有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

河北省主产区苹果园肥料投入现状分析与评价

为探明河北省不同产区苹果园施肥现状及其与产量的关系,采用实地调查的方式,调查了太行山和燕山两大产区苹果园肥料投入种类、投入量及产量,并进行了统计分析。结果表明:河北省主产区79.17%的苹果园施用有机肥,以羊粪、鸡粪和牛粪为主;所有果园均施用化肥,以三元复合肥为主,N、P₂O₅、K₂O投入量分别平均达到了1 106.87、689.88、902.47 kg/hm²,处于严重过量水平。太行山产区有机肥投入量高于燕山产区,施用有机肥的果园比率较燕山产区高48.19%,而燕山产区无机肥投入量高于太行山产区,2个产区间苹果产量无显著差异。进一步分析发现,N、P₂O₅、K₂O投入量分别处于600~900、300~600、300~600kg/hm²区间时苹果产量最高,其中分别只有27.97%、27.97%、27.12%的农户施肥量处于该范围,且不同产区间存在较大差异。综上,河北省苹果园整体养分投入水平较高,变异较大,无机肥种类单一,占比较高;不同产区间养分投入量、投入种类存在较大差异,但苹果产量差异较小。     

填闲作物消减蔬菜生产棚室土壤硝态氮潜力研究

为了明确填闲作物对棚室蔬菜土壤NO₃^--N的消减潜力, 揭示不同填闲作物消减土壤剖面累积NO₃^--N的特征, 并为探索阻控棚室蔬菜土壤氮素淋溶损失机制及预防地下水污染提供理论依据, 本研究以华北平原传统的棚室蔬菜轮作体系作为研究对象, 在蔬菜休闲期采用种植深根型填闲作物甜玉米、甜玉米+牛膝间作和白菊花的田间原位修复技术。结果表明:甜玉米和甜玉米+牛膝处理的总含氮量和吸氮量较高, 分别为20.11、19.62 t·hm^-2和240.34、287.56 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的5.81 t·hm^-2和57.13 kg·hm^-2;根长密度和根干重均随土壤剖面深度的加深而降低, 其中白菊花处理的根长密度与根干重在0~30 cm土层显著高于其他处理, 30 cm土层以下的根干重在各处理间无差异, 根长密度在数值上表现为间作甜玉米> 甜玉米> 白菊花> 间作牛膝;甜玉米对土壤剖面0~200 cm土层的消减量高达907.87 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的891.16 kg·hm^-2和甜玉米+牛膝间作的879.93 kg·hm^-2。因此, 在蔬菜作物轮作的间歇期, 种植填闲作物能有效地降低硝态氮在土壤中的累积, 控制土壤剖面硝态氮向下淋溶。     

邢台县苹果园水肥投入现状及产量差分析

以邢台县"红富士"苹果园为研究对象,通过对当地果园的养分投入类型和投入量、灌溉方式和灌溉量以及产量进行调研,评价其水肥投入水平,并基于Boundary line分析法,探索该地区苹果园最高产量下的最佳养分施用量,以期明确邢台县苹果园水肥投入现状及最高产量水平下最佳养分投入量。结果表明:邢台县苹果园无机肥投入量较高,有机肥投入不足,无机肥N、P_2O5、K_2O平均投入量分别为825、460、692kg·hm~(-2),有机肥仅为177、138、100kg·hm~(-2);有机肥施用率较低,仅占调查总数的27.35%,且施用种类繁多,鸡粪、羊粪及商品有机肥三者总计占比达95.61%。灌溉方式以漫灌、沟灌为主,二者合计占比达93.70%,滴灌仅为6.30%;生长季内灌溉次数多为3~4次;与滴灌相比,漫灌和沟灌单次灌水量分别多用140%、100%。Boundary line模型分析显示,邢台县苹果园最高产量水平下N、P_2O5、K_2O投入量分别为616.50、371.90、553.10kg·hm~(-2),对产量的贡献分别为28.00%、17.60%、22.60%。总之,邢台县苹果园养分投入量较高,轻有机重无机,肥料投入种类繁多,漫灌和沟灌为其主要灌溉方式,水资源浪费严重。     

滴灌施肥对红地球葡萄产量、品质及土体氮磷钾分布的影响

【目的】研究滴灌施肥对‘红地球’葡萄产量、品质与土体氮磷钾分布的影响,为科学合理制定河北省葡萄水肥管理策略提供理论及技术依据。【方法】以河北省怀来县15年生‘红地球’葡萄为试材,设置5个不同水肥投入水平,分别为传统灌溉施肥 (CK)、传统施肥 + 滴灌 (FCK + D)、滴灌施肥Ⅰ (F1 + D)、滴灌施肥Ⅱ (F2 + D)、滴灌施肥Ⅲ (F3 + D)。滴灌用水量为传统灌溉用水量的55%,CK与FCK + D施肥总量相同 (N、P₂O₅、K₂O总施入量分别为2708.7、2615.45、1315.2 kg/hm2),与CK相比,F1 + D总N、P₂O₅、K₂O施入量分别降低了68.32%、87.61%、40.47%;F2 + D较F1 + D减少17.31%的磷和12.54%钾肥量,F3 + D又降低了18.53%的氮肥量。对葡萄的产量与品质和氮、磷、钾等养分在0—100 cm土体中的分布进行了分析,并计算了养分利用效率及成本收益。【结果】2012年和2013年CK处理葡萄产量分别为24115 kg/hm2和23020 kg/hm2,F1 + D处理显著高于CK,分别为28830、27272 kg/hm2,平均提高了19.0%,而F2 + D、F3 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。品质方面,F3 + D的千粒重显著高于CK,在2012与2013年分别为11.39、11.47 kg,平均提高了7.2%,而F1 + D、F2 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。2012年和2013年CK处理果实Vc含量分别为14.36、14.42 mg/100 g,F1 + D、F2 + D和F3 + D显著高于CK,分别平均提高了16.7%、15.2%和15.6%。在土体养分分布方面,土体中上层 (0—60 cm) 滴灌施肥处理养分含量与传统水肥处理不存在显著差异,但60—100 cm土层中,F1 + D的硝态氮、速效磷含量最低,分别为21.37、28.56 mg/kg,F1 + D、F2 + D和F3 + D的速效钾含量分别为126.11、117.75、139.00 mg/kg,均显著低于CK,但三者间无显著差异。滴灌施肥各处理的灌溉水利用效率和肥料偏生产力最高可比CK高出209.1%和266.3%;F1 + D、F2 + D、F3 + D在水肥投入及用工成本上较传统管理分别平均节省了17857.5、18547.5、17752.5元/hm2,实现了增产增效。【结论】葡萄生产中采用滴灌施肥技术,并根据葡萄生育期养分需求 (前期补充氮磷,膨大期后适当增施钾肥),能够显著提高葡萄产量,改善果实品质,降低养分淋失,增加农民经济收益。综合比较,以不降低氮磷钾施肥量、以滴灌施肥代替土施的F1 + D在产量、品质及节本增效等方面综合表现最优,氮、磷向60 cm以下的土层淋洗量也大大减少,比CK增收47145～51024元/hm2。     

冬小麦–夏玉米轮作体系不同新型尿素的氮素利用率及去向

  【目的】  以华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系为研究对象，探究新型尿素对作物氮素吸收及去向的影响。  【方法】  于2016年10月至2017年9月，在河北省辛集市河北农业大学马庄试验站进行小麦15N田间微区试验，微区面积为1 m2，设置施用普通尿素、普通尿素 + 硝化抑制剂 (Nr)、控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素5个处理，各施肥处理氮素施用量均为N 225 kg/hm2，并以不施氮肥处理为对照。  【结果】  5个氮肥处理相比，控失尿素处理的冬小麦产量最高，为8123 kg/hm2；腐植酸尿素处理次之，为8083 kg/hm2；再次为聚能网尿素处理，为8049 kg/hm2。控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素、普通尿素 + Nr、普通尿素的15N当季利用率分别为43.6%、41.1%、37.8%、34.2%、32.2%；控失尿素、腐植酸尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素 + Nr和普通尿素处理，聚能网尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素，普通尿素 + Nr处理则与普通尿素处理的15当季利用率无显著差异；控失尿素的15N当季利用效果最为突出，较普通尿素15N当季利用率提高了35.4%，腐植酸尿素、聚能网尿素较普通尿素15N当季利用率显著提高了27.6%、17.4%。后茬玉米能吸收利用前茬小麦残留在土壤中的氮素，但后茬玉米的土壤残留15N利用率仅为2.98%～3.62%，4种新型尿素处理间后茬玉米15N利用率无显著性差异。小麦收获后，4种新型尿素均显著提高了土壤上层 (0—40 cm) 硝态氮残留量，有利于后茬玉米对氮素的吸收，减少氮素淋溶的可能性。肥料氮总损失表现为控失尿素、聚能网尿素 < 腐植酸尿素、普通尿素 + Nr < 普通尿素。  【结论】  新型尿素显著促进作物对氮素的吸收利用，减少氮素损失，获得高产。4种新型尿素相比，控失尿素增产增效最为突出，土壤中氮残留少，损失率低，其当季利用率、残留率和损失率分别为43.6%、40.8%和15.6%；腐植酸尿素氮当季利用率仅次于控失尿素，而损失率较高达19.8%；聚能网尿素有利于氮素固持在土壤中，其残留率、损失率分别为46.1%、16.1%；普通尿素 + Nr处理的氮素当季利用率偏低而土壤残留率最高，分别为34.2%和47.4%。     

新型尿素对农田土壤N_2O排放、氨挥发及土壤氮素转化的影响

以华北平原农田土壤为研究对象,通过室内静态培养系统研究新型尿素施入土壤后对N_2O排放和氨挥发的影响。供试肥料为聚能网尿素、腐殖酸尿素、控失尿素、普通尿素,脲酶抑制剂为氢醌(C_6H_6O_2),硝化抑制剂为2-氯-6-三氯甲基吡啶(NP)。结果表明,所有施肥处理N_2O排放通量峰值均出现在第2天,其中控失尿素土壤N_2O排放通量最低,为20 168.1μg/(kg·d);与普通尿素相比,控失尿素减少了58.0%的N_2O排放,减排效果最佳。不同新型尿素均能显著降低土壤氨挥发损失量,其中腐殖酸尿素对减少氨挥发损失量的效果最好,聚能网尿素其次,控失尿素最差。培养期间,在0～3 d土壤NO_3~-含量与N_2O排放量显著相关;土壤NH_4~+含量与氨挥发损失量呈极显著相关(P0.01)。     

氮肥与双氰胺配施对温室番茄生产及活性氮排放的影响

【目的】研究田间条件下氮肥与硝化抑制剂双氰胺（dicyandiamide,DCD）配施对温室番茄产量、品质及活性氮损失的影响,明确DCD在棚室蔬菜生产体系中的作用及其硝化抑制效果,为氮肥减施增效提供依据。【方法】试验在河北省永清县番茄主产区北岔口村进行,供试作物为番茄。试验设5个处理,分别为不施氮对照（N0）、传统施氮（Con）、传统施氮+双氰胺（Con+DCD）、减量施氮（Opt）和减量施氮+双氰胺（Opt+DCD）,定期对温室番茄追肥期间土壤无机氮、N₂O排放量和NH₃挥发损失量等指标进行测定。利用流动分析仪测定土壤无机氮含量,气相色谱仪测定N₂O排放量,硼酸吸收-标准稀酸滴定法测定NH₃挥发量。应用SAS软件对不同处理的产量、品质和各个指标进行方差分析。【结果】氮肥与DCD配施可以提高番茄产量,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别提高了20.2%和2.4%,其中Con+DCD产量显著高于Con;同时,Con+DCD和Opt+DCD的氮肥农学效率（NAE）和氮肥偏生产力（PFP）均显著高于Con和Opt,其中Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的NAE分别提高了176.7%和22.3%;此外,配施DCD显著降低了棚室番茄果实的硝酸盐含量,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别降低了28.6%和19.3%,其他品质指标处理间差异不显著。氮肥与DCD配施显著降低了NO3--N在0-100 cm土层的累积,Con+DCD和Opt+DCD的NO3--N累积量分别为607.1和441.8 kg·hm^-2,较Con（708.4 kg·hm^-2）和Opt（524.2 kg·hm^-2）降低了14.3%和15.7%。各处理N₂O排放通量和NH₃挥发速率的峰值分别出现在施肥后第3天和第2天,总体来看,DCD能有效降低N₂O排放和NH₃挥发损失,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的N₂O累积排放量和NH₃挥发累积量分别降低了51.2%、75.4%和17.2%、21.9%。【结论】在本试验条件下,氮肥与DCD配施提高了温室番茄的产量、氮肥农学效率和氮肥偏生产力,减少了土壤NO3--N在0-100 cm土层的累积,降低了N₂O排放量和NH₃挥发损失量,且以减氮50%并配施DCD（Opt+DCD）的效果最好。因此,在温室番茄生产中,适当减氮并配施DCD是一种科学有效的施肥管理方式。     

基于不同监测与估算方法的设施菜田N2O排放量比较

  【目的】  为了分析微气象学方法中反演式气体扩散模型在设施菜田N₂O排放测定分析中的应用效果及精确度，本研究结合静态箱/气相色谱法同步观测结果，比较了两种观测值之间的差异及其形成的各因素，以验证该方法在测定温室气体排放中的可行性。  【方法】  在设施蔬菜大棚中，设置了施肥区和非施肥区，通过箱式法和微气象学方法分别对设施菜田种植区进行72 h的高频监测和全生长季监测，构建N₂O浓度特征曲线和排放通量特征曲线。  【结果】  田闲期棚区上方3.5 m处N₂O浓度明显低于种植期，但田闲期夜间浓度较高，种植期白天浓度较高。棚室内N₂O浓度随高度增加呈下降趋势，且差异明显，而且都高于棚室外背景浓度。静态箱/气相色谱法和反演式气体扩散模型测得棚区N₂O日排放特征具有较好的一致性，但前者测定结果普遍高于后者，静态箱/气相色谱法测得平均排放通量为252.51 μg/(m2·h)，反演式气体扩散模型测得平均排放通量为192.21 μg/(m2·h)，前者比后者高26.75%；在设施番茄全生长季观测中，两种方法测定的N₂O排放通量特征曲线趋势一致，静态箱/气相色谱法测得土壤净排放通量为1817.49 g/hm2，排放系数为0.45%；反演式气体扩散模型测得土壤净排放通量为1250.95 g/hm2，排放系数为0.32%，较静态箱/气相色谱法测得结果降低了29%。  【结论】  反演式气体扩散模型、静态箱/气相色谱法对设施菜田种植区N₂O排放通量的测定结果，趋势上一致性较好，但反演式气体扩散模型观测结果明显低于静态箱/气相色谱法，不过反演式气体扩散模型自动化程度高，可以高密监测设施菜田N₂O排放全过程，且适用于较大区域的观测，为建立多元化的N₂O排放监测体系提供了新的研究方法和思路。