尿素转化的硝态氮在3种母质砖红壤中垂直运移特征初步研究

为探明尿素转化的硝态氮在热带砖红壤中的垂直运移特征,在野外自然降雨条件下,利用大型土壤溶液渗滤装置,选择花岗岩、玄武岩和砂页岩3种母质发育的砖红壤为供试土壤,以不施肥为对照,对0～20 cm、20～60 cm、60～100 cm和100～200 cm土层的土壤溶液中硝态氮浓度变化做连续观测和研究。结果表明,施肥后尿素转化的硝态氮,在花岗岩为母质的砖红壤中可运移至20 cm深处,并在20 cm处表现出累积趋势;在玄武岩为母质的砖红壤中可运移至60 cm处,但需时较长;在砂页岩为母质的砖红壤中可运移至200 cm处,且运移到20、60、100和200 cm处需时较短。另外不同母质砖红壤溶液中尿素转化的硝态氮向下垂直运移的程度不同,其大小顺序为砂页岩>玄武岩>花岗岩。     

3种母质砖红壤中钾素垂直运移特征初步研究

为研究花岗岩、片麻岩和玄武岩发育的砖红壤上钾素垂直运移特征,试验设置施肥和不施肥处理,利用田间大型土壤溶液渗滤装置,定位抽取不同母质土壤在垂直距离20、60、100、200 cm处的土壤溶液,并对溶液中K+浓度变化做连续研究。结果表明:施肥可增加花岗岩发育的砖红壤中钾素(肥料中)垂直运移的距离,对片麻岩、玄武岩发育的砖红壤上钾素垂直运移影响不大;施肥后,肥料中的钾素在不同母质土壤中垂直运移的距离不同。试验期间,在片麻岩发育的土壤上肥料中的钾素运移到20 cm处需时12~17 d,最大可运移到100 cm处;在花岗岩发育的土壤上肥料中的钾素可运移到20 cm处,需时2~3 d;在玄武岩发育的土壤上肥料中的钾素无明显移动迹象。     

Logistic回归模型在 LUCC驱动力分析中的应用--以广东省清新县为例

利用田间大型土壤溶液渗滤装置,定位抽取不同母质土壤在20、60、100、200 cm处的土壤溶液,并对溶液中硝态氮浓度变化做连续测定,通过土壤溶液中硝态氮浓度随时间的变化,初步探讨不施肥条件下5种不同母质土壤硝态氮垂直向下运移特征。结果表明,不同母质土壤上硝态氮垂直运移的距离不同,在花岗岩、玄武岩发育的土壤上硝态氮有垂直移动到60 cm处的迹象,在片麻岩发育的土壤上硝态氮有垂直移动到100 cm处的迹象,在浅海沉积物、砂页岩发育的土壤上硝态氮有垂直运移到200 cm处的迹象。总体上来看,硝态氮在5种土壤20、60、100 cm处可移动的浓度含量存在差异,其多少顺序可基本概括为：砂页岩、片麻岩发育的土壤＞浅海沉积物、玄武岩发育的土壤＞花岗岩发育的土壤。     

早期不同施氮量下橡胶园土壤中无机氮的运移

橡胶园土壤中无机氮形态和含量呈现季节性的动态变化,本研究通过设置不同氮肥用量进行田间试验,分析早期施肥后橡胶园土壤中氮素运移规律。结果表明：不同施氮量土壤中矿质氮素的运移特点有所不同,但均以垂直运移为主;土壤中的铵态氮和硝态氮在不同层次的水平迁移主要在30 cm以内;各施肥处理土壤中铵态氮、硝态氮均存在明显的向下迁移,铵态氮主要迁移至40~60 cm深度,常规施肥、减量20%处理铵态氮含量分别达到209.43 mg/kg、133.32 mg/kg;硝态氮主要迁移至20~40 cm深度,常规施肥和减量20%硝态氮含量分别为127.21 mg/kg和114.29 mg/kg;不同施肥处理无机氮向下的迁移量也存在明显差异,减量40%施肥的无机氮在深层土壤中低于常规施肥和减量20%施肥处理,进一步减少了无机氮的向下淋溶损失;不同施肥处理土壤矿质氮的主要形式为铵态氮,施肥增加了硝态氮的占比,这可能与氮肥输入以及土壤pH有关。     

不同施氮方式对玉米田土壤无机氮动态变化的影响

研究不同施氮方式对玉米田土壤水分动态变化和土壤无机氮变化特征的影响。结果表明,玉米生育期不同施氮方式下,0~100 cm土壤水分变化趋势相似,非雨季0~20 cm土壤含水量施肥处理比不施肥(CK)低2~4个百分点,雨季由于降雨的补给各处理各层土壤水分无明显变化。施氮显著增加了0~100 cm土层无机氮含量。习惯施肥处理土壤硝态氮含量受降雨影响较大,表现出向土壤深层迁移的趋势;缓控释肥、优化施肥和优化施肥+秸秆还田处理可降低土壤硝态氮的残留。0~40 cm土壤铵态氮含量受基肥和追肥影响较大,41~100 cm土壤铵态氮含量为3~5 mg/kg,变化幅度较小,趋于稳定。合理的氮肥用量及施氮方式,可有效减少土壤硝态氮的残留,减轻浅层地下水硝态氮污染的风险。     

覆膜穴播方式对旱地小麦田土壤硝态氮和铵态氮积累的影响

为明确全膜覆土穴播栽培方式下旱地小麦土壤氮素的转化规律,采用比色法测定了全膜覆土穴播、传统地膜穴播和露地穴播冬、春小麦苗期、拔节期和收获期土壤硝态氮和铵态氮的含量。结果表明,在一次性基施氮肥后的第3年,0~60cm土层硝态氮累积量随土层深度的增加呈逐渐降低趋势,硝态氮大部分累积在土壤中下层(80~160cm)。随着春(冬)小麦的生长发育,各处理土壤硝态氮含量均呈"S"型变化,在120~160cm土层会出现一高峰值。相比露地穴播,全膜覆土穴播和传统地膜穴播能更好地利用0~80cm土层硝态氮。铵态氮含量在耕层土壤中较高,且随着土壤深度的增加而逐渐降低。全膜覆土穴播和传统地膜穴播减少了春(冬)小麦各生育时期0~60cm土层的铵态氮含量。     

聚丙烯酰胺对胶园肥穴养分垂直分布的影响

以普通肥料为对照,将聚丙烯酰胺与普通肥料混合施用,研究了聚丙烯酰胺对胶园肥穴养分垂直分布的影响。结果表明:与普通肥料相比,聚丙烯酰胺混施可增加胶园肥穴0~40 cm土层中硝态氮、铵态氮、速效钾含量,且硝态氮、速效钾含量处理间差异显著,同时可降低肥穴40~100 cm土层中硝态氮、铵态氮、速效钾含量;另外,混施处理肥穴0~20 cm土层速效磷含量与普通肥料处理差异不显著。可见,聚丙烯酰胺与普通肥料混施可增加0~40 cm橡胶树根层土壤养分含量,有利于橡胶树根系对养分的吸收,减少养分淋失。     

施氮量对半湿润区小麦-玉米轮作系统土壤氮的影响

为探讨不同施氮量对黄土高原半湿润地区冬小麦-夏玉米轮作系统土壤氮动态变化的影响,2016-2018年采用田间试验,研究了不同氮肥用量下冬小麦-夏玉米轮作系统作物不同生育时期0～200 cm土层土壤氮的动态变化。结果表明,不同氮肥处理间0～60 cm土层土壤全氮储量差异显著,两年试验后较试验前,施氮0 kg·hm~(-2)(N_0)、100 kg·hm~(-2)(N_(100))、200 kg·hm~(-2)(N_(200))、300 kg·hm~(-2)(N_(300))和400kg·hm~(-2)(N_(400))处理的土壤全氮增量分别为-180、-245、288、627和709 kg·hm~(-2)。不同氮肥处理间0～200 cm土层土壤硝态氮含量及其储量差异显著,土壤铵态氮含量无显著性差异。两年试验后较试验前,N_0和N_(100)处理0～200 cm土层土壤硝态氮储量明显降低,N_(200)处理变化不显著,3者均无明显硝态氮下移,而N_(300)和N_(400)处理0～200 cm土层土壤硝态氮储量显著增加,向深层土壤(100～200 cm)下移明显。每季作物施氮200 kg·hm~(-2)可以减少深层土壤硝酸盐累积量。     

不同施肥时期对春玉米土壤硝态氮含量变化的影响

以＂郑单958＂为材料,探究不同施氮处理下0～60 cm春玉米生育期间土壤硝态氮含量的变化,结果表明：0～40 cm土层,施氮增加了土壤硝态氮含量,且受施氮影响较大;20～40cm土层,与不施氮相比,施氮影响了玉米生育后期该层的土壤硝态氮含量;40～60 cm土层,土壤硝态氮含量变化不明显,趋于平稳,在吐丝期以后有所不同,施氮影响了灌浆阶段硝态氮的含量。其中以N 240 kg/hm2,1/5作口肥,2/5拔节中期追施,2/5大口期追施模式最佳,追施氮肥增加了玉米生育后期土壤的供氮能力,增产显著。该研究初步探明了不同施肥处理土壤硝态氮含量影响的变化规律,为玉米合理施肥,提高氮肥利用率提供依据。     

吉林省玉米推荐施肥指标体系的建立

通过总结2004~2014年间课题组在吉林省开展的田间试验及2005~2013年吉林省玉米"3414"田间肥效和校验试验资料,按土壤养分(播前耕层土壤硝态氮、速效磷、速效钾及10叶期0~90 cm土层土壤硝态氮)含量对土壤进行分级,进一步结合目标产量,初步建立以根层硝态氮调控为核心的总量控制、分期实时实地精确监控的玉米氮肥推荐施肥指标体系以及基于养分平衡和土壤测试的磷、钾肥恒量监控推荐施肥指标体系,为吉林省玉米合理科学施肥提供一定参考。     

减施氮肥对稻田土壤剖面养分分布特征的影响

为探讨减施氮肥对养分在剖面垂直的分布与迁移的影响,采用大田试验,探讨了减施氮肥对稻田剖面养分累积和分布的影响.结果表明:3个处理下土壤剖面养分累积的趋势是:有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量随土层深度的增加而降低,而全钾及速效钾含量则随土层深度的增加而提高.T3(80％的习惯施氮量)处理中除耕层的有效氮、速效磷及速效钾含量较T2(习惯施氮量)处理降低外,土壤其它各层有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、速效磷以及速效钾含量均较T2处理有所增加.T3处理有机质的增加主要集中在0～60 cm土层中,氮素主要集中在0～40 cm土层中,钾素则主要集中在0～20 cm土层中,土壤中各层的磷素在两个施肥处理中无显著差异,说明T3处理增加的养分主要集中在作物能吸收的范围内,这意味着对土壤培肥和作物生产更有利.     

长期施肥对氮素利用以及土壤剖面氮素分布、积累的影响

依托28年长期定位试验，采集不同施肥处理土壤剖面样品，测定土壤硝态氮含量，结合产量计算氮素利用效率。结果表明，长期施肥显著增加玉米子粒产量、地上部总吸氮量及氮收获指数。化肥+有机肥(NPKM)处理产量最高，较单施化肥(NPK)处理提高8.7%。各处理硝态氮含量随着土层的加深均呈先降低后升高的趋势，硝态氮主要积累在0～100 cm土体，NPK、NPKM处理硝态氮积累量占比高于55%。因此，有机肥替代部分化肥可显著提高子粒产量，增加氮素利用效率，减少氮素淋溶。     

有机肥部分替代氮肥土壤硝态氮动态变化特征及玉米产量效应研究

通过田间试验,在氮磷钾等养分量条件下,研究牛粪、鸡粪、猪粪替代25%化肥氮和秸秆全量还田配施化肥对0～100 cm土层硝态氮淋溶和积累及玉米产量构成的影响。秸秆全量还田配施化肥、牛粪替代25%化肥氮处理土壤硝态氮淋溶作用较小,完熟期0～40 cm土层硝态氮累积量分别为86.2 kg/hm~2和73.1 kg/hm~2,均显著高于其他有机肥替代化肥处理。习惯施肥、鸡粪替代25%化肥氮、猪粪替代25%化肥氮处理土壤硝态氮淋溶较强,完熟期0～40 cm土层硝态氮累积量分别为54.2、65.4、68.5 kg/hm~2。鸡粪替代25%化肥氮处理玉米产量最高,为13 616.9kg/hm~2,比习惯施肥增产13.6%,与其他有机肥替代化肥处理产量差异均达显著水平。在等养分量条件下,有机肥替代25%化肥氮及秸秆全量还田配施化肥均可增加0～40 cm土层硝态氮累积量,减少淋溶损失。     

不同氮肥形式对春玉米产量、土壤硝态氮及氮素利用率的影响

通过田间试验研究不同氮肥对玉米产量、玉米不同生育期0~90 cm土层硝态氮含量和氮素利用率的影响。结果表明,0~90 cm土层,施用氮肥使土壤硝态氮残留量升高了约30%,且随玉米生育期逐渐下降,成熟期普通尿素处理比缓控释氮肥处理高20%左右。与普通尿素处理相比,缓控释氮肥处理土层硝态氮含量前期缓慢降低,后期下降速度快且硝态氮残留量较低。半控比掺混肥能满足玉米生育前期与后期对土壤硝态氮的需求,提高产量且最大限度提高氮肥利用率,满足一次性施肥的要求;硫包膜尿素基施的产量及氮素利用率最低且与其他氮肥处理存在显著差异。     

橡胶林氮肥穴施下的氨挥发和氮淋洗损失

氨挥发和氮淋洗是氮肥损失的重要途径,导致严重的环境污染。有关橡胶林氮肥穴施后的氨挥发和氮淋洗损失问题的研究鲜见报道。本研究设置0 kg/hm²（对照）、100 kg/hm²（低氮）、230 kg/hm²（中氮）、400 kg/hm²（高氮）的施氮水平,分别采用通气法和渗漏盘法研究橡胶林尿素穴施后的氨挥发和氮淋洗损失特征。结果表明,旱季氨挥发损失过程大致在14~20 d内完成,雨季基本在7~10 d完成;氨挥发峰值在旱季较雨季延迟,旱季大概施肥后6~13 d达到峰值,而雨季1~3 d即达到峰值;与对照相比,低氮、中氮和高氮处理的氨挥发损失大致为9.32~21.54 kg/hm²。氮淋洗损失主要发生在雨季（5—11月）,且以硝态氮淋洗为主;橡胶林氮肥穴施条件下的氮淋洗损失约为2.36~9.00 kg/hm²;随着施氮量的增加,氨挥发和氮淋洗损失均呈增加趋势。综上,橡胶林氮肥穴施后的氨挥发和氮淋洗损失并不高,其施氮量不宜超过230 kg/hm²。     

Evaluation of HYDRUS-2D model to simulate the loss of nitrate in subsurface controlled drainage in a physical model scale of paddy fields

Agriculture is a major source of nitrogen usage and release to environment. Due to the effect of water movement on solute transport, investigating the effect of different management scenarios of irrigation and drainage could be useful for reducing nitrate loss and environmental pollution. This study is a scientific attempt to assess the ability of HYDRUS-2D model to simulate the effect of subsurface controlled drainage on nitrate loss of paddy fields. So, two physical models with difference in depth of subsurface controlled drainage (40 and 60 cm) were constructed. The tanks were filled with loam silty soil texture and then transplanted rice. 90 kg/ha potassium nitrate fertilizer was added in two stages of rice growth. Mid-season drainage was applied 26 days after transplantation. After 17 days, drains were closed again and applied flooded irrigation with 5-cm water stagnant layer above soil surface. During experiment, nitrate concentration of drain water was measured. HYDRUS-2D was calibrated with measured data in 60 cm drain depth and validated with 40 cm drain depth. HYDRUS-2D could simulate nitrate concentration with the coefficient of determination 0.95 and 0.89 in calibration and validation stages, respectively. The comparison between the volume of drain water and nitrate concentration from the drains in the depths of 40 and 60 cm indicated lower nitrate load in depth of 40 cm. The results obtained proved that the presence of hardpan layer in depth of 25 cm rather than the absence of it causes increase in 3 % of average nitrate concentration and reduce in 17 % of water discharge.