长期施肥下洞庭湖水稻土氮素矿化及其温度敏感性研究

基于长期定位试验,设置系列温度(5、15、25、35℃)短期(42 d)淹水培养试验,以不施肥处理为对照(CK),研究农户习惯施氮磷钾肥(CF)、施氮钾肥(NK)、均衡施氮磷钾肥(NPK)及氮磷钾肥配施有机肥(HOM)对洞庭湖区水稻土氮素矿化及其温度敏感性的影响。结果表明,长期不同施肥均显著增加土壤培养42 d累积矿化氮量(P0.05),其增幅随温度升高由32.7%~80.4%逐渐降至14.9%~59.7%;与CK处理相比,施肥土壤氮矿化势(No)和可矿化氮比例分别增大22.4%~72.4%和7.8%~39.0%(P0.05),25~35℃范围内土壤初期供氮强度(K)和后期矿化速率(n)分别提高2.7%~39.5%和4.0%~21.3%,该效应均以HOM处理表现最优。5~35℃范围内土壤氮矿化温度敏感系数(Q10)和氮矿化活化能(Ea)在长期不同施肥后分别降低9.6%~15.3%和9.2%~22.7%(P0.05),其值在不同处理间由大到小均表现为CK、CF、NK、NPK、HOM;不论施肥与否,土壤氮素矿化对温度响应最敏感的范围均在5~15℃之间。研究表明,长期不同施肥后,HOM处理提升土壤氮素矿化能力及降低其温度敏感性的效应更为突出,是更优的稻田施氮模式。     

有机无机肥配施对盐渍土供氮特性与作物水氮利用的影响

为探究有机肥替代化肥比例对不同程度盐渍化玉米农田土壤供氮特性及水氮利用效率的影响,于2018年进行了田间试验。选取轻度（0.460dS/m）和中度（0.951dS/m）2种盐渍化农田,以纯施氮量240kg/hm2为相同施氮总量进行有机无机肥配施,分别设置5个施肥处理（有机肥占施肥比例分别为0、25%、50%、75%、100%）和1个空白对照处理,依次记为U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1、CK。结果表明,同一处理中度盐渍土氮素矿化量显著低于轻度盐渍土。轻度盐渍土无机肥施入比例越大,土壤矿质氮释放速度越快,有机无机配施能更好地调节玉米生育期氮素的释放。中度盐渍土各处理下,生育前期土壤矿质氮含量无显著差异,增大有机肥施入比例对于提高作物生育后期土壤矿质氮含量的优势明显。同一处理中度盐渍土玉米产量及水氮利用效率较轻度盐渍土显著降低,产量下降幅度达到30.94%~63.90%（P＜0.05）。适当的有机肥施入比例能显著提高作物水氮利用效率,轻度盐渍土表现出随有机肥施入比例增大玉米水氮利用效率呈先升后降的趋势,中度盐渍土表现出随有机肥施入比例增大玉米水氮利用效率逐渐升高的趋势。轻、中度盐渍土分别以U1O1、O1处理水分利用效率最大,分别较U1处理提高11.84%、27.68%（P＜0.05）,同时,产量、植株吸氮量、氮收获指数、氮肥当季回收率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率等指标也较高。综合玉米产量、水氮利用效率及生育期土壤矿质氮变化规律,得到河套灌区玉米适宜的有机无机施肥管理模式为：轻度盐渍土为120kg/hm2有机肥+120kg/hm2化肥,中度盐渍土为240kg/hm2有机肥。     

施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

盐分与有机无机肥配施对土壤氮素矿化的影响

针对有机无机肥配施在不同土壤盐分水平下所产生的氮素矿化过程,通过室内恒温培养试验,分别在4种盐分水平(0. 46、0. 98、1. 55、1. 97 dS/m)下,以0. 089 5 g/kg(纯氮施用量与风干土质量比)为相同施氮总量设置5个施肥处理(有机肥占施肥比例分别为0、25%、50%、75%、100%)及1个不施肥处理,研究了不同盐分水平下有机无机肥料配施对土壤净氨化量、净硝化量及净氮矿化量的影响。结果表明,土壤盐分含量随有机肥施入比例的增大而减小;盐分水平的增加对无机肥氨化作用的抑制较为强烈,当土壤电导率小于0. 98 dS/m时,增施有机肥会减弱盐分对氨化作用的影响,而电导率升至1. 55 dS/m以上时,则明显延缓有机肥氨化过程,但并不会完全抑制。盐分水平对土壤NO_3~--N生成速率的影响有一个阈值,当土壤电导率小于0. 98 dS/m时,随着盐分水平的升高,NO_3~--N增加速率上升;而盐分水平继续升高,则抑制土壤NO_3~--N的形成速率。相比不施肥,施肥显著提高了各盐分土壤净氮矿化量,同一盐分水平下均表现出无机肥施入比例越大、净氮矿化量越大的趋势。相较0. 46 dS/m,增施有机肥减小了0. 98 dS/m盐分水平下各处理之间净氮矿化量差异,而土壤电导率增至1. 55 dS/m及以上时,盐分水平对有机肥矿化过程产生明显的延缓作用。综合有机无机肥料配施对土壤盐分及氮素矿化过程的影响,推荐不同盐分水平下适宜的施肥模式为:50%有机肥+50%化肥(非盐渍化土壤)、100%有机肥(轻度盐渍化土壤)、25%有机肥+75%化肥(中度及重度盐渍化土壤)。     

施肥模式对日光温室土壤铵态氮和硝态氮的影响

通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2;无机肥施氮量767 kg/hm2;无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量450 kg/hm2,无机肥施氮量153 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2,无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量150 kg/hm2,无机肥施氮量191 kg/hm2,研究了日光温室0～200 cm土壤中NH4+-N和NO3--N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NH4+-N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NO3--N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383 kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40～160 cm土壤中NO3--N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150 kg/hm2、无机肥191 kg/hm2的施肥模式进行施肥。     

猪场废水与氮肥水平对土壤氮矿化特性影响研究

土壤氮素利用效率与土壤供氮能力密切相关,而猪场废水灌溉和外源氮肥的施入都会影响到土壤的供氮能力,研究猪场废水灌溉条件下土壤氮素的释放规律可为合理施肥及提高氮素利用效率提供理论依据。试验设5个处理：猪场废水高氮处理（PWH,目标含氮量（以纯氮计）为105 mg/kg）,猪场废水低氮处理（PWL,目标含氮量（以纯氮计）为66 mg/kg）,清水高氮处理（CKH,目标含氮量（以纯氮计）为105 mg/kg）,清水低氮处理（CKL,目标含氮量（以纯氮计）为66 mg/kg）,CK为清水不施氮处理,每个处理重复3次。通过室内常温培养试验,分别在培养的第7、14、21、28、35、42 天测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮量,研究了等氮量投入猪场废水与清水（自来水）相比氮素矿化及其影响因素差异。培养期间,各处理土壤全氮和铵态氮呈逐渐下降的趋势。硝态氮随培养期延长呈逐渐上升的趋势。猪场废水高氮PWH处理铵态氮和硝态氮量在培养末期均为最高,分别达40.12 mg/kg和152.32 mg/kg,清水高氮CKH处理在培养末期全氮量最高,为0.43 g/kg。培养前期土壤氮素矿化较快,中后期变化较慢,土壤供氮平稳,同一时段不同处理土壤累积矿化氮量存在显著差异(Plt;0.05),表明不同外源氮肥输入对土壤氮素的矿化能力影响显著。PWH、PWL、CKH、CKL处理最大累积矿化氮量分别为59.69、31.07、24.26、23.49 mg/kg。土壤氮素的矿化速率随着培养时间的增加而逐渐降低,且等氮投入的猪场废水培养处理土壤氮素矿化速率显著高于清水处理。综上所述,猪场废水高氮PWH处理的供氮能力最强,该处理有利于土壤微生物数量及脲酶、蛋白酶活性的增加。     

外源施氮对再生水灌溉设施土壤氮素矿化特征的影响

【目的】明确再生水灌溉土壤氮素矿化过程及其特征。【方法】采集再生水和清水灌溉年限为5 a的常规施氮设施土壤,风干过2 mm筛备用。采用室内常温培养的方法,分别添加不同质量浓度外源氮肥,分析不同外源施氮量对设施土壤氮素矿化特征的影响;并利用Matlab构建矿化时间、外源施氮量与氮素矿化量的耦合模型。【结果】与清水灌溉土壤相比,再生水灌溉土壤矿质氮量提高了1.85～2.64倍;与再生水对照土壤相比,外源施氮200、160、140、100 mg/kg处理土壤矿质氮量分别提高了3.43、3.34、2.85、2.38倍;土壤氮素矿化速率大致可划分为2个阶段,第1阶段,0～14 d为矿化激发阶段,第2阶段,14 d以后为稳定矿化阶段;构建了土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的二元二次函数模型,该模型决定系数达到0.9以上,运用该模型预测最佳外源施氮量为212.83 mg/kg,土壤氮素矿化量的最大值为233.23 mg/kg,而对应的矿化时间为26.75 d。【结论】外源施氮对再生水灌溉设施土壤氮素矿化具有正激发效应,外源施氮量为160 mg/kg时,土壤氮素净矿化量最大,达到85.89 mg/kg,土壤氮素矿化量与外源施氮量、矿化时间的关系可表达为二元二次函数。     

猪场废水与氮肥配施对土壤氮矿化特性影响研究

猪场废水作为一种替代水源,受到越来越多的关注。土壤氮素利用效率与土壤供氮能力密切相关,而猪场废水灌溉和施氮量都会影响到土壤的供氮能力,研究猪场废水与氮肥培肥土壤氮素的转化特征可为合理施肥及提高氮素利用效率提供理论依据。本文通过室内恒温好气培养试验,分别在培养的7、14、21、28、35、42 d测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮含量,研究了等氮投入猪场废水与蒸馏水相比氮素矿化及其影响因素的差异特征。培养期间,各处理土壤全氮和铵态氮呈逐渐下降的趋势,降幅在20%~49.23%之间。硝态氮随培养期延长呈逐渐上升的趋势, 增幅在89.28%~511.72%之间。猪场废水高氮处理PWH铵态氮和硝态氮含量在培养末期均为最高,分别达40.12 mg/kg和152.32 mg?kg-1,蒸馏水高氮处理CKH在培养末期全氮含量最高,为0.43 g?kg-1。培养前期土壤氮素矿化较快,中后期变化较慢,土壤供氮平稳,同一时段不同处理间土壤累积矿化氮量存在显著差异(p0.05),表明不同外源氮肥输入对土壤氮素的矿化能力影响显著。PWH、PWL、CKH、CKL处理最大累积矿化氮量分别为59.69 mg?kg-1、31.07 mg?kg-1、24.26 mg?kg-1及23.49 mg?kg-1,且峰值出现的阶段不同。土壤氮素的矿化速率随着培养时间的增加而逐渐降低,且等氮投入的猪场废水培养处理土壤氮素矿化速率显著高于蒸馏水培养处理。综上所述,猪场废水高氮处理PWH处理的供氮能力最强,该处理有利于土壤微生物数量及氮转化相关酶活性的增加。     

沼肥与化肥配施对不同质地棉田土壤酶活性的影响

为了实现棉花经济施肥和农业废弃物资源化利用,试验在全生育期等氮量控制条件下,研究了沼肥与化肥配施对不同质地棉田土壤酶(尿酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶)活性的影响。结果表明,随着生育期的推进,不同施肥处理土壤土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶活性均呈先升后降的变化趋势,3种酶活性高峰均出现在花铃期;壤土中花铃期沼肥氮配施化肥处理的脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶平均活性分别比单施尿素处理高16.3%,8.7%,10.7%;砂壤土中花铃期沼肥氮配施化肥处理的脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶活性分别比单施尿素处理高15.2%,12.2%,17.9%;而磷酸酶活性则呈折线上升变化,其活性最高值出现在吐絮期。壤土和砂壤土吐絮期沼肥氮配施化肥处理的磷酸酶活性分别比单施尿素处理高10.5%,7.7%。沼肥与化肥合理配施能显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶、磷酸酶活性,以基施75%沼肥氮基础上追施25%化学氮处理和基施50%沼肥氮基础上追施50%化学氮处理效果较好,单施尿素处理效果较差。在实际生产中棉田施肥时只需要基施25%沼肥氮配施75%化学氮肥就能起到调节土壤碳氮比,改善土壤理化性质,提高土壤生物活性,增加棉花产量的目的。     

缓释氮肥减施对夏玉米产量与氮肥利用效率的影响

针对陕西关中地区夏玉米农田存在施氮量过多、氮肥利用效率过低的问题,设置常规施氮N1（300kg/hm2）、100%缓释氮肥N2（300kg/hm2）、65%缓释氮肥N3（195kg/hm2）、30%缓释氮肥N4（90kg/hm2）、不施氮N0共5个施氮水平,磷肥和钾肥均按统一标准施用,以不施肥CK为对照,于2018年和2019年在陕西杨凌地区进行了田间试验,研究不同缓释氮肥减施量对夏玉米地上部干物质累积、氮素累积吸收量、土壤硝态氮分布及累积、产量和氮肥利用效率等指标的影响。结果表明：施加氮肥可以显著提高夏玉米地上部干物质累积量、氮素吸收量和产,与当地常规施氮N1处理相比,N2处理和N3处理的地上部干物质累积量及氮素累积吸收量、氮素吸收效率、氮肥偏生产力、产量等指标均有显著增加;两年试验,N2处理与N3处理的地上部干物质累积量、氮素累积吸收量、产量无显著差异,但N3处理的氮肥偏生产力较N2两年分别提量高54.61%和56.25%,氮肥农学利用率分别提高35.24%和61.48%,营养器官氮素转运率分别提高17.34%和18.10%;缓释氮肥减施可以显著降低0~200cm土层的硝态氮残留量,并且可以提高0~40cm土层硝态氮占比,0~40cm土层硝态氮占比最大的为N3处理,较其他施氮处理提高6.82%~118.60%。在既能满足较高产量又能满足较高氮肥利用效率、较低氮素流失的情况下,缓释氮肥纯氮施用量195kg/hm2是该地区较优的施肥方式。     

氮肥调控对夏玉米根区土壤氮素吸收及其生产效率影响

为研究不同氮肥调控模式对于夏玉米生产效率的差异性影响,以松嫩平原黑土耕作区为研究对象,设置3种施肥水平(N1:280 kg/hm²,N2:320 kg/hm²,N3:360 kg/hm²),3种施肥比例(F1:20%-30%-50%,F2:33%-33%-33%,F3:50%-30%-20%),组合成9种处理.比较分析了不同处理下植株根系特征、植株氮素累积、作物产量及植株生产效率的差异,采用相关分析揭示植株根表面积对氮素累积量贡献效果,构建植株吸氮量与作物收获指数间的关联函数及其互作效应关系,最终筛选最优的氮素调控模式.结果表明,植株根系受氮素调控驱动影响较为显著,其中N1F2,N1F3处理条件下的植株根系总长较N1F1分别增加了306.4 cm和436.1 cm,且其根表面积和根质量也呈现不同程度的增加;在N2,N3施肥水平下,3种施肥比例分别呈现出相同的规律;植株根表面积与氮素累积量间关系密切,随着氮素的补给量增加,在N2施肥水平下,根表面积的增加对于氮素累积的促进最明显;N2F3处理条件下氮肥偏生产力达33.89 kg/kg,氮肥利用效率达到最优.另外,植株吸氮量与作物产量及收获指数具有显著的二次函数关系,表明在氮素供给与植株生产力之间存在最佳阈值.综合植株根系长势、氮素累积及生产效率状况等因素,最终决策N2F3的调控模式最适宜该区域.     

控制灌溉下秸秆还田对稻田土壤氮素组成的影响

为探明控制灌溉模式下秸秆还田与不同施氮量对稻田表层土壤氮素组成的影响,以黑龙江省寒地黑土为研究对象,于2017—2018年进行了田间连续定位试验,试验秸秆还田量设置为有秸秆还田(还田量为6t/hm2)和无秸秆还田2个水平,全生育期施氮量设置N0(0kg/hm2)、N1(85kg/hm2)、N2(110kg/hm2)和N3(135kg/hm2))4个水平,共8个处理。基于氮稳定性同位素技术,分析了秸秆还田后,稻田土壤表层总可溶性氮组分分配比例,铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)、δ15N含量变化以及与土壤表层总可溶性氮含量的相关性。2年结果表明：控制灌溉模式下,秸秆还田提高了土壤表层可溶性有机氮占总可溶性氮的比例、氮矿化量以及δ15N含量。施加秸秆各施氮量处理土壤表层SON含量均低于无秸秆处理,其中N3处理土壤表层NH+4N与NO-3N含量较无秸秆N3处理分别降低40.3%、38.7%。与无秸秆处理相比,秸秆还田不仅提高了土壤供氮能力,而且促进了土壤表层总可溶性氮以较稳定的可溶性有机氮形态存在,当施氮量仅为0kg/hm2时,土壤表层氮矿化量与无秸秆处理最高氮矿化量无显著性差异,且随着施氮量的增加,土壤表层氮矿化量显著高于无秸秆处理(P<0.05)。秸秆中δ15N含量高,促使土壤表层富集δ15N,施加秸秆N1、N2处理土壤表层δ15N含量与无秸秆N2、N3处理无显著性差异,N3处理土壤表层δ15N含量显著高于无秸秆处理(P<0.05),而且连续2年秸秆还田,导致土壤表层总可溶性氮与铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)以及δ15N的相关性发生变化。研究结果可为东北地区推行秸秆还田的可行性提供科学依据,对保障东北地区农业水土资源可持续利用具有重要意义。     

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm~2,N2:240 kg/hm~2,N3:300 kg/hm~2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0～100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60～100 cm土层铵态氮累积量、80～100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm~2时肥料氮累积量占比21. 27%～31. 23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66. 70%～75. 05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm~2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。     

水氮供应对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响

采用温室小区试验,研究了不同水氮供应条件对温室黄瓜氮素吸收及土壤硝态氮分布的影响。结果表明,氮素在植株体各器官中的累积量随生育期的推进不断增大,在盛果期累积量达到最大,且总体增长趋势呈"S"型;在不同生育期,黄瓜各器官中氮累积量均表现为叶茎根,而在盛果期,果实中的氮累积量达到最大,且随灌水量和施肥量的增加而增加;灌水量、施氮量及水氮交互作用对黄瓜氮累积量、UPE及PFP均有显著性影响,在同一灌水条件下,NUE、UPE及PFP均随着施氮量的增加而减少,而对于同一施氮水平,UPE、PFP均随着灌水量的增加显著提高,NUE在不同灌水量条件下变化趋势则有所不同。灌水量及施氮量对土壤硝态氮分布有重要影响,且施氮量是影响土壤硝态氮累积的关键因素,随灌水量的增加表层土壤中硝态氮累积量呈逐渐降低的趋势,而随施氮量的增加则逐渐增大,且施氮量越高,淋洗现象越明显。     

猪场废水灌溉对土壤氮素时空变化与氮平衡的影响

利用地中渗透仪测坑开展了田间灌溉试验,研究了猪场废水和等氮投入清水处理土壤铵态氮、硝态氮含量在时间、剖面上的变化规律,根据氮平衡原理对不同处理氮输入和氮输出项进行对比分析,估算了不同处理的氮矿化量。结果表明:各处理土壤铵态氮和硝态氮含量在时间上的变化规律基本一致,表现为追肥期出现峰值,随后下降的趋势;土壤铵态氮含量随土层深度的增加而迅速下降,土壤硝态氮含量随土层深度的增加变化规律不明显,且易淋移至下层土壤并累积。PWH(猪场废水高氮)处理土壤铵态氮、硝态氮含量在追肥期出现峰值后下降的幅度较慢,而CKH(清水高氮)处理下降的幅度较快。猪场废水高氮处理PWH作物吸氮量及氮矿化量比等氮清水处理CKH分别高6.91%和21.29%,表明该处理有利于土壤有机氮的矿化,但同时硝态氮深层淋溶量也较大,比CKH高出11.82%。     

不同水氮调控模式对稻田土壤氮素分布与有效性的影响

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合~(15)N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH_4~+-~(15)N和NO_3~--~(15)N累积情况,并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性“A”值,从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明:控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大,并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤(0～20cm)中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉,20～40cm和40～60cm土层的无机氮和NO_3~--~(15)N总累积量均低于常规灌溉,不同灌溉模式间20～60cm土层中NH_4~+-~(15)N的累积量差异不显著(P0.05)。相同施氮量下常规灌溉模式20～40cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了10～11倍;40～60cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77.77%～84.51%来自于土壤氮素,较常规灌溉提高了12.91%～23.12%,且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性“A”值较常规灌溉模式分别提高了9.41%、5.65%和3.69%。不同施氮量下与常规灌溉相比,稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性,减少肥料氮素的淋溶损失,起到了节水减排的作用,研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。     

施氮对不同质地滴灌棉田土壤硝态氮分布及棉花产量的影响

为了探究施氮对不同质地滴灌棉田硝态氮分布及产量的影响,采用温室土柱模拟的方法,研究了滴灌条件下不同质地土壤硝态氮分布迁移特征,分析了施氮对NO_3-N和棉花产量的影响。结果表明,在灌水量一定的条件下,在砂土、壤土中施氮量分别为256.00、287.34 kg/hm~2时,相应的氮素积累量最大,皮棉产量最高,土壤硝态氮主要集中分布在30~40 cm土层,有利于棉花根系的吸收,且分别比不施氮增产43.87%和44.92%。一定施氮量下,壤土硝态氮分布的均匀性优于砂土,并且根层20~40 cm土层硝态氮量高于砂土,且比砂土平均增产6.16%。砂土、壤土中硝态氮量在各生育期总体呈现"降-增-降"的变化趋势,并且收获前期施纯氮340 kg/hm~2处理60cm土层砂土硝态氮量的第二个峰值较壤土提高15.98%,在生育期末端砂土在深层的氮素积累高于壤土,存在继续向下淋失的风险。     

干旱区降解地膜覆盖农田硝态氮迁移与利用特征研究

为解决塑料地膜覆盖及撒施氮肥中农膜残留严重和氮肥利用率低的问题,明确干旱区降解地膜覆盖与不同施氮量条件下农田氮肥的利用特征,在内蒙古河套灌区乌兰布和农场连续2年进行了不同地膜覆盖及不同施氮量试验。设置了降解地膜覆盖农田不施氮(BM0,0 kg/hm~2),基肥施氮量均为56 kg/hm~2下低氮(BM1,160 kg/hm~2)、中氮(BM2,220 kg/hm~2)和高氮(BM3,280 kg/hm~2) 4个施氮水平,同时设置了塑料地膜覆盖高氮(PM3)和无膜覆盖高氮(NM3) 2个对照,共6个处理,研究了不同地膜覆盖及不同施氮量对氮素在土壤中的分布、累积、渗漏及利用效率的影响。结果表明:0～50 cm土层,与塑料地膜覆盖相比,在第3降解阶段(降解膜出现20～50 cm裂缝)和第4降解阶段(降解膜均匀碎裂),降解地膜覆盖处理2年平均硝态氮含量分别降低了9.49%和28.84%;与无膜处理相比,降解地膜覆盖2年平均硝态氮含量分别提高了20.46%和25.74%(P 0.05)。整个生育期降解地膜覆盖下玉米氮含量仅比塑料地膜覆盖2年平均降低了2.26%,氮淋失量2年平均降低了3.36%,但玉米氮含量分别比无膜处理提高了8.90%和11.38%,氮淋失量分别提高了22.01%和26.25%。降解地膜与塑料地膜覆盖下产量无显著差异,PM3与BM3处理2年平均产量比无膜覆盖处理分别提高了13.67%和18.38%(P 0.05)。随着施氮量增加,土壤中硝态氮含量、玉米氮含量、淋失量和产量增大,BM3处理比BM2和BM1处理在0～30 cm土层2年硝态氮含量增加了49.45%和135.78%,玉米氮含量分别增加了0.78%和24.54%,氮淋失量2年平均分别增加了84.08%和255.37%(P 0.05),2年平均产量分别增加了0.16%和35.37%(P 0.05)。追肥施氮量为220 kg/hm~2的BM2处理的氮肥综合效率最高,每施用1 kg氮肥可以出产27.99 kg玉米,为该地区降解地膜覆盖下较优的施肥模式。     

水氮调控对水稻氮素吸收与利用的影响

合理的水肥运筹对提高水稻氮素利用效率和水稻产量有很大影响。根据大田试验资料,分析了不同水分管理和氮肥管理对水稻氮素吸收利用及在植株体内分布的影响。结果表明:控制灌溉模式显著改善了水稻对氮素的吸收,促进氮素在籽粒中的积累;实地氮肥管理(SSNM)模式有效控制了生育前期营养器官对氮素的吸收,有效促进了水稻秸秆中累积的氮素参与再分配与再利用;控灌与SSNM联合调控有效地控制无效分蘖,显著降低秸秆氮素含量,提高了水稻营养器官氮素的转运量。控灌和SSNM处理节省了水肥的投入,提高了水肥利用效率,为南方灌区实现合理的水肥管理提供了依据。     

稻作水炭运筹下氮肥吸收转运与分配的15N示踪分析

为揭示水炭运筹管理模式下水稻对不同阶段施用氮肥的吸收利用情况,采用田间小区试验与微区结合的方法,应用15N示踪技术分别标记施用的基肥、蘖肥和穗肥,以常规淹灌作为对比,研究两种灌溉模式不同水炭运筹下水稻对基肥、蘖肥、穗肥的吸收利用、积累和转运,以及水稻成熟期不同阶段施用的氮肥在植株各器官的分配情况。试验结果表明：合理的水炭运筹能够显著提高水稻成熟期地上部的氮素总积累量、氮肥吸收利用率和产量;不同水炭运筹下肥料对氮素总积累量的贡献率为17.81%~20.60%,两种灌溉模式之间的差异不显著(P＞0.05);水稻对基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率分别为15.55%~23.31%、31.68%~44.91%、48.82%~71.18%,施加适量的生物炭能够显著提高基肥、蘖肥和穗肥的吸收利用率,浅湿干灌溉模式下水稻植株除对基肥的吸收利用率较低外,对蘖肥和穗肥的吸收利用率均优于常规淹灌;水稻蘖肥和穗肥吸收利用率与肥料总氮素吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01),基肥、蘖肥和穗肥氮素转运对籽粒的贡献率与相应的吸收利用率呈极显著正相关(P＜0.01)。合理的水炭运筹能够提高肥料氮素转运对籽粒的贡献率和氮肥吸收利用率,降低氮肥在土壤中的残留。