宁夏引黄灌区日光温室集约种植区浅层地下水硝态氮含量与耕层土壤硝态氮含量的关系

  目的  探讨宁夏引黄灌区日光温室集约种植区地下水硝态氮污染现状及其与土壤硝态氮含量之间的关系,为有效防治地下水硝态氮污染及土壤盐渍化提供理论依据。  方法  通过抽样调查方法,采集7个典型日光温室集约种植区不同时期的214个地下水样及102个0 ~ 20 cm土壤样品,分析了地下水和土壤的硝态氮含量及电导率等。  结果  地下水样本硝态氮含量超过Ⅲ类水标准的达53.3%;近80%的土壤样本呈现出不同程度的盐渍化,其中中度盐化土占57%。当地下水硝态氮含量大于40 mg L?1时,地下水电导率、土壤电导率和土壤硝态氮含量均随地下水硝态氮浓度增加而急剧增加。土壤电导率与土壤硝态氮含量之间呈极显著线性函数关系,决定系数达0.376。土壤硝态氮含量与地下水硝态氮含量之间呈极显著的指数函数关系,土壤电导率与地下水电导率之间呈极显著的线性函数关系。  结论  宁夏典型日光温室集约种植区的地下水硝态氮污染和次生盐渍化严重,并与土壤硝态氮含量和盐渍化密切相关。     

不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响

采用田间小区试验,研究了不同有机肥对日光温室土壤硝态氮累积、分布及季节性变化的影响。结果表明,有机肥对设施土壤硝态氮的影响不同季节呈现不同特点,夏季高量有机肥的施用会引起硝酸盐在土壤、蔬菜中的累积,并加剧了硝酸氮向土壤深层的迁移;而冬季却相反,高量有机肥能够降低土壤及蔬菜中硝酸盐的含量,减少硝酸氮向土壤深层迁移。以猪粪用量（干基）22.5 t/hm2的处理为例,在夏季（番茄季）,硝态氮在土壤表层(010 cm)、080 cm土层和蔬菜中的累积量分别比化肥处理高出56.69%、31.48%和23.94%;而在冬季（芹菜季）,比化肥处理降低了67.38%、61.74%和6.26%。3种有机肥与化肥相比,引起土壤硝态氮周年变化幅度大小顺序为鸡粪猪粪商品有机肥化肥。因此,有机肥的施用要依据季节性的不同而有所差异,设施土壤对于春季施肥夏季收获的蔬菜,有机肥用量不宜过高,而秋季施肥冬季收获的蔬菜,有机肥用量可适当增加。     

粮田改种蔬菜后土壤剖面硝态氮的变化

对不同种植方式下０－４ｍ土层硝态氮累积状况的比较研究表明,粮田改种蔬菜后ＮＯ＾－３－Ｎ被迅速淋洗到２ｍ以下土层;淋洗到下层的ＮＯ＾－３－Ｎ累积量随种菜时间的延长而不断增加;蔬菜地约４１％－５０％的ＮＯ＾－３－Ｎ累积在２－４ｍ土层,粮田约９５％ＮＯ＾－３－Ｎ累积在０－２ｍ土层,其差异是由于施肥方式、灌水量和作物吸收程度的不同所致。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N—hmxer）、减施化肥氮26％（74％N-farmer）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N（74％N—farmer＋S）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N和采用滴灌（74％N-farmer＋S＋D）、减施化肥氮45％结合调节土壤C／N和采用滴灌（55％N-farmer＋S＋D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明。55％N-farmer＋S＋D模式下番茄产量最高为108349kg·hm^-2,产投比最高为26．1;与N—farmer模式相比,74％N-farmer、74％N—farmer＋S、74％N-farmer＋S＋D和55％N—farmer＋S＋D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55％N—farmer＋S＋D模式的氮素当季利用率为9．56％,氮素农学效率为43．67kg·kg^-1,均显著高于N—farmer模式（P〈0．05）;氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55％N-farmer＋S＋D模式的效率最高为598．06kg·kg^-1;55％N-farmer＋S＋D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493．81kg·kg^-1和53．84％,均高于N—farmer模式。氮平衡结果表明,N—farmer模式的表观损失最高,55％N-farmer＋S＋D模式显著低于N—farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74％N—farmer＋S、74％N—farmer＋S＋D和55％N-farmer＋S＋D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N—farmer模式,拉秧期N—farmer模式累积的硝态氮含量最高达705．24kg·hm^-2,74％N-farmer＋S＋D模式累积的硝态氮含量最低为453．75kg·hm^-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0—40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50％。综合以上分析结果,集成模式55％N—farmer＋S＋D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。     

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.     

夏季休闲期不同年限日光温室土壤硝态氮淋溶状况

连续2 a（2006和2007年）研究了夏季休闲前后陕西杨凌示范区13个日光温室0～200 cm土壤剖面氮素的动态变化,以评价夏季休闲期间日光温室栽培下土壤累积硝态氮的淋溶情况。结果表明：日光温室蔬菜收获后不同年限温室0～200 cm土壤剖面累积了大量的硝态氮,2006和2007年不同年限日光温室土壤剖面硝态氮的平均残留量分别为 667.6和781.8 kg/hm2。休闲近2个月后,休闲期间降雨量低的2006年（65 mm）不同温室土壤硝态氮含量及电导率与休闲前相比明显增加;而降雨量高的2007年（214 mm）,土壤剖面残留的硝态氮及电导率显著降低,说明发生硝态氮的淋溶,13个日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮较夏季休闲前降低量在223.8～658.0 kg/hm2之间,平均为298.5 kg/hm2。不同年限日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮降低量相比,1998年温室＞2004年温室＞2002年温室,其中1998年的温室土壤剖面硝态氮降低量平均达355.1 kg/hm2。可见,夏季休闲期间的降雨量是影响日光温室栽培土壤累积大量硝态氮发生淋溶损失的主要因素。     

13种土壤硝化过程中亚硝态氮的累积与土壤性质的关系

通过室内培养（土壤水分60％WHC,温度25℃）方法对不同土壤（13种）硝化过程中亚硝态氮的累积进行了研究,并用通径分析方法探讨了土壤亚硝态氮峰值浓度和累积总量与土壤性质的关系,为加强氮素管理、减少亚硝态氮的累积提供理论依据。结果表明,在培养过程中,各供试土壤亚硝态氮的峰值浓度相差较大,且均出现在施肥5-7d,以褐土最高为146．09mg·kg^-1,其次是淤灌土为114．03mg·kg^-1;黑土、黄壤和棕壤在培养过程中几乎未检测到亚硝态氮。亚硝态氮累积总量以褐土、淤灌土最大,分别为350．82和334．51mg·kg^-1;水稻土和砖红壤最小,分别为7．58和13．06mg·k^-1。土壤pH、粘粒、无定形铁通过直接和间接效应成为影响土壤亚硝态氮峰值浓度、累积总量的主要因素,而土壤脲酶活性对这两个因变量的作用均很微弱;就通径分析的直接效应而言,有机质和全氮对土壤亚硝态氮峰值浓度、累积总量的影响最为显著,但其直接效应在很大程度上被其他因素的间接效应所抵消;土壤CEC对土壤亚硝态氮峰值浓度的作用也非常显著。此外,土壤络合态铝、络合态铁虽然对这两个因变量的直接效应不明显,但通过其他因素的综合作用也对这两个因变量起到了一定的影响作用。     

不同施氮量对太湖地区新增设施菜地土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区大棚蔬菜不同施N量对土壤NO3--N累积及其土壤电导率、pH和蔬菜产量品质的影响.结果表明:土壤NO3--N的累积与施N量呈正比,种植两季蔬菜后,农民习惯施N下的土壤NO3--N从35 mg/kg上升到221.35 mg/kg;土壤电导率、pH与NO3--N含量显著相关,其中电导率与NO3--N的关系更为密切,相关系数达到0.832.NO3--N的累积导致蔬菜的产量与品质下降,与莴苣、芹菜施N量分别为312、384 kg/hm2的处理相比,农民习惯施N处理下的莴苣和芹菜产量分别下降了11.8％和33.9％,Vc含量下降了17％和36.6％,而硝酸盐含量增加了22.3％和32％,农民习惯施N处理下的两季蔬菜硝酸盐含量均达到三级污染,可危害人体健康.     

3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率,减少过量施用氮肥对环境造成的污染,本文以甘肃省河西灌区为试验地点,在0和225kg（N）·hm^-2氮水平下,探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后,间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作,蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作,但表现的土层深度各异。玉米收获后,蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作;不施氮条件下,大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作,与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米;在225kg（N）·hm^-2氮水平下,与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米,间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期,不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作;225kg（N）·hm^-2氮水平下,蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作,而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明,蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作,而100～180cm土层则低于单作。     

设施土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特征

通过对我国不同地区设施栽培现状的野外调查和取样分析,研究了设施栽培条件下土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特点。结果表明:1)设施栽培条件下,土壤含盐量的变化幅度大,且均明显高于露地土壤,各研究区域内已有40%8～9%的土壤含盐量超过了作物正常生长的临界浓度。2)设施栽培的可持续利用周期较短,连续种植到4年左右的设施土壤,其耕层盐分的累积量可达到作物的生长障碍临界点,之后因设施使用率的下降以及采取的措施而有所降低,但仍高于露地土壤。设施连续使用会导致土壤环境质量的不断恶化。3)设施土壤剖面(0100.cm)盐分含量均高于相邻露地,盐分含量随土层深度增加而降低,其中耕层(020.cm)的盐分含量显著高于其下各层;盐分离子在土壤剖面的运移同时存在着明显的向底层迁移和向表层聚集两种方式,但以表聚为主;此外,盐分离子的大量累积和向底层迁移,特别是NO3-的淋溶已严重影响到部分地区的地下水水质。4)设施栽培后,土壤中的NO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+均有不同程度的累积,阴离子以NO3-和SO42-为主,阳离子以Ca2+为主。盐分的大量累积以及某些离子的相对富集在一定程度上引起了作物养分的供需失衡、土壤酸化、棚室内CO2供应不足等生产问题。     

日光温室萝卜棵间土壤蒸发规律试验

土壤蒸发在农田水量平衡和能量平衡计算中占有重要地位。该文采用微型蒸渗仪测定温室萝卜的棵间土壤蒸发,对萝卜棵间土壤蒸发的变化规律及其与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子的关系进行了试验研究和分析。研究结果表明：温室萝卜棵间土壤蒸发随着萝卜生育期的推移有减小的趋势,棵间土壤蒸发量占全生育期总耗水量的37.73%～41.71%,棵间土壤蒸发与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子均呈现良好的指数关系,该研究对合理制定温室萝卜的灌溉制度具有重要的参考价值。     

滇池流域大棚土壤硝酸盐累积特征及其对环境的影响

对滇池流域主要大棚土壤的分析结果表明：随着大棚年限的增长,土壤剖面(0～60 cm)土层中硝态氮在不断累积,加重了土壤次生盐渍化;大棚内0～20 cm、20～40 cm土壤硝态氮含量与全盐的相关性均达极显著水平。同时对大棚区的地下水、地表水的分析结果表明：地下水中NO^-₃含量与土壤NO^-₃含量呈正相关,相关系数为0.945^**,大棚种植区土壤的NO^-₃累积严重威胁地下水环境;地表水中的总氮含量与大棚土壤NO^-₃含量的相关性很好(r=0.994^**),大棚种植区土壤的NO^-₃累积将加重滇池面源污染的负荷。     

不同氮水平下黄瓜-番茄日光温室栽培土壤N_2O排放特征

为探讨日光温室黄瓜—番茄种植体系内N2O排放动态变化及其对不同氮水平的响应规律,采用密闭静态箱法,研究了常规氮量(黄瓜季1 200 kg/hm2,番茄季900 kg/hm2)、比常规氮量减25%(黄瓜季900 kg/hm2,番茄季675 kg/hm2)、减50%(黄瓜季600 kg/hm2,番茄季450 kg/hm2)以及不施氮对日光温室土壤N2O排放的影响。结果表明,温度是影响日光温室土壤N2O排放强度的重要因素,4-10月(平均气温为27.4℃)的N2O排放通量最高达818.4μg/(m2·h);而2-3月(平均气温15.1℃)以及11-12月(平均气温14.7℃)期间的N2O排放通量最高仅为464.5μg/(m2·h),比4-10月的N2O排放峰值降低了43.2%。N2O排放峰值在氮肥追施后5 d内出现,N2O排放量集中在氮肥施用后7 d内,可占整个监测期(271 d)排放量的64.7%~67.8%。施氮因增加了土壤硝态氮含量而引起N2O排放爆发式增长,0~10 cm土壤硝态氮含量与N2O排放量呈指数函数关系(P0.01)。日光温室黄瓜—番茄种植体系内的N2O排放量为0.99~9.92 kg/hm2,其中75.6%~90.0%由施氮造成。与常规氮用量相比,氮减量25%和50%处理的N2O排放量分别降低了40.4%和59.3%,总产量却增加4.9%和7.4%。综上所述,合理减少氮用量不仅可显著降低日光温室土壤N2O排放,而且不会引起产量的降低。该研究为日光温室蔬菜生产构建科学合理的施氮技术及估算中国设施农田温室气体排放量提供参考。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

The dynamics of soil-soluble nitrogen and soil-retained nitrogen in greenhouse soil

Field experiments were conducted to determine the effects of nitrogen (N) fertilization and manure addition on the soil-soluble nitrogen (SSN) (soil mineral N (SMN); soil-soluble organic N (SSON)) and soil-retained N (SRN) (soil fixed ammonium; soil microbial biomass N). The combined application of manure and inorganic N (different N fertilizer rates: M3N0, M3N1, M3N2, and M3N3; different manure rates: M0N2, M1N2, M2N2, and M3N2) was used in a greenhouse fertilization experiment. SSN and SRN increased with increasing N rate up to M3N2. SSON decreased with increasing manure rate and was the highest in the M1N2, whereas SMN and SRN were the highest in the M3N2, and increased with increasing manure rate on all sampling dates. Both SSN and SRN declined significantly with increasing soil depth in the different application rates of manure (p < .05). Moreover, the SSN and SRN significantly varied with plant growth and followed a different pattern during the growing season. SSN and FA peaked in the first ear fruit period, but SMBN was at its highest level in the second ear fruit period. There was a significant positive relationship (p < .05) between SSN and SRN throughout the plant growing season, and the annual apparent loss of N in the M3N3 was the highest. The combined application of inorganic N fertilizer and manure at an appropriate rate may be an effective strategy for maintaining the long-term health of greenhouses.     

大棚土壤盐分累积特征与调控措施研究

通过对昆明地区不同年限的大棚土壤的管理现状调查分析及采集次生盐渍化严重的土壤做调控盐分的盆栽模拟试验，研究了保护地大棚土壤次生盐渍化的形成特征以及土壤调理剂对大棚土壤盐分的调控效果，结果表明：随着大棚年限的增长，耕层土壤的盐分在增加，盐分组成以Ca²⁺和NO^-₃为主，0～60 cm土层的盐分剖面由露地的直筒型向倒锥形发展，由泥炭、沸石、锯末等改良材料组合成的土壤调理剂控盐效果显著，耕层土壤全盐含量降幅在19％～32％之间。     

再生水灌溉条件下减量追氮对设施番茄根层土壤氮素利用的影响

为探讨再生水灌溉减量追氮对于设施番茄生产的可行性,以期确定再生水灌溉设施番茄合理氮肥追施量。通过田间小区试验,对再生水灌溉不同氮肥追施水平根层土壤氮素残留、 番茄生物量、 产量、 氮肥偏生产力及表观氮素损失量进行了对比分析。研究结果表明,设施番茄土壤矿质氮的消耗主要集中在30 cm以上根层土壤;与常规氮肥追施处理相比,减量追氮处理,可协调番茄营养生长和生殖生长平衡,番茄产量增加明显,同时显著提高氮肥偏生产力;番茄收获后,减量追氮处理的表观氮素损失量显著低于常规氮肥追施处理。因此,减少氮肥追施量辅以再生水灌溉可以实现番茄产量和氮肥偏生产力同步提升。     

日光温室黄瓜非均质冠层光合生产的模拟

用均质冠层结构的光合模型来模拟非均质的日光温室黄瓜冠层光合速率则误差较大.该文所建立的日光温室黄瓜非均质冠层光合速率模型考虑到日光温室黄瓜冠层内光照分布以及叶片光合特性的不均匀性,其包含了非均匀冠层的透光模型和描述冠层叶片光合特性差异的经验公式.利用该模型对冠层光照分布和冠层光合速率的模拟结果表明:当模拟时所取的植株高度小于1.2 m,则冠层内直射光透光率和散射光透光率的模拟结果与验证值相比符合程度较好,但是对于模拟冠层单位体积内叶面积的总光合速率的结果还有待于进一步的验证.