不同材料包膜氮肥氮素挥发特征及对油菜产量的影响

【目的】施用包膜缓/控释肥料是减少氮素损失,提高氮肥利用率的重要途径之一。新型有机-无机复合包膜氮肥具有缓释性能好、环境友好等优点。研究不同有机-无机复合包膜氮肥的气态氮损失特征,可为新型包膜缓/控释肥料的研发与应用提供科学依据。【方法】本研究以改性聚乙烯醇分别与无机材料硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉、硫磺进行混合作为包膜材料制备包膜尿素(分别记作Ag、Af、Ac、Ap、As肥料),采用室内培养方法,以普通尿素为对照(CK),通过测定60 d内土壤的氨挥发速率和氮氧化物排放速率,揭示不同膜材料包膜氮肥施入土壤后的氨挥发和氮氧化物排放特征。并设计盆栽试验,研究施用不同包膜氮肥对油菜生长和产量影响。【结果】施肥后土壤氨挥发从培养的第1天开始出现,且不同包膜氮肥的氨挥发速率均在培养的第3—10天达到最大值,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的最大氨挥发速率分别为1.132、0.373、0.508、0.696、0.347和0.304mg·L~(-1)·d~(-1),各包膜肥料氨挥发峰值的出现时间迟于普通尿素,说明包膜肥料的包裹层可以有效地阻碍外界水分同其内部的尿素核心相接触,使尿素溶解时间延长,减缓尿素溶出速率。氨挥发速率呈现先快后趋于平稳的趋势。CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氨挥发总量分别为104.0、88.2、93.4、95.6、81.9和79.4 mg,Ag、Af、Ac、Ap和As肥料氨挥发总量较普通尿素CK分别降低了15%、10%、8%、21%和23%。包膜肥料的氮氧化物排放特征与氨挥发相似,氮氧化物排放速率峰值与氨挥发相比明显后移。排放高峰期出现在第6—23天,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氮氧化物排放速率峰值分别为0.092、0.033、0.039、0.051、0.027和0.022 mg·L~(-1)·d~(-1),其氮氧化物排放总量分别为15.8、11.1、12.4、13.2、10.3和8.5 mg,包膜肥处理氮氧化物排放总量均低于普通尿素处理。各处理氨挥发占氮素气态损失总量的80%—90%。施用包膜肥料的油菜产量与普通尿素(CK)相比均有提高,提高量分别为47%(Ag)、37%(Af)、31%(Ac)、52%(Ap)、63%(As)。【结论】氨挥发是肥料氮素气态损失的主要形式,发生在施肥后的前两周。硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉和硫磺与改性聚乙烯醇制备的包膜肥料对氨气和氮氧化物的排放具有抑制作用,能够提高油菜产量。     

东北黑土区荒地开垦种稻后土壤养分及pH值的变化特征

以东北黑土区荒地(0年,为对照土壤,原始自然草甸植被)和不同开垦年限(12年、25年、35年、45年、62年和85年)稻田(地形、种植制度、施肥和水分管理等大致相同)土壤为研究对象,研究了荒地开垦种稻后土壤养分及土壤p H值的变化特征。结果表明,随开垦种稻年限的延长,土壤有机碳含量大体表现为先上升后下降趋势,在种稻85年时,0~20 cm和20~40 cm土壤有机碳含量显著低于荒地(P0.05),下降幅度分别为19.93%和25.51%,年下降率分别为0.09 g kg~(-1) yr-1和0.10 g kg~(-1)yr-1。土壤全氮、全磷含量随种稻年限延长大体呈下降趋势,种稻85年时,0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层土壤全氮含量分别下降了33.83%、41.31%和33.07%,土壤全磷含量分别下降了17.76%、21.71%和21.83%。0~20 cm土壤碱解氮含量呈逐渐下降趋势,20~40 cm和40~60 cm土壤碱解氮含量在种稻25年间和25~45年间呈下降的趋势。土壤速效磷含量呈波动变化,但以增加为主。土壤速效钾含量大体呈先上升后下降趋势。土壤p H值随种稻年限延长呈缓慢上升趋势,以20~60 cm土壤p H上升最为明显。因此,东北黑土区荒地开垦种稻后土壤由酸性趋于中性发展,土壤酸度得到改善,但土壤肥力明显下降,应注重有机碳的补充及氮磷钾肥的适量施用,以维持和提高土壤肥力水平。     

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N 75、300、525 kg/hm2，记为N₁、N₂和N₃；三个灌水量为25、35和45 kPa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—30 cm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—30 cm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 (25 kPa + N 300 kg/hm2)、W₂N₁ (35 kPa + N 75 kg/hm2) 和W₁N₁ (25 kPa + 75 kg/hm2) 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—30 cm土层酸解铵态氮和0—20 cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35～6 kPa范围内达最高值，此土壤水分含量下的0—20 cm土层酸解氨基酸氮含量在施N 75 kg/hm2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35 kPa、每季随水施N 75 kg/hm2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

秸秆集中深还田两年后对土壤主要性状及玉米根系的影响

采用翻转犁开沟的方式,在秋收后将秸秆集中深还田,探讨该模式实施两年后对土壤主要理化性质及玉米根系的影响。结果表明,随着秸秆还田量的增加,各层次土壤容重较CK处理降低了2.42%~10.67%;土壤含水量较CK处理增加了3.99%~14.68%;土壤有机质及全氮含量较CK处理均有显著提高,提高幅度分别为4.34%~97.97%、1.53%~44.36%;玉米根系总根长、总根表面积、总根体积以及平均根系直径均大于CK处理,以12 000 kg·hm-2处理效果最为显著。综上,秸秆集中深还田对降低土壤容重,提高土壤蓄水量、有机质和氮素含量,促进根系生长效应明显。     

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。     

辽宁省水稻生产中硅肥施用技术的研究 Ⅰ钢渣硅肥的施用技术

探讨了田间条件下钢渣硅肥的用量和施用方法。结果表明:供试土壤的水浸态硅含量低于85mgkg-1,施用钢渣硅肥能够显著提高水稻的产量;依据产量和肥料用量关系的效应方程,除康平地区的碱性水稻土外,供试的其它地区比较合理的钢渣施用量为1500kghm-2;钢渣硅肥可明显提高水稻植株体内SiO2含量,根据水稻植株体内SiO2含量随钢渣硅肥施入量的变化情况,沈阳市康平县最佳的施入量也应为1500kghm-2,钢渣基施更有利于水稻对SiO2吸收和利用;钢渣硅肥对土壤pH值影响不大,钢渣硅肥具有一定的后效。     

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0~50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮。在0~80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%~60%之间,只有渗灌处理0~10 cm,10~20 cm及沟灌处理0~10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%~36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

东北半干旱区秋后玉米地不同处理方式对土壤水分状况的影响

探讨了秋收后玉米地灭茬、灭茬后覆膜、留茬等不同处理方式对春播前土壤含水量的影响;测定结果表明,各处理春播前田间的表层土壤水分含量为覆膜>灭茬>留茬,且覆膜和灭茬处理的土壤含水量随时间延长变化较小,而留茬处理的土壤含水量随时间延长下降明显。     

节点式渗灌温室黄瓜适宜灌水控制下限的研究

以温室栽培小区节点式渗灌灌溉试验的方法,研究黄瓜生育前期和后期不同灌水控制下限对黄瓜田间耗水量、作物产量以及水分利用效率的影响,灌水控制上限为田间持水率,计划湿润层的湿润比为0.7。结果表明,灌水控制下限土壤水吸力值与灌水量、黄瓜产量和水分利用效率的数量关系可用二元二次方程表达;黄瓜前、后2个生育期灌水控制下限土壤水吸力值分别为20 kPa及35 kPa时,可实现节水、高产和高效的同步提高。