黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明，长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累，不同施肥处理对比，14年后0－200cm硝态氮的累积量NPM＞N＞NP＞M，对应的硝态氮累积率分别为20．3％、30．98％、15．49％和8．51％。化肥配比试验表明，土壤剖面NO3－N的累积与累积率一般随氮肥用量的增加而增加，而且，NO3－N累积深度随氮肥用量的递增而加深，氮磷严重失调时，硝态氮累积率剧增，15年后最大累积率达到42．3％（单施氮180kg/hm^2处理），在施氮引起NO3－N严重累积的情况下，配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率，而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大，从土壤氮素平衡来看，加大施氮量降低氮素利用率，配施磷肥则增加氮肥利用率。     

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4 kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。     

集约化种植条件下土壤硝态氮动态变化及累积特征研究

选取江阴市沿江平原地区的3种典型农业种植区,即大棚葡萄集约化种植基地、蔬菜集约化种植基地和常规种植农田为研究对象,通过田间现场采样分析的方法研究了不同种植方式下土壤剖面硝态氮含量的动态变化和累积特征.结果表明,葡萄种植基地0-100 cm各土层硝态氮含量随时间的变化波动较大,而蔬菜种植基地和常规种植农田的表层土壤硝态氮含量变化幅度大于深层土壤;3种典型种植区的土壤硝态氮含量均呈现随着土层深度的增加而逐渐减小的趋势,其中土壤硝态氮含量最大值出现在葡萄种植基地的20-40 cm土层中;葡萄种植基地各土层硝态氮平均累积量均高于蔬菜种植基地和常规种植农田,大棚葡萄集约化种植基地0-00 cm土层硝态氮平均累积总量高达400.96 kg/hm2,显著高于蔬菜集约化种植基地和常规种植农田的累积总量,这进一步表明不合理过量追肥导致土壤中硝态氮大量累积,增大了氮素淋失和地下水环境污染的风险.     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量，并造成硝态氮的淋溶，单施氮肥硝态氮淋溶深度达150cm；氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶，提高了氮肥的利用率；在贫氮地区土壤上，尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下，连续种植小麦、玉米、苜蓿，以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小，而小麦连作施肥累积量最大；而且，无论施肥与否，均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中，粮草3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小，其余轮作系统的造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存。     

黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征

面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。     

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?     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续 13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量 ,并造成硝态氮的淋溶 ,单施氮肥硝态氮淋溶深度达 150 cm;氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶 ,提高了氮肥的利用率 ;在贫氮地区土壤上 ,尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下 ,连续种植小麦、玉米、苜蓿 ,以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小 ,而小麦连作施肥累积量最大 ;而且 ,无论施肥与否 ,均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中 ,粮草 3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小 ,其余轮作系统均造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存     

日光温室土壤剖面矿质态氮的含量、累积及其分布特性

测定了西安郊区和杨凌地区日光温室栽培番茄生长期间及收获后土壤剖面矿质态氮(铵态氮及硝态氮)的含量,分析了不同形态氮素在土壤剖面的累积及分布情况。结果表明,随着番茄的生长,土壤剖面硝态氮含量逐渐降低,降低的幅度因土壤层次不同而异;土壤剖面铵态氮以3月份含量最高,11月份与5月份相近。番茄收获后土壤剖面残留矿质氮以硝态氮为主,约占土壤剖面矿质氮的比例为80%～90%;残留的铵态氮在土壤剖面的分布相对较为一致。蔬菜生长期间及收获时日光温室土壤剖面硝态氮累积量均表现出在土壤表层相对累积现象,且温室土壤剖面硝态氮的残留量仍高于露地及高产农田。为减少硝态氮淋失带来的环境问题,除合理施用氮肥外,如何减少日光温室蔬菜作物收获后残留硝态氮的淋溶是值得进一步研究的问题。     

黄土高原不同树龄苹果园土壤水分及硝态氮剖面特征

为揭示黄土高原农田转变为苹果园后土壤水分及硝态氮剖面变化特征,以洛川县为研究区,采集农田(对照)和8,17,25年苹果园共40个0-600 cm剖面土样,分析土壤水分、NO3--N浓度及其储量。结果表明:与农田相比,8年苹果园0-600 cm土壤水分含量及贮水量偏高(旧县镇)或相当(槐柏镇),而NO3--N浓度及其累积量则没有显著差异;17,25年苹果园0-600 cm土层贮水量则显著降低(P<0.05),分别下降150,230 mm,且该差异主要与300 cm以下土层水分变化有关;0-500 cm土层NO3--N浓度随苹果种植年限显著增加,17,25年苹果园0-600 cm土层NO3--N累积量分别为6 830,8 370 kg/hm2,二者显著高于农田(695 kg/hm2)和8年果园(440 kg/hm2)。综合可知,农田转变为苹果园这一土地利用方式变化可导致深层土壤水分亏缺(>300 cm)和硝态氮累积,黄土高原大力发展苹果种植过程中应重视蓄水保墒及氮肥减施等措施。     

黄土区退果还耕对黑垆土硝态氮积累和迁移的影响

在黄土高原沟壑区王东沟小流域,针对塬面、梁地和坡地三种地形,分别选取了盛果期果园、老果园和退果还耕地等,研究了退果还耕条件下,三种地貌类型土壤剖面中水分含量变化及NO3--N、NH4+-N积累和迁移规律。结果表明,无论塬面、梁地或者坡地上,果园土壤水分含量显著降低（10%～14%）;果园退耕后,土壤水分开始缓慢恢复。盛果期,塬面NO3--N峰值主要处于100—200 cm之间,退果还耕后,100 cm以上土层中NO3--N含量降低,100 cm以下NO3--N积累量在增加,并且峰值不断向下移动。盛果期果园NO3--N积累量为631～3032 kg/hm2;退果还耕地、老果园NO3--N积累量都显著高于盛果期果园。盛果期40%以上的NO3--N积累在100—200 cm土层,但退果还耕地上50%左右集中分布在200—300 cm土层。土地利用与管理方式的变化对NH4+-N分布特征的影响并不明显。     

旱地果园水肥管理模式研究进展

分析了旱地果园水肥管理模式的研究进展和存在问题,指出水肥胁迫尤其是水钾已成为旱区果树高产稳产优质化的主要限制因子。在系统探讨旱地果园水分管理、养分管理、综合管理以及果树叶营养综合诊断施肥标准的基础上,提出了旱地果园的高效水肥管理模式。     

黄土坡地几种退耕植被土壤硝态氮分布特征与迁移研究

以荒坡地为对照,研究了黄土高原退耕还林中广泛种植刺槐、柠条、苜蓿、杨树、侧柏的土壤中NO3--N的分布特征。结果表明：0～160cm土层中上述不同植被土壤NO3--N的平均含量由高到低依次为柠条〉刺槐〉苜蓿〉侧柏、杨树〉荒坡地（P〈0.05）;人工林地土壤NO3--N含量大于荒坡地,豆科植被大于其他植被;从整个土壤剖面看,这几种植被在0～20cm表层土壤中NO3--N含量均高于其底下各土层,以苜蓿最高,达到6.12mg.kg-1,柠条次之,为5.82mg.kg-1;随着土层深度的增加,在20～60cm柠条、苜蓿和刺槐土壤中NO3--N含量随深度增加逐渐下降,并于60cm以后趋于稳定,杨树、侧柏与荒坡地NO3--N含量随土层的加深变化不大;各植被在140cm以下土层中均存在NO3--N富集现象;不同坡位的NO3--N均呈现坡顶〉坡中〉坡底的趋势,阴坡土壤的NO3--N含量显著高于阳坡（P〈0.05）。     

黄土高原坡地苹果园土壤肥力及矿质氮累积分析

采用田间取样与室内分析相结合的方法,研究了黄土高原坡地苹果园肥力状况与矿质氮累积.结果表明,坡地苹果园土壤肥力低,氮、磷严重缺乏,钾相对丰富,土壤属于砂壤土,通气性强,保肥、保水性差.0-60 cm土层土壤有机质含量为9.24～28.12 g/kg,全氮为0.22～0.60 g/kg,速效磷为0.17～16.08mg/kg,速效钾为80.06～168.39 mg/kg;黄土高原坡地苹果园中NO_3~--N有深层累积分布,累积深度大于2 m,在180-200 cm层最高累积量达249.61 kg/hm2,而NH_4~+-N无深层累积.不同施肥处理对土壤剖面中的NH_4~+-N和NO3--N含量分布影响不同,对NH4+-N含量和分布影响不明显,但不同施肥方式对NO3--N含量分布影响显著.施加氮肥促进NO_3~--N深层累积,施加磷肥有助于降低土层中的NO_3~--N含量,缩小富集量的分布范围.     

黄土旱塬区平衡施肥下不同土壤耕作模式的蓄水纳墒及作物增产增收效应研究

【目的】黄土旱塬半湿润易旱区是典型的雨养农业区,多数一年一熟或两年一熟制,冬小麦和春玉米是该区主要的粮食作物,平衡施肥是主要的施肥方式。多年研究和生产实践证明,建立与不同作物轮作方式相配套的土壤轮耕技术体系,可以为作物生长发育创造良好的土、 肥、 水、 气、 热的土壤环境条件,保持农田生态健康发展,促进作物增产增收。本文在当地平衡施肥条件下,通过多年耕作模式定位试验,研究在平衡施肥条件下,不同土壤耕作模式对休闲期和作物生育期0200 cm土层蓄水纳墒状况、 作物产量及其经济效益的影响,为黄土旱塬半湿润易旱区建立在一定肥力水平下与作物轮作体系相配套的土壤轮耕模式提供理论依据。【方法】选择位于黄土旱塬半湿润易旱区腹地的陕西省合阳县甘井镇一年一熟旱作冬小麦春玉米轮作田为试验区,采用免耕、 深松和翻耕3种土壤耕作方法组成4种土壤轮耕模式,即: 翻耕免耕翻耕免耕(RT1); 深松翻耕深松翻耕(RT2); 免耕深松免耕深松(RT3); 免耕翻耕深松免耕(RT4); 以连年翻耕(CK1)、 连年深松(CK2)和连年免耕(CK3)为对照,通过连续4年(2007~2011年)定位试验,研究平衡施肥条件下的7种土壤耕作模式对冬小麦春玉米轮作田0200 cm土层土壤贮水量、 土壤水分含量、 作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益的影响。【结果】 1)在土壤休闲期,RT3模式下0200 cm土层土壤贮水量最高,其次是RT2。与对照组相比,4种轮耕模式0200 cm土层土壤贮水量均高于CK1; RT3显著高于CK3,但与CK2差异不显著。0200 cm土层土壤剖面含水量,亦以RT3模式最高。2)在冬小麦生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量,RT3和CK2模式的较高。3)在春玉米生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量RT3和CK3较高。4)不同耕作模式的作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益,以RT2和CK2模式最高。四年平均结果RT2处理较CK1、 CK2和CK3处理增产10.2%、 3.6%和17.1%,增收23.6%(P0.05)、 6.8%(P0.05)和28.3%(P0.05),提高WUE 9.7%(P0.05)、 4.3%和18.6%(P0.05)。【结论】年际间轮流进行深松和翻耕(RT2)处理,虽然其在土壤蓄水保墒效应方面略低于年际间轮流进行免耕和深松(RT3)和连年深松(CK2)处理,但可获得最佳增产增收效果和最高水分利用效率; 连年深松能够增加水分入渗,保护土壤,增加蓄水能力,但产量和经济效益不如RT2处理,也是该区比较适宜的耕作方法。根据实际状况,在平衡施肥条件下的一年一熟作物轮作区,应推荐深松翻耕的轮耕或连年深松的耕作模式。     

施氮水平对旱塬覆沙苹果园土壤酶活性及果实品质的影响

研究土壤酶活性及果实品质在不同氮肥水平下的变化规律,探讨氮肥施用量对土壤酶活性与果实品质相关性的影响,为旱塬覆沙苹果园合理施氮、提高氮素利用率及降低土壤环境污染建立科学依据。通过田间试验,以‘长富2号’为试验材料,设置5个氮素水平(对照0、165、330、495和660kg/hm~2,分别简写为CK、N1、N2、N3和N4),并于2017年测定土壤全氮含量、土壤酶活性与果实品质。结果表明:土壤全氮随着施氮量增加而升高;0～20和 20～40 cm土层中脲酶和磷酸酶活性在N2处理下均达到最大值,而蔗糖酶活性则于N3处理下最高;40～60 cm土层中过氧化氢酶活性随氮肥增施呈上升趋势。在330～495 kg/hm~2施氮范围内,与对照相比,增施氮肥能够显著提高果实横径、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖含量(P0.05)。随着施氮量增加,果实产量呈先降后升趋势。土壤过氧化氢酶(除 20～40 cm土层)、蔗糖酶活性与果实可溶性固形物含量具有极显著相关性(P0.01),与可滴定酸和 40～60 cm土层中维生素C含量具有显著相关性(P0.05)。综合分析认为,330～495kg/hm~2为旱塬覆沙苹果园合理施氮范围,对提高土壤酶活性及氮肥利用率效果显著,并有利于改善果实品质。     

黄土高原小流域土壤有机碳空间变异性研究

Soil organic carbon (SOC) has great impacts on global warming, land degradation and food security. Classic statistical and geostatistical methods were used to characterize and compare the spatial heterogeneity of SOC and related factors, such as topography, soil type and land use, in the Liudaogou watershed on the Loess Plateau of North China. SOC concentrations followed a log-normal distribution with an arithmetic and geometric means of 23.4 and 21.3 g kg^-1, respectively, were moderately variable (CV = 75.9%), and demonstrated a moderate spatial dependence according to the nugget ratio (34.7%). The experimental variogram of SOC was best-fitted by a spherical model, after the spatial outliers had been detected and subsequently eliminated. Lower SOC concentrations were associated with higher elevations. Warp soils and farmland had the highest SOC concentrations, while aeolian sand soil and shrublands had the lowest SOC values. The geostatistical characteristics of SOC for the different soil and land use types were different. These patterns were closely related to the spatial structure of topography, and soil and land use types.