施肥方法对改善肥料氮素运移及肥效的影响

通过改进宁南黄土丘陵区旱作农田施肥的三种方法与现行两种施肥方法的对比试验研究,结果表明.改进后的施肥方法不仅能减少农田春麦系统中氮素NH3挥发,土壤残留,和不明途径损失,而且能显着提高氮肥利用率,从而使“三高一低”的氮素运移特征得到明显改善,同时还能提高肥料的增产作用.在三种改进的施肥方法中以1/4基肥+1/2深追+1/4叶喷的方法,效果更好.     

运用同位素^15N研究冬小麦不同时期追施尿素的效果及氮肥的利用率

本文运用同位素^15N，对冬小麦不同追肥时期的效果，氮肥的利用率，氮素在秸杆、籽粒中的分配、土壤残留、挥发损失进行了研究。结果表明：拔节期追肥一次，再加上追施穗肥一次效果最好；前期追肥，秸杆对N的利用率高，籽粒对N的利用率低；后期追肥，籽粒对N的利用率高，秸杆对N的利用率低；前后期结合追肥比一次追肥土壤氮素残留量高，损失较少。     

运用同位素15N研究冬小麦不同时期追施尿素的效果及氮肥的利用率

本文运用同位素15N,对冬小麦不同追肥时期的效果,氮肥的利用率,氮素在秸杆、籽粒中的分配、土壤残留、挥发损失进行了研究.结果表明拔节期追肥一次,再加上追施穗肥一次效果最好;前期追肥,秸杆对N的利用率高,籽粒对N的利用率低;后期追肥,籽粒对N的利用率高,秸杆对N的利用率低;前后期结合追肥比一次追肥土壤氮素残留量高,损失较少.     

运用同位素~(15)N研究冬小麦不同时期追施尿素的效果及氮肥的利用率

本文运用同位素15N,对冬小麦不同追肥时期的效果 ,氮肥的利用率 ,氮素在秸杆、籽粒中的分配、土壤残留、挥发损失进行了研究。结果表明 :拔节期追肥一次 ,再加上追施穗肥一次效果最好 ;前期追肥 ,秸杆对 N的利用率高 ,籽粒对 N的利用率低 ;后期追肥 ,籽粒对 N的利用率高 ,秸杆对 N的利用率低 ;前后期结合追肥比一次追肥土壤氮素残留量高 ,损失较少。     

冬小麦不同时期追施尿素的效果

运用15N对冬小麦不同追肥时期的效果、氮肥利用率及氮素在秸秆、籽粒中的分配、土壤残留、挥发损失进行了研究。结果表明 :拔节期追肥 1次 ,再追施穗肥 1次效果最好 ;前期追肥秸秆对氮的利用率高 ,但籽粒对氮的利用率低 ;后期追肥籽粒对氮的利用率高 ,而秸秆对氮的利用率低 ;前后期结合追肥比 1次追肥土壤氮素残留量高 ,损失较少。     

太行山前平原农田生态系统氮素循环与平衡研究

在中国科学院栾城生态农业试验站1公顷小麦玉米轮作农田,运用乙炔抑制原状土柱培育法、微气象学法和陶土头多孔杯水量平衡法分别定量测定了氮素硝化反硝化损失、氨挥发、NO3--N淋溶损失等氮素循环转化途径。研究结果表明,每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为N.60.kg/hm2,占施入肥料氮的15%;NO3--N淋溶损失量为N.68～4.kg/hm2,占肥料施用量的1.4%2～0.3%;每年因硝化反硝化过程造成的肥料损失量为N.2.021～0.49.kg/hm2,占肥料施入量的0.51%1～.37%。氨挥发、NO3--N淋溶和硝化反硝化损失主要发生在施肥灌溉/降雨之后,玉米季肥料损失明显高于小麦生长季节。氨挥发和NO3--N淋溶损失是本区域农田氮素损失的主要途径,是氮肥利用率低的重要原因。在当地农民所采用的常规农业管理措施下,小麦玉米轮作农田氮素平衡处于盈余状态,小麦季盈余N+115.5～+124.5.kg/hm2,明显高于玉米季;由于玉米季氮素损失严重,氮素盈余较少,甚至出现亏缺,玉米季氮素平衡状况为-54.6～+14.3.kg/hm2。     

水稻生育后期地上部氨挥发与氮素利用效率的研究

为探讨水稻氮素利用率与地上部氨挥发量之间的关系,采用温室盆栽土培方法,在密闭生长箱中测定不同水稻品种间和不同施氮水平下,水稻生育后期地上部氨挥发损失,计算不同水稻品种间氮肥利用率和不同施氮水平下水稻氮肥利用率。结果表明,不同水稻品种间,氨挥发量与地上部氮积累量、子粒氮积累量和氮素收获指数等指标均存在负相关;其中与地上部氮素积累量呈极显著负相关,相关系数达-0.9913,地上部氮积累量越高,地上部氨挥发量越低。在不同施氮水平下,地上部氨挥发量与氮肥施用量呈显著正相关,而氮素稻谷生产效率和氮肥农学利用率均与水稻地上部氨挥发量存在显著负相关。结果可为筛选低氨挥发量的水稻品种提供借鉴。     

不同施肥方式下土壤氮素的运移特征研究

本文针对干旱半干旱地区农田土壤剖面水分、养分空间分布严重错位的问题 ,从减少氮肥损失提高氮素利用率出发 ,提出孔源施肥技术 ,并对孔源及常规施肥方式 (表层全面施肥 )下麦田土壤的氮素运移特征进行了研究。结果表明 ,两种施肥方式下 ,土壤氮素的时空变化有其异同点 ,与常规施肥相比 ,孔源施肥条件下 ,土壤氮素剖面分布更趋合理 ,水分与氮素达到了协调统一 ,促进了作物对土壤氮素的吸收利用     

氮素流失机制的定量化研究

氮素是维持高产和农业经济的关键因素。研究氮素流失定量化 ,假定整块农田的氮素来源、下渗流失机制具有一致性。氮素流失的主要途径有 :NH3 挥发 ;N2 O、NO、NO2 、N2 的损失 ,NO3 -的淋失 ;因风蚀和水蚀引起的有机氮和无机N0 3 -N和NO4-N的迁移。氮素具有很强的移动性 ,其在农业系统中的迁移受管理措施的影响很大 ,且具不可预见性。影响氮素来源的土壤特性的多变性使得提高氮素利用率 (EN)的氮素管理很困难 ,尤其在淋失和反硝化严重的灌溉农田中更是如此。全球的氮素利用率平均为 5 0 % ,禾谷类作物只有 33%。完善增加EN 的氮素管理措施 ,必须以氮素流失机制及其管理为依据研究氮素循环的内容 ,以能够减少环境中氮素流失为主要目标 ,来确定相应的管理措施     

城乡交错区蔬菜生态系统氮循环的数值模拟研究

GLEAMS是美国农业部开发的一个模拟农田氮磷循环的模型,主要用来评价农田管理措施的环境效益。本研究运用GLEAMS模型模拟了南京市东郊蔬菜生态系统的氮素循环,将氮素的主要来源和去向作了系统的分类和量化。模拟结果表明,从2003年7月到2005年7月,该区蔬菜生态系统通过施肥施入氮素3750kghm^-2,降水与灌溉水引入氮素57.0kghm^-2;氮素的输出主要有：淋溶1100kghm^-2、流失43.0kghm^-2、作物吸收960kghm^-2、氨态氮挥发260kghm^-2和反硝化913kghm^-2,氮素盈余531kghm^-2;并且计算出该区作物对氮素的吸收利用率仅为21.6%～25.2%。研究表明,该区农业生产对地下水环境的污染较大,农业生产系统的肥料利用率较低。本模拟研究为探索农田最佳施肥量,以及如何改善生态环境奠定了基础。     

华北平原农田生态系统氮素过程及其环境效应研究

华北平原是我国重要粮食生产基地,农业生产中,片面追求高产,过量施肥现象普遍存在,由此造成了肥料利用率低下,氮素损失严重,对环境造成了巨大压力,影响到本区域农业经济和生态环境的可持续发展。本文对中国科学院栾城农业生态系统试验站建站以来有关农田氮素过程方面的研究成果进行了梳理,从相关长期定位试验介绍、氮素转化研究方法的创新集成、氮素过程通量与转化机制研究、氮素综合管理与调控等方面入手,全面汇总了有关华北平原农田生态系统氮素过程及其环境效应的研究进展。自建站以来先后建立了8组与氮素有关的长期定位试验,基于此开展了土壤培肥与高产高效、养分循环再利用、农田生态过程及其对人为干扰和环境变化响应和反馈效应等方面的试验研究。研究过程中不断对研究方法进行完善与创新,建立了N_2高背景浓度下原位土壤反硝化研究的方法体系,为土壤反硝化室内机理与原位无扰动反硝化脱氮总量及产物构成规律研究提供了新的方法;量化了乙炔抑制法测定反硝化的系统误差,为克服乙炔抑制法的误差提供了新的技术途径;建立了深层土壤剖面气体监测的技术体系,使N_2O的研究由单纯的农田排放通量测定扩展到深层土体N_2O的产生机制、扩散与还原过程研究,为定量深层土壤产生的N_2O对表层排放的贡献提供了技术支撑。通过对农田氮素转化机制、过程通量及其环境效应的综合研究,分析了该区域农田生态系统氮素平衡状况,定量评价了农田氮素不同损失途径的相对重要性,提出了阻控氮损失、提高肥料利用率的合理调控途径。     

华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系的氮素循环与平衡

对华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素输入输出的数量特征、平衡状况进行了分析,并评估其优化潜力。研究表明,华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田每年的氮素输入中,化学氮肥、农家肥、降水、灌溉、非生物固氮和种子带入农田的氮分别为545、68、21、15、15和5kghm-2a-1,氮素年输入总量为669kghm-2a-1;每年的氮素输出中,作物收获带走的氮为311kghm-2a-1,而氨挥发、反硝化和淋洗损失的氮分别为120、16和136kghm-2a-1,氮素年输出总量为583kghm-2a-1;氮素年盈余量为86kghm-2a-1。目前我国华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素处于大量赢余状态,从而导致氮素大量损失。因此,加强氮肥管理,提高氮肥利用率,加大有机肥施用的力度,是华北地区农田氮素资源管理的长期任务。     

主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究

氮肥在我国农业生产中发挥了重要作用 ,但氮肥的不合理施用也带来了一些负面影响 ,氮肥施用不合理、利用率低 ,不仅导致氮素的大量损失、造成了浪费 ,而且还对生态环境产生不良影响 ,使农田氮素成为重要的污染源之一 ,同时过量施用氮肥还严重影响了农产品品质。针对氮肥施用存在的问题 ,国内外已经开展了大量的基础研究。国家自然科学基金委员会多年来也资助了与农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究相关的一些课题 ,为进一步系统开展本领域的综合研究奠定了基础。 2 0 0 2年 ,国家基金委针对氮肥施用中存在的科学问题设立了题为主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用的重大项目 ,以期在国内外研究基础上 ,围绕农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用 ,对我国主要农田生态系统中氮素的行为、作物高效利用氮肥的生理和遗传机制及调控作物高效利用氮肥的理论与方法等前沿科学问题开展跨学科的系统研究 ,为改变我国氮肥利用率低的局面提供理论依据。     

中国农田施氮水平与土壤氮平衡的模拟研究

为了估算全国尺度的农田土壤氮素的输入输出平衡状况,并探明土壤氮素的基本去向和氮素污染的可能性,以求合理施用氮肥、保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)方法,在GIS区域数据库支持下运行模型,并综合分析模拟结果.研究结果表明,以近20 a来氮肥投入最多的1998年为例,全国农田土壤氮素平衡状况表现为总体过剩,总过剩量为456～962万t N,均值为709万t N.化肥态氮肥投入是土壤氮素收入的主要途径,占到氮素总收入量的近60%,其大量投入是造成农田土壤氮素过剩的主要原因;另外,从氮素的支出途径来看,除了作物生长从土壤中吸取大量的氮素以外,通过NH3挥发和氮淋溶丢失了大量的氮素,分别占总支出量的35%和15%,给环境造成了严重影响.模拟结果显示中国农田氮平衡存在较大的区域差异,减少氮素的无效丢失十分必要.     

交替灌溉施肥对夏玉米土壤氨挥发的影响

为了解交替灌溉施肥条件下土壤氮素平衡过程,提高氮肥利用率,采用密闭法研究了夏玉米农田土壤氨挥发速率和挥发量。结果表明：夏玉米拔节期追肥灌水后,不同处理的氨挥发速率峰值（1.68～3.97 kg/hm2×d）出现在第2天,而后迅速下降并进入低挥发阶段;抽雄期追肥灌水后,水肥异区交替灌溉施肥处理的氨挥发速率呈现上下波动变化;玉米拔节期追肥灌水的氨挥发量和损失率远远小于抽雄期。在灌水量350 m3/hm2、施肥量256.08 kg/hm2时的氨挥发量最低。与常规灌水施肥处理相比,水肥异区交替灌溉施肥处理可明显减少氨挥发损失。     

不同覆盖旱作水稻对后茬大麦生长和土壤氮素的影响

通过田间试验研究水稻不同覆盖旱作栽培方式对后茬大麦生长及土壤氮素动态变化的影响。结果表明，盖草处理后茬大麦表层土壤硝态氮含量最高，而土壤铵态氮含量由高到低依次为：水作〉盖草〉覆膜〉裸露，且硝态氮、铵态氮从表层（0～20cm）到底层（60～80cm）依次降低。具有明显的层次性。各处理都表现出0～40cm土层氮素表观盈余，水作、盖草和裸露处理后茬分别比覆膜处理后茬高40．5％，39．5％和36．1％。大麦籽粒产量以盖草处理后茬摄高，分别比水作后茬和裸露后茬增加837kg／hm^2和251kg／hm^2。后茬大麦各生育阶段对氮素的累积吸收量均以前茬盖草早作处理最高。覆膜、盖草和裸露旱作水稻后茬大麦的氮肥利用率分别比水作稻后茬大麦高16．1％，17．5％和13．8％。土壤氮素转化和大麦产量均表明，半腐解秸秆覆盖旱作水稻-大麦轮作是一种较合理的种植模式。     

施用涂层尿素对水田土壤氮去向及其利用率的影响

采用水稻盆栽试验方法,研究施用涂层尿素对水田土壤氮的挥发、土壤残留、水稻吸收三个去向及其氮素利用率的影响。研究结果表明:施用涂层尿素可显著抑制NH3和NOX挥发损失,NH3和NOX挥发量之和的减少幅度为22.1%~24.8%;使土壤中全氮含量增加,增加幅度为1.9%~2.1%。等氮用量条件下,施用涂层尿素可极显著提高氮素利用率,其提高幅度随施用量增大而减小;使水稻经济产量显著增加,中用量和高用量水平处理经济产量增加幅度分别为21.8%和21.5%。说明施用涂层尿素不仅能提高水田土壤氮素利用率,而且可减轻生态环境污染。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

基于DNDC模型的华北典型农田氮素损失分析及综合调控途径

氮素损失对农业生产造成的影响已成为当前研究的热点,模型是对氮素损失影响评价及定量化研究的有效手段。利用华北典型农田冬小麦-夏玉米轮作种植模式的作物产量、氮素淋失量等田间观测数据对DNDC模型进行了验证,并采用验证后的DNDC模型对该种植模式的氮素损失进行了定量评价,提出了综合考虑作物产量、氮素淋失量、N2O排放量以及NH3挥发损失的综合调控途径。结果表明,DNDC模型较好地模拟了冬小麦-夏玉米轮作系统作物的产量、氮素淋失的动态变化规律,以及土壤中NO3--N和NH4+-N的残留量,说明DNDC已具备模拟农田生态系统中土壤氮素生物地球化学过程的能力。模型模拟结果表明,在传统农业管理措施下,氮素通过淋失、N2O排放以及NH3挥发损失的量分别达到49.4 kg(N).hm-2.a-1、17.71kg(N).hm-2.a-1和144.8 kg(N).hm-2.a-1。综合考虑氮素损失途径,提出了适合当地农业生产条件的最优化管理措施,即减小当前常规施氮量到340 kg(N).hm-2.a-1,提高玉米秸秆还田率到100%,并保持灌溉量不变。相比常规管理措施,最优化管理措施氮素淋失量为14.1 kg(N).hm-2.a-1,降低71.5%,N2O排放量为14.91kg(N).hm-2.a-1,降低15.8%,NH3挥发损失量为117.2 kg(N).hm-2.a-1,降低19.1%,而对作物产量基本不造成明显影响。该评价结果可直接用于农业生产实践。     

种稻下氮肥的氨挥发及其在氮素损失中的重要性的研究

在特制密闭盆钵甲,研究了¹⁵N标记氮肥作水稻基肥混施时,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性,随着通气速率的增高,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性也增大,至换气频率达15-20次/分时即接近或达到最大值.在酸性水稻土上,硫铵的氮素损失的主要途径是反硝化作用,特别是气温较低的月份;尿素的氮素损失途径,在气温较低的月份中以反硝化作用为主,在温度较高的月份中,则氨的挥发与反硝化作用都是重要的;对碳铵来说,氨的挥发和反硝化作用都是氮素损失的重要途径.在石灰性土壤上,碳铵的氮素损失的主要途径是氨的挥发,而在硫铵和尿素的氮素损失中,氨的挥发和反硝化作用则都是重要的.