氮负载生物炭对干湿交替稻田水土生态环境的调控效应

农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题,采用盆栽试验,通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻,设置主区为持续淹水灌溉（I_F）与干湿交替灌溉（I_A）,副区为1个对照（常规施氮,N1C0）与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理（N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2）,其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量（N1）的3/4,1/2倍;C1、C2分别为10 t/hm²和20 t/hm²氮负载生物炭。结果表明：（1）减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH;（2）常规施氮肥处理下,干湿交替灌溉（I_A）田面水NH₄⁺—N平均浓度较持续淹水灌溉（I_F）高8.0%,但是添加20 t/hm²氮负载生物炭后,干湿交替灌溉田面水NH₄⁺—N平均浓度低于持续淹水灌溉处理;（3）水稻生育后期,氮负载生物炭对NH₄⁺—N具有明显的缓释作用,而在干湿交替灌溉中,减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO₃^-—N浓度;（4）减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率,而添加20 t/hm²氮负载生物炭在氮肥施用量较少时,有利于提高水稻的有效分蘖率。综上,氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量,还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH₄⁺—N浓度,降低流失风险,延长NH₄⁺—N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求,从而有利于水稻生长。     

氮肥对镉在土壤-芥菜系统中迁移转化的影响

以芥菜为研究对象, 采用盆栽试验, 探讨了不同用量的5种氮肥对污染农田土壤中镉(Cd)在土壤–根系–地上部迁移累积的影响。结果表明: 5种氮肥均促进了芥菜根系对Cd的吸收, 且根系Cd含量随施氮量的增加而增加; 但根系吸收转运Cd的能力随氮肥施用量的增加呈先降后增的变化趋势。在≤200 mg(N)·kg^-1(土)的施氮水平下, CO(NH₂)₂和Ca(NO₃)₂处理能显著降低芥菜地上部Cd含量, 降低幅度分别为13%~29%和24%~30%。在施氮量相同的条件下, NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄显著降低了土壤pH, 增加了土壤DTPA-Cd含量, 促进了芥菜对Cd的吸收。本试验条件下, 200 mg(N)·kg^-1(土)的CO(NH₂)₂在增加芥菜产量和降低芥菜地上部Cd含量等方面优于其他氮肥处理。     

外来入侵植物黄顶菊残体的恢复再生能力和在土壤中的分解特性

在华北平原, 外来入侵植物黄顶菊[Flaveria bidents (L.) Kuntze]是一种农田和生态环境中的恶性杂草, 使用除草剂清除势必威胁到农业生产尤其是蔬菜生产的安全性。本课题研究了黄顶菊的不同部位离体茎段和残留部分的恢复再生能力; 并采用土壤培养试验, 研究了含氮量为12.2 g·kg^-1的黄顶菊烘干残体和含氮量为23.3 g·kg^-1的白三叶草残体在土壤中的分解过程及矿质氮的供应能力, 探讨人工拨除的黄顶菊作为绿肥的可能性。试验表明, 黄顶菊不同部位离体茎段的再生能力达10%~80%, 不同大小的残留部分再生能力达70%~100%。因而人工除草后必须将拔除的黄项菊残体带出田间以防其再生。在整个60 d的土壤培养期间, 黄顶菊和白三叶草残体均表现为施入土壤的前10 d内表观CO₂-C日释放量最大, 以后趋于平稳; 但黄顶菊残体处理土壤的CO₂-C日释放量一直低于白三叶草。黄顶菊残体处理的土壤微生物量氮高于白三叶草残体处理及土壤对照; 微生物量碳则为黄顶菊残体处理低于白三叶草残体处理, 且与土壤对照相近。在培养的前20 d, 黄顶菊残体分解过程中显著固定了土壤矿质氮素, 培养40 d后的表现为矿质氮释放。黄顶菊残体具有提高土壤氮素营养和微生物量, 增肥土壤的作用, 人工拨除的黄顶菊经灭活处理后可以作为绿肥施入田间。     

煤粉尘添加量与温度对山西省两种土壤碳释放规律的影响

采用室内培养试验, 观测不同温度和不同煤粉尘用量条件下山西省电厂土和焦化厂土两种土壤的碳释放规律。结果表明, 室温(16~23 ℃)和25 ℃恒温下, 培养前期(4~9 d)土壤CO₂ 的释放量均为最大, 且25 ℃ 恒温培养土壤CO₂ 的释放量是室温条件下的2 倍左右。随煤粉尘添加量的增加, 土壤CO₂ 的释放量显著增加,且土壤活性有机质相应增加, 添加高量煤粉尘土壤CO₂ 的释放量最高达57.5 mg·kg^-1·d^-1, 两种土壤活性有机碳的增幅为0.3~3.8 g·kg^-1。不同温度和不同煤粉尘用量条件下电厂土释放的CO₂ 均高于焦化厂土, 可能是电厂土含有较高的有机碳和较低的黏粒所致。由此可知, 温度是影响土壤有机碳分解的主要因素, 其次是添加煤粉尘的量, 土壤理化性质也是原因之一。本研究表明, 煤粉尘的降落一方面增加了土壤CO₂ 的释放, 另一方面增加了土壤碳库。     

土壤有机质含量对红壤性稻田残留氮在团聚体内分布的影响

化肥氮的残留及其分布对后季作物氮素供给和氮素损失均有重要影响。通过在田间试验中设置15N标记微区,在相同施氮量(150 kg/hm²)条件下,明确低有机质、中有机质和高有机质红壤性稻田化肥氮的残留量及其在不同粒径土壤团聚体中的分布。结果表明:与低有机质土壤相比,中有机质和高有机质土壤大团聚体(0.25～     

尕海湿地区沼泽草甸生长季土壤碳氮组分对增温施氮的响应

[目的] 为探究高寒湿地土壤碳氮组分对气候变暖和氮沉降的响应特征。[方法] 以尕海湿地沼泽草甸为研究对象,采用开顶箱增温(OTC)和外源氮素(NH₄NO₃)添加模拟未来气候变暖及氮沉降试验,分别设置对照(CK)、增温(W)、施氮(N)和增温施氮(WN)4种处理。在试验进行1.5年后对土壤碳氮组分含量进行测定。[结果] (1)开顶箱增温装置提高0—20 cm土层平均温度1.126℃,显著降低0—10 cm土层土壤含水量(SMC)、pH、全氮(TN)、微生物量氮(MBN)、铵态氮(NH₄⁺—N)、有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)含量,提高硝态氮(NO₃^-—N)含量。(2)施氮显著降低NH₄⁺—N、SOC和10—20 cm土层微生物生物量碳(MBC)及DOC含量,增加土壤TN、MBN和NO₃^-—N含量。(3)增温施氮显著增加土壤SMC、TN、NO₃^-—N和MBC含量,降低MBN、NH₄⁺—N和DOC含量。(4)相关分析显示,土壤水分与各理化因子均存在正相关性,土壤碳氮组分间均呈正相关性。[结论] 模拟增温施氮缓解尕海湿地植物生长的温度和氮的限制,促进TN的积累,对土壤微生物量碳氮影响较大,导致土壤微生物量碳氮及分布特征发生转换。     

氮肥与有机肥配施协调土壤固定态铵与可溶性氮的研究

【目的】 土壤固定态铵是肥料氮的一个“临时贮藏库”,可逐渐释放以供作物利用,土壤可溶氮则是土壤固定态铵的重要来源,因此研究设施条件下氮肥与有机肥配施对土壤固定态铵和可溶性氮含量的动态变化以及相互关系的影响,对于设施生产中安全高效的施肥管理有着重要意义。 【方法】 以番茄为试材,温室内连续两年进行田间小区试验,设不施肥(CK)、施N量0、187.5、375. 562.5 kg/hm2 (N0、N1、N2、N3)、单施有机肥(M,75000 kg/hm2)以及有机肥与氮肥配施处理(MN0、MN1、MN2、MN3)。分析了土壤固定态铵和可溶性氮(土壤矿质氮和可溶性有机氮)含量动态变化。 【结果】 施肥显著提高了0-30 cm土层土壤固定态铵和可溶性氮的含量(P < 0.01);各施肥处理均以第1穗果膨大期时含量最高。总体来看,不施有机肥条件下,土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮的含量均以施N 375.0 kg/hm2处理为最高,而在氮肥与有机肥配施条件下,以施N 375.0 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理和施N 562.5 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理的土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮含量为最高,但未发现氮肥施用量对土壤固定态铵含量产生显著影响;除收获期20-30 cm土层外,整个生长季内土壤固定态铵和矿质氮含量之间均有显著的正相关关系(P < 0.05),部分土层土壤固定态铵与可溶性有机氮之间也有显著的正相关关系(P < 0.05)。 【结论】 设施番茄栽培条件下,土壤固定态铵和可溶性氮在土壤氮素的固持与释放方面极显著相关,施无机N 375.0 kg/hm2配合有机肥75000 kg/hm2,可较好地提高土壤中的氮的有效性,更好地协调土壤供氮能力。     

秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响

田间试验研究了小麦-玉米一年两熟耕作区玉米秸秆还田与氮肥配施和化肥单施对冬小麦生长发育、籽粒产量及氮肥表观利用率和水分利用效率的影响。结果表明, 施氮量相同时, 秸秆与氮肥配施越冬前和拔节期冬小麦总茎数和单株分蘖数低于化肥单施, 施氮量在75~225 kg·hm^-2 时, 植株干重高于化肥单施; 孕穗期到成熟期植株干重、成穗率和产量构成因素秸秆与氮肥配施处理高于化肥单施处理, 籽粒产量增加58.9~339.6kg·hm^-2, 水分生产率提高0.026~0.083 kg·m^-3。施氮量在75 kg·hm^-2 时, 秸秆与氮肥配施的氮肥表观利用率低于化肥单施; 在150~300 kg·hm^-2 时高于化肥单施。因此, 针对目前黄淮海麦区小麦-玉米一年两熟种植制度下, 秸秆还田前期生物争氮、后期供肥能力增强的特点, 秸秆连续还田后配施纯氮225 kg·hm^-2, 可有效提高灌水和氮肥利用率, 实现冬小麦高产高效栽培。     

15N-绿肥和15N-硫铵对土壤有机无机复合体中碳氮的影响

应用¹⁵N示踪技术研究了硫铵和绿肥对土壤碳、氮的影响。结果表明,它们能增加土壤重组碳、氮和紧结态碳、氮,重组中的¹⁵N集中于紧结态腐殖质中,碳、氮的累积量都是施绿肥比施硫铵的为多。各施肥处理的松结态碳、氮在稻季累积,麦季释放,紧结态氮有一部分释放。氮素的下降幅度是松结态氮大于紧结态氮,绿肥处理大于硫铵处理,¹⁵N量大于全氮量。     

秸秆还田与氮肥运筹对农田土壤可溶性氮组分的影响

为探究秸秆还田配施氮肥对农田土壤可溶性氮转化特征的影响,研发东北冷凉区土壤氮素供应能力提高的秸秆还田技术,采用田间连续定位试验,对比分析了秸秆还田方式(不还田、粉碎翻压还田、堆腐旋耕还田)与氮肥运筹(N180、210、240kg/hm²;氮肥基施、氮肥后移)作用下农田土壤无机氮(IN)、可溶性有机氮(DON)及可溶性全氮(DTN)的动态变化。结果表明,秸秆还田配施氮肥影响农田土壤可溶性氮组分含量,其作用行为受秸秆还田方式、施氮模式和生育时期的多重制约。秸秆还田配施低量氮肥(N180kg/hm²)土壤IN和DTN均低于无秸秆处理,而配施高量氮肥(N240kg/hm²)时高于无秸秆处理;秸秆还田土壤DON于生育前期(播种-拔节期)较无秸秆处理显著增加,而在生育中后期无规律性变化。随着施氮量增加,秆还田土壤IN和DTN显著增加,而DON仅于春玉米旺盛生长期(拔节期-灌浆期)显著增加。随着生育期推进,除秸秆堆腐旋耕还田土壤DON呈三峰曲线变化外,秸秆还田土壤IN、DON和DTN均呈双峰曲线变化,且峰值越来越低。由此可见,在东北农业产区,N210kg/hm²用量下秸秆粉碎翻压还田配施15％氮肥的秸秆还田技术具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。     

施用预处理秸秆对土壤供氮特征及菠菜产量和品质的影响

采用盆栽试验方法,研究了施入经过预处理的水稻秸秆(预处理秸秆)后土壤的供N特征和菠菜产量与品质的变化。研究结果表明,经预处理后,秸秆中纤维素、半纤维素和二氧化硅的含量显著降低,但可溶性物质含量显著增加;预处理稻秆与N肥配合使用,土壤中微生物量N、有效态N(NO3--N和NH4 -N)含量显著增加,并且在供N方式上具有鲜明的渐进性和持续性;第41天时每钵菠菜的鲜重比对照增产81.4%,菠菜中Vc含量高于单施尿素处理,硝酸盐积累量低于单施尿素处理。可见预处理稻秆配施N肥能显著改善土壤的供N能力,提高菠菜的产量和品质。     

EFFECTS OF GREEN MANURING, FARMYARD MANURE, AND STRAW ON THE ORGANIC MATTER OF SOIL AND OF GREEN MANURING ON AVAILABLE NITROGEN

In an experiment on green manuring started at Woburn in 1936, farmyard manure (FYM) was applied in alternate years until 1954 and straw similarly from then until 1963. Various green manures were grown from 1936 to 1953. From 1954 to 1963 ryegrass and trefoil were grown either each year or in alternate years; in 1964 and 1965 they were grown each year. After annual cropping without organic manuring the organic-C and total-N decreased from 0·86 per cent and 0·091 per cent respectively in 1936 to 0·76 percent and 0·082 per cent in 1966. Ploughing in straw alone approximately halved the loss. FYM and green manures both maintained the original percentages of soil C and N. The effect of FYM and straw applied together was approximately the sum of the effects of FYM and straw applied separately. Of the green manures ploughed in, trefoil returned the most nitrogen to the soil. Trefoil increased and ryegrass decreased the mineralizable-N in the soil.     

无机氮对土壤氮矿化与固定的影响——兼论土壤氮的“激发效应”

用室内培养和¹⁵N技术研究了土壤氮的矿化和固定,结果表明:无机氮添加不能引起土壤有机氮的加速分解;无机氮添加可显著增强添加氮的生物固定,但以减弱对土壤氮的固定为交换,因此培养期的总固定氮量并无显著增长。培养期间土壤净矿化氮因添加无机氮而有所增长,这一现象(时常被称为氮激发效应)看来主要是由于添加氮在土壤氮固定过程中替代了部分土壤氮之故。     

污泥堆肥过程中氮素损失机理及保氮技术

堆肥化是污泥处置中的一种有效的资源回用方法，但是在堆肥化过程中N的损失可大大降低堆肥的农用价值，进而限制了污泥堆肥的使用。本文对污泥堆肥化过程巾，N素的转变与损失机理采用生化反应电子计量学进行了探讨，并且讨论了固定N源、降低N素损失、提高堆肥农用价值的方法。     

农田氮素的气态损失与大气氮湿沉降及其环境效应

本文总结了近年来有关农田N素气态损失与湿沉降研究的成果,讨论了农田N素气态损失的主要途径、排放量、影响因素及其环境危害。同时结合对太湖地区农田N素气态损失与大气N湿沉降的试验结果,阐述了化肥N的气态损失对大气和水体环境的影响,以及酸雨由硫酸型向硫酸和硝酸混合型变化的驱动因素。     

氮肥管理对小麦产量和氮肥利用效率的影响

氮肥过量施用造成环境污染和生产成本增加等问题已成为限制我国农业可持续生产的主要因素。为实现氮素化肥的高效利用,连续2年在山东省农业科学院作物研究所试验地同一地块利用氮肥梯度带,进行了基于小麦叶片SPAD值的氮素实时管理。结果表明,在基施区随着施肥量的增加,小麦籽粒产量增加,二者呈线性关系,但施氮量207kg/hm2(N207)和276kg/hm2(N276)处理间差异不显著;追施区小麦的2个生长季籽粒产量均以不施基肥拔节期追氮207kg/hm2(N0+207)处理最高,分别为7649kg/hm2和7522kg/hm2,基施氮肥207kg/hm2拔节期不追肥(N207+0)处理最低,仅为7318kg/hm2和7388kg/hm2,差异达显著水平(P<0.05)。基施区各氮肥处理的氮肥表观利用率(RE)和氮肥偏生产力(PFP)均存在显著性差异,均是随着基施量的增加而显著降低。追施区N0+207、N69+138、N138+693个处理的PFP、AE和RE均高于或显著高于N207和N276 2个处理。因此在确定总施氮量的条件下实行基、追肥分施能够显著提高小麦的氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。     

稻草和尿素配施时水稻对肥料氮和土壤氮的吸收利用

利用＾１５Ｎ同位素示踪技术,研究了稻草和尿素配施时水稻对肥料和土壤氮的吸收。结果表明,稻草单施导致土壤速效氮的生物固定,氮素供应不足是影响水稻分蘖成穗的限制因子,稻草配合尿素施用,明显改善肥料氮和土壤氮的供应,既有利于当季水稻增产,也有利于培养土壤肥力,还有利于后茬物作产量的提高 。     

施氮水平对大豆氮素积累与产量影响的研究

以绥农14为材料,利用砂培和15N标记的方法研究了施氮水平对大豆氮素积累及产量的影响。结果表明:随着施氮水平的提高,大豆全株氮素积累量及叶柄、荚皮、籽粒中氮素积累量呈现先增加后下降的趋势;高氮水平增加了叶片和茎中氮素积累量,N150较N0处理叶片的氮素积累量增加了3倍,而茎增加了5倍,但减少了根中氮素积累,降低了大豆全株和籽粒中根瘤固氮量及其所占比例,降低了肥料氮和根瘤氮的收获指数,其中根中氮素积累N150较N50处理降低了60.3%,全株根瘤氮和籽粒中根瘤氮N150较N0分别降低了74.9%、85.7%,肥料氮的收获指数N150较N50降低19.8%,根瘤氮的收获指数N150较N0降低25.5%。随着施氮水平的增加,大豆产量也呈现先增加后下降的趋势,施氮水平的增加促进了大豆植株株高、结荚高度和始荚节位的显著增加,但对节数没有明显影响,N150和N0比较株高增加了55.2%,结荚高度增加了199.7%,始荚节位增加了142.9%。     

种稻方式对后茬大麦生长及土壤氮素转化和氮肥利用的影响

稻麦轮作是我国南方一种传统的耕作模式，有关该体系下作物的生长和土壤氮素的转化已有较多报道。近年来，随着水稻种植方式的多元化，除传统的水稻水作外，还诞生了水稻旱作，即水稻在全生育期不建立水层的条件下生长，土壤的理化性状均有别于水稻水作，石英等120发现水稻旱作条件下不同覆盖物和常规淹水种植水稻条件下水稻生育期间土壤NH4^＋-N和NO3^--N的动态变化规律不同，殷晓燕等则报道水作水稻和旱作水稻的覆盖地膜、覆盖秸秆种植对土壤氮素盈亏的影响是不同的，     

用~(15)N示踪法研究人参吸氮及其对~(14)C同化物分配的影响

利用^15N法踪法研究了人参对肥料氮的利用和损失及氮对人参光合同化产物分配的影响。结果表明,人参对肥料氮利用率,1年为9．85％,2年为19．06％;肥料回收率第1年为81．59％,第2年为69．78％,2年肥料氮损失率为30．22％,供氮10g/m^2时,人参的^14CO2同化力以及硝酸还原酶（NR）活性最高;供氮40g/m^2时,总可溶性糖、蔗糖含量下降,淀粉含量增加,人参皂甙含量下降。