北京郊区冬小麦/夏玉米轮作体系中氮肥去向研究

采用田间微区15N示踪试验研究了肥料氮在冬小麦、夏玉米当季和后茬的去向。结果表明 ,在供试土壤的肥力水平和生产条件下 ,N 120kg/hm2 的施肥水平已经达到了较高产量 ,再增加氮肥施用量作物产量不再增加 ;其氮肥利用率和残留率均显著高于施氮量为N 360kg/hm2,损失率则远低于后者 ;在一季作物生长后仍有 20.9%～48.4%肥料氮残留于 0～100cm土层 ,这些残留的肥料氮在后茬的利用率不足 8% ,至施肥后第 2或第 3茬作物 ,仍有部分肥料氮残留于土壤。在低施氮量时 ,肥料氮以NO3--N残留的量很低 ,在高施氮量时 ,残留氮除以有机态、微生物态氮形式存在外 ,以NO3--N形式存在的比例也很高 ;在氮素损失途径中 ,淋洗损失可能占有相当重要的地位。     

氮肥分配对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验研究了控制氮肥总量(N 420 kg/hm2)条件下氮肥分配对冬小麦/夏玉米轮作体系内的作物生物量、产量、纯收益、农学效率及肥料利用率的影响,结果表明,氮肥在冬小麦/夏玉米轮作体系的分配量及比例显著影响冬小麦/夏玉米轮作的产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55％ (N 231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45％ (N 189 kg/hm2)时,获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其它分配方式均有所提高,是晋南地区冬小麦/夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例.就单季小麦而言,施N 189 kg/hm2可以获得较高的产量和较高的氮肥效率.值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦/夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均表现较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8％.     

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 %。     

磷肥在冬小麦,夏玉米轮作中的合理分配

通过对土壤有效磷含量周年变化测定，氮肥在年度间，作物茬口间分配方式等试验研究的基础上，提出了冬小麦，夏玉米轮作制磷肥施用，应掌握“重冬轻夏”的分配原则。     

冬小麦–夏玉米轮作体系不同新型尿素的氮素利用率及去向

  【目的】  以华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系为研究对象，探究新型尿素对作物氮素吸收及去向的影响。  【方法】  于2016年10月至2017年9月，在河北省辛集市河北农业大学马庄试验站进行小麦15N田间微区试验，微区面积为1 m2，设置施用普通尿素、普通尿素 + 硝化抑制剂 (Nr)、控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素5个处理，各施肥处理氮素施用量均为N 225 kg/hm2，并以不施氮肥处理为对照。  【结果】  5个氮肥处理相比，控失尿素处理的冬小麦产量最高，为8123 kg/hm2；腐植酸尿素处理次之，为8083 kg/hm2；再次为聚能网尿素处理，为8049 kg/hm2。控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素、普通尿素 + Nr、普通尿素的15N当季利用率分别为43.6%、41.1%、37.8%、34.2%、32.2%；控失尿素、腐植酸尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素 + Nr和普通尿素处理，聚能网尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素，普通尿素 + Nr处理则与普通尿素处理的15当季利用率无显著差异；控失尿素的15N当季利用效果最为突出，较普通尿素15N当季利用率提高了35.4%，腐植酸尿素、聚能网尿素较普通尿素15N当季利用率显著提高了27.6%、17.4%。后茬玉米能吸收利用前茬小麦残留在土壤中的氮素，但后茬玉米的土壤残留15N利用率仅为2.98%～3.62%，4种新型尿素处理间后茬玉米15N利用率无显著性差异。小麦收获后，4种新型尿素均显著提高了土壤上层 (0—40 cm) 硝态氮残留量，有利于后茬玉米对氮素的吸收，减少氮素淋溶的可能性。肥料氮总损失表现为控失尿素、聚能网尿素 < 腐植酸尿素、普通尿素 + Nr < 普通尿素。  【结论】  新型尿素显著促进作物对氮素的吸收利用，减少氮素损失，获得高产。4种新型尿素相比，控失尿素增产增效最为突出，土壤中氮残留少，损失率低，其当季利用率、残留率和损失率分别为43.6%、40.8%和15.6%；腐植酸尿素氮当季利用率仅次于控失尿素，而损失率较高达19.8%；聚能网尿素有利于氮素固持在土壤中，其残留率、损失率分别为46.1%、16.1%；普通尿素 + Nr处理的氮素当季利用率偏低而土壤残留率最高，分别为34.2%和47.4%。     

川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作氨挥发研究

大气中过量的氨会造成诸多环境问题并危害人类健康。我国农田氮肥施用后的氨挥发是一个重要的氨排放源。紫色土的土壤性质以及该区的气候条件导致其氨挥发潜力较大。与其他集约化农作区相比,该区农田氨挥发研究相对较少。本文探讨了川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系氨挥发情况,为开展陆地生态系统大气碳氮气体交换研究提供基础数据,同时也为氨排放清单的编制及农田氨减排措施研究提供依据。选取川中紫色土丘陵区典型的坡耕地作为研究对象,采用风洞法研究了紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系的氨挥发动态过程。每次试验设置1个施肥处理,3次重复。风速、风向、大气温湿度、土壤温湿度等气象数据由试验田微型气象站获取。每隔2~3 d采集土壤样品用以测定土壤NH4+-N含量。两年的田间试验结果表明,受氮肥深施及低温的影响,冬小麦季氨挥发损失率明显低于夏玉米季;2013年和2014年冬小麦季氨挥发损失率分别为7.4%和8.8%;2013年夏玉米季三叶期氮肥撒施的氨挥发速率为34.1%;2014年夏玉米季三叶期氮肥条施覆土降低了氨挥发损失,损失率为21.4%;2014年夏玉米季十叶期出现极端干旱的气候条件,撒施氮肥后立即灌水使氨挥发损失率高达46.6%,这是由于干旱条件下施肥灌水提供了利于氨挥发的土壤水分条件。因此在极端干旱的气候条件下,应避免采用此施肥方式。综合分析两年的数据可得:紫色土冬小麦季氨挥发损失占施氮量的(8.1±1.0)%,夏玉米氨挥发损失占施氮量的(32.8±1.8)%。     

优化施肥下华北冬小麦/夏玉米轮作体系农田反硝化损失与N2O排放特征

在田间条件下,应用乙炔抑制-原状土柱培养法测定优化施肥下华北冬小麦/夏玉米轮作体系土壤反硝化和N2O的排放特征。研究表明:冬小麦和夏玉米整个生育期反硝化速率和N2O排放通量均表现出明显的季节性变化,且均与土壤水分和无机氮浓度呈显著正相关。小麦季和玉米季的反硝化损失量及N2O排放量均表现出随施肥量的降低而降低,夏玉米季的反硝化损失量和N2O排放量均高于小麦季。小麦季的反硝化损失量和N2O排放量习惯施肥处理是氮肥减量后移处理的1.62和1.67倍,玉米季分别为2.01和2.00倍。氮肥减量后移可能是通过改变土壤无机氮浓度而降低反硝化损失量和N2O排放量。     

优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米轮作体系的土壤氨挥发

采用密闭室间歇通气法研究优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米体系的土壤氨挥发损失。结果表明,肥料氮素氨挥发损失主要发生在施肥后的14 d 内, 冬小麦和夏玉米两个生长季氨挥发损失总量及其损失率均表现出随施氮量的降低而降低,玉米季氨挥发损失高于小麦季。习惯施肥小麦季和玉米季氨挥发总量是氮肥减量后移的2.28和2.03倍,而氮肥减量后移处理的小麦和玉米产量显著高于习惯施肥。氮肥后移可节省氮肥30%,是降低氨挥发损失的理想施肥方式。     

冬小麦/夏玉米轮作中高肥力土壤的持续供氮能力

通过连续3年的冬小麦.夏玉米轮作试验研究高肥力土壤的供氮能力。结果表明,在本试验的高肥力土壤上,存在土壤供氮能力随时间延长而下降的趋势。但在连续3年3个轮作周期6季作物生长过程中,土壤都保持了较高的供氮能力,其中夏玉米季高于冬小麦季,不施氮处理在冬小麦季的相对产量保持在46%～76%,夏玉米季为69%～81%,轮作周期中土壤氮素的表观矿化量为125～184kg.hm2,而供氮能力为123～190kg.hm2。在考虑土壤供氮能力的基础上,基于土壤植株测试的氮肥优化管理,在连续6季作物中较大幅度地降低了氮肥用量,但却获得了同传统施氮处理一致的产量,保持了较低的土壤无机氮残留量,避免了过量施氮对环境的不良影响。     

黄土高原旱地冬小麦/夏玉米轮作体系土壤的氮素平衡

在黄土高原南部旱地,通过田间小区试验研究了传统施肥方式下冬小麦/夏玉米轮作体系中土壤的氮素平衡。结果表明:土壤残留矿质态氮(Nmin)对作物产量和施用氮肥效果有重要影响,前季作物残留土壤Nmin可以促进后季作物生长,使氮肥增产效应不明显;冬小麦生长季节施氮240.kg/hm2可以增加产量和作物吸氮量,但其氮肥利用率只有39.7%,大部分以Nmin残留于0200cm土壤中或以其他途径损失;由于冬小麦季节残留肥料氮的后效,使夏玉米生长季节的氮肥利用率很低,施氮120和240.kg/hm2的氮肥利用率分别只有22.4%和3.9%,而在0200cm土层残留率则达到51.1%和87.2%;经过冬小麦、夏玉米一个轮作周期后,施氮量为240、360和480.kg/hm2时作物的氮肥利用率平均为52.2%4、2.2%和28.0%,而相应的土壤残留率平均为12.4%、25.3%和49.8%,表观损失率平均为35.4%、32.5%和22.2%。表明在土壤残留Nmin较高的条件下,夏玉米生长季节施氮量较低时盈余氮素以表观损失为主,施氮量高时大部分氮素残留于土壤剖面。     

NH4+-N部分代替NO3--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4 -N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4 ∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4 -N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4 -N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。     

不同形态氮素比例对不同小白菜品种生物量和硝酸盐含量的影响

利用NO-3 N∶NH 4 N为 10 0∶0、5 0∶5 0和 0∶10 0三个硝铵配比的营养液对 12个不结球小白菜品种进行水培试验。结果表明 :不同的硝铵配比对不同品种小白菜的生物量、叶绿素SPAD值、硝酸盐积累量等有着显著的影响 ,同一氮源培养下不同的小白菜品种间也表现出显著的差异 ;12个小白菜品种叶绿素SPAD值随营养液中的NH 4 N比例的增加而升高 ,两者间存在着显著的正相关 ;单株生物量除亮白叶 1号和五月慢在全硝培养中生物量较其他两种配比大外 ,其他 10个品种均在 5 0∶5 0硝铵营养液中表现最好 ;供试的 12个小白菜品种中有 9个品种的硝酸盐积累量随着NH 4 N比例的增加而下降 ,表明适当地配施铵态氮较纯硝营养液能获得更好的产量、更高的叶绿素SPAD值和较低的硝酸盐积累量。     

不同水稻品种对铵态氮和硝态氮吸收特性的研究

采用水培方法研究了不同形态氮素对武育粳 3号 (常规粳稻 )和扬稻 6号 (常规籼稻 )生长的影响及其水稻苗期对NH 4 N和NO-3 N的吸收动力学特征。结果表明 :不同形态氮素对水稻生长影响差异显著 ,铵硝混合营养下水稻的生长最优 ;扬稻 6号比武育粳 3号具有更强的氮素吸收能力 ;不论武育粳 3号或是扬稻 6号 ,单一氮源时NO-3 的Km 值均大于NH 4 ,说明水稻对NH 4 的亲和力大于NO-3 ,武育粳 3号对NH 4 的最大吸收速率小于NO-3 ,而扬稻 6号则极为接近 ;NH 4 的存在均显著降低两个水稻品种对NO-3的吸收速率 ,武育粳 3号和扬稻 6号的NO-3 的Vmax分别比单一硝营养减小 1/ 2和 2 / 3,NO-3 的存在不影响武育粳 3号对NH 4 的吸收速率 ,但使扬稻 6号对NH 4 的吸收速率减小     

水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化

土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大.     

施氮量对间作玉米土壤硝态氮累积量及氮肥利用率的影响

通过田间定位试验,监测了不施氮和不同施氮水平(分别为210、420和630kg.hm-2)下间作玉米各关键生育时期0～200cm土层硝态氮累积量的动态变化、玉米产量及其构成,计算分析了间作玉米的氮肥利用率。研究结果表明,间作玉米0～200cm土层土壤硝态氮累积量总体表现为0～60cm土层>60～200cm土层。0～60cm土层土壤硝态氮累积量呈"M"形变化,即玉米播种前和玉米大喇叭口期出现高峰,小麦播种前、玉米拔节期和玉米收获后出现低谷。60～120cm和120～200cm土层土壤硝态氮累积量呈倒"V"形变化,总体在玉米大喇叭口期前后出现高峰值,210～630kg.hm-2施氮处理下120～200cm土层的硝态氮累积量较不施氮处理分别高出149.1%、115.6%和126.3%。随着施氮量的增加,间作玉米穗长、穗粒数、穗重呈增大趋势,秃顶呈降低趋势,增产幅度依次减小,氮肥利用率依次降低。     

应重视硝态氮同化过程在降低土壤硝酸盐浓度中的作用

在保证生产力条件下,采取合理的氮肥管理措施降低土壤硝态氮浓度对降低氮污染至关重要。当前,应用硝化抑制剂能够有效延缓铵态氮的硝化速率,进而降低土壤硝态氮淋溶损失和氮氧化物排放,但是其缺点显而易见:促进氨挥发并引起硝化抑制剂污染。好氧条件下,土壤硝态氮净变化量取决于产生(硝化)和消耗(硝态氮同化)的量。但是,一直以来,受微生物优先利用铵态氮这一传统观点的影响,人们普遍认为农田土壤微生物较少利用硝态氮,很大程度上忽视了对硝态氮同化过程的研究。该过程独具优势,它将硝态氮转变为微生物生物量氮进行短期储存并发生再矿化,具有保氮功能且环境友好。加入特定的碳源可以提高硝态氮同化这已是不争的事实,未来应加强硝态氮同化降低土壤硝酸盐累积方面的研究:(1)外源碳影响硝态氮同化的微生物驱动机制是什么?(2)怎样才能操控硝态氮同化和再矿化过程,使得作物氮需求和土壤氮供应相匹配,进而降低氮损失?(3)在碳源充足的条件下,反硝化作用亦会增强,如何才能做到在提高硝态氮同化的同时避免反硝化氮损失?     

不同铵硝比对菠菜生长、安全和营养品质的影响

通过水培试验,研究了等氮条件下5种不同铵硝比对菠菜生长和品质的影响。结果表明:(1)从铵硝比100∶0到0∶100,菠菜地上部鲜重不断增加,铵硝比为0∶100时,菠菜的鲜重达最大值;但铵硝比25∶75和0∶100两个处理菠菜的干物重没有显著差异(p<0.05)。(2)随着铵硝比的降低,菠菜茎叶中硝酸盐、亚硝酸盐的含量均表现为线性增加;菠菜茎叶中可溶性草酸的含量和营养液中铵硝比之间呈现出二次曲线相关,在铵硝比为25∶75时,菠菜茎叶中草酸含量最低。适当增施铵态氮有利于降低菠菜硝酸盐、亚硝酸盐及草酸的含量。(3)增铵可以提高菠菜Vc含量,铵硝比为50∶50的处理菠菜Vc含量最高;随着铵硝比的下降,菠菜茎叶中可溶性糖的含量逐渐降低,而粗蛋白的含量则以铵硝比25∶75处理最高。     

北京地区潮土表层中NO3--N的转化积累及其淋洗损失

本试验利用渗滤池设施，采用化学分析和同位素技术相结合的方法研究了北京地区潮土表层中施用氮肥后ＮＯ３＾－－Ｎ转化积累及其１３０ｃｍ土体的淋洗状况。常规分析结果表明，在春小麦和夏玉米的生育前期可以观察到氮素明显地向ＮＯ３＾－－Ｎ的转化积累，其强度随尿素施用量的增加而明显增加，而尿素、硝铵、硫铵等不同氮肥品种处理之间有差异但大多不显著。同时夏玉米期间转化积累作用比春小麦期间强烈。＾１５Ｎ标记试验结果表明     

氮肥用量及施用时间对土体中硝态氮移动的影响

土连续两年小麦—玉米轮作条件下 ,播前一次施氮量 130～ 5 2 0kghm-2 a-1时 ,氮肥用量对硝态氮在土体中的移动深度没有影响 ,但土壤剖面中残留的硝态氮量随施氮量增加显著增加。播前一次施用氮肥 ,差减法计算的肥料氮表观回收率 (作物携出量和土壤硝态氮的残留量 )为 6 2 %～ 82 7% ;就作物而言小麦的携出率高于玉米 ,在玉米生长季节有更多的硝态氮可能被淋移至土壤剖面的下层。小麦—玉米轮作一年 ,不同的施氮时间对肥料氮的表观回收率以及硝态氮在土壤剖面中的分布、累计没有明显影响。土区合适的氮肥用量是控制硝态氮向深层移动的主要措施     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。