灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响

应用15N示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 2 0d内。在肥料氮素损失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失总量较大的主要原因     

不同施氮量对冬小麦田氮去向和气态损失的影响

该文研究氮肥对冬小麦田肥料氮素去向和气态损失的影响。通过布置田间微区试验,采用15N微区示踪技术和密闭室间歇通气法、密闭式静态箱法田间原位监测冬小麦氮肥的去向和气态损失。随着施氮量的增加,冬小麦产量和地上部吸氮量增加,但当施氮量高于150 kg/hm2时,产量出现降低的趋势,地上部吸氮比例也以土壤氮为主转变为肥料氮为主。4个施氮处理N75、N150、N225和N300的0-100 cm的土壤氮残留分别为32.6,26.8,34.7,40.6 kg/hm2。冬小麦田间土壤氨挥发排放总量随着施氮量的增加而增加,排放量在6.03～13.26kg/hm2之间,占施N量的5.4%～11.4%。N2O排放造成的氮素损失比例为0.08%～0.28%,苗期是冬小麦季N2O排放的主要时期。化肥氮在冬小麦当季作物吸收、土壤残留及损失量分别为37.2%～50.2%,26.7%～40.6%,17.4%～22.2%,且随着施氮量的增加而升高。在本试验条件下,150 kg/hm2是适宜的氮肥用量,产量最高,土壤氮残留最低,气态损失占肥料氮总损失的比例高于75 kg/hm2处理,但差异不显著(p0.05)。因此控制氮肥用量是提高氮肥利用率的一项关键措施。     

冬小麦节水灌溉制度下不同施氮量的氮素平衡

用15N示踪技术研究了节水灌溉条件下冬小麦对不同施氮量的氮素吸收和氮素平衡 ,并比较了两种灌溉制度下小麦对节肥施氮量的吸收动态。结果表明 ,与常规施氮量处理相比 ,节水灌溉条件下节肥施氮量处理的氮肥损失率降低 ,氮肥当季利用率和土壤残留率提高 ;基施氮肥的利用率高于追施氮肥 ;土壤肥料氮的残留率在 2 9%～ 41 %之间 ,分布于 1m土层中 ,其中60 %以上集中在 0～ 2 0cm土层 ;在整个小麦生长季内 ,肥料氮并没有淋洗到 1 30m以下。节肥施氮量在常规灌溉下的当季利用率比在节水灌溉下降低 1 6 6%。     

不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文探讨传统（CT）和优化（YH）两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的作物吸收土壤残留损失的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N 微区,采用将15N 标记的尿素表施的方法,通过测定植株、土壤样品分析氮素利用特征。新鲜土壤 NH+4-N和NO-3-N 含量采用TRACCS 2000型流动分析仪测定。15N土壤及植物全氮用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。【结果】在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35%和34%。优化管理15N利用率比传统管理高,差异达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后4060 cm土层15N 出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留作物吸收损失;传统管理土壤氮肥残留率高达 69.33%,优化管理较低,为39.17%。【结论】在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2 时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。     

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

  【目的】  小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库,土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗,综合考虑这两方面的影响,核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【方法】  收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果,分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献,小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系,以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【结果】  施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关 (P = 0.029),而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关 (P = 0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3,源于化肥的比例约为1/3,追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率 (氮肥利用率+氮肥残留率) 之间呈极显著负相关 (P = 0.004),而与氮肥损失率之间呈极显著正相关 (P < 0.001)。在秸秆不还田和还田条件下,小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关 (P ≤ 0.001)。  【结论】  在施氮量为N 60～500 kg/hm2时,小麦吸收的氮素1/3来自化肥,2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失,其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下,土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm2。     

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 %。     

高肥力土壤冬小麦生长季肥料氮的去向研究 Ⅰ.冬小麦生长季肥料氮的去向

用15N示踪微区试验研究了常规灌溉和磷钾供应充足的条件下 ,冬小麦生育期肥料氮的去向。结果表明 ,冬小麦对肥料氮的吸收随施氮量的增加而显著增加 ,收获期冬小麦吸收肥料氮占总吸氮量的比例 45% ,吸收土壤氮占 55%。氮肥在整个作物 土壤体系中的回收率随施氮量的增加而显著减少 ,损失量增加。施氮量为 1 2 0kgN hm2 时 ,氮肥的损失率只有 9% ,在作物中的回收率为 45% ,在 0～ 1 0 0cm土壤中的残留率为 45% ;施氮量为 3 60kgN hm2 时 ,氮肥的损失率为 55% ,在作物中的回收率为2 3 % ,在 0～ 1 0 0cm土壤中的回收率为 2 1 %。残留肥料氮以NH4 N存在的数量很少 ,以NO3 N存在的数量随施氮量的增加而显著升高 ,低量施氮时以有机结合态存在的数量远远高于前两种形态 ,但在高量施氮条件下 ,以有机结合态存在的比例与NO3 N相当。肥料氮在 0～ 1 0 0cm土壤各层次中均有残留 ,随着深度的增加 ,残留量减少。从整体上看 ,肥料氮在收获时往下移动超出 1 0 0cm土体。     

高肥力土壤冬小麦生长季肥料氮的去向研究

用15N示踪微区试验研究了常规灌溉和磷钾供应充足的条件下,冬小麦生育期肥料氮的去向.结果表明,冬小麦对肥料氮的吸收随施氮量的增加而显著增加,收获期冬小麦吸收肥料氮占总吸氮量的比例45%,吸收土壤氮占55%.氮肥在整个作物-土壤体系中的回收率随施氮量的增加而显著减少,损失量增加.施氮量为120kgN/hm2时,氮肥的损失率只有9%,在作物中的回收率为45%,在0～100cm土壤中的残留率为45%;施氮量为360kgN/hm2时,氮肥的损失率为55%,在作物中的回收率为23%,在0～100cm土壤中的回收率为21%.残留肥料氮以NH4-N存在的数量很少,以NO3-N存在的数量随施氮量的增加而显著升高,低量施氮时以有机结合态存在的数量远远高于前两种形态,但在高量施氮条件下,以有机结合态存在的比例与NO3-N相当.肥料氮在0～100cm土壤各层次中均有残留,随着深度的增加,残留量减少.从整体上看,肥料氮在收获时往下移动超出100cm土体.     

基于土壤氮素平衡的旱地冬小麦监控施氮

提高作物产量,平衡土壤氮素携出,培肥土壤,避免过多肥料氮残留造成淋溶,是旱地作物施氮的主要目标。本研究通过1 m土层硝态氮监控,从土壤氮素的输入和携出平衡计算氮肥用量,并在陕西永寿不同肥力水平的地块上连续2年布置田间试验进行验证。结果表明,与习惯施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少41.2%,籽粒平均增产17.0%,氮肥偏生产力平均增加188.3%,产投比平均提高28.9%。监控施肥处理在收获期1 m土层硝态氮残留量平均为37.0 kg/hm2,较习惯施肥（112.1 kg/hm2）降低66.9%。经过降雨集中的夏季休闲期后,监控施肥处理1 m土层的硝态氮平均增加15.4 kg/hm2,习惯施肥则减少27.4 kg/hm2。这说明通过对1 m土层硝态氮的监控,依据土壤养分平衡,计算旱地小麦氮肥用量,可以提高产量,有效减少氮肥投入,降低成本,增加农户收入,提高氮肥效率,减少旱地土壤硝态氮残留和淋溶。     

不同施氮方式对甘蔗氮肥效率及氮素去向的影响

以新台糖22号(ROC22)为试材,通过网室盆栽试验方法,在总施氮量(15N标记尿素5g/盆,相当于450kg·hm-2)相同条件下,研究了全部基施(T1)、50%基施+50%在分蘖期追施(T2)和30%基肥+30%在分蘖期追施+40%在伸长期追施(T3)3种施氮方式对甘蔗氮肥效率与氮素去向的影响。结果表明:甘蔗吸收的氮素约18%～29%来源于当季施用的尿素氮,71%～82%来自土壤和种茎氮;氮肥利用率为21.0%～34.52%,残留率为37.61%～44.13%,有21.35%～41.39%的氮素损失。3种施氮方式下,氮肥残留在0～20cm土层较多,在20～40cm残留较少。随氮肥施用时间后移,甘蔗吸收的氮素、来源于肥料氮素的比率、氮肥利用率、氮肥残留率、蔗茎产量及产糖量明显增加,而氮肥损失率显著下降,蔗茎的氮素分配率和蔗糖分积累略呈下降趋势,同时氮素在0～20cm土层的残留呈上升趋势,在20～40cm土层呈下降趋势。从经济效益和环境效益考虑,T3施氮方式的效果较为理想。     

氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响

采用田间试验研究了氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响。结果表明,与农民习惯施氮（N 300 kg/hm2,基肥和拔节肥各占1/2）比较,氮肥后移处理（N210kg/hm2,基肥、拔节肥和孕穗肥各占1/3）在不降低小麦产量的同时,大大提高了氮肥利用率,且全生育期氮素表观损失极低。过量施用氮肥(N 300 kg/hm2)明显提高了60 cm以下土层硝态氮含量,增加了其向地下水淋溶迁移的风险。氮肥后移可提高小麦成熟期0-20cm土层硝态氮积累量,降低其在20-100cm土层的积累。基于冬小麦不同生育阶段的氮素吸收量而进行氮肥后移是可行的,氮肥后移可节省氮肥30%,是较为理想的施氮方式。     

Effect of increasing rates of 15N‐labelled fertilizer on recovery of fertilizer N in plant and soil N pools in a pot experiment with winter wheat

The effect of increasing rates of ¹⁵N‐labelled Ca(NO₃)₂ (N₀ = no N application, N₃₀₀ = 300 mg N/pot; N₆₀₀ = 600 mg N/pot; N₉₀₀ = 900 mg N/pot) on recovery of fertilizer N in winter wheat plants and soil (total soil N, soil microbial biomass N [N_mic], extractable organic N [N_org]) and on N mineralization (NM_soil) was investigated at milk‐ripe growth stage in a pot experiment. The N rates were equally split at tillering, stem elongation and ear emergence. Fertilizer N recovered in crops increased with increasing N rates (N₃₀₀: 223.5 mg N/pot [74.5% of applied fertilizer N], N₆₀₀: 445.6 mg N/pot [74.3%], N₉₀₀: 722.1 mg N/pot [80.2%]). NM_soil slightly increased from N₀ (43.8 mg N/pot) to N₉₀₀ (75.6 mg N/pot) indicating that N application enhanced availability of soil‐derived N for the plants. However, in fertilized treatments NM_soil is balanced by immobilization and losses (non‐recovered fertilizer N). Therefore the effective soil N mineralization is indicated by apparent net N mineralization (ANNM = NM_soil — fertilizer N immobilization — lost fertilizer N). Fertilizer N immobilization in soil increased from N₃₀₀ (38.7 mg N/pot) to N₆₀₀ (60.7 mg N/pot) and N₉₀₀ (65.5 mg N/pot). Lost fertilizer N increased from N₃₀₀ (14.8 mg N/pot) to N₆₀₀ (56.7 mg N/pot) and N₉₀₀ (62.1 mg N/pot). As a consequence negative ANNM values were calculated at N₆₀₀ and N₉₀₀. Due to the small differences between N₆₀₀ and N₉₀₀ fertilizer N immobilization and lost fertilizer N did not increase linearly with increasing N rates, i.e. both processes were limited by factors other than N rate. Only 5.6—7.4% of the immobilized fertilizer N was recovered in N_org and 5.4—9.3% in N_mic soil pools. It is assumed that most of the immobilized fertilizer N was in non‐extractable organic N forms. N_mic and N_org were weak indicators for the extent of fertilizer N immobilization.     

施氮量对冬小麦氮素吸收、转运及产量的影响

2004至2005年在田间条件下,研究了施氮量0、105、2103、15.kg/hm2对冬小麦氮素吸收、累积、转运、产量及氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥可显著提高冬小麦的子粒、秸秆产量及成熟期地上部总吸氮量,但过量施用氮肥对子粒和秸秆增产不显著;各施氮处理的氮肥利用率在34.2%～38.3%之间,随施氮量增加而略有降低。植株中氮素含量随生育期的延长而降低,氮素累积量总体呈增加趋势。施氮量对冬小麦氮素吸收有显著影响,同一生育时期,氮素含量和累积量都随着施氮量增加而提高。施氮可显著地促进氮素在子粒中累积,其中69%～87%的氮素是靠营养体的转运而来的。施氮量影响氮素的转运效率,随施氮量增加,转运效率降低。本试验条件下,冬小麦的合理施氮量应控制在105～210.kg/hm2之间。     

限水灌溉下施氮量对冬小麦产量、氮素利用及氮平衡的影响

2008~2009年通过大田试验,研究了限水灌溉条件下,不同施氮量对冬小麦产量、氮素利用、土壤硝态氮动态变化及氮素平衡的影响。结果表明,施用氮肥显著增加小麦穗数和穗粒数,对千粒重无显著影响。作物产量、吸氮量与施氮量均呈抛物线关系,施氮量超过N240 kg/hm2,产量和吸氮量随施氮量增加略有降低。小麦起身期后,0—100 cm土层都有硝态氮分布,且随土层深度增加而减少;相同土层则随施氮量的增加而增加。土壤硝态氮积累量随生育期推进而降低,N0和N120处理分别在拔节期和开花期后表现出氮素亏缺;成熟期,土壤表观盈余以残留为主,表观损失量占小部分。氮肥表观利用率、农学利用率随施氮量增加呈降低趋势,而氮素残留率随施氮量增加呈增加趋势。在本试验条件下,施氮量在N 180~220 kg/hm2水平可以达到产量、氮素表观利用率、氮素残留率的较好结合,是限水灌溉下兼顾经济效益与环境效益的适宜施氮量。     

氮肥管理对秸秆还田下土壤氮素供应和冬小麦生长的影响

通过田间试验研究了秸秆和氮肥管理对小麦生育期土壤无机氮、微生物量碳、氮和小麦生长的影响,设置秸秆还田不施氮(CK)、农民习惯施氮FN5∶5(5∶5为氮肥基追比,下同)、推荐施氮SN3∶7、SN5∶5、SN7∶3和秸秆移走推荐施氮N5∶5处理。施氮显著提高苗期土壤无机氮含量,其与基肥氮量成正比且在拔节期显著降低,拔节后追肥提高了后期无机氮且其与追肥量成正比。小麦生育前期土壤微生物没有增加对无机氮的固持,而在拔节和抽穗期显著增加,此后逐步降低。秸秆还田较秸秆移走增加了无机氮固持,且生育中期固持量远高于前期。氮肥基追比过高导致小麦前期氮奢侈吸收和旺长且影响后期生长,氮肥3∶7基追施能满足小麦养分供求同步并实现高产和提高氮肥利用效率。     

不同肥力土壤下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响

为了解华北潮土区不同土壤肥力水平下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响,采用15N标记氮肥和15N标记玉米秸秆的双标记方法,在两种肥力水平土壤上进行盆栽试验,研究了玉米秸秆全量直接还田对冬小麦地上部氮素累积量、氮素分配和氮肥回收率的影响。结果表明:（1）等氮肥用量条件下,与不配施玉米秸秆相比,施用玉米秸秆则显著降低了冬小麦地上部氮素累积量;高肥力土壤的子粒氮素累积量高于低肥力土壤,冬小麦秸秆氮素累积量则以低肥力土壤为高;氮肥配施玉米秸秆使得氮肥回收率下降9.6%～15.7%,土壤残留率增加12.2%～16.4%。（2）氮肥用量为N 150和300 kg/hm2时,玉米秸秆氮素的当季回收率达到22.8%～33.1%,冬小麦子粒氮素约7%～10%来源于还田的玉米秸秆。（3）等氮肥用量和相同土壤肥力条件下,氮肥配施玉米秸秆对冬小麦子粒产量影响不显著,在氮肥用量为N 150和300 kg/hm2条件下,影响冬小麦子粒产量主要是土壤肥力水平,该试验结果还有待于田间进一步验证。     

不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率及氮平衡的影响

通过田间小区试验研究了不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、硝酸盐淋溶及氮平衡的影响。结果表明，施氮对夏玉米子粒有显著的增产作用，但随施氮量的增加产量变化不大。氮肥利用率在9．2％-22．6％之间，随施氮量的增加而降低。施氮可明显提高0-160cm剖面土壤NO3^--N含量，而且随深度的增加NO3^--N含量呈降低趋势，累积峰主要在20—60cm之间。玉米收获后，随着施氮量的增加氮素的损失量增加，各施氮处理的硝态氮残留量在121～221kg／hm^2之间，以N250处理的残留量最高，残留率近65％。     

不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率及氮平衡的影响

通过田间小区试验研究了不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、硝酸盐淋溶及氮平衡的影响。结果表明,施氮对夏玉米子粒有显著的增产作用,但随施氮量的增加产量变化不大。氮肥利用率在9.2%~22.6%之间,随施氮量的增加而降低。施氮可明显提高0~160 cm剖面土壤NO3--N含量,而且随深度的增加NO3--N含量呈降低趋势,累积峰主要在20~60 cm之间。玉米收获后,随着施氮量的增加氮素的损失量增加,各施氮处理的硝态氮残留量在121~221 kg/hm2之间,以N250处理的残留量最高,残留率近65%。