不同深施方式对太湖地区稻田氨挥发和氮肥利用率的影响

本研究以太湖地区稻田为研究对象开展连续两年的田间试验,通过设置不施氮肥（CK）、常规施氮（CN）、减氮表施（RN）、减氮侧深施（RNS）和减氮穴施（RNP）5种施氮处理,探究不同深施方式对稻田氨挥发与氮肥利用率的影响。结果表明,与表施处理（CN和RN）相比,RNS和RNP通过降低田面水NH₄⁺-N浓度和pH分别减少30.95%~41.54%和66.71%~72.23%的氨挥发排放（P<0.05）。相较于RN处理,RNP促进水稻根系生长并增加根区土壤有效氮含量,进而增加水稻产量（6.23%）,提高氮肥利用率（50.15%）,降低土壤氮盈余（63.92%）（P<0.05）。与CN处理相比,RNS显著降低土壤氮盈余（29.20%）（P<0.05）,但水稻吸氮量和氮肥利用率均未显著增加。相较于RNS,RNP进一步降低氨挥发损失（50.84%）和土壤氮盈余（51.07%）,提高氮肥利用率（40.40%）（P<0.05）。综上所述,RNP的农学和环境效益最高,但因穴施机械及肥料造粒技术等因素的限制,尚难应用于实际生产;而侧深施肥在我国水稻大规模集约化生产中效益较高且切实可行。     

不同施氮量及施氮方式对水稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

施用缓控释氮肥是降低稻田土壤氨挥发损失的常用措施之一。将缓控释氮肥与速效氮肥配施,可以解决水稻对氮素的需求与降低氮素损失之间的矛盾。在保证水稻产量的前提下,以减少稻田氨挥发损失、提高氮肥利用效率以及降低环境污染为目的,采用大田裂区试验的方法,设置不施氮肥和施氮量分别为60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)kg·hm-2 5个施氮水平,以及氮肥一次性施用(SF)及氮肥一基二追(TF)2种施肥方式,研究不同氮肥用量及运筹模式对水稻田氨挥发、氮肥利用率以及水稻产量的影响:结果表明,氮肥施用方式和施氮量对水稻田氨挥发损失量影响显著,同一施氮方式下,稻田土壤氨挥发损失量随着施氮量增加而增加,SF各处理氨挥发损失量为14.46～23.74 kg·hm-2,TF各处理的氨挥发损失量则为23.3～47.74 kg·hm-2,SF氨挥发损失量比TF降低37.9%～50.3%;氮肥施用方式显著影响氮肥表观利用率和氮肥偏生产力,SF和TF的最大氮肥表观利用率均出现在N180,分别为50.02%和38.68%;低施氮量(N60)和高施氮量(N240)时,TF氮肥偏生产力高于SF,而施氮量为120(N120)kg·hm-2、180(N180)kg·hm-2时,SF比TF氮肥偏生产力分别高出3.32和5.58 kg·kg-1;施氮量极显著影响水稻的氮素吸收量和氮肥农学利用率;SF和TF的最高产量分别出现在N180和N240,且SF高于TF,两者相差465.3 kg·hm-2。缓控释氮肥与速效氮肥配施一次性施肥可以有效降低稻田氨挥发损失,同时提升氮肥表观利用率和偏生产力,且能在施氮量较低的情况下获得较高产量,在水稻氮肥管理上具有应用价值。     

聚脲甲醛缓释肥对太湖稻麦轮作体系氨挥发及产量的影响

【目的】通过研究尿素和聚脲甲醛缓释肥 (MU) 对太湖地区稻麦轮作体系氨挥发、氮肥利用率及产量的影响,为新型缓释肥料的推广和降低农田氨挥发损失提供理论依据。 【方法】田间小区试验在江苏苏州进行,种植制度为水稻小麦轮作,供试聚脲甲醛缓释氮肥有两个,MU70 (含氮量39%) 和MU50 (含氮量40%),供试土壤为潜育型水稻土。除对照外,施氮量稻季为N 270 kg/hm2,麦季为N 190 kg/hm2。以施用普通尿素为对照,试验共设6个处理,分别为100%MU50 (单施缓释肥)、100%MU70、50%MU50 (缓释肥配施尿素)、50%MU70、当地常规 (U) 和对照 (CK)。各处理中缓释肥全部用于基施,尿素分三次追施。施肥后的第二天采用密闭室间歇通气—稀硫酸吸收法测定田间氨挥发通量。收获期测产,计算各处理的经济收益。 【结果】氨挥发主要发生在稻季,稻季施用MU可降低稻田的氨挥发损失,表现为100%MU50≈100%MU70 < 50%MU50≈50%MU70 < U。相比U处理,单施MU可导致水稻减产,而MU配施尿素可保证产量,50%MU50和50%MU70的产量比U处理分别提高了5.7%和3.2%;麦季单施MU处理的氨挥发和产量均显著低于U处理,50%MU50和U处理的氨挥发和产量无明显差异,而50%MU70处理的氨挥发损失高于U处理。稻季和麦季的MU与尿素配施处理的氮肥利用率均高于U处理的,而单施MU处理的氮肥利用率均显著低于U处理的,其中不同的是,稻季50%MU50处理的氮肥利用率比U处理显著提高了8.1%;麦季50%MU70处理的氮肥利用率比U处理的显著提高3%。 【结论】综合考虑农学和环境效益,稻麦轮作体系50%MU50的总净收入是30259元/hm2,相比U处理 (30168元/hm2) 差异不大,但前者显著降低了氨挥发损失,提高了氮肥利用率。因此,MU50和尿素1∶1配施模式值得在太湖地区推广应用。      

减氮条件下施用固氮蓝细菌对黑土稻田水稻产量、氨挥发和氮肥利用率的影响

采用盆栽试验,设置5个处理：不施氮肥(0N)、70% 施氮量(0.315 g/盆,计105 kg/hm²;0.7N)、全量施氮(0.45 g/盆,计150 kg/hm²;1N)、70% 施氮量配施高温灭活固氮蓝细菌(0.7NDB)、70% 施氮量配施新鲜固氮蓝细菌(0.7NB),研究减氮条件下施用固氮蓝细菌对黑土稻田水稻产量、氨挥发损失和氮肥利用率的影响。结果表明,0.7NB处理水稻籽粒重与1N处理差异不显著,但比0.7N处理显著增加23.32%。0.7NB处理的氮肥表观利用率和农学利用率比0.7N处理分别提高了1.2倍和1.78倍,同时比1N处理分别提高了48.00% 和35.57%。与0.7N处理相比,0.7NB处理能够降低土壤氨挥发速率和累积氨挥发量,而0.7NDB处理则显著增加了累积氨挥发量。与1N处理相比,0.7NB、0.7NDB处理的氨挥发速率和累积氨挥发量显著降低,总累积氨挥发量分别降低了66.80% 和37.36%。研究结果表明施用新鲜固氮蓝细菌可以代替30% 氮肥,既能维持水稻产量,又能降低土壤氨挥发损失,提高氮肥利用率。     

追施生物炭对稻麦轮作中麦季氨挥发和氮肥利用率的影响

【目的】利用田间定位试验,对比研究生物炭施入土壤经过三年老化及追施新生物炭对稻麦轮作体系中麦季土壤氨 (NH₃) 挥发、氮肥利用率和产量的影响。【方法】试验共设6个处理,其中对照处理2个为N0B0 (不施氮肥+不施生物炭)、N1B0 (单施N 250 kg/hm2);2012年施用生物炭处理2个为N1B1 (N 250 kg/hm2 + 生物炭20 t/hm2)、N1B2 (N 250 kg/hm2 + 生物炭40 t/hm2);2015年追施生物炭处理2个为N1B1 + B (N1B1 + 生物炭10 t/hm2)、N1B2 + B1 (N1B2 + 生物炭20 t/hm2)。【结果】与N1B0处理相比,N1B1和N1B1 + B处理NH₃挥发累积量分别减少36.6%、6.4%,氮肥利用率提高30.1%和14.1%,小麦产量增加55.6%和26.9%;而N1B2、N1B2 + B1处理NH₃挥发累积量分别增加20.3%、40.5%,氮肥利用率提高35.9%和14.3%,小麦产量增加72.5%和18.9%。与老化生物炭处理相比,追施生物炭处理显著增加了小麦季氨挥发累积量,并显著降低了小麦氮肥利用率和产量。【结论】农田中施用生物炭可明显增加小麦季产量和氮肥利用率。老化生物炭低施用量 (20 t/hm2) 处理能显著减少NH₃挥发损失,并且更有效的提高小麦氮肥利用率和产量。     

有机肥氮替代比例对双季稻氮肥利用率及氨挥发特征的影响

为有效防控稻田氨(NH₃)挥发损失并提高水稻氮(N)肥利用率,采用密闭室间歇通气法,设置有机肥N替代化肥N的0%(ON0)、10%(ON0.1)、20%(ON0.2)、30%(ON0.3)、50%(ON0.5)、80%(ON0.8)6个不同替代比例处理及对照处理(不施N,CK),通过田间小区试验研究双季稻田NH₃挥发速率的季节性变化规律及损失特征和N肥利用率的影响。结果表明:水稻N肥吸收利用率、农学利用率、偏生产力和N收获指数随有机肥N替代比例的增加表现出先升高后降低的趋势,且以ON0.2和ON0.3处理最高,其中早稻N肥利用率显著高于ON0处理。早、晚稻田NH₃挥发峰值分别发生于施肥后2～5、1～3 d。双季稻生长季NH₃挥发损失总量(率)以ON0处理最高,达N 76.18 kg·hm-2(22.38%);而有机肥N替代处理NH₃挥发损失总量(率)为N 42.26～68.13 kg·hm-2(12.81%～20.65%),与有机肥N替代比例呈显著负相关关系。较ON0处理,有机肥N替代处理双季稻单位产量NH₃挥发强度降低0.74～2.10 kg·t-1,早稻季有机肥N替代20%～80%处理、晚稻季替代30%～80%处理减排效果达到显著水平。相关分析表明,NH₃挥发总量与田面水NH4+-N浓度平均值呈显著正相关,与NO^3--N浓度平均值和pH无显著相关性。可见,有机肥N替代20%～30%能有效减少双季稻田NH₃挥发,降低N素损失风险,促进养分吸收,提高水稻N肥利用率。     

含氯氮肥对太湖稻麦轮作体系氨挥发及作物产量的影响

【目的】通过研究尿素、氯化铵以及二者混合高塔造粒而成的含氯脲铵氮肥对太湖地区稻麦轮作体系作物产量、氮肥利用率、氨挥发损失、土壤氯残留和耕层土壤 pH 的影响,为新型含氯氮肥的推广,降低环境风险提供理论依据。【方法】通过两年稻麦轮作季的田间小区试验,在当地适宜施氮量条件下,以 CK (不施氮) 和施用普通尿素为对照,研究了两种含氯氮肥的施用对稻麦轮作体系作物产量和氮肥利用率的影响。采集作物收获后 0—20 cm、20—40 cm 土壤样品,采用硫氰酸汞比色法测定土壤氯残留;施肥后采用密闭室间歇通气－稀硫酸吸收法测定氨挥发通量。【结果】尿素、氯化铵和含氯脲铵处理对稻麦产量无显著影响,但与尿素相比含氯脲铵对稻麦有增产的趋势,而氯化铵对小麦有减产趋势。与尿素相比施用含氯脲铵显著提高氮肥利用率 7.0% (P < 0.05)。氨挥发主要发生在稻季,与施用尿素相比单施氯化铵使麦季氨挥发降低 26.3% (1.39 kg/hm2),而使稻季氨挥发增加 10.4% (2.67 kg/hm2);含氯脲铵使麦季和稻季的氨挥发分别降低 5.2% (0.55 kg/hm2) 和 12.9% (6.16 kg/hm2)。施用含氯氮肥土壤氯残留表现为稻季显著增加,而麦季则显著降低的趋势,收获期耕层土壤 (0—20 cm) 氯离子含量最高不超过 160 mg/kg,低于水稻和小麦的耐氯临界值。经过两个稻麦轮作循环后,施用氯化铵土壤 pH 比尿素下降 0.88 个单位,而施含氯脲铵土壤 pH 与尿素没有显著差异。【结论】在太湖地区稻麦轮作体系中,综合考虑产量和环境效益,含氯脲铵氮肥与两种单质肥料相比有一定优势,为氨挥发减排和氯化铵施用难题的解决提供了依据。     

界面阻隔材料对稻田产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响

氨挥发是稻田氮素损失的一个重要途径,有效控制稻田氨挥发对水稻增产减排具有重要意义。界面阻隔材料具有环境友好性和低成本的特点,可以作为一种截然不同的氨挥发减排方法。本研究比较分析了3种界面阻隔材料对水稻产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响,以期为水稻降本增效及减少环境污染提供技术支持。通过在稻田喷施表面分子膜材料和覆盖稻糠,比较了两种表面分子膜材料——聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)及稻糠(RB)施用后水稻产量及其构成、稻田田面水pH和铵态氮及硝态氮含量动态、稻田氨挥发及氮肥吸收利用的变化特征。结果表明, 3种界面阻隔材料均显著增加了水稻产量,与常规施肥对照(CKU,无添加界面阻隔材料)相比增幅分别为13.0%(RB)、21.0%(PLA)和24.1%(LEC)。增产主要是因为有效穗数的增加,其中RB和PLA处理与CKU处理差异达显著水平;每穗粒数和结实率均无显著差异。LEC处理显著提高了氮肥利用率(19.0%),但RB处理氮肥利用率显著低于CKU。与CKU处理相比,3种界面阻隔材料的添加减少12.3%～19.9%的氨挥发量。PLA处理氨挥发减排效果最佳,达显著水平;其次为LEC处理。氨挥发减排可能与界面阻隔材料添加导致的田面水pH、铵态氮浓度变化和土壤铵态氮含量的增加有关。与CKU处理相比,所有处理均增加了田面水铵态氮浓度,但同时降低了田面水pH,且在水稻分蘖期影响较明显。其中PLA处理还提高了土壤铵态氮含量。本研究表明,稻田施加界面阻隔材料是稻田氨挥发减排以及增产增效的另一种可行的技术途径。     

太湖地区稻田氨挥发及影响因素的研究

应用微气象学方法研究太湖地区水稻三个不同施肥期施用尿素后的氨挥发损失 ,并对其影响因素 (气候、田面水中NH 4 N浓度和作物覆盖等 )的作用进行了分析研究。结果表明 ,水稻施用尿素后的氨挥发损失为各时期施氮量的 18 6 %～ 38 7% ,其中以分蘖肥时期损失最大 ,其次为基肥 ,穗肥氨挥发损失最小。氨挥发损失主要时期是在施肥后 7d内。在水稻不同生长期 ,各因素对氨挥发的影响能力大小并不一样 ,三个施肥期的氨挥发损失通量与施肥后田面水中铵态氮浓度呈显著正相关。     

不同氮肥施用对双季稻产量及氮肥利用率的影响

通过田间小区试验,研究了不同氮肥处理对双季稻产量及氮肥利用率影响。结果表明:增施氮肥处理比不施氮肥处理双季稻的有效穗数、每穗粒数均显著提高,早稻产量增产77.0%~127.1%,晚稻增加62.9%~108.0%;早稻中等量控释氮肥处理较普通尿素处理水稻单位有效穗数、每穗粒数、农学利用率均增加,同时增产5.0%,氮肥利用率提高18.0个百分点;减量控释氮肥处理与普通尿素处理比有效穗数、每穗粒数、产量、氮肥农学利用率有所下降但氮肥利用率提高18.6~20.2个百分点,晚稻中各控释氮肥处理较普通尿素处理每穗粒数增加、产量增产,增产率为9.7%~27.7%,氮肥利用率提高28~31.1个百分点,且农学利用率显著提高;不同用量控释氮肥处理间早稻有效穗数、产量随氮肥用量增加而增加,晚稻中当施氮水平≤162 kg/hm2(按纯氮算)时,水稻单位有效穗、每穗粒数、结实率、产量随氮肥增加而增加;当施氮水平162 kg/hm2(按纯氮算)时,随施氮量增加而减少。     

缓释氮肥对水稻的增产效果及其氮素利用率

在潜育性粘壤质水稻土上研究了缓释性氮肥对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明:4种供试缓释氮肥对水稻增产效果和吸氮量的顺序均为:IBDU>OM>U>GUS>CDU>CK;施肥后9d土壤中铵态氮含量最大,依次为:U>OM>IBDU>GUS>CDU>CK;在最大分蘖期前土壤硝态氮含量较多且相对稳定,至孕穗期急剧降低,抽穗至成熟期再度回升;相对于尿素,IBDU和OM能明显提高氮素利用率,分别比尿素的利用率增加了14.62%和8.57%。     

中国稻田施氮技术研究进展

提高N肥利用率,加强稻田养分管理已经成为水稻生产中研究的热点。针对我国稻田N肥利用率低和N素损失严重的现状,综述了国内外提高稻田N肥利用率技术途径的研究进展,包括改进施肥方法(确定适宜施N量、N肥深施、前N后移、平衡施肥、有机与无机肥配施、水肥综合管理)、新型肥料的研制(硝化抑制剂、脲酶抑制剂、表面分子膜、缓控释肥)、计算机决策支持系统指导施肥和实时、实地N肥管理等。展望了今后需要加强研究的几方面工作。     

有机无机肥配施对水稻氮素利用率与氮流失风险的影响

农田土壤–作物系统对畜禽粪便有一定的消纳作用,有机粪肥与无机氮肥配施是未来农业生产中进一步增加产量、减少化肥施用和保护环境的重要生产模式。本研究采用盆栽试验,分析在施用一定量有机粪肥基础上,不同无机氮肥用量对水稻产量、氮素利用率和氮流失风险的影响,探讨有机肥与无机氮肥的最优比例,为有机肥施用条件下稻田无机氮肥的合理施用提供科学依据。结果表明:与单施有机肥(M)相比,配施0.8倍的无机氮肥效果最佳,水稻产量、株高、分蘖数、籽粒吸氮量和氮肥利用率达最高。有机肥作底肥时,水稻生长前期田面水无机氮浓度随配施无机氮肥量的增加而增加,而后期配施无机氮肥各处理田面水氮素浓度则随着氮肥施用量的增加呈现先降低后升高趋势,其中,增施0.4倍、0.6倍和0.8倍无机氮肥时稻田田面水氮素浓度较单施有机肥处理分别降低17.5%、11.9%和9.3%,差异达显著水平(P0.05)。与单施无机氮肥处理(N)相比,同样以0.8倍无机氮肥+有机肥处理作物产量和氮肥利用率最高,田面水氮浓度降低了30.2%,差异达显著水平(P0.05)。综上,消纳有机肥基础上,在满足作物需氮量的前提下,无机氮肥与其配比为1︰1时,既可以提高水稻增产潜力,又降低稻田氮素流失风险和适当减少稻田无机氮肥施用量。     

太湖流域蓄留再生稻的氨挥发特征

通过田间试验,设置稻麦轮作(RW)和再生稻-紫云英(RR)2种种植模式,研究了太湖流域蓄留再生稻的氨挥发特征。结果表明：RR模式下氨挥发损失量为74.3 kg/hm²,占施氮比例达17.9%;氨挥发主要发生在再生稻头季的蘖肥期和再生季的发苗肥期,分别占总损失量的31.2%和27.0%;再生稻总产量、氨挥发强度和氮肥偏生产力分别为14.1 t/hm²、5.29 kg/t和33.9 kg/kg。与RW模式相比,RR模式的氨挥发损失量、产量、氮肥偏生产力分别增加了40.7%、43.0%和51.6%。综上,相较于稻麦轮作模式,太湖流域蓄留再生稻虽增加氨挥发损失量,但具有更高的籽粒产量,且两者氨挥发强度相当,太湖流域蓄留再生稻的氨挥发减控潜力大。     

施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响

通过田间试验研究了不同施氮量(0、60、120、180和240 kg hm~(-2))对水稻氮肥利用、产量、土壤氮素供应及氮素平衡的影响,结果表明,水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后产量下降,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量为204 kg hm~(-2)。施用氮肥可显著增加水稻氮吸收总量,并随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后,氮吸收总量不再显著增加。氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降,分别由44.0%、25.5 kg kg~(-1)、145.6 kg kg~(-1)和58.1 kg kg~(-1)下降至31.1%、13.6 kg kg~(-1)、43.6 kg kg~(-1)和43.7 kg kg~(-1)。氮收获指数表现为随施氮量的增加先增后降,以施氮量180 kg hm~(-2)处理最高,为68.7%。土壤无机氮(Nmin)含量在水稻整个生育期呈现先快速下降后缓慢升高的趋势,施氮处理各层土壤Nmin积累量与不施氮处理差异均达显著水平(P0.05),且基本随着施氮量的增加而增加。水稻成熟期土壤残留Nmin量和表观损失均随施氮量的增加而增加。氮盈余主要以土壤Nmin残留量为主,表观损失在氮盈余比例较小,但随着施氮量的增加显著增加。水稻氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮素表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性。在本试验条件下,综合水稻产量、氮肥利用效率和土壤无机氮积累等方面的因素,在吉林省水稻主产区,适宜施氮量应控制在180~204 kg hm~(-2)范围内。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

四川省不同区域水稻氮肥施用效果研究

2005—2009年,在四川省不同区域布置水稻氮肥田间试验,通过研究施氮对水稻生长的影响,拟明确氮素吸收特征和氮肥利用效率,为不同区域水稻推荐施氮提供理论依据。结果表明,施用氮肥能明显提高水稻产量,成都平原区、川中丘陵区、盆周山区和川西南山地区的增产率分别为22.4%、33.7%、38.9%和33.1%。不同区域间由于地形、气候、土壤肥力等差异较大,水稻对氮素的吸收利用存在一定的差异,施用氮肥可使百千克籽粒吸氮量提高0.19 kg,当吸氮量为281.8 kg hm-2时,川西南山地区水稻产量可达10.0 t hm-2。氮肥吸收利用率以成都平原区最低(32.2%),盆周山区最高(36.7%),不同区域农学效率平均变幅为11.5~14.4 kg kg-1。地形差异是影响四川省不同区域水稻氮肥施用效果的主要因素,因此根据区域的地形差异合理调整氮肥用量是提高水稻氮肥利用率的有效途径。