黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明，长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累，不同施肥处理对比，14年后0－200cm硝态氮的累积量NPM＞N＞NP＞M，对应的硝态氮累积率分别为20．3％、30．98％、15．49％和8．51％。化肥配比试验表明，土壤剖面NO3－N的累积与累积率一般随氮肥用量的增加而增加，而且，NO3－N累积深度随氮肥用量的递增而加深，氮磷严重失调时，硝态氮累积率剧增，15年后最大累积率达到42．3％（单施氮180kg/hm^2处理），在施氮引起NO3－N严重累积的情况下，配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率，而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大，从土壤氮素平衡来看，加大施氮量降低氮素利用率，配施磷肥则增加氮肥利用率。     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土供氮能力的变化

【目的】本研究以36年长期定位试验为依托,分析了不同施肥处理对黄土旱塬区黑垆土全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮的影响,以期为黄土旱塬区耕地质量的提高和农业可持续发展提供理论依据。【方法】田间试验始于1979年,设6个施肥处理,即不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷配合(NP);秸秆还田加氮磷肥(SNP);单施农家肥(M);农家肥加氮磷(MNP),试验基本为4年冬小麦-2年春玉米的一年一熟轮作制。于每年作物收获后以20 cm为间隔分层采集各处理0-100 cm土层土壤样品测定其土壤全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮含量。【结果】长期施用有机肥能够明显提高旱塬区农田耕层土壤氮的总贮量,M和MNP处理的耕层土壤全氮含量较试验开始时提高了34.0%和42.7%;长期施有机肥能提高土壤中氮素养分的供应能力,SNP、M和MNP处理耕层土壤碱解氮含量比CK分别提高27.1%、34.2%和65.0%,比N处理提高了28.5%、35.7%和66.8%,比NP提高19.8%、26.5%和55.5%;长期施有机肥能够显著增加土壤有效氮的活性库,SNP、M和MNP处理的耕层土壤微生物氮比CK分别提高了217.0%、147.6%、120.2%;SNP、M和MNP处理能够有效减少土壤剖面中硝酸盐淋溶和深层累积,长期不施肥和单施化肥0-20 cm耕层NO_3~--N含量显著减少,相对MNP减少了58.3%~61.7%,长期单施氮肥土壤剖面深层硝态氮累积量最大在80-100 cm处硝态氮量达到23.98 kg/hm2,是NP处理的近7倍、MNP处理的51倍,长期施用有机肥和秸秆还田大幅度提高了0-20 cm耕层土壤硝态氮含量,降低了NO_3~--N向深层的转移,80-100 cm土层NO_3~--N含量不足0.5 mg/kg;长期单施氮肥0-100 cm剖面各层NO_4~--N含量均高于其它处理。【结论】长期施用农家肥、农家肥与氮磷肥配施、秸秆还田与氮磷肥配施既能增加旱地农田耕层土壤氮库,又能提高土壤中氮素养分的有效性和供应能力、扩大土壤有效氮的活性库,同时又可减少NO_3~--N向土壤深层的淋移和累积,使土壤中更多的NO_3~--N保留在耕层,耕层土壤矿质氮的蓄保能力增强,提高肥料利用率高,是黄土旱塬耕地质量提高和农业可持续发展的科学施肥方式。     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量，并造成硝态氮的淋溶，单施氮肥硝态氮淋溶深度达150cm；氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶，提高了氮肥的利用率；在贫氮地区土壤上，尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下，连续种植小麦、玉米、苜蓿，以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小，而小麦连作施肥累积量最大；而且，无论施肥与否，均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中，粮草3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小，其余轮作系统的造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存。     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续 13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量 ,并造成硝态氮的淋溶 ,单施氮肥硝态氮淋溶深度达 150 cm;氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶 ,提高了氮肥的利用率 ;在贫氮地区土壤上 ,尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下 ,连续种植小麦、玉米、苜蓿 ,以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小 ,而小麦连作施肥累积量最大 ;而且 ,无论施肥与否 ,均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中 ,粮草 3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小 ,其余轮作系统均造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存     

施肥对土壤硝态氮含量及分布的影响及合理施肥研究

通过３ａ６季作物收获后测定不同施肥方式下潮土１ｍ土层中的硝态氮,结果表明无论是０￣２０ｃｍ,８０￣１００ｃｍ还是０￣１００ｃｍ土层,其硝态氮含量顺序均是Ｎ〉ＮＫ〉ＮＰＫ〉ＳＮＰＫ〉ＭＮＰＫ：０￣２０ｃｍ土层中硝态氮相对值随降雨量增大而减小。降水量大则硝态氮向下淋溶较多;施有机肥或秸秆还田有减轻淋溶的作用。０￣６０ｃｍ土层中硝态氮相对值在测定时期及处理之间差异均不显著。     

不同氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响

利用盆栽试验,研究了氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响。结果表明,施用氮肥使蔬菜的生长量提高1.1～6.1倍,但增长并不与氮肥用量同步。氮肥用量较高时,蔬菜生长受到抑制,生长量有降低趋势;硝态氮含量却随氮肥用量增加而不断升高,两者呈显著正相关（r=0.933～0.957）。蔬菜各器官、部位的硝态氮含量存在明显差异。不施氮肥时,根的硝态氮含量大于茎叶,茎又大于叶;施氮后根的含量小于茎叶,茎小于叶;无论施氮与否,叶柄的含量均高于叶片。把蔬菜的生长、硝态氮吸收及还原转化联系起来分析,可以看出,增加氮肥用量虽然提高了硝酸还原酶活性,但硝态氮的还原作用仍小于吸收,从而导致蔬菜体内出现硝态氮累积。而且,随氮肥用量增加,硝态氮累积量的增加远超过了生长量的提高,使硝态氮含量迅速升高。     

施肥与灌水对硝态氮在土壤中残留的影响

通过田间试验研究不同施氮量与灌水量对春玉米和冬小麦田土壤中硝态氮分布与累积的影响,结果表明,春玉米收获后0~2 m土壤中累积硝态氮185.7~748.0 kg/hm2,其中1 m以上占57.9%~70.1%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的1.8%(N 112.5 kg/hm2),50.7%(N 225 kg/hm2),56.7%(N 337.5 kg/hm2)和77.0%(N450 kg/hm2)。不施N和施N 112.5 kg/hm2时春玉米田土壤剖面没有明显累积峰;施N等于或高于225 kg/hm2时在60~80 cm土层有明显累积峰,施氮量高的峰值较高;施N 450 kg/hm2时在120~140 cm深度出现另一个累积高峰。冬小麦收获后土壤0~2 m硝态氮累积量为74.9~328.8 kg/hm2,其中1m以上占67.8%~90.7%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的19.5%(N 112.5 kg/hm2),35.6%(N 225 kg/hm2),58.9%(N 337.5 kg/hm2)和56.4%(N 450 kg/hm2)。冬小麦田收获后土壤深层(1~2 m)没有明显的硝态氮累积,即使施氮量高达450 kg/hm2时也只在表层40 cm以上累积较多。不论是春玉米还是冬小麦,当生育期施氮量大于225 kg/hm2时0~2 m土层均有明显的硝态氮累积,施氮量高的累积量较高。施氮量是造成土壤中硝酸盐累积的主要因素,灌水量对春玉米田硝态氮的向下迁移有显著影响。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N—hmxer）、减施化肥氮26％（74％N-farmer）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N（74％N—farmer＋S）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N和采用滴灌（74％N-farmer＋S＋D）、减施化肥氮45％结合调节土壤C／N和采用滴灌（55％N-farmer＋S＋D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明。55％N-farmer＋S＋D模式下番茄产量最高为108349kg·hm^-2,产投比最高为26．1;与N—farmer模式相比,74％N-farmer、74％N—farmer＋S、74％N-farmer＋S＋D和55％N—farmer＋S＋D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55％N—farmer＋S＋D模式的氮素当季利用率为9．56％,氮素农学效率为43．67kg·kg^-1,均显著高于N—farmer模式（P〈0．05）;氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55％N-farmer＋S＋D模式的效率最高为598．06kg·kg^-1;55％N-farmer＋S＋D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493．81kg·kg^-1和53．84％,均高于N—farmer模式。氮平衡结果表明,N—farmer模式的表观损失最高,55％N-farmer＋S＋D模式显著低于N—farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74％N—farmer＋S、74％N—farmer＋S＋D和55％N-farmer＋S＋D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N—farmer模式,拉秧期N—farmer模式累积的硝态氮含量最高达705．24kg·hm^-2,74％N-farmer＋S＋D模式累积的硝态氮含量最低为453．75kg·hm^-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0—40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50％。综合以上分析结果,集成模式55％N—farmer＋S＋D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。     

黄土高原黑垆土施肥的作物累积产量及土壤肥力贡献

施肥的作物产量和土壤肥力贡献是评价施肥是否科学的关键参数,为了给黄土高原黑垆土区施肥及农业可持续发展提供科学的决策依据,通过设置在黄土高原黑垆上的长期定位试验系统研究了不同施肥的作物产量和土壤肥力贡献。试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、单施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理。结果表明,所有处理玉米和小麦累积产量与种植年限显著正相关。MNP、SNP、NP、M4处理玉米年均产量分别为8 856、7 089、7 226、7 043 kg·hm~(-2),小麦年均产量分别为4 916、3 747、4 132、3868kg·hm~(-2),均显著高于对照(CK)。SNP、M和MNP处理玉米和小麦产量与NP处理相近或高于NP处理。氮肥、磷肥的作物累积产量贡献量与种植年限分别呈二次凹函数和凸函数关系。氮磷配施(NP)、秸秆还田的作物累积产量贡献量则与种植年限显著正相关,其年均玉米产量贡献量分别为3408、2191kg·hm~(-2),小麦产量贡献量分别为429、206kg·hm~(-2)。长期施用有机肥及秸秆还田可显著增加土壤有机质和全氮含量。长期施磷肥土壤有效磷含量显著增加,而长期施用有机肥土壤有效磷和速效钾含量均显著增加。总体而言,黄土高原黑垆土区长期平衡施用化肥、施用有机肥、秸秆与化肥配合施用及有机肥与化肥配合施用均可增加作物产量,提升土壤肥力质量,适宜化肥施用量为N 90kg·hm~(-2)、P_2O_5 75 kg·hm~(-2),秸秆还田可隔年施磷。     

长期施用化肥对黑垆土酶活性影响

对设在黄土高原旱地土壤上的长期化学肥料定位试验经16年连续施肥后收获期土壤的5种酶活性进行了测定,结果表明,土壤过氧化氢酶活性随施磷量的增加而降低,脲酶活性随施氮肥量增加而增加。相关分析表明碱性磷酸酶活性与有机C相关达显著水平,过氧化氢酶活性与有效磷达极显著负相关。通径分析表明蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性对产量的影响作用达到显著或极显著水平,土壤酶活性是土壤物理化学性质等的综合作用结果,用它们可以对长期施用化肥的土壤肥力进行评价。     

长期施肥对薄层黑土酶活性及土壤肥力的影响

利用29年的长期定位试验,对不同的施肥方式下薄层黑土酶活性及肥力进行了研究,探讨长期施肥对土壤酶活性及与土壤肥力的影响。结果表明,化肥与有机肥配合施用能明显提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性。相关分析结果显示,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性与有机质、全氮、全磷、有效磷、碱解氮呈显著正相关。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶综合活性可以反映长期施肥后薄层黑土质量的变化趋势。     

长期不同施肥对缕土肥力及作物产量的影响

在陕西关中典型土壤——蝼土进行了连续25年的定位施肥试验。通过对25年来不同施肥小区土壤肥力差异的分析研究表明，多年连续施肥，可以明显提高土壤中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量以及作物产量，即单施化肥或有机-无机肥料配合施用，都可以增强土壤养分容量及其供应强度，有利于培肥土壤，提高作物产量，其中又以有机-无机肥料配合施用的效果更好。     

长期不均衡施肥对紫色土肥力质量的影响

利用长期定位试验研究了不均衡施肥对紫色土土壤肥力、肥料利用率和养分平衡状况的影响。结果表明,连续11年不施肥,耕层土壤有机质和全氮含量降低,施用化肥的各个处理土壤有机质和氮素含量稳中有升,其中以NPK均衡施用增幅最大。所有施磷处理,土壤速效磷含量与试验前相比都有大幅度提高;无论施钾与否,土壤缓效钾含量均比试验前降低,稻草还田土壤缓效钾下降最少。不均衡施肥降低了肥料利用率和肥料的增产效果。每季施N.150kg/hm2,维持了土壤氮素肥力;每季施P2O560～75.kg/hm2,磷素都有赢余;除秸秆还田处理钾素有盈余外,其余各处理钾都亏缺。     

施肥对砂姜黑土基础肥力及强筋小麦产量、品质的影响

为探讨不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果和不同土壤基础肥力水平对优质强筋小麦产量及品质的影响,在22年长期定位试验的基础上,研究了不同施肥方式下砂姜黑土基础肥力的变化,并分析了土壤主要养分性状与强筋小麦产量和品质的关系.结果表明,长期单施有机肥或有机肥与化肥配合施用均能较单施化肥处理显著提高土壤全氮、有机质、碱解氮、速效磷及速效钾的含量;同一施氮水平,有机肥与化肥配施处理的基础肥力产量(不施肥时的产量)较单施化肥的高2715.0kg·hm-2.土壤有机质、全氮、全磷及速效磷含量与籽粒产量、蛋白质、湿面筋和沉降值均呈正相关.有机肥与化肥配施不仅是培肥地力的主要途径,同时还是确保优质小麦保优栽培,实现可持续发展的有效措施.     

呼伦贝尔市岭东黑土区耕地土壤肥力的演化

本研究结合全国耕地地力调查与质量评价项目的实施,利用“3S”技术对呼伦贝尔市岭东黑土区的68.11万公顷耕地进行了系统调查。根据1980～1982年全国第二次土壤普查927个土壤农化样点,与2002～2003年全国耕地地力调查与质量评价项目的1007个农化样点的同位对比资料,对该地区土壤的肥力现状进行了系统的分析。结果表明,该地区的耕地土壤肥力退化明显,其中土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾下降幅度较大,20年间分别下降了15.52g/kg、0.813.g/kg、27.7.mg/kg、64.3.mg/kg,下降幅度分别为25.38%、26.3%、12.93%和27.35%。只有土壤速效磷表现明显上升趋势,增长幅度达105.83%,这与多年大量施用磷肥有关,说明人类的生产活动对土壤肥力的变化有重大影响,通过合理有效地补充土壤养分是能够调节土壤养分平衡的。     

长期不同施肥对(土娄)土肥力及作物产量的影响

在陕西关中典型土壤——塿土进行了连续25年的定位施肥试验。通过对25年来不同施肥小区土壤肥力差异的分析研究表明,多年连续施肥,可以明显提高土壤中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量以及作物产量,即单施化肥或有机—无机肥料配合施用,都可以增强土壤养分容量及其供应强度,有利于培肥土壤,提高作物产量,其中又以有机—无机肥料配合施用的效果更好。     

不同施肥模式对赤红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

采用长期定位田间试验,研究不同施肥模式对赤红壤旱地花生一甘薯轮作制产量和土壤肥力的影响.5年定位试验表明,平衡施肥平均产量最高,花生和甘薯比常规施肥增产13.1％～13.5％,净增收提高14.0％;氮磷钾对花生和甘薯的增产率逐年提高,但花生和甘薯分别对缺磷和缺钾较敏感.年际间产量变化趋势表明,常规施肥对花生和甘薯产量的变异系数大于平衡施肥;不施肥区和氮磷钾缺素区的产量均呈现逐年下降,但缺氮对花生产量的敏感性大于甘薯,甘薯缺磷或缺钾对产量的敏感性高于花生.平衡施肥的氮磷钾利用率平均分别为40.9％、17.7％和24.2％;缺素区的土壤供肥量比不施肥区提高了近1倍;土壤有机质都有所提高,施用氮肥都使土壤酸度有所增加;不施肥区和氮磷钾缺素区都使相应的土壤速效养分明显下降;常规施肥使土壤有效磷下降22.5％,碱解氮和速效钾则基本维持不变,但平衡施肥使土壤有效磷含量基本不变,碱解氮和速效钾则分别提高26.2％和38.4％.     

长期施肥对土壤肥力的影响

基于长期试验资料,从土壤肥力的角度综述了长期施肥对土壤肥力指标有机质、N素、P素和K素含量,微生物生物量及数量和土壤酶活性的影响,指出长期施用有机肥及有机肥与化肥配施是维持和提高土壤肥力的关键,可促进农田生态系统可持续发展。     

黄土高原旱地不同施肥对土壤肥力与产量的影响

Long-term fertility experiments have become an important tool for investigating the sustainability of cropping systems. Therefore, a long-term (18-year) fertilization experiment was conducted in Changwu County, Shaanxi Province, China, to ascertain the effect of the long-term application of chemical fertilizers and manure on wheat yield and soil fertility in the Loess Plateau, so as to provide a scientific basis for sustainable land management. The experiment consisted of nine fertilizer treatments with three replicates arranged in a completely randomized design: 1) CK (no fertilizer); 2) N (N 120 kg ha-1); 3) P (P 26.2 kg ha-1); 4) NP (N 120, P 26.2 kg ha-1-2); 5) M (manure 75 t ha-1); 6) NM (N 120 kg ha-1, manure 75 t ha-1); 7) PM (P 26.2 kg ha-1, manure 75 t ha-1); 8) NPM (N 120 , P 26.2 kg ha-1, manure 75 t ha-1); and 9) fallow (no fertilizer, no crop). N fertilizer was applied in the form of urea and P was applied as calcium super phosphate. The results showed that precipitation had a large effect on the response of wheat yield to fertilization. Manure (M), NP, PM, NM, and NPM treatments significantly increased (P < 0.05) average yield. In the NP, PM, NM and NPM treatments, the percentage increases in yield due to fertilization were highest in normal years, and lowest in the drought years. Long-term P application enhanced soil available P markedly, and manure applications contributed more to soil fertility than chemical fertilizers alone. Chemical fertilizers applied together with manure distinctly improved soil fertility. The results also showed that the soil nutrient concentration changed mainly in the 0--60 cm layers and fertilization and planting only slightly affected soil nutrients below the 100 cm layers.