太行山前平原农田生态系统氮素循环与平衡研究

在中国科学院栾城生态农业试验站1公顷小麦玉米轮作农田,运用乙炔抑制原状土柱培育法、微气象学法和陶土头多孔杯水量平衡法分别定量测定了氮素硝化反硝化损失、氨挥发、NO3--N淋溶损失等氮素循环转化途径。研究结果表明,每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为N.60.kg/hm2,占施入肥料氮的15%;NO3--N淋溶损失量为N.68～4.kg/hm2,占肥料施用量的1.4%2～0.3%;每年因硝化反硝化过程造成的肥料损失量为N.2.021～0.49.kg/hm2,占肥料施入量的0.51%1～.37%。氨挥发、NO3--N淋溶和硝化反硝化损失主要发生在施肥灌溉/降雨之后,玉米季肥料损失明显高于小麦生长季节。氨挥发和NO3--N淋溶损失是本区域农田氮素损失的主要途径,是氮肥利用率低的重要原因。在当地农民所采用的常规农业管理措施下,小麦玉米轮作农田氮素平衡处于盈余状态,小麦季盈余N+115.5～+124.5.kg/hm2,明显高于玉米季;由于玉米季氮素损失严重,氮素盈余较少,甚至出现亏缺,玉米季氮素平衡状况为-54.6～+14.3.kg/hm2。     

华北潮土长期试验中的作物产量、氮肥利用率及其环境效应

在河南封丘潮土上进行了小麦、玉米轮作的长期肥料试验，对该长期试验的作物产量、氮利用率及其环境效应进行了分析。结果表明，在施氮量为150kg hm^-2季^-1的情况下，化肥N、P、K配合施用（NPK），小麦和玉米产量最高，且年际之间变化小，14a平均产量分别为5261kg hm^-2和7633kg hm^-2。在等N、P、K的情况下，1／2氮用有机肥（1／20M），作物产量略低于NPK；全部氮用有机肥（OM），平均产量分别降低22％和16％，产量年际变化大，但表现出随时间而提高的趋势。小麦和玉米氮肥平均利用率NPK分别为60％和61％、1／20M为51％和56％，OM为33、6％和42．5％。上述处理的表层土壤（0～20cm）全氮含量均显著增加，增加幅度依次递增；作物吸收和表层土壤残留氮合计占氮肥施用量的69％、75％和69％，均未发现NO3^-盐向土壤剖面深层的移动，N2O的排放系数〈0．24％。不施P肥的处理（NK），作物产量极低，氮肥利用率几乎为零，且有大量的NO3^-向剖面深层迁移，在0～100cm范围内，NO；含量随着深度的增加而提高，但N2O排放系数小于上述3处理。由此可以得出，在该土壤上采用小麦、玉米轮作，年氮施用量300kg hm^-2，如果配合P、K肥，可以持续保持较高的产量，且不造成NO3^-盐淋移和大量N2O排放。     

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平NO（0kgN·hm^-2）,N200（200kgN·hm^-2）,N400（400kgN·hm^-2）,N600（600kgN·hm^-2）的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值。结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加。夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于N0和N200（P〈0．05）;冬小麦季N0处理CH4平均排放速率显著低于N600处理（P〈0．05）,冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于NO处理（P〈0．05）。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2．55、-1．99、-0．94和0．47kg·hm^-2·a^-1;其N2O排放总量分别为1．05、1．45、1．67和2．22kg·hm^-2·a^-1。随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6224．29,13885．05,14554．35和14521．10kg·hm^2·a^-1;其中N200,N400和N600分别比N0处理增加了123．08％、133．83％和133．30％。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10560．19、23602．64、24727．78和24634．24yuan·hm^2·a^-1;N200、N400和N600分别比N0处理增加了123．51％、134．16％和133,27％,以N400处理年固碳量最高。     

小麦生长季氮素在紫色土中的迁移和淋失

利用原状回填土渗漏池研究了小麦生长季节氮素在紫色土中的移动特点和淋洗损失以及影响氮素移动和淋失的因素。结果表明,小麦生长期间氮素的移动和淋失主要以NO3^--N为主。小麦生长前期是NO3--N向下移动最强烈的时期,向下淋洗的NO3^--N没有在土壤剖面中累积,小麦收获后NO3^--N在lm土壤剖面中呈均匀分布。氮素淋失量平均为4．81kg／hm^2,淋洗损失的氮占施氮量的1．7％～3．3％。降雨量、氮肥用量、肥料品种和土壤性质影响了NO3^--N在紫色土中的移动和淋失。     

北方褐土区土壤硝态氮运移动态及合理施肥调控

通过设计不同纯氮（N）施入水平（分别为0、150、300、600、900和1200 kg/hm^2共6个处理）,重点研究了北方褐土区夏玉米大田土壤硝态氮（NO3^--N）运移动态,并讨论了夏玉米N肥的经济环保施用量及其相关机制。试验结果表明,土壤-作物系统内土壤NO3^--N垂直方向上的运移有向上、向下两个方向。不同生育时期土壤NO3^--N运移特征不同,拔节期以前,0-40 cm土层随N肥用量的增加,土壤NO3^--N含量快速增加,40 cm以下深度土壤NO3^--N含量变化不明显,随植株的生长和根系的壮大,0-100 cm土层内的NO3^--N整体运移活跃。土壤有自动调节NO3^--N含量的功能,各土层NO3^--N含量均存在一个最低点,其中耕层为3.1 mg/kg附近;玉米旺盛生长期各土层内土壤NO3^--N饱和值在20.33 mg/kg附近,施肥量过多,NO3^--N向下运移,造成资源浪费和对土壤环境质量的威胁。北方褐土区夏玉米最高纯N施用量应控制在600 kg/hm^2以内,300 kg/hm^2（纯N）是最为环保、经济的施肥量。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦氮素吸收和氮肥损失的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,采用裂区设计大田试验,研究不同灌溉量（常规灌溉（327 mm）、节水20%灌溉（261 mm）、节水40%灌溉（196 mm））和施氮量（0,140,221,300 kg/hm^2）对留茬免耕春小麦植株吸氮量、收获期土壤硝态氮（NO3^--N）含量和氮肥损失的影响。结果表明,在留茬免耕农田中,灌溉量从196 mm增加到327 mm,小麦籽粒含氮量从1.55%增加到1.71%,植株吸氮量从134 kg/hm^2增加到190kg/hm^2。当施氮量超过221 kg/hm^2时,籽粒含氮量、秸秆含氮量、植株吸氮量不再显著增加。施氮300,221,140 kg/hm^2处理的植株吸氮量比不施氮处理的分别提高47%,37%和18%;在春小麦收获期,土壤表层（0-60 cm）NO3^--N含量随灌溉量增加而减少,随施氮量增加而增加,灌溉和施氮对60 cm以下土壤NO3^--N含量影响不明显。与不施氮处理相比,施氮300,221,140 kg/hm^2的氮肥损失分别为186,137,94 kg/hm^2。     

氮肥运筹对水稻氮素吸收和稻田渗漏液氮素浓度影响

通过大田试验,设计3个不同氮肥水平（0、150、240kgN·hm^-2）和两种不同施肥比例（基肥：分蘖肥：穗粒肥：40％：30％：30％、基肥：分蘖肥：穗粒肥=30％：20％：50％）,研究了氮肥运筹对水稻氮素吸收和稻田渗漏液氮素浓度的影响。结果表明,稻田渗漏液中NH4＋-N、NO3--N和总N浓度在施肥后第3d达到最大、随后降低,在施氮后的第7d,分别降为峰值的5．6％～16．9％、13．8％～22．5％、22．5％～34．5％。施氮水平处于0—240kgN·hm^-2时,水稻产量、氮素积累总量（totalNaccumulation,TNA）和稻田渗漏液Nm—N、N0i—N和总N浓度随着氮素水平的提高而显著增加;在较高氮肥水平（240kgN·hm^-2）下,与氮肥前移相比（基肥：分蘖HE：穗粒肥=40％：30％：30％）,采用氮肥后移（基肥：分蘖肥：穗粒肥=30％：20％：50％）的施肥比例,水稻产量和成熟期TNA分别增加6．2％和16．4％,稻田渗漏液NO3--N及总N浓度分别降低8．9％和4．8％,而对NHZ—N浓度影响不显著,说明适宜的氮肥运筹可以增加水稻的产量和氮素吸收,减少氮素渗漏损失。     

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％。     

太湖地区稻麦轮作农田氮素淋洗特点

通过排水采集器模拟试验研究了太湖地区不同施肥水平下农田N素淋洗特点。结果表明,N的渗漏损失以硝态氮（NO3^--N）为主,并发生在麦季,铵态氮（NH4^ -N)淋洗量则很少,NO3^--N的量占渗漏液总N量的43%-72%,浓度为20-110mg/kg;渗漏水中N的含量与土壤N的淋洗量随施肥量的增加而增加,麦季土壤中NO3^--N肥量的3.7%-12.2%;与纯化肥处理比较,化肥 猪粪处理增加了农田N的淋失,化肥 秸秆处理减少了土壤中N的淋失,与麦田渗漏水相比较,稻田渗漏水除水稻生长早期的部分样品外,NO3^--N和NH4^ -N含量均很低,分别在1mg/kg和0.5mg/kg以下。     

不同有机肥对日光温室黄瓜土壤氮运移影响的研究

研究了两种有机肥（腐熟牛粪和烘干鸡粪）作底肥及其与化学氮肥（尿素）配施对黄瓜（Cucumis sativus L．）日光温室栽培条件下的土壤NO3^--N运移特点。结果表明，烘干鸡粪和腐熟牛粪的矿化均可增加温室内土壤NO3^--N积累，黄瓜收获后分别比不施肥（对照）增加了118．2％和118．8％（0—30cm土层）；腐熟牛粪和烘干鸡粪与化学氮肥配施后，可使土壤表层（0—30cm）NO3^--N含量分别增加225．5％和321．9％，而使温室深层土壤（60-90cm）NO3^--N含量分别增加167．6％和184．2％，故本试验条件下无论增施腐熟牛粪还是烘干鸡粪作底肥均可显著提高土壤NO3^--N积累，进一步追施化学氮肥则使土壤NO3^--N积累相应显著提高，而两种有机肥处理之间对温室土壤NO3^--N积累的影响无显著差异。     

稻田土壤中氮素淋失的研究

本文应用稻田大型原状土柱渗漏计，研究了双季稻田土壤中氮素随渗漏水流淋失的形态、数量、季节性变化以及若干农化因子的影响。明确了稻田中氮素淋失的基本形态是硝态氮（ＮＯ３＾－－Ｎ），估算出双季稻田中氮素淋失总量可接近３０ｋｇＮ／ｈａ，同时肯定了农田施用氮肥对地下水体环境可能的ＮＯ３＾－－Ｎ污染，建议双季稻田中每季水稻的氮肥用量宜控制在１５０ｋｇＮ／ｈａ；本文还证实氮肥用量对氮素淋失有明显影响，不同氮肥品     

不同淋洗方式下滨海沙性盐渍土改良效果

选择对滨海沙性盐渍土进行室内土柱模拟淋洗试验,采用连续淋洗与间歇淋洗2种方式比较不同淋洗方式下沙性盐渍土的改良效果。结果表明,淋出液矿化度随着体积变化急剧下降,直至稳定于很低的水平,连续淋洗与间歇淋洗淋出液矿化度分别从233.8,327.4g/L稳定至2.5,2.2g/L。间歇淋洗单位水量淋洗的盐分要高于连续淋洗。淋出液的各离子随体积变化趋势与矿化度变化相似;淋洗结束后土壤盐分变化显示,随着用水量的增加,淋洗效率逐渐降低,15,20,25,30cm水量下连续淋洗的淋洗效率分别为2.87,2.40,1.98,1.67g/ml;间歇淋洗的淋洗效率为3.10,2.48,2.00,1.68g/ml,间歇淋洗的淋洗效率始终要高于连续淋洗;由于各离子溶脱淋洗速率不同,改变了土壤中盐分离子组成,土壤由原来以Na+-Cl-型转变为以Ca2+-SO24-型。根据淋洗过程中土壤盐分变化与用水量之间的关系拟合出的淋洗曲线效果较好,相关系数分别为0.968和0.970。淋洗试验表明,间歇淋洗具有更高的淋洗效率,节水潜力要高于连续淋洗,由此得出的淋洗曲线可用于指导大田沙性盐渍土改良应用。     

(土娄)土磷素淋移的形态研究

利用设在(?)土上的两个长期肥料定位试验所形成的不同土壤磷素水平试验小区的土壤,用原状土柱模拟灌溉(降水)进行了磷的淋失研究。结果表明,(?)土中磷淋移的主要形态为可溶性磷,平均占淋失全磷量的82.5%,颗粒磷占17.9%;在可溶性磷中,以钼酸盐反应磷居多,平均占全磷量的77.1%,可溶性有机磷只占全磷的13.8%;淋失到20cm以下的全磷浓度最高可达3.95 mg L-1,可溶性全磷最高达3.57 mg L-1; 在历时60d,相当于357mm(约为年灌溉降雨总和的36%)的灌溉量时,最大淋失总磷量达到1082 g hm-2;13次淋滤实验结果显示,渗滤液中钼酸盐反应磷、可溶性全磷和全磷浓度与土壤耕层Llsen-P呈显著正相关。     

里骆林区杉木成熟林降雨的养分含量

本文报道广西龙胜县里骆林区24～28年生杉木林林内和林外降水的养分含量及其变化。林外雨的元素含量,以kg/ha·a表示,N是12.972,P 0.289,K 7.249,Ca 9.154,Mg 3.676。乔木层的元素淋溶量,以kg/ha·a表示,N是10.715,P 0.249,K 9.420,Ca 8.675,Mg 9.574。N,P,K的淋溶量与它们在杉木冠层中的积累量呈直线相关;K,Ca,Mg的淋溶量与林内降水量呈直线相关。降水淋溶是K和Mg归还的主要途径。     

用土柱淋溶实验研究水杨酸对酸性土壤铝迁移的影响

选择2种可变电荷土壤和1种酸性恒电荷土壤用土柱淋溶实验研究了水杨酸对土壤铝迁移的影响。结果表明，不同土壤由于矿物组成的差异，它们对有机酸的吸附容量有很大的不同，因此有机酸对不同土壤中铝的迁移有不同的影响。富铁土游离氧化铁的含量低于铁铝土，它对有机酸的吸附量也低于铁铝土的，因此在淋溶实验初期，有机酸对铝迁移的影响较小，在淋溶实验后期，由于土壤对有机酸的吸附达饱和状态，有机酸对铝的迁移表现出很强的促进作用，特别在有机酸初始浓度较高的情况下。铁铝土含有大量铁、铝氧化物，对有机酸有很高的吸附容量，有机酸对这类土壤铝迁移的影响很小。淋溶土对有机酸的吸附量很小，当有机酸的初始浓度较高时，淋溶实验开始后不久，有机酸就对铝的迁移表现出明显的促进作用。实验结果还表明，铝的迁移还与体系pH有关，低pH条件有利于土壤铝的溶解和迁移。     

多功能夹心肥料块养分释放特性研究

通过室内模拟淋溶实验,对3种多功能夹心肥料块淋溶液中N、P、K进行测定分析。结果表明:(1)多功能夹心肥料块养分N、K累积淋溶曲线均呈"S"型变化,养分P呈持续平缓上升变化;(2)多功能夹心肥料块养分N、P、K淋溶速度明显低于对照处理,其N、K释放高峰期比对照迟缓,P与对照相当;(3)3种肥料块外包被对N、P、K素的缓释作用分别为树叶>牛粪>草炭、牛粪=树叶>草炭、树叶>牛粪>草炭。     

[A环-U-14C]丙酯草醚在土壤中的迁移和淋溶

在实验室模拟条件下,采用同位素成像及液体闪烁测量技术对[A环-U-14C]丙酯草醚在7种土壤中的迁移和淋溶特性进行了研究。结果显示:[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤(S1~S7)薄板层析中的Rf值分别为0.36、0.27、0.21、0.31、0.30、0.15和0.24,这表明丙酯草醚在S1中属于中等移动农药,而在其余6种土壤中均属于不易移动农药。结果还表明,[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤中随水(最大降雨量200mm/24h)的淋溶性较弱,在S1和S4中其主要分布在0~6cm土层,其余5种土壤中则主要分布在0~4cm土层。丙酯草醚在7种供试土壤中的最大淋溶量峰值均出现在0~2cm表层。因此,从迁移和淋溶特性看,田间使用丙酯草醚不易对地下水造成污染。     

SOURCES OF SULFUR FOR DRY MATTER,SEED YIELD,AND OIL CONCENTRATION OF CANOLA GROWN IN SULFUR DEFICIENT SOILS OF SOUTH-WESTERN AUSTRALIA

Leaching of sulfur (S) on sandy soils may limit the effectiveness of S fertilizers especially when applied at sowing. The effectiveness of S sources for canola (oil seed rape, Brassica napus L.) grown in sandy low S soils of south-western Australia is not known. This study was completed to determine the relative effectiveness of gypsum and a gypsum-based by-product from synthetic rutile processing called Canola Blue for canola grown in low S soils of the region. Canola Blue is a mixture of gypsum and elemental S, and is granulated so its effectiveness may vary from gypsum. We measured the effectiveness of the two S sources in the glasshouse for young seedling growth and for minimizing S leaching. In the four field experiments, the two S sources were evaluated for relative effects on canola seed yield and the concentration of oil in seed. Canola Blue applied at sowing was as effective as gypsum for canola growth in the glasshouse and when applied at 35 days after sowing (DAS) was as effective as gypsum for seed yield in the field. For the glasshouse study, Canola Blue when applied to the soil surface (topdressed) at 35 DAS was as effective as gypsum in achieving a rapid recovery of leaves from S deficiency symptoms and of shoot growth. Where S deficiency appears during the growing season, topdressing with Canola Blue appears to be as effective under the conditions of this experiment as was gypsum. However, the S in Canola Blue was less prone to leaching than that applied as gypsum.     

太湖地区稻麦高产的氮肥适宜用量及其对地下水的影响

通过田间定位试验与土壤渗漏仪 (Lysimeter)模拟试验 ,研究太湖地区稻麦生产中氮肥过量施用带来氮肥利用率低与环境污染问题 ,探讨本区稻麦高产与减少氮肥淋洗的适宜氮肥用量。初步试验结果表明 ,氮肥适宜用量随着稻麦产量的提高而增加 ,本区两种主要土壤水稻、小麦高产的氮肥适宜用量(以N计 )分别为 2 2 5～ 2 70kghm- 2 与 1 80～ 2 2 5kghm- 2 ;适宜的氮肥用量使单位面积的有效穗数和每穗的结实颖花数均高 ,因而产量高。氮素的淋洗以NO- 3 N为主 ,主要发生在麦季与泡田插秧初期 ,其含量随着施氮量的增加而增加 ,每hm2 施N 2 2 5kg的模拟试验 ,麦季渗漏液的NO- 3 N浓度在 5 4～ 2 1 3mgL- 1,有60 %的样次超过污染标准 (NO- 3 N 1 0mgL- 1) ;田间试验 ,麦季施N量在 2 70～ 31 5kghm- 2 范围内 ,地下水NO- 3 N浓度在 1 9～ 1 1 0mgL- 1,有 2 0 %的样次接近 ,1 0 %的样次超过污染标准。长期NO- 3 N渗漏累积 ,势必对地下水构成潜在威胁。     

洞庭湖区不同稻田土壤及施肥对养分淋溶损失的影响

在渗漏池模拟洞庭湖区三种主要水耕人为土的基础上,进行了为期2 a的施用化肥(CF)、控释氮肥(CRNF)和配施猪粪(OM)对N、P、K养分淋失影响的试验,以探明双季稻田养分淋溶损失现状和规律。结果表明,普通简育水耕人为土(THS)、底潜简育水耕人为土(EHS)、普通铁聚水耕人为土(TFS)双季稻田CF处理的氮素淋溶损失总量分别占施氮量的2.28%、0.66%和1.50%。其中,THS的渗漏水总氮(TN)浓度与TFS相近,但由于渗漏水量高而导致TN淋失显著增加,EHS的渗漏水量及其TN浓度均显著低于其他两种土壤;稻田淋溶损失的氮素形态中,铵态氮占39.7%,有机态氮占56.8%,硝态氮仅占3.5%。三种土壤的总钾(TK)淋溶损失分别占施钾量的14.0%、4.68%和11.5%,但渗漏水TK浓度高低顺序为:TFS>THS>EHS;各土壤的总磷(TP)淋失均很小且施磷与不施磷(CK)无差异。比较不同施肥处理的养分渗漏损失情况显示,CRNF处理的渗漏水TN浓度最高,三种土壤中均显著高于CK,CF和OM处理仅THS和TFS的TN淋失量显著高于CK;配施猪粪和单施氯化钾时,三种土壤的渗漏水TK浓度均显著高于CK。由于养分淋溶损失是一个长期累积的过程,而本试验仅连续2 a,施用不同氮、钾肥源的N、K素淋溶损失差异不显著。