不同土壤耕作法对作物产量及土壤硝态氮淋失的影响

针对华北平原小麦—玉米两熟区不同土壤耕法下玉米产量及玉米生育期土壤硝态氮迁移进行研究,结果表明,翻耕模式下玉米产量最高,免耕下最低。在0~180 cm土体中,收获期与苗期相比,翻耕硝态氮含量平均减少了66.6%;旋耕平均减少了21.7%;免耕则平均减少了20.9%。累积峰出现的深度与硝态氮淋失有直接关系。对比3种模式,翻耕累积峰最深,硝态氮淋失威胁最大;免耕无明显累积峰。在施肥、灌溉等影响硝态氮淋失的可控因子以外,从耕作模式上研究硝态氮淋失是今后研究的方向。     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

桓台县高产农田土壤硝态氮淋失动态研究

试验研究高产农田生态系统条件下N肥施用量和秸秆还田对土体硝态氮（NO3^--N）的时空分布动态结果表明，NO3^- -N含量在空间上随土壤深度而降低，这一相关关系可用Y=aX^b函数表达。小麦-玉米2季秸秆还田同单季小麦秸秆还田对NO3^- -N的动态影响较小，但相同施N量下未进行玉米秸秆还田0-40cm土层土壤中NO3^- -N含量偏高，土体NO3^- -N有淋失较强的趋势。土体NO3^- -N含量年度内波动大小与施N量密切相关，0-40cm土层土壤内NO3^- -N含量起伏最大，60cm土层以下相对稳定。各土层内NO3^- -N含量与施N量相关密切，这一相关关系影响到2m土层深度。土体中NO3^- -N含量周年内出现2次峰值和1次低谷，峰值出现在玉米和小麦收获后，低谷发生在小麦苗期-开花期土体养分大量吸收时期。9月下旬2m土层土壤NO3^- -N含量可高达10mg/kg，而且有淋失出2m土体的趋势。     

有机肥对土壤剖面硝态氮淋失影响的模拟研究

利用三种不同长度的土住,模拟研究了有机肥对土壤剖面中土壤硝态氮淋失的影响。结果表明,有机肥对ＫＮＯ３氮肥中ＮＯ３＾－的淋失有一定抑制作用;施加有机肥可提高土壤碱解态含量;有机肥本身亦可产生ＮＯ３＾－Ｎ淋失。     

亚热带主要耕作土壤硝态氮淋失特征试验研究

本文选取红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等我国亚热带地区的主要耕作土壤为研究对象,采用土柱模拟试验,研究了在这些土壤中,氮素累积与硝态氮迁移的动态特征,并对氮素的淋失风险进行了定量评价和预测。结果表明,硝态氮在土壤中的淋失过程可分为两个明显的阶段:高浓度快速降低阶段和低浓度缓慢降低阶段。硝态氮淋失过程存在明显的拐点,该点对应的累积入渗量（拐点入渗量）变化范围为38.1 - 219.7 mm,且随土壤硝态氮含量的增加呈幂函数关系增加,表明随硝态氮含量的增高,其淋失风险呈加速增大的趋势。硝态氮淋失强度随土壤硝态氮含量的增加呈显著的线性变化趋势。初步估测,我国亚热带地区年降水入渗量700 mm和土壤硝态氮累积水平为N 20 mg /kg条件下,表层土壤（0-20cm）的硝态氮年平均淋失量为N 484.9 kg /hm2,土壤间的变异系数（CV）分别为26.5%。土壤硝态氮含量是影响硝态氮淋失强度的决定性因素,其它土壤性质的影响均相对较小,因此,控制土壤氮素累积和化肥施用水平是降低其淋失风险的关键环节。     

缓释复混肥料对玉米产量和土壤硝态氮淋失累积效应的影响

在大田条件下,研究了4种缓释复混肥料对玉米产量和土壤硝态氮淋洗累积的影响。结果表明,缓释复混肥料较普通化肥的常规施肥方式增产10%左右,土壤剖面硝态氮累积量降低20%~70%,从而降低了地下水硝态氮污染的生态风险。与施用常规化肥的传统施肥方式比较,缓释复混肥料可作为基肥一次性使用,故其具有省工省时和环境友好的特点。     

不同温度及灌水量对土壤硝态氮淋失动态研究

应用＾１５Ｎ－尿素，采用土柱模拟试验，研究了不同温度及灌水量条件下土壤中硝态氮淋失动态，结果表明，土壤中硝态氮很容易随灌水而下渗，灌水量越多，下层土壤中硝态氮的浓度就越高；在施氮量相同的情况下，当温度上升时，土壤中硝态氮的浓度也高，更容易淋失。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

高产农田土壤硝态氮淋失与地下水污染动态研究

对桓台县区域农田监测研究表明,水肥管理不同的2个监测区域郭家区、李家区高产农田土体内NO_3~--N淋失迁移动态有差异,地下水污染亦不同。春天始土体内NO_3~--N含量趋于持续降低,浅层地下水NO_3~--N含量则持续升高,雨季后地下水中NO_3~--N含量尤剧烈升高,并达年内最高值,表现出农田N肥对地下水的直接污染,这可能与李家区灌溉次数多、土壤质地较轻和地下水位较浅有关。     

施用羊粪条件下人工草地土壤硝态氮淋失量研究

采用SRC（Soil-Resin-Core）装置，研究了三峡库区草畜配套体系中羊粪还田量与硝态氮淋失量的关系。研究结果表明，有机肥本身即可产生硝态氮在土壤中的累积，羊粪施肥量越高，土壤硝态氮累积量和全氮含量就越高。随着施肥次数的增加，全氮含量整体呈上升趋势，硝态氮含量因降雨、气温和牧草生长等因素的影响，存在明显的季节性。元月份土壤中的硝态氮含量显著高于其它季节。相关分析表明：土壤全氮和硝态氮含量影响20cm土层中硝态氮的淋失量，三者之间呈显著正相关关系；施肥提高了人工草地的产草量，但施肥量过高，草地产量下降，增加了氮素损失的可能性。在一定的产草量下，人工草地可容纳的羊粪量高于单位土地面积承载羊只所产生的羊粪量。说明在三峡库区发展集约化的种草养羊业，羊粪直接还田，从资源环境的角度分析是可行的。     

施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响

连续4 a采用渗漏计测定法研究了陕西关中小麦-玉米轮作区施氮和秸秆还田对土壤剖面90 em处NO3--N淋溶的影响.结果表明,NO3--N淋洗主要发生在7、8、9月份或灌溉后,年际间变异较大.监测期内各处理渗漏液NO3--N浓度和淋失量的变幅为0～103.5 mg L-1和0～21.8 kg hm-2,二者均随施氮量的增加呈增加趋势.小麦施氮150 kg hm-2、玉米施氮180 kg hm-2时,连续4a作物均能获得高产.施氮量继续增加,产量不再增加,0 ～100 cm土层NO3--N累积量和90 cm处NO3--N淋失量却相应增加.秸秆还田2 a后作物显著增产,2010年和2011年分别增产15.1％和14.2％,但对NO3--N累积和淋溶的影响不显著.回归分析显示,NO3--N年淋失量和0～ 100 cm土层累积量均随年施氮量的增加呈指数形式增加,说明施氮量越高,NO3--N年淋失量和累积量越高,二者占施氮量的比例也越高.     

华北平原高产粮区不同水氮管理下农田氮素的淋失特征

为了降低集约化种植制度下华北平原农田硝酸盐的淋失,该研究选择华北平原高产粮区,开展了为期2 a （2006－2008年）的田间试验,试验设计了2个灌溉处理（常规灌溉处理和基于土壤水分实时监控的优化灌溉处理）和2个施氮处理（传统施氮处理和优化施氮处理）,利用张力计结合土壤溶液提取器对土体2 m处的水分和硝酸盐通量进行了监测和计算。研究结果显示,在相同施氮条件下,优化灌溉能够有效降低农田水分的渗漏量,渗漏量仅为传统灌溉渗漏量的50%左右。优化施氮能够有效降低2.1 m土体硝态氮含量,在相同灌溉条件下2.1 m土体硝态氮的残留量都在传统施氮的60%以下,而灌溉方式对硝态氮累积的影响不大。优化水氮管理相比传统水氮管理氮素的淋失量下降了60%,淋失率也下降了50%左右,粮食产量略有提高。     

华北潮土冬小麦-夏玉米轮作包气带氮素淋溶机制

合理水氮管理可以实现作物目标产量和品质、维持土壤肥力和降低环境污染。然而,自20世纪90年代以来,我国农田过量施氮和大水漫灌等问题突出,引起农业面源污染日趋加重,地下水硝酸盐污染成为一个普遍现象。本文以华北潮土区冬小麦-夏玉米体系为研究对象,采用数据整合和文献分析的方法,阐明了典型农田硝态氮淋溶的时空特征及影响因素,研究了地表裂隙和土壤大孔隙对硝态氮淋溶的影响,定量了氮素在地表-根层-深层包气带-地下水的垂直迁移通量及过程。结果表明,农户常规管理的冬小麦-夏玉米轮作体系氮素盈余较高(299～358kg·hm~(-2)·a~(-1)),导致土壤根区和深层包气带累积了大量的硝态氮。冬小麦季硝态氮的迁移主要受灌溉影响,以非饱和流为主,且迁移距离较短;春季单次灌溉量低于60 mm,可以有效控制水和硝态氮淋溶出根区。冬小麦耕作和灌溉引起的地表裂隙对水氮运移的贡献不大。雨热同期的夏玉米季,土壤水分经常处于饱和状态,再降雨就可以导致硝态氮淋溶出根层进入深层包气带。夏玉米季极易发生硝态氮淋溶事件(占全年总淋溶事件的81%左右),硝态氮淋溶量占全年总淋溶量的80%左右,且单次淋溶事件的淋溶量较高。大孔隙优先流对夏玉米季根区硝态氮淋溶的贡献率在71%左右,这些硝态氮脱离了作物根系吸收范围,反硝化作用对硝态氮去除具有一定作用。在华北气候-土壤条件下,特别应注意冬小麦收获后土壤不应残留过多硝态氮,以避免夏玉米季降雨发生大量淋溶;夏玉米季需要注意施氮与作物需氮的匹配。由于夏玉米追肥困难,生产上提倡一次性施肥措施,控释肥应该能够发挥更大作用。未来气候变化,导致夏季极端高强度降雨事件的频率增加,将会加剧包气带累积硝态氮通过饱和流或优先流向地下水的迁移。合理的水氮管理是从源头上减少硝态氮向深层包气带和地下水迁移的主要措施。     

湖区小麦-玉米轮作模式下不同施肥措施调控氮磷养分流失研究

针对我国南水北调东线过水区南四湖富营养化问题,利用沿湖流域典型种植模式——小麦-玉米轮作体系,选择材料易获取的几种施肥措施,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样,室内分析不同处理防控氮磷养分流失的效果。结果表明:各施肥措施在作物不同茬口均能降低氮磷养分的随水流失,不同模式防控养分流失效果有差异;氮径流损失中,硝态氮占主要比例,玉米季和小麦季分别为82.7%~86.4%和94.2%~96.5%,而淋溶途径中硝态氮比例略有下降;径流为氮损失的主要途径,玉米茬口氮损失比例占轮作周年的67.0%~71.4%;磷径流损失中可溶性磷和颗粒磷比例相当,而淋溶磷以可溶性磷为主;淋溶途径损失的磷养分比例稍高,仍以玉米茬口总磷损失为主,占54.4%~63.1%;防控氮磷流失结合周年作物产量,玉米上使用减量控释氮肥或优化施肥配合秸秆还田、小麦上优化施肥或使用减量控释氮肥是相对理想的养分运筹搭配模式。     

华北山前平原农田氨挥发速率与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作长期田间试验, 利用双层海绵氨吸收装置, 分析了不同施肥处理下氨挥发速率和损失量的变化规律; 并采用室内培养试验方法, 分析了浇水和秸秆还田等不同措施下氨挥发变化特征。结果表明, 肥料施用时间、土壤温度和灌水等因素显著影响土壤氨挥发速率; 氨挥发损失量在0.66~35.00 kg·hm^-2·d^-1 之间, 占施肥量的0.09%~14.90%, 且大部分氨挥发发生在夏玉米时期。施肥后及时浇水能有效减少氨挥发, 特别是在低初始水分条件下最为明显; 而在高土壤水分含量条件下, 浇水时间对氨挥发量的影响减弱。与单施化肥相比, 小麦或玉米秸秆混合配施化肥增加了石灰性土壤的尿素水解速率, 缩短了尿素的氨挥发时间, 并可显著减少氨挥发损失。单施尿素的累积氨挥发损失量占尿素施用量的7.2%~9.7%, 而小麦或玉米秸秆配施尿素的累积氨挥发损失量分别占尿素施用量的1.1%~2.1% 和2.2%~7.2%。因此, 为了减少农田氨挥发损失, 在施用尿素时应充分考虑土壤水分状况和秸秆类型对氨挥发的影响。     

不同水肥措施下华北露地菜地氮淋溶特征

华北地区典型一年两季露地蔬菜种植系统,蔬菜生长季水热同季、种植管理中水氮供应充足且往往过量,造成大量氮素淋溶到深层土壤,不仅造成水肥资源利用率低,对地下水质也造成威胁。本文以华北潮褐土黄瓜-白菜一年两季典型露地蔬菜为研究对象,利用田间试验研究不同氮肥用量及优化措施(包括抑制剂、生物炭、秸秆还田)以及控制灌溉量对蔬菜产量、土壤氮淋溶及氮平衡的影响。研究结果表明:1)华北典型露地菜地氮肥主要损失去向为深层土壤中积累及氮淋溶。2)农民常规施肥处理[黄瓜季和白菜季各施550 kg(N)·hm~(-2)]淋洗出80cm土壤剖面的总氮占当季氮肥施用量的10.0%,减氮20%和50%分别使总氮淋溶量降低23.8%和45.6%;减氮20%对蔬菜产量没有显著影响,减氮50%对水肥需求量较高的黄瓜产量有显著影响(减产19.6%)。3)减氮20%配合脲酶抑制剂和硝化抑制剂、施用生物炭和添加秸秆还田分别使全年总氮淋溶量比常规水肥处理降低40.7%、43.0%和34.3%,而对蔬菜产量没有显著影响。4)减少灌溉量15%和30%分别使总氮淋溶比常规水肥处理降低43.1%和50.5%,水氮协同调控对降低氮淋溶效果显著;对需水量较高的黄瓜季,灌溉量降低30%黄瓜产量显著降低13.9%。5)高量水肥投入条件下连续种植蔬菜3年6季后,0～80cm土壤剖面硝态氮积累量占0～200 cm土壤剖面积累量的38.2%～50.7%,土壤剖面积累了大量硝态氮而且向深层土壤中移动。因此,合理控制水肥管理,特别是减氮结合脲酶抑制剂和硝化抑制剂配合水分管理,是经济可行的有效阻控土壤氮淋溶的措施。     

长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响

通过连续7 年的定位试验, 研究了日光温室生产中不同施肥模式(常规模式、无公害模式和有机模式)对土壤NO₃^--N 时空分布及累积的影响。结果表明, 随着种植年限的增加, 3 种施肥模式土壤剖面各层次NO₃^--N含量均呈上升趋势, 年增加量顺序为常规施肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。受氮素输入量(施肥)的影响, NO₃^--N 主要分布在0~40 cm 土层, 0~60 cm 土层NO₃^--N 含量总体呈作物生长前期低、中期高、后期低的趋势; 与上层土壤相比, 100 cm 以下土层NO₃^--N 含量有不同程度的增加。0～200 cm 土体NO₃^--N 平均累积量有机施肥模式比无公害施肥模式低33.8%, 比常规施肥模式低45.9%; 无公害施肥模式比常规施肥模式低18.3%。3 种施肥模式下, NO₃^--N 都有向2 m 以下土体淋洗的趋势。与施用化学肥料相比, 施用有机肥能明显降低土壤剖面NO₃^--N 含量, 控制其累积峰的下移, 但不合理施用有机肥也会产生NO₃^--N 淋洗而污染环境。     

北方旱作条件下玉米施用氮肥对氮吸收和淋溶的影响

实验研究了北方自然降雨情况下,玉米生育期间的氮素淋溶。结果表明,氮肥的施用量对土壤中硝态氮的积累和移动有影响,氮肥施用量超过300kg hm-2时,0～40cm土层硝态氮累积量明显增加,50cm的土层硝态氮的累积达到高峰;50cm以下土壤中硝态氮累积量逐渐降低,100cm土层施肥处理的硝态氮累积量明显高于对照;从经济效益方面分析,氮肥最佳施肥量为200kg hm-2,过量施肥并不能获得高的经济效益;从环境方面分析,氮肥用量超过150kg hm-2就会发生氮素淋溶。