不同施肥处理下热带土壤硝态氮累积特征及与土壤pH值、辣椒产量的关系

【目的】本文研究了不同施肥处理下热带土壤硝态氮累积特征及与土壤pH值、辣椒产量的关系。【方法】以"湘辣十七号"辣椒为实验材料,设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥+秸秆还田(CFS)、化肥+有机肥(CO)、75%化肥+有机肥(TCO)、50%化肥+有机肥(HCO)、单施有机肥(OF)7种施肥处理。【结果】施用有机肥、化肥或有机肥化肥混施等施肥处理均能提高土壤剖面硝态氮含量及累积量,且随着施肥量的增加而增加;不同施肥处理对0~100 cm不同土层土壤硝态氮累积量的影响达极显著水平(P0.01)。在同一化肥施用量下,增施有机肥和秸秆还田可降低土壤硝态氮的累积量。不同施肥处理对硝态氮在热带土壤中迁移能力影响不同,施用化肥更容易造成硝态氮在土壤中向下迁移,而合理施用有机肥或秸秆还田能够降低硝态氮在土壤中的向下迁移。此外,0~20、0~40、0~60、0~80、0~100 cm土层土壤硝态氮累积量与辣椒产量均具有正相关关系,且均达极显著相关(r0.6961,P0.01),土壤硝态氮累积量对辣椒产量具有重要影响。【结论】合理施用有机肥和秸秆可降低硝态氮在土壤中的累积和淋溶迁移。     

长期施肥下黑土碳氮和土壤pH的空间变化

试验研究了长期不同施肥下剖面(0~100 cm)土壤有机碳、全氮、硝态氮、微生物碳氮以及土壤pH的空间变化。结果表明:与单施化肥相比,长期有机肥和化肥配施显著提高了0~20 cm表层土壤有机碳、全氮、硝态氮和微生物碳氮含量,并且土壤有机碳和微生物碳氮的增加主要集中在0~40 cm土层。在0~20 cm和20~40 cm土层,等氮量有机无机肥配施(M1NPK和SNPK)处理土壤有机碳含量显著高于化肥NPK处理(P0.05),同时二处理土壤全氮含量没有由于化肥氮施用量减少而下降。与不施肥ck相比,单施化肥显著降低了土壤微生物量碳氮含量。在40 cm土层以下,与NPK处理相比,M2NPK、NP和N处理硝态氮累积量明显增加,而M1NPK和SNPK处理硝态氮累积量明显减少。长期不同施肥对土壤酸化的影响主要集中在0~40 cm土层,单施化肥处理土壤pH显著低于不施肥(ck)和有机无机肥配施处理(P0.05),其中2012年秸秆还田(SNPK)处理0~20 cm土壤pH比NPK处理高2.17。表明有机无机肥配施不仅能提高和维持土壤碳氮水平,还能防止土壤酸化的发生,尤其施用有机肥氮替代部分化肥氮的有机无机肥配施模式是东北黑土区最有效的施肥措施之一。     

小麦氮磷肥长期配施对土壤硝态氮淋溶的影响

 【目的】利用长期肥料定位试验,监测旱地农田土壤硝态氮的淋溶动向,研究施肥量与硝态氮累积量之间的关系,为科学施肥提供参考。【方法】在试验小区0～300 cm土壤剖面中,每20 cm深度取一个土样,1 mol?L-1 KCl浸提后以AA3连续流动分析仪测定硝态氮含量。【结果】单施氮肥土壤硝态氮累积峰出现在80～100 cm土层和300 cm以下土层,当施氮量达到180 kg?hm-2?a-1时,0～300 cm土层硝态氮累积总量相当于8年的施氮量。单施磷肥对土壤硝态氮分布无影响;氮、磷肥配施时,施氮量增加硝态氮累积量显著增加,配施磷肥后可以减少硝态氮累积量,且施氮量越大减少的越多。过量施用氮肥,即使配施磷肥,硝态氮也能发生淋溶并在100～120 cm和240～260 cm土层附近累积;二次多项式回归能够较好地反映氮、磷施用量与土壤硝态氮累积量之间的关系。【结论】长期过量施用氮肥,导致硝态氮大量淋溶并形成两个累积峰,科学合理地配施磷肥可以减少硝态氮淋失;旱地麦田长期施用最大产量施肥量,可能导致硝态氮大量累积在土壤深层。     

长期不同施肥对塿土氮素分布的影响

在冬小麦-夏玉米轮作制度下,研究不同有机肥-无机肥长期施用对塿土碱解氮以及NO-3-N的分布、累积和阶段性移动的影响。结果表明:施用有机肥、化肥和两者混合施用有助于提高土壤碱解氮和硝态氮的含量,尤其对耕层土壤影响较为显著;有机肥对土壤中碱解氮含量的增加效果较为明显,而化肥则易提高土壤中硝态氮的含量;与对照相比有机肥会减缓土壤剖面深层硝态氮含量的积累,有效控制硝态氮向下淋溶;整个剖面中同年秋季土壤的氮含量>夏季土壤。所有处理中,施用低量有机肥或者其配施低量化肥(M150t·hm-2、N150kg·hm-2、P60kg·hm-2)是较为理想的施肥方式,既提高土壤肥力又缓解NO-3-N在土壤剖面中的累积和淋失。     

有机肥部分替代化肥对作物产量及土壤氮素迁移的影响

针对粮田大量施用化肥导致土壤质量下降以及不合理施用有机肥带来的环境污染问题,基于产量和环境条件探索有机肥部分替代无机肥的适宜配比,为科学施肥、减少氮素淋失、保护土壤环境提供理论依据。本研究在麦玉轮作区进行大田试验,设置不施氮肥(T1)、牛粪有机肥氮与化肥氮配比分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4(简称T2、T3、T4、T5)和单施化肥(T6)6个处理,研究自然降水条件下不同有机肥化肥配施比例对作物产量、土壤剖面硝态氮累积分布的影响。结果表明,有机无机配比为1∶2时小麦、玉米平均总产量最高,为11.4 t·hm~(-2),比不施氮肥处理提高46.2%,比单施化肥处理提高3.6%。0～100 cm各土层硝态氮累积量随着牛粪有机肥所占比例降低而升高,以单施化肥处理土壤中硝态氮累积量最高,此趋势在小麦玉米收获期的80～100 cm土层表现更明显。表明该时期土壤硝态氮已存在迁移累积现象,对地下水带来潜在的污染风险。因此,在兼顾小麦玉米产量和环境双重条件下,小麦、玉米两季的结果均表现为有机与无机氮肥最佳配比为1∶2,在此比例下,有机肥的替代施用较纯化肥处理提高产量的同时,还能降低土壤中硝态氮的累积和迁移。     

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm~(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。     

长期定位施肥对潮土剖面养分分布的影响

【目的】 基于长期定位试验平台,研究3种施肥制度（化肥、有机肥、有机/无机配合施肥）对潮土培肥效果及养分空间分布特征影响,为华北平原潮土农田进行合理培肥和科学施肥提供依据。【方法】 依托始于1986年长期定位试验,选取不施肥的对照（CK）,等氮量投入化肥（F）、有机肥（M）及有机/无机配合施肥（MF）共 4个处理,采集0—200cm剖面土壤样品（按每20cm一层分开）,测定并分析土壤pH、有机质、氮磷钾及硝态氮空间分布特征。【结果】 连续施肥31年后,土壤有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、有效磷、速效钾等指标的含量均随土层深度增加而呈递减趋势,除硝态氮和有效磷外,3种施肥制度主要影响0—40 cm 土体养分含量;等氮量（N 180—225 kg·hm^-2）投入下,化肥、有机肥及有机/无机配合（50%化肥+50%有机肥）施肥,土壤剖面（0—40cm）有机质含量分别为14.2、25.6和18.2 g·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加80.3%、28.2%;土壤剖面（0—40cm）全氮含量分别为0.93、1.67和1.21 g·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加79.6%、30.1%;土壤剖面（0—40 cm）碱解氮含量分别为80.2、120.7和83.3 mg·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加50.5%、3.9%;土壤剖面（0—200 cm）硝态氮含量分别为21.1、6.2和11.9 mg·kg^-1,化肥处理分别是有机肥和有机/无机配合施肥的3.4倍和1.8倍;土壤剖面（0—60 cm）有效磷含量分别为18.6、134.3和60.5 mg·kg^-1,有机肥和有机/无机配施是化肥的7.2倍和3.3倍;土壤剖面（0—40 cm）速效钾含量分别为90、163和89 mg·kg^-1,施有机肥是施化肥的1.8倍;与单施化肥处理相比,长期施用有机肥或有机/无机配施处理,0—200 cm土层pH未表现出显著性差异。【结论】 长期施用化肥氮素淋溶风险高：长期施用化肥0—200 cm土体硝态氮含量平均值为21.1 mg·kg^-1,硝态氮淋溶风险增加;长期施用有机肥磷素淋溶风险高：长期施用牛粪有机肥以及有机/无机配施处理土壤磷素虽集中在60 cm以上土层,其20—40 cm土壤有效磷含量高达为115和70 mg·kg^-1,土壤磷素累积渗漏导致潜在风险应予以重视;有机/无机配合施肥能够保证作物高产优质,并且能有效降低氮、磷素环境污染风险。     

增施有机肥对番茄生长、产量及土壤剖面硝态氮的影响

在田间采用微区试验,研究了番茄生产过程中单施无机肥(CF)以及在无机肥基础上增施有机肥(CF+M)后对番茄生长、产量及土壤硝态氮的影响。结果表明,与单施无机肥处理相比,增施有机肥处理促进了番茄的生长发育,提高了植株的干物质量、氮素累积量以及改善了番茄品质,Vc含量显著提高;增施有机肥比单施无机肥增产15.7%左右;增施有机肥处理在0～60 cm土层中硝态氮含量高于单施无机肥处理,在60～200 cm土层中硝态氮含量低于单施无机肥处理。研究表明,无机肥和有机肥结合施用有利于促进番茄生长发育,提高产量,改善品质。     

不同施肥量和方式对小麦产量及土壤硝态氮的影响

通过大田试验研究了不同氮素水平下有机无机肥料配施对小麦产量和土壤硝态氮累积量的影响.结果表明,小麦产量随着氮素水平的提高而增加,同一施氮水平下,有机无机肥料配施方式下小麦的产量均显著高于单施有机肥或者单施无机肥.土壤中的硝态氮累积量随施氮量增加而升高,同一施氮水平下不同配施方式之间土体中的硝态氮累积量随着配施方式中无机氮肥所占比例的增加而升高.综合考虑冬小麦产量和土壤硝态氮累积量两个因素,纯氮施入量200 kg/hm2,75%的氮由有机肥提供、25%的氮由尿素提供的处理为较理想的氮素施用水平和配比组合.     

不同肥料用量及配比对设施土壤硝态氮含量的影响

通过大田实验研究不同氮磷钾肥用量、氮磷钾配施、有机无机肥配施对设施土壤硝态氮残留的影响.结果表明:设施土壤中硝态氮质量比随着氮肥用量的增加迅速增加,并且随着种植年限增加不断累加;而适量的磷肥和钾肥有利于降低硝态氮的质量比.与不施肥处理相比,单施有机肥时土壤中残留的硝态氮较少,而单施化肥土壤中的硝态氮残留量明显增加,掺沙后促进了土壤有机氮和有机肥的矿化,使硝态氮累积量进一步增加.化肥与有机肥配施时,土壤的硝态氮质量比因作物而异,可能由于作物的生育期和需肥量不同导致的.     

不同种植年限蔬菜大棚土壤盐分累积及硝态氮迁移规律

通过对关中地区泾阳等地32个蔬菜大棚土壤分析,表明:该区大棚土壤盐分表聚和酸化现象明显。耕层(0~20cm)平均全盐量为3.2g/kg,20~40cm土层平均也达2.8g/kg,40~60cm和60~80cm土层在2.0g/kg左右;耕层土壤PH值比对照下降0.61,60~80cm土层比对照下降了0.27;耕层硝态氮含量平均高达63.3mg/kg,是对照的5.5倍,硝态氮深层下迁趋势明显,可达80cm以下,仅60~80cm土层的平均含量为27.3mg/kg;耕层平均有机质含量仅为16.0g/kg。随棚龄延长盐渍化和酸化程度加重,硝酸盐下迁损失愈多。其主要原因是偏施化肥,不重视有机肥,常年连作,不合理灌溉等。建议采取增施有机肥、限制化肥用量、改进施肥技术、科学灌排、轮作倒茬等措施。     

施氮量对稻田旱作期硝酸盐渗漏损失和小麦产量的影响

本研究利用田间原位采样装置,量化稻田旱作麦季硝酸盐的淋溶强度和通量,探讨施氮量对小麦产量和硝酸盐淋溶的影响。结果表明,小麦产量与施肥量之间存在抛物线关系,过多施肥不能增加小麦产量,小麦最大产量为4.45 t.hm-2,对应施肥量为280 kg N.hm-2;土壤渗漏量变化趋势与降雨量变化趋势在两季中均表现出一致性,存在显著的线性正相关关系,近40%的雨水进入浅层地下水;氮肥施用过后5～7 d内硝酸盐渗漏风险较高,硝酸盐浓度随着施氮量的增加明显增加,硝酸盐渗漏水平在作物生长季之间由于降雨量和降雨间隔时间不同存在一定的差异;施氮量与硝酸盐渗漏通量之间存在着显著的线性关系,高施肥水平360 kg.hm-2下达到17.1 kg.hm-2,常规施肥水平180 kg.hm-2下为12.1 kg.hm-2,不施肥对照条件下为4.6kg.hm-2;本试验结果表明,95%最大产量保证率下的施肥量195 kg.hm-2可作为一个生态施肥量,进行地区性推广应用,在该施肥量下能获得19.9%的硝酸盐减少量。     

长期施氮引起的黄土高原旱地土壤不同形态碳变化

【目的】提高土壤碳固持,特别是增加有机碳累积、减少碳损失,对于提高旱地土壤肥力、缓解大气温室效应具有重要意义。黄土高原旱地土壤有机碳含量低,增施氮肥是这一地区重要的作物增产措施,但氮肥投入对土壤碳的影响如何,一直没有报道。【方法】利用黄土高原旱地持续23年的长期定位试验,在每年施磷39 kg P2O5•hm-2条件下,设置0、45、90、135、180 kg N•hm-2 5个氮水平种植冬小麦,在小麦收获期采集0-40 cm不同土层的土壤样品,研究长期施用不同用量的氮肥对旱地土壤总碳、有机碳、轻质有机碳及无机碳的影响,分析不同氮肥用量引起的土壤有机碳、轻质有机碳及无机碳累积量的变化,定量分析氮肥用量对旱地土壤不同形态碳的影响。【结果】随氮肥用量增加,旱地土壤不同土层总碳无显著变化,但0-30 cm土层有机碳含量却随之增加,与不施氮肥相比,增幅可达7%-28%;0-40 cm土层轻质有机碳含量也增加,增幅达31%-106%,但施氮量过高不利于有机碳累积。对不同形态土壤碳累积量与氮肥用量的回归分析表明,施氮量120 kg N•hm-2时,0-30 cm土层有机碳累积量达最高值36.6 Mg;施氮量161 kg N•hm-2时,0-40 cm土层轻质有机碳累积量达最高值2.69 Mg;每千克肥料氮每年可使土壤有机碳增加1.34 kg•hm-2,轻质有机碳增加0.31 kg•hm-2;0-20 cm表层土壤轻质有机碳占有机碳的百分比也随施氮量增加而升高。相反,5-20 cm土层土壤无机碳含量却随氮肥用量增加而显著降低,施氮量180 kg N•hm-2时,无机碳累积量比不施氮减少2.8 Mg,每千克肥料氮每年可使无机碳减少0.67 kg•hm-2。【结论】在黄土高原旱地长期施用不同用量的氮肥虽不显著影响土壤的总碳数量,却显著地改变了旱地土壤碳的组成,即通过增加土壤的轻质有机碳,增加了土壤的有机碳累积量,同时降低了土壤的无机碳累积。因此,合理调控氮肥用量,不仅是旱地作物增产的关键措施,对增加土壤有机碳固持、培肥土壤也有重要意义。同时,施用氮肥引起的土壤无机碳损失不容忽视,其潜在的农业、生态与环境效应需引起大众关注。     

不同施氮处理对夏玉米生长及其氮素吸收的影响

采用田间小区试验,研究了不同施氮量(0,103.5,151.8,200.1,248.4 kg/hm2)对夏玉米产量及其不同生长期土壤剖面硝态氮含量变化的影响。结果表明,施氮处理的籽粒产量明显高于不施氮处理,且增产效果明显(增产3.7%～10.6%),以施氮248.4 kg/hm2处理的产量最高。从土壤硝态氮的含量来看,不同施氮处理表层0～40 cm土壤硝态氮含量较高,且随施氮量增加呈逐渐降低趋势;40～90 cm土壤硝态氮含量相对较低且波动较小,在大喇叭口期达到最低值;各生长期表层0～40 cm土壤硝态氮含量大体上施氮处理均高于不施氮处理,施氮能提高土壤硝态氮含量。表明在玉米生长发育期合理施氮是提高籽粒产量的一个重要因素,值得进一步研究氮肥供应期与玉米生长期的配合。     

农肥和化肥对黑土氮素淋溶的影响

采用树脂袋法,研究了培肥措施对黑土氮素淋溶的影响。结果表明,①2006年和2007年施化肥的3个处理土壤NO3--N淋失量显著高于施农肥处理,其中2006年化肥高量、化肥低量和农化1:1的3个处理分别是对照的36.88、28.91和27.06倍,是农肥高量处理的8.29、6.49和6.08倍;2007年不同培肥处理总体表现为化肥高量化肥低量农肥高量农化1:1农肥低量对照,各处理60 cm土层NO3--N淋溶量均大于30 cm土层NO3--N淋溶量;②不施肥处理比施肥处理土壤NO3--N淋溶量低,在施用等量氮素条件下,农肥施用处理的淋失率要远远小于化肥施用处理,玉米氮的平均淋失损失占所施氮肥的1.4%～13.6%,单施用农肥NO3--N淋失率才只有1.4%～5.2%,而使用化肥的处理NO3--N淋失率则高达12.5%～15%;大豆氮的平均淋失损失占所施氮肥的0.5%～4.3%,单施用农肥NO3--N淋失率只有0.5%～0.81%,而使用化肥的处理NO3--N淋失率则高达2.97%～4.3%;③土壤pH与土壤NO3--N淋失量呈负相关;④土壤NO3--N含量与土壤NO3--N淋溶量呈正相关,随着土层的加深,土壤NO3--N含量降低,深层土壤NO3--N含量对土壤NO3--N淋溶影响更显著;⑤土壤NO3--N淋溶量随土壤硝化强度的增强而增加,硝化作用强度是影响土壤NO3--N淋溶主要因素。     

施氮量对冬小麦氮素吸收利用、土壤中硝态氮积累和籽粒产量的影响

为通过控制施氮量来实现高肥力条件下小麦的高产、高效、安全生产提供依据,以冬小麦品种‘藁8901’为材料,研究了高肥力条件下不同施氮水平对小麦氮素吸收利用、籽粒产量和土壤中硝态氮含量的影响。试验结果表明:在高肥力条件下,随着施氮量的增加,冬小麦的籽粒产量和植株吸氮量均是先增加后降低,籽粒产量和植株吸氮量均以N150最高,氮素生产力则以N0最高。在冬小麦的拔节期和成熟期,土壤NO3-N含量均随着施氮量的增加而增加,减少氮肥施入量能降低冬小麦拔节期和成熟期土壤0-100 cm土层中的硝态氮含量。施用氮肥能提高小麦拔节期和成熟期植株全氮积累量和土壤NO3-N积累量,但两者并非同步增加,土壤NO3-N积累量增加的幅度远远大于植株全氮积累量的增长幅度。在施氮量0-180 kg/hm2范围内时,植株全氮积累量有所增加,且土壤中硝态氮的积累量增加较为缓和;而在施氮量180 kg/hm2的基础上继续提高氮素用量,植株全氮积累量下降,而土壤硝态氮积累量却开始大幅度增加。据此综合考虑,冬小麦‘藁8901’的适宜施氮量应控制在150 kg/hm2左右。     

氮肥配施秸秆和厩肥对土壤NH4＋-N和NO3--N转化的影响

设置了7个不同的施肥处理（①不施秸秆、氮肥和厩肥（CK）;②单施氮肥;③麦秸＋氮肥;④麦秸加倍＋氮肥;⑤麦秸＋氮肥＋厩肥;⑥玉米秸秆＋麦秸＋氮肥;⑦玉米秸秆＋麦秸＋氮肥＋厩肥）,研究不同处理对冬小麦季土壤NH4＋-N和NO3--N转化的影响。结果表明,氮肥配施秸秆和厩肥的处理冬小麦季土壤NH4＋-N和NO3-N的数量均以冬前最高,施厩肥处理土壤NH4＋-N和NO3--N的数量明显高于其他处理。     

Effect of Phopshate Fertilizer and Manure on Crop Yield, Soil P Accumulation, and the Environmental Risk Assessment

Phosphorus （P） applied from fertilizer and manure is important in increasing crop yield and soil fertility; however, excessive uses of phosphate fertilizer and manure may also increase P loss from agricultural soils, posing environmental impact. A long term experiment was conducted on a calcareous soil （meadow cinnamon） in Hebei Province, China, from 2003 to 2006 to investigate the effects of phosphate fertilizer and manure on the yield of Chinese cabbage, soil P accumulation, P sorption saturation, soluble P in runoff water, and P leaching. P fertilizer （P2O5） application at a rate of 360 kg ha^-1 or manure of 150 t ha^-1 significantly increased Chinese cabbage yield as compared to the unfertilized control. However, no significant yield response was found with excessive phosphate or manure application. Soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, the degree of phosphorus sorption saturation in top soil layer （0-20 cm）, and soluble P in runoff water increased significantly with the increase of phosphate fertilizer and manure application rates, whereas the maximum phosphorus sorption capacity （Qm） decreased with the phosphate fertilizer and manure application rates. Soil Olsen-P and soluble P also increased significantly in the sub soil layer （20-40 cm） with the high P fertilizer and manure rates. It indicates that excessive P application over crop demand can lead to a high environmental risk owing to the enrichment of soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, and the degree of phosphorus sorption saturation in agricultural soils.