砂姜黑土区冬小麦尿素合理施用技术研究

通过应用^15N示踪技术研究砂姜黑土冬小麦尿素合理施用时期和氮素利用率表明：尿素不同施用时期对冬小麦产量影响不显著。产量高低与每桶总粒数成正相关，其相关系数r=0．98^**。土壤一小麦系统中化肥氮约有1／2被植株吸收，以底耙处理的氮素利用率最高。剩余1／2的化肥氮属于土壤残留和损失，底追喷处理损失最少，残留最多；全底和底耙处理残留最少，损失最多。植株吸收的化肥氮中籽粒约占72．0％，茎叶、根系、麦糠合计占28．0％。76．5％～94。2％的残留氮集中在1～20cm土层中。综合分析冬小麦以底追喷处理施肥效果最好。     

外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响

为探求促进秸秆降解的新途径，采用室内培养法研究了外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响。结果表明，整个培养期内，小麦秸秆、玉米秸秆加酶处理与不加酶处理降解率都存在极显著差异（P〈0．01），到培养结束时小麦秸秆加酶处理降解率高出不加酶处理7．10％～11．86％，玉米秸秆高出8．01％～14．04％；整个培养期内，小麦秸秆、玉米秸秆加酶处理与不加酶处理间土壤碱解氮、速效磷、钾含量都存在极显著差异（P〈0．01），培养结束时，小麦秸秆最优处理碱解氮、速效磷、钾含量分别高出对照4．15，3．60，32．35mg／kg，玉米秸秆分别高出6．50，4．27，47．97mg／kg。结果说明添加外源纤维素酶能够提高秸秆降解速率，促进秸秆养分矿化。     

15N研究新疆灌淤土—冬小麦系统中尿素氮的利用和去向

在田间条件下，采用１５Ｎ示踪微区模拟装置研究了新疆淤土－冬小麦系统中尿素氮的利用和去向。结果表明，冬小麦对尿素氮的利用率为３４．１％－３５．９％；１ｍ土层中尿素氮的残留量占施入量的２１．４％－２８．０％，残留氮的５７．０％－８９．０％集中在０－２０ｃｍ耕层土壤中，１ｍ土层以下的尿素氮渗漏损失占施入氮量的０．０００４％－０．００８％，而尿素氮的挥发损失占施入氮量的３６．１％－４４．５％，因而它是尿素     

~(14)C-林丹在人参土壤中的降解

本文应用~(14)C-林丹研究了γ-六六六在不同人参土壤中的降解。在模拟环境条件下,经过228天的观察发现,林丹在土壤中矿化降解十分缓慢,当土壤中浓度为20ppm时,达到完全矿化,估计黑钙土需要9年,棕钙土需要11年。此外,林丹在土壤中矿化的速率与微生物种群有关,真菌矿化林丹的能力大于细菌。林丹在土壤中的残留绝大部分以可溶态形式存在,约占总残留物的77.43％—80.54％,与土壤结合的仅为一小部分,即13.11％—20.77％。     

红壤旱地和稻田土壤中有机底物的分解与转化研究

^14 C标记葡萄糖和稻草为底物,室内培养法研究在相同水分条件下,红壤旱地和稻田土壤中新鲜有机物的分解与转化的差异,以及对土壤原有有机碳矿化的影响.在100 d内葡萄糖^14C在旱地和稻田土壤中的累积矿化率分别为49.6%和46.7%,稻草^14C为25.2%和21.8%;两种底物对土壤原有有机碳分解产生的＂激发效应＂和对土壤微生物生物量碳（BC）的影响均以旱地土壤大于稻田土壤.在旱地和稻田土壤中葡萄糖^14C转化为土壤BC的最大比率分别为23.5%和21.6%,稻草^14C分别为10.4%和11.3%.根据添加^14C标记葡萄糖处理中^14C标记微生物生物量碳（14C-BC）的变化,得到旱地和稻田土壤BC的周转时间分别为329 d 和127 d.这些结果表明在含水量为45%饱和持水量（WHC）条件下,有机底物在旱地土壤中的分解快于稻田土壤,但稻田土壤BC的周转速率快于旱地土壤.     

冀北高原草甸栗钙土春小麦中化肥氮去向的研究

在冀北高原张北县的草甸栗钙土上，采用＾１５Ｎ质量平衡法和微气象学技术，对春小麦中氮肥的去向，以及氨挥发进行了田间原位观测。试验中的氮肥用量为Ｎ４．８３ｋｇ／亩，１／３作基肥、２／３作追肥。基肥随播种施入，追肥于拔节期撤施，随即灌水。结果表明，小麦回收、土壤残留和损失的肥料氮各占施入氮量的３７．８％－４８．３％、３３．８％－４０．４％和１４．３％－２５．４％。其中，尿素作基肥与作追肥的处理之间，其氮     

采用15N同位素稀释法研究不同层次土壤氮素总转化速率

采用15N同位素稀释方法,开展短期(7天)室内培养实验,估算了一水稻土0~20、20~60和60~90 cm土层土壤主要N素转化过程的总转化速率,结果表明,标记N溶液加入后2 h内各土层土壤的总矿化、硝化、固定速率显著高于其他时间段(p<0.01)。2 h后,矿化速率在小范围内起伏。0~20 cm土层土壤N素的硝化速率随培养时间延长而降低,另外两层土壤则基本保持稳定,硝化速率的变化与硝化作用底物NH4+-N浓度的变化呈显著正相关。值得注意的是,外源无机N溶液加入后2 h内,大量NH4+-N和NO3--N被固定,并认为N素的非生物固定起主导作用。2 h后,出现了N素在固定与再矿化间反复转换的现象。实验结果表明,与净转化速率相比总转化速率能更好地描述单个N素转化过程,但由于外源N加入对N素转化的影响、再矿化作用以及忽略了N素转化过程中的气体损失、DNRA(硝态氮异化还原为铵)过程等,本研究结果与真实值间存在一定差异。     

小麦苗期施入氮肥在土壤不同氮库的分配和去向

应用盆栽试验和15N标记技术研究了小麦苗期施入N肥后土壤不同N库的动态。结果表明 ,施肥后 28d ,作物所吸收的土壤N占总吸N量的 58.1% ,吸收的肥料N占 41.9%。作物对肥料N的利用率达到 55.3% ,N肥在土壤中的残留率为 24.3% ,损失率为 20.4%。施肥后短期以NH4+-4 N存在的肥料N占施N量的 50.5% ,随着硝化作用的进行和作物的吸收 ,土壤中的NH4+-N显著下降。NO3--N在第 7d达到高峰 ,表现为先升高后降低的趋势 ,说明施肥后在 7d以前有强烈的硝化作用发生。施肥后 2d ,以固定态铵存在的肥料N占 33.7% ,至 28d ,仅占施入N量的 2.4% ,说明前期固定的铵在作物生长后期又重新释放出来供作物吸收。在施肥后第 7d ,肥料N以微生物N存在的量占施肥量的 15.2% ;至 28d来自肥料N的微生物N也几乎被耗竭 ,仅占施N量的 2.4%。随作物生长 ,肥料N在各个土壤N库中的数量均显著下降。在其它N库几乎被耗竭的情况下 ,至施肥后 28d主要以有机N的形式残留。在不种作物的条件下 ,土壤N素的矿化量很低 ,作物的吸收作用导致土壤有机N库不断矿化 ,施入N肥后 ,土壤N素的矿化量增加 ,表现为明显的正激发效应     

不同菜地土壤硝化与反硝化活性

硝化作用和反硝化作用是氮素气态损失的主要途径,在实验室培养条件下,研究了3种菜地土壤之间硝化反硝化活性的差异,反硝化作用利用乙炔抑制培养法对其进行测定。结果表明,培养33d后红泥土、灰沙土和灰泥土的氮素硝化率均很高,分别为96．1％、88.3％和70．4％,其中红泥土与灰泥土的硝化率差异达到了极显著水平（P〈0．01）,而灰沙土与红泥土、灰泥土之间的差异不显著（P〉0．05）。pH值最高和最低的菜地土壤其硝化率分别表现出最高和最低,值得注意的是,在pI-14．61条件下灰泥土的硝化率可达70．4％。氮肥的施用显著或极显著增加了3种土壤硝化过程的N2O排放量,占施氮量的0．59％-0．70％。3种菜地土壤之间氮肥的反硝化活性表现为灰泥土〉红泥土〉灰沙土,其差异也极显著（P〈0．01）,氮肥的反硝化损失量占施氮量的-0．02％-0．20％。土壤硝化和反硝化氮素损失累积量随时间t的变化均符合修正的Elovich方程：y=bln（t）＋a。     

太湖地区水稻季氮肥的作物回收和损失研究

在太湖地区水稻土上,采用田间微区15N示踪试验研究了不同氮磷肥配合下水稻季氮肥去向以及残留肥料氮在麦季的吸收利用。结果表明,水稻当季作物对肥料氮的回收率为29%～39%,土壤残留肥料氮的后效很低,后季冬小麦仅利用土壤残留肥料氮的2.4%～5.2%。经过连续两个稻麦轮作,0—60cm土壤中残留肥料氮占施氮量的11%～13%,绝大多数在0—20 cm表层土中。水稻季施用的肥料氮向耕层以下移动很少,20—60 cm土层中累积肥料氮仅占施氮量的0.6%～1.1%,主要发生在小麦季及水稻泡田时期,肥料氮损失占施氮量的47～54%,氨挥发和硝化反硝化气态损失是主要途径。高氮和高磷处理没有增加作物产量和氮肥利用率,过量施氮或施磷无益于作物增产和氮肥吸收利用。     

Fate of Fertilizer Nitrogen Applied to Crops Grown on Fluvo-Aquic Soil in Huang-Huai-Hai Plain

The fate of urea-and ammonium bicarbonate(ABC)-nitrogen (N) applied by prevailing traditional techniques to winter wheat (Triticum aestivum L.)or maize (Zea mays L.)grown in the fields of Fluvo-aquic soil was investigated using ^15N tracer-micro-plot technique.Results show that:(1) at maturity of wheat,N recovery in plants and N losses of urea and ABC applied at seeding in autumn were 31-39%,and 34-46%,respextively,while the corresponding figures for side-banding at 10 cm depth in early spring were 51-57%,and 5-12%;surface-broadcast of urea followed by irrigation at early spring was as efficient as the side-banding in improving N recovery in plants and reducing N loss,however,such techuique was found less satisfactory with ABC.(2)At the maturity of maize,N recovery in the plants and N loss of urea and ABC sidebanded at seedling stage or prior to tasseling ranged from 23% to 57%,and 9% to 26%,respectively.(3) Either in Wheat or in maize experiment,the majority of residual fertilizer N in soil profile (0-60cm) was in the form of biologically immobilized organic N,however,the contribution of ammonium fixation by clay minerals increased markedly nwith depth in soil profile.(4) Though the proportion of residual fertilizer N was generally highest in the top 20 cm soil layer,considerable reaidual N (nostly 6-11% of the N applied)was found in 60-100 cm soil layers.     

Effect of tillage on soil organic carbon mineralization estimated from 13C abundance in maize fields

Three methods of cultivation, conventional tillage (CT), superficial tillage (ST) and no-tillage (NT), were applied for 17 years to continuous maize. Their effect on soil organic carbon content was investigated through measurements of carbon and ¹³C/¹²C ratios, using the natural difference in ¹³C content between C₃ plants and maize, which is a C₄ plant. Because the soil had carried C₃ plants before the experiment started, the organic carbon remaining from that time (C₃,-carbon), was distinguished from the carbon derived from maize. Comparison between continuous wheat and maize plots showed that organic matter from both maize and wheat decomposed without significant ¹³C enrichment, whereas older C₃-carbon was enriched by 1.5% compared to that of fresh wheat material. From the initial 3.6 kg C m^?2 in the topsoil (0–30 cm), 0.95 were mineralized in the CT treatment, but only 0.45 in NT. The mineralization was the same in the tilled layer of ST as in CT. The CT treatment accumulated 1.1 kg C m^?2 of maize-derived carbon and the NT treatment 0.8. The mineralization of initial C₃-carbon was the same at all depths between 0 and 30 cm in the NT treatment; 75% of the carbon derived from maize was found in the 0–5 cm layer.     

Veröffentliehungen: Von Professor Dr. rer. nat. habil. Werner Selke

Model field experiments were carried out on orthic Luvisols soil in the years 1987, 1988 and 1989, in which winter wheat was fertilized with 15N‐ammonium nitrate in spring. Nitrogen was applied three times at rates of 40 kg N per ha at the beginning of vegetative growth, shooting and heading. The distribution of labelled fertilizer to plants and soil was traced in two successive samplings. The 15N‐uptake by wheat tops reached 45–50% for each rate of application, but in the dry year it was retarded. The residual fertilizer N in the soil was found in the upper layer 0–15 cm as fresh immobilized organic N. The lower soil layer 15–60 cm contents traces only from the labelled nitrate. Leaching of spring‐applied low fertilizer rates for cereals within the growth season is of minor importance, except in springs with early high rainfalls.     

黄淮海北片模拟增加和降低温度对麦田地温、水分变化和水分利用效率的影响

采用模拟增降温法研究了温度变化对麦田地温、土壤水分变化和水分利用效率的影响。结果表明:模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm平均地温分别较常规麦田平均升高0.85℃和降低2.57℃,其中模拟增温麦田的增温效应以冬季>秋季>春季,模拟降温麦田的降温效应以春季>秋季>冬季;模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm土层的平均容积含水率分别较常规麦田降低3.76%、提高4.84%。对模拟增温麦田、降温麦田和常规麦田0-200 cm土层水分变化研究表明,模拟增温麦田和常规麦田(除成熟期外)各生育期的贮水量均低于模拟降温麦田;全生育期0-200 cm土层土壤耗水量模拟增温麦田大于模拟降温麦田和常规麦田,其中0-100 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(55.72%)和常规麦田(55.14%)均低于模拟降温麦田(63.45%),而100-200 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(44.28%)和常规麦田(44.86%)麦田均高于模拟降温麦田(36.55%);水分利用效率模拟增温麦田低于常规麦田和模拟降温麦田。研究结果可为气候变暖对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。     

麦稻两熟地区不同埋深对还田秸秆腐解进程的影响

为探讨稻麦两熟地区还田秸秆的腐解进程,用尼龙网袋法研究了麦稻秸秆不同埋深(0、7、14.cm)对还田秸秆腐解及C/N比的影响。结果表明,在麦田,埋深14.cm的秸秆腐解速度最快,覆盖在表层较慢。稻田由于有水层的作用和高温高湿的环境,秸秆腐解比麦田快,覆盖在表层比埋入土中的略慢。麦季稻秸覆盖还田一季后秸秆残留率在60%左右,埋入土中的残留率在40%左右;稻季麦秸覆盖还田一季后秸秆残留率在25%左右,而埋在土中的残留率在20%左右。随着还田秸秆的腐解,秸秆含氮量逐渐增加,全碳含量下降,秸秆C/N比降低。麦季稻秸覆盖C/N比较高,而稻季麦秸覆盖的C/N比较低。一季后麦田稻秸的C/N比平均在30左右,稻田麦秸在15以上,比土壤腐殖质的C/N比高,说明种植一季作物后,还田的秸秆尚未完成腐殖化过程。     

春小麦花前~(14)C同化物分配与累积研究

研究结果表明：从花前标记到整个灌浆期,春小麦９０１ 叶和鞘中１４ Ｃ同化物分配率分别下降２３１ ％ 和７８％ ,陕２２９ 下降了３２１％ 和７７％ 。茎中１４Ｃ 同化物分配率,９０１ 增加了７３ ％ ,陕２２９ 增加了２２０ ％ 。从花前标记、灌浆到成熟,９０１ 穗颖壳１４Ｃ同化物分配率上升了１２２％ ,陕２２９ 上升了８７ ％ 。在花后２１ｄ 前,两品种旗叶１４Ｃ同化物分配率逐渐下降。花后３５ｄ ９０１ 旗叶中１４Ｃ 同化物分配率存在一个高峰,尔后又下降,比花前标记时下降４２ ％ ;陕２２９ 则一直下降,比花前标记下降４５ ％ 。花后同化物转运,陕２２９ 早于９０１ ,陕２２９ 籽粒中１４Ｃ同化物放射性相对高于９０１ 。花前标记的１４Ｃ同化物在９０１ 中有４５ ％ 转运到籽粒中,陕２２９ 中有１１１ ％ 转运到籽粒中去。     

灌溉条件下施氮水平对土壤 作物系统中肥料氮素去向的影响

本试验利用１５Ｎ示踪技术，研究３种施氮水平（适宜施氮量Ｎ１０∶１５０ｋｇＮ·ｈａ－１，低于适宜施氮量的５０％Ｎ０５∶７５ｋｇＮ·ｈａ－１，高于适宜施氮量的５０％Ｎ１５∶２２５ｋｇＮ·ｈａ－１）对灌溉冬小麦氮素利用、去向及作物产量的影响。结果表明：在灌溉条件下，３种施氮水平（Ｎ０５，Ｎ１０，Ｎ１５）的冬小麦氮素利用效率分别为３８５％、３２３％和２２４％，以Ｎ０５水平为最高。Ｎ１０施氮水平获得了最高的作物产量（６８０×１０３ｋｇ籽粒·ｈａ－１，１４７×１０３ｋｇ生物量·ｈａ－１），Ｎ０５水平同Ｎ１０水平相比，在产量上没有显著性差异；而Ｎ１５水平因施氮过量造成籽粒产量明显下降，与不施肥相比，差异不显著。在深层条施（５～８ｍｍ）条件下，仍有３０２％～３６７％的化学氮素通过各种途径而损失。在Ｎ１５水平中，施用氮素的４６％仍存在于０～５０ｃｍ土层中，远远高于其它两种施肥水平。土壤残留态的无机氮素含量以Ｎ１５施氮水平为最高     

高肥力土壤冬小麦/夏玉米轮作体系中化肥氮去向研究

冬小麦 夏玉米轮作是华北平原主要的耕作方式之一。本研究通过田间15N微区试验 ,研究了高肥力土壤条件下冬小麦 夏玉米轮作体系中化肥氮的去向。结果表明 ,在每季施氮量 1 2 0～ 3 60kg hm2 条件下 ,冬小麦对化肥氮的吸收率为 2 3 8%～44 5 % ,夏玉米为 2 6 5 %～ 5 1 1 % ,整个轮作周期为 2 8 0 %～ 5 1 6%。而后茬作物对化肥氮的吸收量较少 ,低于施氮量的 1 0 %。当季化肥氮的土壤残留率约占施氮的2 0 %～ 5 0 % ,轮作周期化肥氮的土壤残留率约占施氮的 3 0 %。当季和轮作周期化肥氮的损失量和损失率 ,均随着施氮量的提高而显著升高。当施氮量分别为 2 40kg hm2和 72 0kg hm2 时 ,整个轮作周期化肥氮的损失率分别为 1 9 0 %和 40 5 %。     

轮耕对土壤物理性状和冬小麦产量的影响

针对华北地区土壤连续单一耕作存在的主要问题,进行了土壤轮耕效应的研究。试验选择冬小麦夏玉米玉两熟区连续5 a免耕田,设置免耕、翻耕和旋耕3种轮耕处理（即免耕一免耕,免耕一翻耕和免耕一旋耕）,冬小麦播种前进行耕作处理。研究结果表明：多年免耕后进行土壤耕作（翻耕、旋耕）可以显著降低土壤体积质量;旋耕显著降低0～10 cm土壤体积质量,翻耕则降低0～20 cm体积质量;随时间变化各处理土壤体积质量差异逐渐降低。翻耕、旋耕均显著增加了0～10 cm土壤总孔隙,同时翻耕显著增加了10～20 cm土壤总孔隙;翻耕、旋耕显著提高了5～10 cm毛管孔隙。0～10 cm土壤饱和导水率表现为旋耕＞翻耕＞免耕,翻耕、旋耕在5%水平上显著高于免耕;10～20、20～30 cm土层均表现为翻耕＞旋耕＞免耕,且10～20 cm翻耕5%水平上显著高于免耕;饱和导水率与体积质量呈显著线性负相关。翻耕、旋耕有效穗数与免耕相比分别提高了24.1%、22.3%;冬小麦的实际产量表现为：旋耕＞翻耕＞免耕,翻耕、旋耕分别比免耕增产11.8%、16.9%。总之,长期免耕后进行土壤耕作有利于改善土壤物理性状,提高作物产量。     

Direct Estimation of Nitrogen Gases Emitted from Flooded Soils During Denitrification of Applied Nitrogen

Denitrification losses measured by direct method (measuring the evolution of (N2 N2O)-^15N) were compared with the apparent denitrification losses (calculated from the difference between the total N loss and ammonia loss), for fertilizers applied to flooded soils.The direct measured denitrification losses from potassium nitrate were 23.0%,40.0%,and 63.1-79.7% of applied N in rice field,and in incubations of 7 cm deep layer of soil and 2 cm deep layer of soil,respectively;while the corresponding apparent denitrification losses were 96.0%,98.4%,and 97.7-97.9%,respectively.In field experiments with urea,the direct measured denitrification losses ranged from 0.1-1.8%,which were much less than the apparent denitrification losses (41.3-45.7%).Such discrepancies were primarily due to the entrapment of the gaseous products of denitrification in the soil as revealed by the facts:(1) stirring the floodwater and the surface soil markedly increased the fluxes of (N2_N2O)-^15N from urea or potassium nitrate applied to the flooded rice field,and (2) reducing the pressure in the headspace of the incubation bottle with the 7 cm soil layer during gas sampling decreased the discrepance between the direct measured and apparent denitrifecation losses from 58.4% to 21.2%.The advantage of reducing the pressure in the headspace is that there is minimal disturbance of the soil.Further testing of this technique in rice field is needed to determine its effectiveness in releasing the entrapped gaseous products of denitrification so that denitrification losses can be quantified directly.