不同氮肥施用后土壤各氮库的动态研究

盆栽试验研究不同N肥施用后土壤各N库的动态结果表明 ,等N量均匀混施下尿素、碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸钙 4种N肥处理小麦生物量和吸N量均无显著差异。NH4 N肥和酰胺态氮肥的硝化作用在 14d内完成。尿素、碳酸氢铵和硫酸铵处理土壤微生物N含量均随作物生长呈下降趋势 ,这可能是作物对微生物N库的消耗所致。作物对“老固定态”铵的利用能力很弱。施入NH4 N肥或酰胺态氮肥前期显著增加土壤固定态铵含量 ,并被作物生长后期吸收利用。 4种N肥表观回收率、表现损失和固定率均无显著差异。     

小麦苗期施入氮肥在土壤不同氮库的分配和去向

应用盆栽试验和15N标记技术研究了小麦苗期施入N肥后土壤不同N库的动态。结果表明 ,施肥后 28d ,作物所吸收的土壤N占总吸N量的 58.1% ,吸收的肥料N占 41.9%。作物对肥料N的利用率达到 55.3% ,N肥在土壤中的残留率为 24.3% ,损失率为 20.4%。施肥后短期以NH4+-4 N存在的肥料N占施N量的 50.5% ,随着硝化作用的进行和作物的吸收 ,土壤中的NH4+-N显著下降。NO3--N在第 7d达到高峰 ,表现为先升高后降低的趋势 ,说明施肥后在 7d以前有强烈的硝化作用发生。施肥后 2d ,以固定态铵存在的肥料N占 33.7% ,至 28d ,仅占施入N量的 2.4% ,说明前期固定的铵在作物生长后期又重新释放出来供作物吸收。在施肥后第 7d ,肥料N以微生物N存在的量占施肥量的 15.2% ;至 28d来自肥料N的微生物N也几乎被耗竭 ,仅占施N量的 2.4%。随作物生长 ,肥料N在各个土壤N库中的数量均显著下降。在其它N库几乎被耗竭的情况下 ,至施肥后 28d主要以有机N的形式残留。在不种作物的条件下 ,土壤N素的矿化量很低 ,作物的吸收作用导致土壤有机N库不断矿化 ,施入N肥后 ,土壤N素的矿化量增加 ,表现为明显的正激发效应     

施用有机、无机肥后土壤微生物量、固定态铵的变化及其有效性研究

利用¹⁵N示踪技术和盆栽试验研究了施用有机、无机肥料后，土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其生物有效性。结果表明:土壤微生物量C在小麦三叶期时较高，之后随着外界温度的下降，生物量C逐渐下降;小麦返青后又上升，至开花前后达到最高值，为554.9～794.4mg／kg。并以施用稻草和猪粪处理的最高，单施硫铵的最低，以后逐渐降低直至收获。土壤微生物量N的变化与C的变化不太一致，土壤微生物量N在小麦三叶期最高，为40.8～79.0mg／kg，并以施猪粪和稻草处理的最高，对照处理中最低;随着小麦的生长逐渐下降，到小麦开花前后下降到最低点，但至成熟时又有所上升。土壤固定态铵的变化趋势与土壤微生物N的变化趋势相似。施肥后被固定在微生物体内和粘土矿物中的N，在小麦生长期间有很大部分仍能被小麦吸收利用。被固定在微生物体内的硫铵N、稻草N和猪粪N的最大释放率分别为64.7％～84.3％、60.4％～77.1％、59.3％～685％;被固定在粘土矿物中硫铵N的最大释放率为59.5％～76.2％。     

施用有机、无机肥后土壤微生物量、固定态铵的变化及其有效性研究

利用15N示踪技术和盆栽试验研究了施用有机、无机肥料后，土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其生物有效性。结果表明:土壤微生物量C在小麦三叶期时较高，之后随着外界温度的下降，生物量C逐渐下降;小麦返青后又上升，至开花前后达到最高值，为554.9～794.4mg／kg。并以施用稻草和猪粪处理的最高，单施硫铵的最低，以后逐渐降低直至收获。土壤微生物量N的变化与C的变化不太一致，土壤微生物量N在小麦三叶期最高，为40.8～79.0mg／kg，并以施猪粪和稻草处理的最高，对照处理中最低;随着小麦的生长逐渐下降，到小麦开花前后下降到最低点，但至成熟时又有所上升。土壤固定态铵的变化趋势与土壤微生物N的变化趋势相似。施肥后被固定在微生物体内和粘土矿物中的N，在小麦生长期间有很大部分仍能被小麦吸收利用。被固定在微生物体内的硫铵N、稻草N和猪粪N的最大释放率分别为64.7％～84.3％、60.4％～77.1％、59.3％～685％;被固定在粘土矿物中硫铵N的最大释放率为59.5％～76.2％。     

土壤微生物量和土壤固定态铵的变化及水稻对残留N的利用

在小麦盆栽试验后的^15N标记土壤上,研究了水稻生长过程中土壤微生物量C、N和土壤固定态铵的变化及其有机无机肥料残留N的有效性,结果表明,土壤微生物量C随着水稻生长而逐渐增加,到收获时达到1378．6－1790．5mg/kg土;土壤微生物量N的变化与水稻吸收N素有关,开始时由于淹水使得土壤微生物N有所下降,但随后又有所增加;随着水稻的N的吸收增加,生物量N又下降,直到水稻成熟期又有所恢复。在整个水稻生长季节中,土壤固定态铵的含量变化不大,但其中的一些^15N仍与外界土壤中矿质N发生了交换,表明 些固定态铵对水稻仍有较高的有效性。     

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。     

氮肥施用对土壤固定态铵有效性和剖面变化特征的影响

农田生态系统中肥料氮素施用通过改变土壤中"原有的"固定态铵和肥料来源"新"固定态铵的动态,从而影响固定态铵的有效性以及其剖面变化特征。固定态铵相对含量在垂直剖面的大小顺序为10~20 cm0~10 cm40~60 cm20~40 cm,在多年淋溶渗透作用下,土壤中黏粒和氮素养分不断向下迁移,从而随着深度增加固定态铵含量升高。在连年施肥的条件下,土壤中固定态铵的含量和碱解氮之间呈极显著正相关关系(r=0.756,p0.01),而且肥料来源部分的相关性显著高于土壤中"原有的"固定态铵。固定态铵含量与植株中氮含量呈显著负相关(r=-0.525,p0.05),同时肥料氮素在固定态铵中的残留与植株中15N含量呈显著负相关(r=-0.526,p0.05),表明固定态铵可以通过长期的固定-释放过程持续为植物供给有效氮源。肥料来源固定态铵的有效性高于土壤中原有部分。连年施肥条件下,固定态铵对作物氮素利用的调节作用十分显著。     

盆栽和田间条件下土壤15N标记肥料氮的转化

利用¹⁵N在盆栽条件下研究了铵的矿物固定作用对肥料氮在三种土壤中转化的影响.结果表明,红壤性水稻土不固定肥料铵,但在白土和夹沙土中,56-77%的肥料氮被土壤矿物所固定,这些“新固定”的固定态铵的有效性很高,其中90%以上在30-50天内即被水稻所吸收,或者为微生物所利用转变为生物固定态氮.生物固定态氮对当季作物的有效性远较“新固定”的固定态铵的低.田间微区试验的结果还表明,甚至第二、三季作物吸收的残留肥料氮中,20-86%的氮也系来自固定态铵.作者认为,对具有较强固铵能力的土壤来说,只有了解铵的矿物固定作用,才能正确了解肥料氮的其它转化过程.     

河北山前平原高产田冬小麦土壤微生物学特性的动态变化

以河北山前平原现有高产田和周边常规农田为研究对象,对秸秆还田条件下冬小麦生长季土壤酶及微生物特征指标的动态变化进行了研究。结果表明,现有高产田土壤生物学性状良好,高产田0-40 cm土层内:土壤蔗糖酶、磷酸酶活性和土壤微生物量磷在冬小麦生长旺盛期显著高于常规农田(P0.05)。高产田蔗糖酶活性在扬花期达到最大,为5.49 mg/g,磷酸酶活性在拔节期最大,为30.63 mg/g,微生物量磷最大值出现在收获期,为109.2 mg/g;土壤过氧化氢酶活性和微生物量碳、氮总体高于常规农田;脲酶活性则低于常规农田。土壤呼吸商最大值出现在常规农田收获期,为0.3,高产田土壤微生物对秸秆的利用情况也优于常规农田。     

冬小麦对基肥和追肥15N的吸收与利用

【目的】 研究不同生育期 (花期、灌浆期和收获期) 肥料氮的去向和氮素的吸收运转对冬小麦产量形成的贡献。 【方法】 采用15N示踪结合盆栽试验,尿素N 90 mg/kg等分为基施和拔节期追施。分别在开花期、灌浆期和收获期破坏性取样,测定冬小麦地上部、根和土壤15N含量等指标。 【结果】 在整个生育期,冬小麦吸氮量42.8%来自土壤,57.2%来自肥料,其中来自基肥和追肥的比例分别为26.6% 和30.6%。冬小麦植株对氮肥15N 的吸收率随作物的生长而增加,从开花期到收获期增加了50%,15N氮肥在土壤中的残留率从开花期到收获期下降约50%。冬小麦收获后,约28.6%的肥料15N残留在土壤中,肥料15N损失率为33.9%,基肥氮的损失率比追肥氮高21%。冬小麦对肥料15N的全部回收率为37.5%,其中籽粒吸收量约是秸秆的4倍,64.9%的籽粒氮素从开花前营养器官吸收转运而来。 【结论】 在整个生育期,冬小麦吸收的氮素来源于肥料和土壤氮的比例约为6∶4,基肥和追肥氮对冬小麦氮素吸收具有同等贡献,在当前N 250 kg/hm2的施氮水平下,适当增加追肥氮的比例可以减少氮肥损失率。残留在土壤中的肥料氮对于补充土壤氮素消耗具有重要意义。      

覆膜滴灌条件下氮肥运筹对玉米氮素吸收利用和土壤无机氮含量的影响

为解决吉林省半干旱区覆膜滴灌条件下合理施氮问题,通过两年(2016—2017年)田间试验,研究了覆膜滴灌等氮量投入条件下,不同运筹模式(N1:100%基肥;N2:50%基肥+50%拔节肥;N3:30%基肥+50%拔节肥+10%大口肥+10%开花肥;N4:20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥)对春玉米产量、氮素利用效率、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡的影响。结果表明,分次施氮各处理(N2、N3、N4)玉米产量显著高于100%基肥处理(N1),其中N4处理玉米产量最高,较N1处理分别提高22.44%(2016年)和35.31%(2017年)。与N1处理相比,N2、N3、N4显著提高了玉米氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为52.02%~83.21%、63.69%~120.78%、11.85%~22.46%(2016年)和92.44%~129.38%、127.23%~203.09%、22.10%~34.01%(2017年),且均以N4处理最高。施氮显著提高了玉米拔节期至成熟期氮积累量,其中开花期至成熟期氮积累量以N4处理最高。与N1处理相比,N2、N3、N4提高了玉米开花期至成熟期0~20 cm土壤无机氮含量,并降低成熟期40~100 cm土壤无机氮含量。土壤-作物系统氮素平衡中,N2、N3、N4处理较N1处理显著降低了氮素表观损失量,其中N4处理氮素表观损失量最低。综上所述,在本试验条件下,总施氮量210 kg·hm-2时,20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥为该区域覆膜滴灌条件下氮肥最佳运筹模式。     

氮肥管理对秸秆还田下土壤氮素供应和冬小麦生长的影响

通过田间试验研究了秸秆和氮肥管理对小麦生育期土壤无机氮、微生物量碳、氮和小麦生长的影响,设置秸秆还田不施氮(CK)、农民习惯施氮FN5∶5(5∶5为氮肥基追比,下同)、推荐施氮SN3∶7、SN5∶5、SN7∶3和秸秆移走推荐施氮N5∶5处理。施氮显著提高苗期土壤无机氮含量,其与基肥氮量成正比且在拔节期显著降低,拔节后追肥提高了后期无机氮且其与追肥量成正比。小麦生育前期土壤微生物没有增加对无机氮的固持,而在拔节和抽穗期显著增加,此后逐步降低。秸秆还田较秸秆移走增加了无机氮固持,且生育中期固持量远高于前期。氮肥基追比过高导致小麦前期氮奢侈吸收和旺长且影响后期生长,氮肥3∶7基追施能满足小麦养分供求同步并实现高产和提高氮肥利用效率。     

控释氮肥与水溶肥配施减少设施土壤N2O排放的机理

【目的】控制N₂O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N₂O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照 (CK),设:常规化肥用量 (基施尿素,总N量440 kg/hm2,U);常规化肥用量减氮20% (基施尿素,总N量376 kg/hm2,–20%U);控释氮肥常规用量 (基施控释氮肥,总N量440 kg/hm2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20% (基施控释氮肥,总N量376 kg/hm2,–20%CRU) 4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5～7天取气体样1次。静态箱–色谱法测定土壤N₂O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N₂O排放峰值出现时间从第8～13天延迟到第28～32天,并且显著降低了其N₂O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3～5天出现N₂O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N₂O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH₄+-N和NO₃?-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoA和nirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N₂O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N₂O排放强度;与–20%U处理相比,–20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N₂O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N₂O排放强度 (P < 0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N₂O释放高峰的出现,减少了整个生育期N₂O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH₄+-N和NO₃?-N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。     

滴灌棉田氮肥用量对土壤无机氮的动态影响

通过南疆滴灌条件下N肥田间试验,研究了施用N肥对棉花生育期土壤无机N累积及收获后土壤NO3--N残留的影响.棉花生育期土壤无机N的累积规律是:花期以后,施肥量较高(N 225～337.5 kg/hm2)时,土壤无机N以NO3--N为主要形式累积于表层0～40 cm土壤中.棉花生育期施肥量影响收获后耕层土壤残留NO3--N.根据各施肥处理土壤NO3--N残留状况及产量,确定N 180～225 kg/hm2为南疆滴灌棉田土壤NO3--N发生少量累积同时获得高产的适宜施肥量范围.     

不同轮作和氮肥分配季节下土壤氮素供应和油菜氮素吸收差异

【目的】土壤氮素供应受到土地利用方式影响,明确土壤氮素供应特性是合理施肥的基础。研究不同轮作方式下油菜季土壤氮素供应特征和油菜氮素吸收规律,可以为油菜氮肥施用提供科学依据。【方法】本试验为同田对比田间试验,采用裂区试验设计,主处理为两种轮作方式,即水旱轮作 (水稻?油菜轮作) 和旱地轮作 (棉花稻?油菜轮作);副处理为氮肥 (N 150 kg/hm2) 施用季节。每种轮作方式下设3个氮肥施用季节处理,分别为:1) 两季均不施氮肥(N_0-0);2) 水稻/棉花季施氮,油菜当季不施氮(N_150-0);3) 水稻/棉花季不施氮,油菜当季施氮(N_0-150)。通过原位矿化培养方法测定油菜不同生育期土壤氮素净矿化量,同时测定油菜在不同生育期内氮素吸收量。【结果】与两季均不施氮相比,油菜季施氮,稻油轮作下土壤氮净矿化累积量显著增加101.2 kg/hm2,油菜氮素吸收增加76.8 kg/hm2;棉油轮作条件下,土壤氮净矿化累积量显著增加了110.0 kg/hm2,油菜氮素吸收增加96.2 kg/hm2。从分配比例上分析,在油菜苗期—薹期,稻油轮作土壤氮素净矿化量占累计矿化量的52.3%,棉油轮作为64.5%,棉油轮作高于稻油轮作;然而在油菜花期—成熟期,稻油轮作土壤氮素净矿化量高于棉油轮作。与土壤氮素净矿化相一致,在油菜苗期—薹期,棉油轮作油菜氮素吸收量比稻油轮作高37.1 kg/hm2,棉油轮作有利于油菜前期氮素吸收;而油菜生长后期稻油轮作比棉油轮作多吸收氮素18.2 kg/hm2。稻油轮作有利于油菜后期氮素吸收。【结论】棉油轮作条件下,残留棉花叶片养分释放快,有利于油菜生长前期 (苗期—薹期) 土壤氮素供应;而稻油轮作条件下,残留水稻根茬养分释放慢则有利于油菜生长后期 (花期—成熟期) 土壤氮素供应。因此棉油轮作有利于油菜前期生长,稻油轮作有利于油菜后期生长。稻油轮作条件下在油菜生长前期可适量增加氮肥供应,后期降低氮肥供应;棉油轮作下在油菜生长前期适量降低氮肥供应,后期增加氮肥供应。     

黄泛区潮土-冬小麦系统中尿素的转化和化肥氮去向

在田间条件下,用~(15)N标记的微区试验法研究了潮土-冬小麦系统中尿素的转化和化肥氮的去向。结果表明:土壤中尿素水解后,主要进行硝化和生物固定,而被粘土矿物固定的量很少;小麦返青后,随着气温上升,生物固定的标记氮不断分解,其量可达总生物固定量的60％。作为基肥条施的尿素,其损失略高于作返青肥或拔节肥表施后随即灌水的处理。氮素损失主要发生在春季气温回升后的生长期间,当季的淋洗损失极微。在较为适宜的用量和施用技术下,化肥氮的损失仍达33—45％,其中以碳酸氢铵为最高,次为硫酸铵和硝酸铵,而尿素和硝酸铵中的硝态氮损失最低。     

不同施肥方式对东北黑土春玉米连作体系土壤氮素平衡的影响

通过三年定位试验,在东北春玉米连作区比较了农民习惯（一次性施肥）与优化施肥条件下土壤作物系统的氮素表观平衡及氮素在土壤中的残留特征,以期评价两种施肥方式对黑土氮素矿化、残留及氮素平衡的影响。研究结果表明:优化施氮（根据土壤无机氮测试推荐追肥量,Opt）处理玉米产量、生物量、吸氮量最高。农民习惯施肥1（85%基肥+15%种肥,Tra1）和农民习惯施肥2（氮肥全部作为基肥施入,Tra2）处理土壤残留无机氮含量变化受降水量影响较大,残留硝态氮下移明显。与Opt处理相比,三年连作后3060 cm土层硝态氮含量增加约2.0倍,6090 cm硝态氮含量增加约2.4～3.3倍。Opt处理可显著降低肥料氮在土壤中的残留。在氮素输出项中,作物携出量因施肥方式不同而差异显著,氮盈余量随施氮量的增加而急剧增加,最高达400.9 kg/hm2。Tra2处理氮盈余最小,但以残留Nmin为主。氮肥一次性基施使氮素在土壤中累积较多,且易导致土壤残留硝态氮下移,从而对东北黑土地区的生态环境造成一定的威胁。而在基肥的基础上,根据土壤无机氮测试推荐追肥可以提高氮肥利用率,减少氮损失。