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。     

不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】本文利用15N同位素示踪技术探讨传统(CT)和优化(YH)两种管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响。分析目标产量下化肥氮的变化,解析夏玉米花前、花后氮素利用及转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系,为该地区夏玉米的科学合理施氮提供合理依据。【方法】在传统和优化两种管理方式定位试验中设置15N微区,采用将15N标记的尿素表施的方法,分析植株和土壤样品。新鲜土壤用1 mol/L KCl浸提,滤液用TRACCS 2000型流动分析仪测定土壤的NH+4-N和NO-3-N含量。15N标记的土壤和植物全氮的测定用烘干样(过0.15 mm筛),然后用美国THERMO finnigan公司生产的稳定同位素质谱仪DeltaplusXP进行测定。【结果】在该试验条件下,优化方式下夏玉米籽粒产量和总吸氮量显著高于传统方式,分别增加12%和10%。作物收获后,优化方式的15N吸收量及利用率显著高于传统方式,利用率分别为20.81%、32.54%。夏玉米各器官中氮素的积累量和向籽粒中的转移量土壤氮显著高于肥料氮,传统方式籽粒中氮素的57.73%、优化方式籽粒中氮素的45.15%来自各器官的转移,近一半的氮素是在花后积累的,基施高氮对作物生长作用不大。开花期土壤表层硝态氮含量传统方式显著高于优化方式,收获后有所降低,而土壤深层含量明显增加,有向下淋洗的趋势。夏玉米收获后,传统方式各土层的原子百分超均高于优化方式,而且在20—40 cm处出现了明显的15N累积峰,与开花期相比,40 cm以下土层的原子百分超明显增大,氮肥随水向下淋洗强烈。夏玉米收获后传统方式土壤氮素残留率高达56.18%,表现为土壤残留损失作物吸收;优化方式则表现为土壤残留作物吸收损失。【结论】在优化方式中夏玉米施氮量为N 185 kg/hm2时,玉米达到高产水平且氮肥的利用率高。适当减少施氮量及增加后期追肥次数可实现夏玉米的高产和肥料的高效利用。     

根层调控对小麦-玉米种植体系氮素利用及土壤硝态氮残留的影响

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作区高产田水肥资源利用效率低、氮素累积严重的问题,探索不同根层调控措施对作物氮素利用及土壤NO₃^--N残留的影响。【方法】以华北平原高产粮田为对象,设置传统水氮、水氮调控、调控+土壤调理剂（Agh）、调控+CRU（用含量为43%的缓释尿素代替氮肥）和调控+植物生长调节剂（GGR）田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同根层调控措施对氮素利用的效果。【结果】在控水减氮前提下,调理剂和GGR处理的小麦玉米周年产量、吸氮量均高于传统水氮。小麦拔节期GGR处理80-100 cm土层根系分布较多,表明GGR能促进中下层根系的发育;玉米大喇叭口期,藁城调理剂和大名GGR处理20-50 cm土层的根长密度均明显高于传统水氮。第一个轮作季,藁城和深州GGR的0-200 cm土体各土层硝态氮残留量均显著低于传统水氮,尤其在60-100 cm土层硝态氮的残留最低;第二个轮作季,藁城调理剂和大名GGR处理各土层硝态氮的残留量显著低于传统水氮。第一个轮作季的调理剂和第二个轮作季的GGR（藁城）的氮素表观亏缺量较大,说明根层调控促进了作物对土壤累积氮素的利用。根层调控措施能够达到经济和生态的双赢,灌溉水分利用效率（WUE）和氮偏生产力（PFP_N）较传统水氮平均提高了2.47 kg·m^-3和18.08 kg·kg^-1,平均增收258.43元/667 m²。【结论】在华北平原高产田,不同根层调控措施的小麦、玉米单季及周年的产量较传统水氮平均分别提高了8.58%、5.99%和7.13%;两季作物收获后0-100 cm土层中土壤硝态氮残留量较传统水氮平均分别降低了70.73和59.44 kg·hm^-2,明显降低了土壤硝态氮的残留,减缓了向土体深层的淋溶损失;促进了小麦、玉米关键生育期根系的发育。总之,通过在控水减氮的基础上添加土壤调理剂和植物生长调节剂（GGR）可以显著提高作物产量,能使其充分挖掘土壤累积氮素,实现节本增效,提高水肥利用效率。     

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。