滴灌施肥中施氮量对两年蔬菜产量、氮素平衡及土壤硝态氮累积的影响

 【目的】研究滴灌施肥中传统施氮和减氮的处理对宁夏引黄灌区温棚两年蔬菜的产量、氮素平衡和硝态氮累积及淋洗状况的影响。【方法】试验于2004～2006年在宁夏引黄灌区日光温室条件下，以番茄-番茄-黄瓜-番茄四茬蔬菜为材料，研究滴灌施肥中的传统施氮和减氮两处理对宁夏引黄灌区温棚两年蔬菜的产量、氮素平衡和硝态氮累积及淋洗状况的影响。【结果】在前两茬传统施氮与增（减）氮两处理，对番茄的产量与吸氮量影响不大，在第三、四茬随着施氮量的下调，蔬菜果实产量、总吸氮量受到影响，第4茬番茄产量比第1茬下降了48.7～72.3 t•ha-1；不同施氮处理会造成对当季蔬菜收获后土壤表层0～30 cm NO3--N累积量高，在第4茬番茄收获后，在表层NO3--N累积量比第1茬下降了91.1%～92.2%，同时造成下茬蔬菜收获后土壤NO3--N累积量向下层运移，第2茬冬春茬番茄收获后，在60～90 cm土层NO3--N累积量比第1茬增加了105.4%～137.3%，在第3茬秋冬茬黄瓜收获后，90～120 cm土层NO3--N累积量比第1茬增加了4.8%～30.8%，而120 cm以下土层NO3--N累积变化不大；连续种植四茬蔬菜，有机肥也有向下淋失的可能。第4茬番茄收获后，在有机肥处理和有机肥后效处理中60～90 cm土层的NO3--N累积量比第2茬高22.7%；在黄瓜-番茄种植体系下，滴灌量及土壤表层水分含量对土壤溶液NO3--N含量有直接影响，表层土壤溶液中NO3--N有不断向下层淋洗的趋势，施氮量高的处理表现的更为明显；四茬蔬菜整个种植体系下氮素平衡，在氮素的总输入项中，以施氮量和灌溉水为主，总输入量随氮肥施用量的增加而增加，氮素输出项中以Nmin残留为主。【结论】在当地设施蔬菜滴灌施肥条件下，传统施氮量800 kg•ha-1过高并没有使当季蔬菜增产，造成当季蔬菜收获后土壤表层0～30 cm NO3--N累积量高，并对下茬蔬菜收获后有向下淋失的趋势影响，因此采取减量施氮是切实可行的。在有机肥和磷钾肥配施基础上，秋冬茬番茄氮肥推荐施用量在100～150 kg•ha-1、冬春茬番茄推荐施氮量在250～300 kg•ha-1、秋冬茬黄瓜氮肥推荐施用量在400～450 kg•ha-1。     

夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮（NO3--N）累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg•hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg•hm-2（N240+157.5）或者冬小麦季不施氮前茬夏玉米季施氮360 kg•hm-2（N360+0）都能满足冬小麦各生育时期对氮的需求,产量、吸氮量和周年氮肥利用率相近且都保持较高的水平,但夏玉米季高施氮处理,当季氮存在很大的淋洗等损失风险。【结论】夏玉米季施入的氮肥对后茬冬小麦有很强的有效性,小麦季采取节水省肥栽培,能显著减少前茬作物收获后残留的NO3--N,减缓其淋洗,同时保障作物产量,提高氮肥利用率。生产中氮肥的合理分配应充分考虑前茬残留氮素对后茬的有效性。     

不同施氮水平下深层土壤硝态氮淋失特征研究

通过GeoprobeR深层取土18m,分析了不同施氮水平下厚不饱和层土壤中NO3--N的迁移变化。发现不同施氮处理下NO3--N在一个生育期的淋失变化主要体现在0～4m土体内,土壤中硝态氮累积峰下移深度为0.2～0.6m,高施肥土体中,深层土壤6.7～8m和13～15m土体中也有少量硝态氮淋失,施氮量越高,淋失量和累积量也越高;不同施肥处理下,厚不饱和层土壤中NO3--N累积量变化主要体现4m土体特别是根区土层中,在2m土体内,土体中NO3--N的累积量与施入的氮肥量呈极显著线性关系,根区以下不饱和层中NO3--N累积量超过1800kg/hm2。     

填闲作物的种植对下茬蔬菜产量及土壤硝态氮含量的影响

在北方连作蔬菜地休闲时期种植填闲作物(甜玉米),研究了不同施氮处理下填闲作物的种植对下茬作物菠菜产量、硝酸盐含量和土壤NO3-N含量的影响.结果表明:传统施氮处理下填闲作物收获后,土壤中NO3-N残留量明显降低,下茬作物菠菜中硝酸盐含量和菠菜产量也随之降低.种植填闲作物前后土壤NO3-N含量(剖面0～120 cm)由1 772 kg/hm2降低到653 kg/hm2,2002年菠菜中硝酸盐含量比2001年菠菜中硝酸盐含量降低了42%,但同时菠菜产量也降低了81%.在优化施氮处理和经济施氮处理中填闲作物的种植对整个土壤剖面中NO3-N残留量影响较小,但对下茬作物菠菜中硝酸盐含量及产量影响较为明显,种植填闲作物前后土壤NO3-N含量由217 kg/hm2降低到124 kg/hm2,2个处理2002年菠菜中硝酸盐含量比2001年菠菜中硝酸盐含量分别降低了28%和23%,同时菠菜产量分别降低了84%和88%.从降低蔬菜地NO3-N淋失风险的角度分析,目前农民习惯采用的传统施氮处理的土壤可以利用种植填闲作物的方式降低土壤NO3-N淋失风险,但优化施氮处理和经济施氮处理不宜采用.     

原状土通气培养法测定黄土高原土壤供氮能力的研究

 【目的】评价原状土通气培养法在反映黄土高原土壤供氮能力方面的效果。【方法】以采自于黄土高原差异较大的11个农田耕层土壤为供试土样,以包括和不包括土壤起始NO3--N原状土盆栽黑麦草累积吸氮量为参比,进行室内原状土通气培养法测定土壤供氮能力的研究。【结果】以包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2所淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量密切相关,相关系数分别为0.856和0.862,达1%显著水平;与此相反,通气培养30周所矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、氮素矿化势（N0）及N0+起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量间无显著相关关系,相关系数分别仅为0.410、0.553、0.492和0.419。以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与五期黑麦草地上部氮素累积量间的相关性尽管有所降低,但相关性仍达5%显著水平,相关系数分别为0.613和0.607;而通气培养30周矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、N0及N0+起始矿质氮与五期黑麦草地上部吸氮量的相关系数却明显提高,相关系数分别为0.718,0.782,0.688和0.640,均达5%或1%显著水平。【结论】土壤起始NO3--N可作为石灰性土壤当前供氮指标,但该指标难以反映土壤潜在供氮能力;要判断原状土实验室通气培养法是否能可靠评价土壤潜在供氮能力,应以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量作为参比,否则由于受盆栽试验土壤起始NO3--N干扰,用植物吸氮量难以对原状土通气培养法的可靠性作出判断。     

大豆生育期土壤硝态氮的动态变化

试验研究了不同施肥条件下,大豆生育期内的土壤硝态氮含量动态变化。结果表明,从花期到鼓粒期是大豆吸氮高峰期,鼓粒期后大豆几乎不再吸收氮素。大豆生育期土壤剖面累积NO3--N量随施氮量的增加而增加;但施氮量在67.5kg·hm-2以下不会引起下层土壤NO3--N含量升高,只有施氮量高于67.5kg·hm-2时会导致120cm土层中NO3--N含量升高。     

施用氮肥对设施栽培土壤硝态氮累积量的影响

研究施用氮肥对蔬菜设施栽培土壤中硝态氮累积量的影响,结果表明:施氮量对土壤NO3--N的累积量影响较大,随施氮量的增加,土壤各层硝态氮累积量呈递增趋势。其中对0~1 m土层NO3--N累积的影响尤为突出。设施栽培0~2 m土层硝态氮累积总量远远高于相邻粮田,硝态氮的大量累积和高迁移能力对环境所造成的潜在威胁不容忽视。     

新型硝化抑制剂NP对黑土无机氮转化的影响

研究新型硝化抑制剂2-氯-6(三氯甲基)吡啶微胶囊(NP)对黑土中无机氮(NH4+-N、NO3--N、NO2--N))转化的影响,从而筛选出适宜黑土的最佳施用量,可为进一步的生产实践提供理论支持。采用室内培养的试验方法,在土壤含水量为田间持水量的65%、温度25℃条件下,设不施肥、单施尿素、尿素+0.5%硝化抑制剂、尿素+1%硝化抑制剂、尿素+3%硝化抑制剂5个处理,其中,施肥处理的N使用量均为0.6 g/kg(土),硝化抑制剂的使用量为纯N用量的比例,测定了NP不同用量对土壤NH4+-N、NO3--N和NO2--N含量以及p H值的影响,并评价了NP的抑制效果。结果表明:施用NP处理的土壤NH4+-N含量均显著单施尿素处理,NO3--N和NO2--N含量均显著单施尿素处理;土壤NH4+-N含量与土壤p H值呈正相关;NP不同用量处理的土壤NH4+-N、NO3--N和NO2--N含量以及p H值差异均不显著;NP显著抑制了土壤NH4+-N向NO2--N的转化,进而降低了土壤NO3--N的含量。综合评价,推荐NP的使用量为纯N用量的0.5%。     

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。     

日光温室土壤剖面硝态氮在休闲期的运移研究

研究了西安灞桥区日光温室休闲期土壤氮素在土壤剖面的运移和地下水中硝态氮含量的动态变化.结果表明,通过休闲期的降雨,土壤硝态氮累积量在0～20 cm土层中减少了42.5%～52.8%,在20～40 cm土层中增加了1.78～2.45倍;在40 cm以下土层也有相应的增加,但其增加量相对较小,且随着土层深度的增加而逐渐减少;地下水体NO3--N含量测定结果表明,部分地下水体NO3--N含量已超出世界卫生组织规定的饮用水标准,说明在该地区土壤NO3--N淋溶已经对地下水产生了危害,如何减小土壤NO3--N淋溶值得关注.     

对施入土壤中碳酸氢铵损失的研究

在氨挥发模拟系统中,调查施于土壤中碳酸氢铵挥发的过程及其影响因子。发现氨挥发在施肥后迅速发生,13h以内以氨的形态挥发损失掉的肥料氮量最多,这种损失与碳酸氢铵在土壤中的暴露表面有关。施肥方法、浇施碳酸氢铵的兑水量和土壤的水分状况等亦影响氨的挥发。在红黄壤和青紫泥中,条施覆土可减少碳酸氢铵的挥发,与过磷酸钙混合施用,48h内的挥发损失量可减少2％。当在露天或室内从盆钵土上加水淋溶,调查施用于土壤中碳酸氢铵的淋溶损失时,发现碳酸氢铵的淋溶损失(指纵向的损失)比挥发损失少得多。淋溶损失主要以NO_3~-—N的形式,也包括部分NH_4~+—N。碳酸氢铵与硝化抑制剂脒基硫脲(Carbamido sulphururea,简称ASU)混合施用,可以减少NO_3~-—N损失。浇施时NH_4~+—N比穴施损失小。     

种植玉米与休闲对土壤水分和矿质态氮的影响

【目的】研究不同种植模式下，农田土壤水分和矿质态氮的动态及其相互关系，对优化作物种植方式和养分资源管理，调控农田土壤硝态氮淋溶有重要意义。【方法】在黄土高原南部有大量氮素残留背景的田块上，研究了夏季多雨季节，种植作物与休闲对土壤水分与矿质氮的影响。【结果】在降水（含灌水82 mm）364 mm的夏季，休闲可使0～200 cm土层的贮水量达到600 mm，比播种前高204 mm，比种植作物高39 mm。种植作物的土壤水分可下渗至180 cm深的土层，休闲土壤中则可下渗到260 cm深处。种植作物时0～200 cm土层的硝态氮残留量为78 kg·ha-1，比休闲时减少89 kg·ha-1，且硝态氮主要分布在60 cm以上的土层。休闲时硝态氮却被淋到了220 cm深的土层。【结论】硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分，夏季种植玉米可有效防止硝态氮向下层土壤的淋移。     

控制土壤含水量对蔬菜产量及露地菜田水分渗漏量的影响

【目的】通过揭示不同土壤含水量对蔬菜产量及蔬菜地土壤水分渗漏量的影响,为蔬菜生产中合理灌溉提供指导。【方法】通过3年田间试验,利用TDR连续监测土壤含水量,运用田间定位通量法计算土体水分渗漏量,分析不同水分处理下蔬菜产量和土体水分渗漏量之间的差异。【结果】传统水分处理下蔬菜地水分累积渗漏量为982mm,其中蔬菜生长期内累积渗漏量为748mm,占蔬菜生长期内供水量的36%;优化水分处理和充分水分处理下蔬菜地水分累积渗漏量230mm和468mm,其中蔬菜生长期内水分累积渗漏量分别144mm和293mm,占各处理下供水量的9%和17%。除2002年优化和充分水分处理下花椰菜产量高于传统水分处理下花椰菜产量并达到显著水平外,其余年份蔬菜产量并无显著差异。【结论】保持土壤含水量在蔬菜生长有效土壤含水量50%～80%的优化水分处理在蔬菜生产中有很大的推广价值。     

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。     

设施菜地土壤硝态氮淋溶防控技术的研究

在寿光有代表性的大棚里,研究了几种措施对土壤硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:添加秸秆调节土壤C/N,是防控土壤硝态氮淋溶最经济可行的措施。在防控土壤硝态氮累积和淋溶的效果上,T6(综合防控处理)添加了滴灌技术,在比T4(优化化肥处理)提高供肥强度的同时,最有效的减少了硝态氮的淋溶;其次就是T5(C/N调节处理),表层土壤硝态氮的累积量比T3(农民习惯施肥处理)减少49.16%,土壤硝态氮淋溶减少32.67%;再次为T4处理,表层硝态氮累积量比T3减少了39.76%,土壤硝态氮淋溶减少27.25%。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

不同水肥管理下设施黄瓜地氮素损失及水氮利用效率模拟分析

【目的】利用模型定量分析不同水肥管理对设施菜地氮素损失及水氮利用效率的影响,为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。【方法】2010—2011年在山东寿光设施大棚设置了4种水肥管理模式：对照+畦灌（CK）、传统施肥+畦灌（FP）、优化施肥+畦灌（OPT）和传统施肥+滴灌（RI）。利用EU-Rotate_N模型模拟了两个生长季（春夏茬和秋冬茬）各处理下设施黄瓜地的产量、氮素淋失和气体损失等,并计算了水氮利用效率。【结果】两个生长季内滴灌处理（RI）比畦灌处理（CK、FP和OPT）节水约60%,且灌溉水利用效率提高了2倍多。在各施肥处理中,春夏茬和秋冬茬黄瓜的氮素气体损失分别占施氮量的16%—19%和6%—11%,氮素淋失量分别占施氮量的14%—57%和20%—55%,其中OPT和RI处理的氮素淋失量比FP处理分别减少了19%—31%和63%—76%。OPT处理两茬黄瓜的氮素利用效率比FP处理分别提高了3%和7%,而RI处理的氮素利用效率比FP处理分别提高了41%和44%。【结论】氮素淋失是设施菜地氮素损失的主要途径,滴灌和优化施肥均能有效地减少菜地土壤硝态氮的淋失,提高氮素利用效率。