Straw incorporation and immobilization of spring-applied nitrogen

Abstract. The effect of rate and timing of autumn/winter straw incorporation on the immobilization of spring-applied N-fertilizer are studied. The immobilization of ¹⁵N-labelled fertilizer by straw was determined in pot trials with a sandy loam soil (Wick series) collected from two field experiments. In experiment 1, straw was incorporated at four different rates in the autumn; experiment 2 had a fixed rate of straw (7.5 t/ha) incorporated at monthly intervals from September to March. Immobilization in spring was not enhanced when only stubble was incorporated in autumn. However, autumn incorporation of 7.5 t/ha straw resulted in a significant increase in the immobilization of spring-applied N, equivalent to 10 kg/ha; when 15 t/ha straw was incorporated, immobilization increased to 18 kg/ha. The enhancement of immobilization, immediately following fertilizer application, was dependent on the extent of straw decomposition prior to N application. Thus immobilization was related to cumulative thermal time (day °C above 0°C; Tsum between the date of straw incorporation and fertilizer application). Straw which had been incorporated for Tsum > 1200 no longer caused appreciable immobilization of spring fertilizer.     

日光温室蔬菜的氮素平衡及施肥调控潜力分析

以寿光日光温室番茄为研究对象,通过2年4个生长季的试验,分析整个生产体系中氮素的平衡及0―180 cm土层硝态氮动态,并对氮素优化管理条件下日光温室番茄的生产力、氮素盈余与损失特征进行了研究。结果表明,与传统施氮管理相比,综合利用灌溉水带入氮素和根层土壤无机氮的优化氮素管理技术能够保证番茄产量,同时减少73%的氮肥施用,但节肥主要集中在春茬作物生长后期及秋茬作物生长前期。自休闲至番茄第一次追肥前土壤硝态氮的大量积累与频繁灌溉导致了整个生产体系氮素大量损失,建议通过种植填闲作物或者施用高C/N比作物秸秆等可能的方法来控制土壤氮素转化,减少该时期的氮素损失。     

The effects of nitrogen fertilizer rate, cultivation and straw disposal on the nitrate leaching from a shallow limestone soil cropped with winter barley

Abstract. Monoculture winter barley was grown for 5 years with 80 or 160 kg/ha of fertilizer nitrogen (N) and established by either shallow cultivation (straw removed) or ploughing (straw incorporated) in a replicated 2 ± 2 split plot experiment. The lower N rate reduced average grain yield from 6.85 t/ha to 5.61 t/ha. The cultivation/straw disposal system had no effect on yield. Halving the N rate reduced the amount of N removed in the crop by an average of 40 kg/ha and reduced the amount of nitrogen leached by 11 kg/ha per year. Using a shallow cultivation system for crop establishment, following the removal of straw, initially reduced N leaching compared to ploughing in the straw, but in the later years of the experiment losses were similar. Over the five years the full N rate with ploughing system resulted in a small positive nitrogen balance of 66 kg/ha, but all other treatment combinations resulted in a negative balance.     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

稻草全量还田下氮肥运筹对双季晚稻产量及其氮素吸收利用的影响

【目的】稻草还田和合理的氮肥运筹不仅可以改良土壤和培肥地力,提高农作物产量和品质,还可以减少因过量施用氮肥带来的环境污染。随着水稻机械化收割的快速发展,稻草全量原位还田面积迅速扩大。因此,研究稻草全量还田后合理施用氮肥十分必要。本文通过早稻机收稻草切碎全量还田后晚稻氮肥运筹试验,探索该条件下晚稻氮肥的合理施用技术。【方法】以超级晚稻品种淦鑫688为试验材料,设计4个施氮（N）水平（0、 120、 180、 240 kg/hm2）基蘖穗肥比例为5∶2∶3,并在180 kg/hm2水平下增设稻草不还田对照处理和稻草全量还田下基蘖穗肥不同施氮比例处理（5∶0∶5、 5∶1∶4、 5∶2∶3、 5∶3∶2、 5∶4∶1、 5∶5∶0）。旨在分析不同处理间水稻产量、 产量构成和氮素吸收利用的差异。【结果】稻草全量还田下,施氮量在180 kg/hm2以下时产量随施氮量的增加而增加,之后则下降,处理间差异极显著。随施氮量的增加,有效穗数显著增加,而结实率则显著下降,施氮处理每穗粒数和千粒重显著高于不施氮处理。在相同施氮水平下,因为有效穗数、 结实率和千粒重显著提高,所以稻草全量还田产量极显著高于不还田处理,增幅8.83%。稻草全量还田同一施氮水平下,施氮比例为 5∶2∶3 处理产量极显著高于其他处理,其每穗粒数和千粒重均为最高,有效穗数随分蘖肥比例的增加而减少,处理间结实率差异不显著。稻草全量还田后,随着施氮量增加,其氮素总积累量、 氮肥表观利用率、 氮素的吸收率和百公斤籽粒的需氮量也显著提高,且与施氮量呈极显著正相关。但氮素收获指数和氮肥生理利用率均随施氮量的增加而降低。同一施氮水平下,全量还田处理水稻氮肥农学利用率和生理利用率均显著高于不还田处理。相关分析表明, 氮素总积累量与产量呈二次抛物线极显著正相关,氮肥表观利用率、 氮素吸收率与产量呈极显著正相关。稻草全量还田相同施氮水平下,随着穗肥施氮比例降低,其氮素总积累量、 中期的积累量和比率下降,其氮肥的表观利用率、 收获指数和氮素的吸收率也随之降低,但前期的氮素积累量和比率则升高。氮素的农学利用率和生理利用率均表现为随着穗肥比例的减少呈先增加后降低趋势,均以施氮比例为5∶2∶3处理处理最高,不施穗肥处理最低。各施氮比例处理中,穗肥的施氮量与氮素的总积累量、 中期积累量、 氮肥的表观利用率、 收获指数和氮素吸收率呈极显著正相关,氮肥的农学利用率和生理利用率与产量显著正相关。【结论】稻草全量还田后配施适量的氮肥可以提高晚稻产量,本试验以配施N 180 kg/hm2产量最高;在施纯N 240 kg/hm2以内,施氮越多,氮素积累量越多,相应的氮肥表观利用率、 氮素的吸收率和百公斤籽粒的需氮量也越大。总施氮量相同条件下,以基肥∶分蘖肥∶穗肥为 5∶2∶3 的施氮比例水稻产量, 氮肥农学、 生理利用率均为最高,此结果可作为双季稻区稻草全量还田后的推荐施氮比例。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对氮素环境承受力分析

通过田间试验研究了华北地区冬小麦/夏玉米轮作体系对氮素的环境承受力。结果表明,冬小麦和夏玉米达到最高产量时的施氮量分别是112和180.kg/hm2。氮肥利用率和农学利用率随施氮量的增加而降低,生理利用率表现出抛物线的趋势。在农户习惯施氮条件下,冬小麦和夏玉米的氮肥利用率分别是10%和6%,每千克氮肥分别增产2和3千克。灌水和集中降雨是引起土壤硝态氮明显下移的主要因素。氮素平衡计算的结果表明,低施氮量时,氮素盈余以残留Nmin为主,高量施氮则以表观损失为主。将收获后090.cm土壤中的硝态氮的量控制到150kg/hm2,可以在兼顾环境的前提下获得较高的产量;此时冬小麦季的施氮量是122.kg/hm2,产量(干物重)达到最高产量4331.kg/hm2;夏玉米季的施氮量是145.kg/hm2,产量(干物重)是7965.kg/hm2,达到最高产量的97%。     

秸秆还田提高水稻-油菜轮作土壤固氮能力及作物产量

为探讨西南山区水稻-油菜轮作模式下秸秆还田对作物产量和土壤氮素固持能力的影响,于2013-2015年在洱海流域稻油轮作农田中设置空白处理(CK)、单施化肥(CF)、化肥+玉米秸秆(CFMS)以及化肥+蚕豆秸秆(CFBS)4个处理,测定分析了作物产量、土壤微生物量及土壤理化性质等关键指标。结果表明,与CF处理相比,秸秆还田提高水稻、油菜产量及其地上部含氮量,增加氮素有效输出。不同处理土壤微生物量碳、氮质量分数存在差异,其大小顺序为:CFMSCFBSCFCK。与土壤碳氮比相比,土壤微生物熵和微生物量C/N对秸秆还田做出快速响应,秸秆还田提高土壤微生物熵,降低微生物量C/N。此外,秸秆还田显著降低油菜收获后的土壤硝态氮残留(P0.05),与CF相比,玉米秸秆和蚕豆秸秆还田分别使土壤硝态氮残留量减少11.6%~55.0%和13.7%~52.3%。可见,中国西南山区稻油轮作模式下秸秆还田能提高作物产量和含氮量,增强土壤微生物氮素固持能力,有效降低土壤氮素流失风险,且玉米秸秆在增产、固氮方面的作用优于蚕豆秸秆。结果可为提高西南山区水稻、油菜产量,增强土壤氮素固持能力,降低土壤氮素流失风险提供参考。     

Nitrate leaching as affected by long-term N fertilization on a coarse sand

Abstract. A field experiment on a coarse sand (1987–92) was conducted with spring barley ( Hordeum vulgare L.), in order to evaluate the effects of increasing N fertilization on nitrate leaching under temperate coastal climate conditions. The N fertilizer levels were 60 and 120 kg N/ha. The experiment was conducted on a 19-year old permanent field trial with continuous spring barley, initiated in 1968, and included treatments with ploughing in autumn or spring, with or without perennial ryegrass ( Lolium perenne L.) as a catch crop undersown in spring. Prior to 1987, the low and high levels of N fertilizer were 70 and 150 kg N/ha, respectively. To calculate nitrate leaching, soil water samples were taken from a depth of 0.8 m using ceramic cups. The average annual nitrate leaching from plots with 60 and 120 kg N/ha was 38 and 52 kg N/ha/y, respectively. The increased leaching associated with increasing fertilizer application was not caused by inorganic N in the soil at harvest, but rather by greater mineralization, mainly in autumn. Growing of a catch crop was relatively more efficient for reducing nitrate leaching than a long-term low fertilizer application. A 50% reduction in N application decreased average yield by 26%, while nitrate leaching decreased by 27%.     

长期施肥下潮土全氮、碱解氮含量与氮素投入水平关系

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下潮土全氮和碱解氮含量演变特征及其与氮素投入水平的关系进行研究。结果表明,不施氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量基本保持平衡或者缓慢增加;长期施用化学氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量均有所增加;施用有机肥和秸秆还田处理,土壤全氮和碱解氮含量均显著提高。单施化学氮肥处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量增加0.017 mg/kg;而氮磷钾化肥配施有机肥和氮磷钾化肥并秸秆还田处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量分别增加0.049和0.035 mg/kg。施氮磷钾处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量增加0.001 mg/kg;而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量均增加0.004和0.004 mg/kg。总的来说,施用化学氮肥、有机肥配施化肥及秸秆还田处理增加氮素投入量均可以提高土壤全氮及碱解氮含量,且有机肥配施化肥及秸秆还田处理优于单施化肥。综上所述,增施有机肥及秸秆还田对于提升土壤肥力及实现农业可持续发展具有深远意义。     

Animal manure slurries as a source of nitrogen for cereals; effect of application time on efficiency

Abstract. Field experiments undertaken at 14 sites, on a range of soil types, in lowland England, during the cropping years 1989–1993, tested the effectiveness of cattle or pig slurry as a source of nitrogen for cereal cropping. Slurry was applied in autumn, winter and spring, to autumn and spring sown cereal crops. Assessments included slurry nitrogen efficiency relative to N in spring applied fertilizer in terms of both grain yield and grain protein production, apparent crop recovery and content of mineral nitrogen in soil profiles. Crop response to nitrogen was poor at seven sites where high residues of soil mineral nitrogen (SMN) were present. On the seven responsive sites, spring slurry applications proved more efficient (mean 40%) as a source of N than autumn (mean 24%) or winter applications (mean 32%). These differences were smaller than reported in a number of other studies, probably as a result of relatively low excess winter rainfall, resulting in less nitrate leaching during the period of the investigation. Rapid incorporation into the topsoil of slurry applied in autumn, increased (28 kgN/ha) the SMN of samples taken early in the winter. However this increase did not lead to a consistent improvement in crop N uptake. Slurry dressings, whenever applied, can be expected to make a significant contribution to the N requirement of the succeeding crop and need to be taken into account when calculating the appropriate spring fertilizer application.     

Effect of straw management, tillage timing and timing of fertilizer nitrogen application on the crop utilization of fertilizer and soil nitrogen in an irrigated cereal rotation

In irrigated grain-growing soils on Canada's prairies, straw management can affect nitrogen (N) fertility and long-term soil organic matter reserves. We conducted a 2-year field experiment in southern Alberta, on a Dark Brown Chernozemic Lethbridge loam (Typic Boroll), to determine the effects of straw removal, tillage, and fertilizer timing on crop uptake of soil and fertilizer N. During the study (1991 and 1992), the crop was oat (Avena sativa L.) and wheat (Triticum aestivum L.), respectively, in an experiment that had been in a wheat-wheat-oat-wheat rotation since 1986. Five straw-tillage treatments were: straw-fall plow, straw-pring plow, no straw-fall plow, no straw-spring plow and no straw-direct seeding. Fertilizer N was applied in fall or spring. Ammonium nitrate (5 at.% ¹⁵N) was added at 100 kg N ha⁻¹ in fall 1990 or spring 1991. For oat (1991), plant N derived from soil was higher under fall plow than under spring plow, higher with tillage than direct seeding, and unaffected by straw removal. The plant N derived from fertilizer was not affected by straw removal in fall plow treatments, but under spring plow, it was higher with straw removal. The plant N derived from fertilizer showed a significant straw-tillage × fertilizer timing interaction; with fall incorporated straw, plant N derived from fertilizer was 44.0 kg N ha⁻¹ for spring-applied, and 30.6 kg N ha⁻¹ for fall-applied N, but in other straw-tillage treatments there was no effect of fertilizer timing. Cumulative fertilizer N recovery (plant + soil) over the 2 years averaged 64.2%, and was unaffected by straw-tillage treatment. Fertilizer N recovery, however, was less with fall-applied N (61.3%) than spring applied N (66.8%). At mid-season, fall plow treatments had higher soil inorganic N and inorganic N derived from fertilizer than spring plow treatments, apparently because of less immobilization. The fall plow treatments also retained higher inorganic N after harvest. Straw removal and fertilizer timing did not influence soil inorganic N and soil inorganic N derived from fertilizer. N removal in straw (16 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) could deplete soil N in the long-term. Long-term effects of tillage timing on soil N will depend on the relative amount of N lost by leaching with fall plowing and that lost by denitrification under spring plowing. With direct seeding, crop yield and uptake of soil N was less, and N losses by denitrification could be greater. Application of N in spring, rather than fall, should enhance crop N uptake, reducing N losses and enhancing long-term soil organic N.     

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是雨养农业区提高作物产量和土壤有机碳（SOC）、氮[TSN（Total soil N）]含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验（1984～2007）,定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0（N0）、45（N45）、90（N90）、135（N135）和180（N180）kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区旱地小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,1984～2007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4 t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2（P0.001）;但增施氮肥后降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%（N45处理）降低到28%（N180）。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后（2007年）,N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/hm2;TSN储量依次为2.03、2.16 、2.24 、2.34和2.37 t/hm2。施氮水平与产量呈显著的抛物线关系（R2＝0.993）。产量与SOC存在着极显著的线性相关关系（R2=0.997）。增施N 1 kg/hm2,小麦产量可提高29 kg/hm2,SOC提高1.2 kg/hm2,TSN提高0.13 kg/hm2。根茬还田量的增加是导致黄土旱塬区SOC和TSN提高的主要因素。     

长期水稻-大麦轮作体系土壤供氮能力与作物需氮量研究

通过18年稻麦轮作,7个施肥处理,研究了水稻-大麦轮作系统中土壤生产力、氮素自然供应能力、作物氮素内部利用率及氮肥表观利用率。结果表明,在水旱轮作下,土壤对大麦产量的地力贡献率平均为69%,水稻为75%～81%; 肥料的增产贡献率分别为31%和19%～25%,可维持每年生产大麦2.3 t/hm2、稻谷6～7 t/hm2。土壤氮素自然供给力在大麦上平均为75.9%,比水稻的低3.3%～7.2%。在一年三熟水旱轮作制中,土壤和环境年供氮118～299 kg/hm2; 在一年二熟轮作制中为86～199 kg/hm2。施氮肥条件下,大麦的氮素内部利用率为31.0～56.3 kg/kg; 水稻在23.6～50.2 kg/kg之间变动; 大麦的氮肥利用率变幅在27.5%～41.2%,水稻为14.6%～41.2%。在稻麦轮作系统中,如果想获得作物产量12 t/hm2（4 t大麦和8 t 单季稻）,需要每年施氮肥 N 226～337 kg/hm2。为获得更高的作物产量,在氮肥推荐时不但要考虑作物的目标产量,作物对氮素的需要量,还要充分考虑土壤和环境氮素供应能力。     

施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响

在高肥力土壤条件下,研究了施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响。结果表明,小麦生长期间,施氮处理0100.cm土层硝态氮积累量显著大于不施氮处理;当施氮量大于150.kg/hm2时,随施氮量增加,0100.cm土层硝态氮积累量显著增加;随小麦生育进程推进,施氮处理上层土壤硝态氮下移趋势明显,至小麦成熟时,施氮1952～85.kg/hm2处理60100.cm土层硝态氮含量显著大于其它处理。小麦生长期间,0100.cm土层铵态氮积累量较为稳定,施氮处理间亦无显著差异。与不施氮肥相比,施氮提高小麦生长期间040.cm土层土壤微生物量氮含量;当施氮量小于240.kg/hm2时,随施氮量增加,土壤微生物量氮含量增加。小麦的氮肥利用率随施氮量增加而降低;施氮1051～95.kg/hm2,收获时小麦植株吸氮量、生物产量、子粒产量和子粒蛋白质含量提高;而施氮量大于240.kg/hm2时,小麦生育后期的氮素积累量降低,收获时植株吸氮量、生物产量和子粒蛋白质含量降低。说明本试验条件下,施氮1051～50.kg/hm2可满足当季小麦氮素吸收利用,获得较高的子粒产量和蛋白质含量。继续增加施氮量,土壤微生物量氮含量增加,但土壤中残留大量硝态氮,易淋溶损失。     

等氮条件下长期有机无机配施对春玉米的氮素吸收利用和土壤无机氮的影响

【目的】研究等氮量投入条件下,长期使用不同有机物料替代无机肥的适宜比例对玉米氮养分累积、运移和氮肥利用效率和产量的影响,可以为吉林黑土区春玉米高效施肥,维持并提高土壤肥力提供理论依据。【方法】以国家(公主岭)黑土肥力与肥料效益长期定位试验为研究平台,玉米品种郑单958为供试作物,设5个不同处理,即:不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷钾化肥(NPK)、粪肥+NPK(MNPK)、秸秆还田+NPK(SNPK)。在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽丝期、灌浆期和成熟期采集地上部植株样品,分析玉米植株不同部位的氮含量和累积量以及运移比例,计算氮肥利用效率。【结果】在玉米各生育时期,MNPK处理氮素累积量均高于NPK和SNPK处理;拔节期至大喇叭口期氮素累积量为19.67~86.44 kg/hm2,其中MNPK氮素累积量达到86.44 kg/hm2,为氮素累积量增加最多、吸收速率最快的时期;在成熟期,MNPK、NPK、SNPK、N和CK处理植株氮素总累积量分别达到286.2、276.2、249.4、151.7和63.6 kg/hm2,SNPK处理氮素累积量略低于NPK处理,MNPK显著高于NPK和SNPK(P0.05)。MNPK、SNPK、NPK和N处理中,叶和茎鞘总氮素转移量分别为99.0、79.7、87.2和41.8 kg/hm2,总的转移氮素对籽粒的贡献率分别为51.0%、47.7%、47.2%和43.4%,以MNPK处理的总氮素转移量和转移氮素对籽粒贡献率最高,与其他处理差异显著。在各处理中,MNPK、NPK和SNPK三个处理的氮肥偏生产力(PFP)均大于60kg/kg,以MNPK最高,达到65.4 kg/kg。与化肥NPK处理比较,SNPK氮素偏生产力和收获指数差异不显著。MNPK处理土壤无机氮的含量在玉米整个生育期一直高于化肥NPK处理,并在玉米大喇叭口期达到最高,达到60.83 mg/kg,并与其他处理差异显著。【结论】长期有机无机配合施用,不仅能有效调节氮素积累和转运,还能提高氮肥利用效率。在适宜氮用量为165 kg/hm2时,以农家肥氮替代70%,或秸秆氮替代30%化肥氮素,既减少化肥氮投入,又增加了土壤供氮能力,因此,有机肥氮替代部分化肥氮是吉林省黑土区春玉米氮素管理的有效途径之一。     

长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响

【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。     

低土壤肥力下秸秆还田和施钾对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地（河北省廊坊市）,通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥（NPK）、秸秆还田（NP+St）和秸秆还田配施钾肥（NPK+St）,均有明显的增产效应,表现为NPK+StNPKNP+StNP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量; NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26,0.42,0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

低土壤肥力下施钾和秸秆还田对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地(河北省廊坊市),通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物-土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥(NPK)、秸秆还田(NP+St)和秸秆还田配施钾肥(NPK+St),均有明显的增产效应,表现为NPK+St>NPK>NP+St>NP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量;NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26、0.42、0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

长期有机养分循环利用对红壤稻田土壤供氮能力的影响

通过15年的田间定位试验结合盆栽试验,研究了长期有机养分循环利用和不同化肥配施对红壤稻田土壤供氮能力的影响。结果表明,土壤有机碳、全氮、微生物生物量氮(MB-N)和土壤氮的矿化量与生物吸氮量有极显著的正相关关系,是良好的土壤供氮能力指标。长期有机养分循环利用或配合化肥施用能显著提高土壤有机碳、全氮含量和氮的矿化量,提高幅度分别为20.1%4～0.9%、0.460～.60.g/kg和55.0%(6周);明显提高土壤MB-N含量,提高幅度平均为70.3%。长期纯化肥处理对土壤碳、氮库的积累和氮的矿化量的提高作用甚微。盆栽试验表明,长期施用氮肥和氮、磷、钾肥土壤供氮量提高量极小,与长期不施肥相比提高幅度分别为2.1%和6.2%,而有机养分循环利用能显著提高土壤供氮量,提高幅度为33.7%8～9.0%。随着有机养分循环利用和NPK肥配合程度的提高,土壤供氮量提高幅度呈上升的趋势。     

过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg增加到15.5 mg/kg;同时,0—60 cm和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2增加到76.5和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05和0.71 g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205 mg/kg,却显著提高了0—20、20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。