平对NO3--N、NH4+-N和总氮有显著影响,施氮越多,NO3--N、NH4+-N和总氮在土壤中的淋溶累积也就越多,夏玉米生育期间土壤中氮素的淋溶累积含量随着夏玉米生长逐渐减少。在0～200cm土层中,收获后不同施肥水平土壤中NO3--N和总氮累积量随施氮量增加而增多,285kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最多,427.5kg/hm2施氮水平NH4+-N累积量最少,但相差不超过0.1kg/hm2,收获后土壤中氮素累积量有损失。夏玉米生育期间不同施氮水平对土壤NO3--N、NH4+-N和总氮的影响深度主要为0～145cm。粉砂壤土中氮素更易累积,砂质壤土中氮素较易随水分淋溶至下层。142.5kg/hm2施氮水平可有效减少NO3--N在土壤中的淋溶损失,降低土壤中NH4+-N和总氮的含量,对地下水构成的潜在污染风险最小。北京地区地下水埋深较深,NO3--N不易淋溶至地下水,但长期大量施用氮肥、田间土壤大孔隙的存在等会加速NO3--N向深层土壤迁移,对地下水水质构成威胁。     

再生水配以不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

为探明再生水灌溉下不同氮肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响,采用再生水和清水2种水质配以不同无机肥料(尿素、胺肥、缓释肥)的正交试验,分析不同试验处理对土壤温室气体排放和冬小麦产量的影响。结果表明:1)相对清水灌溉,再生水灌溉CO_2日平均排放通量增加4.78%~29.93%,N_2O日平均排放通量增加17.48%~32.50%。2)相对于再生水无施肥处理,再生水施肥处理CO_2日平均排放通量分别增加了14.037%、13.230%、7.353%,N_2O日平均排放通量分别增加了81.4%、99.2%、39.8%。3)再生水灌溉比地下水灌溉可以增加冬小麦产量,平均增幅3.58%。4)显著性分析表明:再生水灌溉下施肥种类对CO_2日平均排放通量影响不显著(P0.05),对N_2O日平均排放通量影响显著(P0.05);2种水质对温室气体日平均排放通量影响不显著(P0.05);施肥种类和水质对冬小麦产量无显著影响(P0.05)。     

微咸水与淡水轮灌对春玉米土壤CO2和N2O排放的影响

为探究咸淡轮灌模式下春玉米土壤温室气体的排放特性,采用4种水质,即淡水和矿化度分别为2、3.5和5g/L的微咸水;2种轮灌方式,即淡水—微咸水(1∶1)和淡水—微咸水—微咸水(1∶2)循环轮灌进行滴灌试验,分析了不同处理对农田土壤CO_2、N_2O排放和春玉米产量的影响。结果表明:1)1:2轮灌处理CO_2和N_2O日平均排放通量比1∶1轮灌分别低10.26%、8.74%。2)矿化度为3.5和5g/L微咸水处理CO_2气体日均排放通量比2g/L分别低27.82%、31.16%,N_2O气体日平均排放通量比2g/L分别低4.46%、8.23%。3)相比2g/L处理,3.5和5g/L处理产量平均减少5.92%、11.05%;1∶2轮灌比1∶1轮灌产量平均减少2.00%。4)显著性分析表明:水质对CO_2气体日平均排放通量和玉米产量的影响显著(P0.05),对N_2O气体排放通量无显著影响(P0.05);轮灌方式对CO_2、N_2O气体排放通量和玉米产量的影响不显著(P0.05)。