设施菜田土壤氮素淋溶特征及阻控措施的研究进展

设施菜田在蔬菜作物生产中占据重要比例,土壤氮素作为设施菜田生产中需求量最高的营养元素,在保证设施菜田品质与产量中发挥着不可替代的作用。但由于设施菜田土壤一直处于高度集约、高度施肥、土地利用率高,使得土壤氮素利用率偏低,淋溶损失严重。本文基于2001—2021年来国内外对于设施菜田土壤氮素淋溶特征研究成果,从概述设施菜田土壤氮素损失途径及淋溶特性着手,分析设施菜田土壤氮素淋溶影响机制。总结出设施菜田氮素淋溶损失主要受到施肥、灌水、土壤质地及种植年限影响,采取减氮控水、调节土壤碳氮比、施用土壤抑制剂以及运用填闲作物等措施,能够在保证设施菜田作物品质条件下,降低土壤氮素淋溶损失。探讨针对设施菜田氮素淋溶损失今后进一步研究方向,以期为设施菜田的合理管控与生态可循环利用提供理论依据。     

添加生物炭对设施菜田土壤氮迁移的影响

为探究生物炭田添加对设施菜田土壤氮迁移的影响,在设施黑土菜田进行常规水肥(WF)、常规水肥+生物炭(WFB)、80%水80%肥+生物炭(80%WFB)处理的田间对比试验,系统研究生物炭施加对土壤铵态氮、硝态氮迁移规律的影响。结果表明,在0～100 cm土层内,随着土层深度的增加土壤硝态氮含量逐渐降低,施加生物炭(WFB、80%WFB)可明显降低不同土层铵态氮、硝态氮淋失量;施加生物炭的WFB、80%WFB处理铵态氮淋失量在0～60 cm土层比对照(WF)降低了52.87%、49.39%(P<0.05);施加生物炭的WFB处理硝态氮淋失量在0～40 cm土层比对照(WF)降低了32.22%(P<0.05)。茄子生育期内,施加生物炭的WFB、80%WFB处理可以增加苗期、初果期土壤铵态氮含量、硝态氮含量,抑制土壤硝态氮淋失,对盛果期、拉秧期铵态氮、硝态氮含量无影响。综上,生物炭的施加能有效抑制设施菜田土壤氮的淋失迁移。     

长期定位施肥对土壤氮素矿化与作物产量的影响

揭示长期施用有机肥及配施氮肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,探索其与作物产量间的关系。以始于_1978年的莱阳长期定位施肥试验为基础,采用田间原位-离子交换树脂法(ISC-IERB)研究了长期定位施肥对土壤氮素矿化特性的影响,并对其与产量进行了相关分析。结果表明:长期施用有机肥及其配施氮肥可显著提高非石灰性潮土全氮、矿质氮、净氮矿化量、冬小麦或夏玉米吸氮量和产量,且在同一有机肥(氮肥)水平下,均随氮肥(有机肥)投入量的增加呈增加趋势,其中高量有机肥配施高量氮肥(M_2N_2)处理的增加幅度最高,冬小麦、夏玉米产量分别为6 803,_1_1 935 kg/hm_2;长期施肥使夏玉米季土壤氮净矿化量、净氮矿化率明显大于冬小麦季,施肥处理(M_1、M_1N_1、M_1N_2、M_2、M_2N_1、M_2N_2)的增幅分别为7.1%-2.7%,16.2%-76.0%;相关分析表明,冬小麦-夏玉米产量与当季冬小麦、夏玉米播前土壤全氮、矿质氮含量、氮净矿化量均存在极显著相关性,但与氮素表观淋失量相关不显著。研究表明,施用有机肥、氮肥是提高土壤供氮潜力、作物产量的有效手段,作物与季节是影响土壤氮素矿化的重要因素。     

添加有机物对玉米秸秆发酵中氮素转化及微环境的影响

针对日光温室土壤中过度施肥且氮素利用率低导致氮素积累阻碍土壤可持续利用,以及冬季生产中土壤低温、寡CO₂环境因素限制作物产量及品质等问题,以玉米秸秆与不同有机物的混合物为生物堆材料,研究发酵过程中产生的热量、CO₂逸散量以及氮素矿化速率。结果表明:残畜有机物+玉米秸秆(R)和羊粪+玉米秸秆(S)中NO^-₃-N含量和NH⁺₄-N含量均显著高于CK(土壤+玉米秸秆,对照),且随着发酵时间延长,NO^-₃-N含量呈现上升趋势,NH⁺₄-N含量呈现下降趋势;在发酵15 d内,牛粪+玉米秸秆(D)中NO^-₃-N含量显著高于CK,NH⁺₄-N含量则在发酵15～20 d时显著高于CK;鸡粪+玉米秸秆(C)中NO^-₃-N含量则在发酵后期(20 d)显著低于C...     

不同磷水平设施菜田上结球生菜的适宜施磷量推荐研究

以结球生菜为试材,采用小区试验对比的方法,研究了高中低3种磷水平设施菜田上,不同施磷量对产量、品质、土壤有效磷含量和磷素农学效率的影响。结果表明：高磷菜田上,施磷量(P₂O₅)为36.54 kg/hm²时结球生菜产量最高;中磷菜田上施磷量(P₂O₅) 54.91 kg/hm²时结球生菜产量最高,硝酸盐含量较低,维生素C含量增加,土壤有效磷含量显著提高;低磷菜田上施磷量(P₂O₅) 91.35 kg/hm²时结球生菜产量最高,硝酸盐含量降低。土壤磷含量和施磷量增加,均会造成磷肥农学效率降低。因此,高磷菜田上不施磷肥或少施磷肥,中磷菜田配施中水平磷肥,低磷菜田配施高水平磷肥是提高结球生菜产量、品质和磷肥农学效率的有效措施。     

水肥管理及秸秆还田对设施菜田土壤钾素淋洗的影响

针对设施蔬菜传统水肥管理模式中钾素过量投入、因缺镁造成果类蔬菜品质下降等问题,以一年两季设施番茄为研究对象,通过对不同土壤深度钾素淋洗的周年动态监测,研究了不同水肥管理模式及秸秆还田对设施菜田土壤钾素淋洗的影响。结果表明,滴灌施肥处理下菜田平均每季钾素盈余394 kg/hm2,明显低于漫灌施肥处理;滴灌施肥菜田0~60 cm土层土壤速效钾累积程度小于漫灌施肥,且显著降低了钾素淋洗量,50,90 cm处平均每季淋洗量分别为15.9,4.2 kg/hm2,而漫灌施肥体系则分别达到26.9,16.9 kg/hm2,漫灌体系过量灌溉和施肥是导致钾素大量淋洗的根本原因;漫灌体系下添加秸秆后有降低表层土壤速效钾积累的趋势,增加了土壤钾素淋洗。     

田块尺度设施菜田土壤健康评价方法的初步构建与应用

结合京郊设施菜田土壤健康管理需要、国内外土壤健康评价方法和北京地区1350个设施菜田土壤分析结果,初步构建了田块尺度设施菜田土壤健康评价系统。确定了物理、生物、化学和产出4类共21个评价指标,提出了各指标的阈值范围、评分标准、权重和评价模块。运用该系统在北京房山区开展设施菜田土壤健康评价,选取5个种植园,每个种植园设置1个试验点。5个试验点中1个试验点为亚健康等级、4个试验点为健康等级。针对亚健康等级试验点,开展了连续2年土壤改良与修复,试验点土壤健康指数由0.77提高到0.83,土壤健康等级提升为健康,土壤容重降低,有机质含量提高,土壤肥力水平提升,pH下降,蔬菜产量稳定,品质指数提高。针对健康等级试验点,开展了连续2年土壤管理,试验点土壤健康指数由0.86提高到0.87,土壤肥力水平稳定,病原菌指数下降,蔬菜产量提高,商品率提升。该评价系统对维持或提高设施菜田土壤健康水平具有较强的指导意义,建议进一步开展更广泛的设施菜田土壤健康评价和土壤修复管理。     

稳定型有机无机复合肥氮的释放

通过对肥料氮素释放的研究看出 ,稳定型有机无机复合肥LF3 3施入土壤初期氮释放缓慢 ,对作物苗期生长有利 ,10d内地表氨挥发量明显低于同类型复合肥 ,与尿素相比氨挥发抑制率达 5 7%。在一次性施肥条件下 ,小麦产量最高 ,对肥料氮的利用率达 4 0 8% ,比同类型复合肥高 5 3个百分点     

氮素波动对反枝苋和大豆最大净光合速率和光合氮利用效率的影响

为探讨外来杂草反枝苋(Amaranthus retroflexus)在入侵农田生态系统过程中对氮素资源波动的适应规律及与作物的竞争机制,采用人工模拟不同氮素波动条件的方法研究了反枝苋和大豆(Glycine max)最大净光合速率(Pmax)和光合氮利用效率(PNUE)的变化情况.结果表明,无论在何种氮素波动条件下,苗期反枝苋的Pmax均显著高于大豆,而开花结荚期大豆的Pmax则略高于反枝苋;无论苗期还是开花结荚期,反枝苋的PNUE均高于大豆;说明在入侵初期,反枝苋能够保持高的光合能力,对氮素资源进行高效利用,这很可能是其迅速抢占生态位,从而成功入侵的原因之一.     

减水减肥对设施黑土菜田土壤无机磷形态及分布的影响

本研究以东北设施菜田黑土为研究对象,设置了常规施肥量+常规灌溉量(WF)、常规灌溉量+80％常规化肥量(W80％F)、80％常规灌溉量+常规肥处理(80％WF)3个处理,系统研究了减水减肥对设施菜田黑土无机磷及有效性的影响.结果表明:与常规水肥处理相比,连续4年减水减肥处理后土壤有效磷含量略有增加,减水处理有效磷含量高...     

京郊保护地土壤氮素矿化研究

利用好气淋洗培养法研究了京郊蔬菜保护地耕层土壤氮素矿化状况.结果表明:110个土壤样品2周培养期间氮矿化量分布在2.50～112.00 mg/kg,均值为17.50 mg/kg,81%的样品集中在2.50～23.99 mg/kg,变化范围较大,土壤氮素矿化量与有机质、全氮含量显著正相关,与碱解氮不相关;筛选其中45个土壤样品进行21周的长期好气培养,土壤累计氮矿化量变化范围是19.00～337.00 mg/kg,均值为102.00 mg/kg.表层土壤氮矿化速率的变化可分为3个阶段,第一阶段(0～21 d),矿化速率较快;第二阶段(21～91 d),矿化速率趋缓;第三阶段(91 d以后),矿化速率保持稳定.21周内京郊保护地土壤平均可供氮量为214.00 mg/kg(相当于856.00 kg/hm2),超过了保护地蔬菜正常生长当季所需氮量.     

北方旱地土壤氮素平衡

北方大部分地区的旱地土壤中,农业氮素一般表现亏损,平衡强度约87%;园田土壤氮素略有盈余,平衡强度约123%.~(15)示踪研究表明,旱地土壤主要作物氮素利用率平均为27.04%,土壤残留24.79%,亏缺损失48.17%.园田主要蔬菜氮素和用率平均为29.11%,土壤残留22.67%,亏缺损失48.23%,其间差异很小.北方旱地施用铵态氮化肥主要损失是氨的挥发.影响氨挥发的因素有风速、温度、土壤水分、土壤质地、化肥品种.氮肥深施是防止氨挥发的有效方法.     

2种类型土壤对鸡粪与多肽肥中有机氮表观矿化量的影响

为了明确鸡粪和多肽肥在华南2种类型土壤中的供氮能力,采用田间小区试验,研究华南砂质壤土和壤质粘土施用鸡粪与多肽肥对苦瓜产量及其土壤有机氮、有机肥中有机氮表观矿化量的影响。结果表明,与鸡粪处理相比,多肽肥显著提高了植株生物量和苦瓜产量。土壤Nmin和有机氮表观矿化量在壤质粘土中显著高于砂质壤土。砂质壤土Nmin在多肽肥处理时显著高于鸡粪处理时,而壤质粘土Nmin在2种有机肥处理之间没有差异;施用多肽肥显著提高了2种类型土壤有机氮的表观矿化量;在砂质壤土中,有机肥中有机氮的表观矿化量在多肽肥处理时显著高于鸡粪处理时;在壤质粘土中,2种有机肥处理之间没有显著性差异。结果表明,土壤类型影响了土壤有机氮的矿化过程,多肽肥处理时土壤供氮能力优于鸡粪处理;多肽肥中有机氮的表观矿化效果在砂质壤土优于在壤质粘土中的表现。     

土壤氮素矿化研究进展

总结了现阶段土壤中有机氮矿化的研究成果，详细阐述了影响有机氮矿化的因素：温度、水分均对氮矿化量、矿化速率有影响，且二者存在明显交互作用；耕作制度通过改变土壤的物理性质，也导致了土壤中氮矿化过程发生变化；施用不同肥料对氮矿化过程的影响也不同；土壤预处理等均会对氮矿化过程产生影响。该文还归纳了目前在研究土壤氮矿化过程中的主要方法及氮素矿化模型，并剖析了各种研究方法的适用条件及各种模型的应用范围。     

有机肥与氮肥配施对日光温室黄瓜产量和品质的影响

在保护地栽培条件下,采用裂区设计,研究不同有机肥用量和氮肥用量配施对黄瓜产量、经济效益及黄瓜营养品质、硝态氮含量的影响。结果表明：增施有机肥和氮肥能够提高黄瓜产量,经济效益和投资收益率均较高的是M2N3、M3N1、M3N2。黄瓜果实硝态氮含量随施氮肥量增加显著提高,高量施用氮肥（N3）将降低黄瓜Vc、还原糖含量,氮肥与有机肥配合能够降低黄瓜硝态氮含量,促进黄瓜Vc、还原糖的合成。有机肥的M2（45t/hm2）、M3（90t/hm2）水平与氮肥的N1（450kg/hm2）、N2（750kg/hm2）水平组合为较好处理,综合黄瓜品质、经济效益及生态效益,最优的处理组合应是中有机肥用量90t/hm2与低氮肥用量450kg/hm2水平左右。     

北方日光温室土壤有机质累积特征研究

对山西日光温室有机肥施用状况和土壤有机质累积特征进行了调查和取样分析,研究结果表明：山西日光温室土壤有机肥施用量较低;日光温室土壤有机质含量处于缺乏水平,变幅为 6.69~37.23 g/kg;日光温室土壤有机质累积出现“南高北低”的变化趋势;设施生产中的“土壤”有失去原有功能而变为“载体”的趋势。     

有机无机氮肥配施对典型菜地土壤微生物和酶活性的影响

为了比较不同种类有机无机氮(N)肥配施后典型菜地土壤微生物和酶活性的差异,揭示施用有机物料后微生物在调节土壤肥力中的作用,以猪粪、沼渣沼液和猪粪堆肥为供试材料,采用田间小区试验,设置不施肥(CK)、不施N肥(PK)、纯施化肥(NPK)、有机无机肥配施1(20%猪粪N+80%化肥N,NPKM1)、有机无机肥配施2(20%沼渣沼液N+80%化肥N,NPKM2)和有机无机肥配施3(20%猪粪堆肥N+80%化肥N,NPKM3)等6种施肥模式,连续3年(2011-2013年)研究不同有机无机N肥配施对典型菜地土壤微生物和酶活性的影响。结果表明:小白菜季和莴苣季生育期间土壤细菌数量呈上升趋势,土壤真菌、放线菌数量呈先升后降趋势,且栽培后季较前季高。与NPK处理相比,NPKM1、NPKM2、NPKM3处理土壤细菌数量提高2.27%~26.16%(小白菜季),15.06%~40.82%(莴苣季);真菌数量提高33.62%~47.10%(小白菜季),39.64%~52.27%(莴苣季);放线菌数量提高6.59%~38.21%(小白菜季),20.97%~29.66%(莴苣季)。有机无机N肥配施可以促进菜地土壤微生物大量繁殖。与NPK处理相比,NPKM1、NPKM2、NPKM3处理提高土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶的活性。有机无机N肥配施可以促进菜地土壤酶活性的提高。各处理蔬菜产量分别为6.73~22.50 t/hm2(小白菜),21.54~47.79 t/hm2(莴苣),大小均表现为NPKM3NPKM1NPKM2NPKPKCK。相关分析表明,小白菜和莴苣产量与土壤微生物数量和酶活性之间均存在密切关系。总之,有机无机N肥配施可以有效提高土壤中微生物数量和酶活性,维持菜地较高的土壤肥力,有利于蔬菜种植的可持续和高效生产,以猪粪堆肥配施效果最佳。     

不同有机肥料在生姜种植中氮素的矿化特征研究

以发酵鸡粪、精制有机肥和生物有机肥作为供试肥料,研究了不同有机肥料中氮素的矿化特征。研究结果表明,三种有机肥料在出苗前矿化速率都比较缓慢,但后期不同有机肥料间矿化速率不同。精制有机肥从苗期到收获矿化速率比较均匀,阶段矿化率在6%-7%之间,氮素总矿化量为27.02%;鸡粪氮素总矿化率最高,为30.48%,阶段矿化率最高出现在旺长前期,为11.39%;生物有机肥中氮素总矿化率最低,为26.11%。对作物生长的影响结果显示,施用精制有机肥既增加了生姜的产量又降低了生姜硝酸盐含量,施用生物有机肥显著提高了生姜产量,对生姜硝酸盐含量没有影响,而施用发酵鸡粪虽然增加了生姜产量,但也提高了生姜的硝酸盐含量。     

施氮量对小麦花后氮素分配及氮素利用的影响

为研究黄淮海麦区化肥投入不断增加,而产量却徘徊不前的问题,以当地主栽品种矮抗58和周麦22为材料,采用4个施氮水平（0、120、240、360kg/hm ²）和品种的二因素分析方法研究了施氮量对小麦植株地上部各器官氮素分配及氮素利用的影响。结果表明：开花期至成熟期小麦植株地上部各营养器官氮含量和氮素积累量均下降。施氮量对开花期和成熟期小麦植株地上部各器官氮含量的影响均达显著水平,增加氮肥能显著促进小麦营养器官氮素向子粒转运和花后氮同化。开花期周麦22叶片氮素转运量优于矮抗58。矮抗58和周麦22花后氮同化量均以施氮量360kg/hm ²最高,花前氮素积累转运量对子粒贡献率达60.25%~97.55%,子粒氮收获指数为59.82%~79.48%,随施氮量的增加而呈下降趋势。施氮量120kg/hm ²处理的氮素养分利用效率、农学利用效率及生产效率均最高。增施氮肥对小麦子粒产量有显著促进影响,矮抗58在施氮量为360kg/hm ²时有最大子粒产量,周麦22在施氮量为240kg/hm ²时有最大子粒产量。推荐矮抗58和周麦22在黄淮海麦区的施氮量为240~360kg/hm ²。     

有机肥对蔬菜无机氮利用率及氮去向的影响

为了明确蔬菜农田大量施用有机肥对无机氮肥利用率的影响,本研究采用微区15N示踪法,连续2季研究了增施有机肥对蔬菜无机氮肥利用率及其有机肥后效对土壤残留化学N肥（15N标记尿素）利用的影响。结果表明：单施化学氮肥（CF）和增施有机肥（CF+M）2个处理第1季蔬菜体内分别有25%~26%和14%~18%的N来自化学N肥,化学氮肥利用率（UEN）分别为25.61%和18.16%;有机肥后效也显著影响第2季蔬菜体内来自土壤残留15N标记尿素的百分数（NDF）和第2季蔬菜对第1季残留15N标记尿素的利用率;CF和CF+M 2季累积对第1季所施15N标记尿素的利用率分别为28.76%、19.60%。与CF比较,CF+M对每季收获后0~200 cm土壤剖面15N标记尿素的回收率影响不显著,但增施有机肥促进剖面硝态氮的累积与下移;CF+M也显著提高了每季收获后15N标记尿素的损失率,第2季收获后CF和CF+M的15N标记尿素损失率分别为53.7%、61.2%。