长期定位施肥对潮土氮素矿化特性及作物产量的影响

基于连续进行37a的莱阳长期定位施肥试验,采用田间原位—离子交换树脂法(ISC—IERB)研究了冬小麦—夏玉米轮作制下长期施用氮肥及其配施磷钾肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,并探究了氮素矿化特性及冬小麦或夏玉米产量之间的关系。结果表明,与长期不施肥(CK)相比,长期施肥使土壤全氮和矿质氮含量分别显著增加60.2%~130.9%和65.4%~307.8%;在施等量氮肥情况下,氮磷钾配施(N~2PK)较氮肥单施(N_2)使土壤全氮显著降低8.0%~8.6%。在冬小麦和夏玉米生长季,低氮处理(N_1,138kg N/hm~2)氮净矿化量分别为35.2mg/kg和76.7mg/kg,高量氮肥(N_2,276kg N/hm~2)处理氮净矿化量分别为76.6 mg/kg和105.4 mg/kg,N_2较N1分别显著增加117.8%和37.5%,高氮配施磷钾(N_2PK,N_2P,N_2K)与N_2氮净矿化量差异不显著;在冬小麦和夏玉米生长季,N_2PK处理作物吸氮量较CK分别显著增加320.0%和155.2%;N_2土壤表观淋失最严重,而氮磷钾配施有利于滞缓氮素淋失。与CK相比,长期施肥使夏玉米、冬小麦产量分别显著提高136%~327%和56%~317%;N_2PK夏玉米和冬小麦产量均最高,分别为9 659,5 484kg/hm~2。总之,增施氮肥是提高土壤供氮潜力的基础,氮磷钾配施有利于提高作物对氮素的吸收,并提高作物产量。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响

采用田间试验裂区设计方法,研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响。补灌设3个水平,在冬小麦拔节期0—40cm土层补灌至土壤目标相对含水量的60%(W_1),70%(W_2)和80%(W_3)。施氮设3个水平:不施氮(N_0)、施纯氮195kg/hm~2(N_(195))和255kg/hm~2(N_(255))。结果表明:(1)不同补灌和施氮对冬小麦关键生育期株高、叶面积影响效果较为显著,同一补灌处理下,其冬小麦株高、叶面积均表现为N_(255)N_(195)N0(p0.05)。N_(195)、N_(255)处理显著高于N_0处理,但N_(195)及N_(255)处理间无显著性差异(p0.05),同一施氮处理下,W_2(569.4m~3/hm~2)、W_3(873.45m~3/hm~2)处理显著高于W_1(265.2m~3/hm~2)处理,但W_2及W_3处理间无显著性差异(p0.05)。说明过量施氮和补灌对冬小麦株高、叶面积无显著性作用。(2)同一施氮水平下,补灌对冬小麦的增产效应随施氮量的增加呈下降趋势,说明施氮和补灌对冬小麦产量存在一定的临界值,超过临界值,产量下降。当施氮量为195kg/hm~2,补灌量为田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2)时达最高产8 500kg/hm~2。(3)冬小麦成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著高于不施氮处理(p0.05),但在W_2、W_3处理下,N_(255)相较于N_(195)显著下降(p0.05),特别是在W_3(873.45m~3/hm~2)水平下,N_(255)甚至低于N_0处理;在N_0、N_(195)处理下,植株氮素积累量随补灌量的增加显著增加(p0.05),但在N_(255)处理下并无显著差异(p0.05),说明适量补灌、施氮可提高冬小麦的吸氮能力,但过量补灌、施氮并不利于植株对氮素的吸收。(4)拔节期补灌量的增加虽提高了冬小麦的吸氮能力,促进冬小麦吸收较多的氮素,却抑制了冬小麦体的氮素向籽粒的转移和分配。综合考虑冬小麦生长状况及氮素风险状况,建议施氮量为195kg/hm~2、补灌至田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2),作为该区域适宜的水、肥用量。     

氮肥与氮转化调控剂配施降低夏玉米-冬小麦农田N2O排放

针对农业生产中氮肥施用不合理导致氮肥利用率低、N_2O排放增加及经济效益下降等问题,采用田间试验法研究了不同氮肥与氮转化调控剂配施模式的夏玉米-冬小麦一年两作农田N_2O排放特征及经济效益。结果表明:与农民施氮肥处理(FN)相比,各推荐施氮处理在夏玉米季和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低29.2%~65.4%(P0.05)和26.9%~74.9%(P0.05),N_2O排放总量分别降低1.05~2.72(P0.05)和1.10~2.47(P0.05)kg/hm~2;整个轮作季纯收益增加967.5~3 887.0元/hm~2。同等施氮量条件下,与推荐施氮处理(RN)相比,夏玉米季推荐施氮配施双氰胺处理(RN+DCD)和推荐施氮配施吡啶处理(RN+CP)分别使N_2O平均排放通量降低41.5%(P0.05)和31.2%(P0.05);而在冬小麦季则分别下降63.0%(P0.05)和65.7%(P0.05);整个轮作季RN+DCD和RN+CP处理N_2O排放总量分别降低了52.5%(P0.05)和49.0%(P0.05),纯收益分别增加312.6和708.9元/hm~2。夏玉米季,土壤N_2O阶段排放峰值出现在三叶期-拔节期和大喇叭口期-抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在播种-冬前苗期和返青-拔节期。考虑作物产量、N_2O排放以及经济效益,RN+DCD和RN+CP处理经济效益较高,N_2O排放总量较少,是兼顾作物产量、农民收入及大气环境的推荐氮肥管理措施。     

不同类型氮肥对夏玉米产量、氮肥利用率及土壤氮素表观盈亏的影响

通过田间小区试验,比较研究了不同肥料类型、不同施氮量对夏玉米产量、氮肥利用率、土壤氮素表观盈亏量及植株氮素累积萤的影响.结果表明,夏玉米产量随施氮量增大而增大,但施肥过量产量降低,同等施氮条件下,控释掺混氮肥各处理夏玉米产量和氮肥利用率均高于普通尿素处理.施氮显著增加了0-40cm土层土壤无机氮含量,同时显著提高了玉米生长中后期植株体内氮素含量.经夏玉米季后,除高量施氮的T4,T6处理出现土壤氮索表观盈余外,其余处理均出现土壤氮素表观亏缺,施氮后土壤表观盈余量增加,且随施氮量的增加而增加.     

适宜施氮量降低京郊小麦-玉米农田N2O排放系数增加产量

为明确京郊地区小麦-玉米轮作农田的N_2O排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的切实有效措施,以京郊地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法对8个施氮水平的农田N_2O交换通量进行了连续一年对比研究,每季作物施肥量分别为N0(0 kg/hm~2),N1(50 kg/hm~2),N2(100 kg/hm~2),N3(150 kg/hm~2),N4(200 kg/hm~2),N5(250 kg/hm~2),N6(300 kg/hm~2),和N7(400 kg/hm~2)。在N0-N7施氮量条件下冬小麦季N_2O排放量为0.08~0.52 kg/hm~2;夏玉米季0.26~3.70 kg/hm~2。整个轮作周期,小麦季各处理N_2O排放损失率为0.05%~0.13%;玉米季0.78%~1.02%。在京郊地区冬小麦-夏玉米轮作体系中夏玉米季氮肥施入农田土壤后,土壤N_2O排放通量高于小麦季。京郊农田土壤N_2O排放通量表现出明显的季节性和日变化规律。综合考虑本试验条件下施肥量、N_2O排放量和京郊地区潮土农田小麦-玉米产量,研究认为该轮作体系中每季作物的施肥量为N4(200 kg/hm~2)比较合理,可为合理施肥及估算中国农田温室气体排放量提供参考。     

施氮量对滴灌冬小麦–夏玉米周年产量及氮素利用效率的影响

  【目的】  当前华北平原冬小麦–夏玉米生产中,存在氮肥投入量大、氮肥利用效率低等问题,在滴灌水肥一体化条件下研究施氮量对冬小麦–夏玉米周年产量、氮素利用效率和土壤全氮含量、硝态氮残留的影响,以期为该地区小麦–玉米节肥、高产高效的栽培模式提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在青岛农业大学胶州现代农业示范园开展小麦、玉米滴灌施肥田间试验。设冬小麦/夏玉米生长季不施氮(N0)和施氮 150/150 kg/hm2 (N1)、210/225 kg/hm2 (N2) 和270/300 kg/hm2 (N3) 4个水平,以传统施肥方式和常规施氮量240/240 kg/hm2为对照(CK)。分析冬小麦和夏玉米产量、氮素吸收量和土壤氮素残留量。  【结果】  N2处理冬小麦、夏玉米产量最高,与N3处理无显著差异,但显著高于N0、N1和CK处理;N3处理冬小麦、夏玉米的干物质积累量、氮素吸收量最高,与N2处理差异较小,而显著高于N0、N1和CK处理。冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力随着施氮量的提高而降低;冬小麦季氮素利用效率随着施氮量的提高而降低;夏玉米季,N2、N1和N0处理的氮素利用效率显著高于N3和CK处理,且N0、N1和N2处理间无显著差异;冬小麦、夏玉米氮肥农学利用率均随着施氮量的提高而降低,N2施氮水平下,氮素利用效率和氮肥农学利用率均表现较优。随着施氮量的增加,0—100 cm土层土壤全氮含量和硝态氮含量呈增加的趋势,全氮积累主要集中在0—40 cm土层,N3、N2和CK处理0—100 cm土层土壤全氮含量与N0和N1处理之间的差异随着轮作年数的增加而逐渐增大,N2处理较N3和CK处理有效抑制了硝态氮在表层土壤的积累和向深层土壤的迁移,降低了硝态氮淋失风险。  【结论】  冬小麦季施氮210 kg/hm2和夏玉米季施氮225 kg/hm2 (N2)可实现周年作物增产高效,提高氮素利用效率,显著降低硝态氮向深层土壤迁移,降低硝态氮淋失风险,是滴灌水肥一体化下华北平原麦玉周年轮作适宜的施氮量。     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦–夏玉米轮作土壤氮素平衡的影响

规模化畜禽养殖废弃物已成为当前重要的污染来源,为有效控制畜禽养殖污水面源污染,将处理后的养殖肥水作为水、氮资源进行农田灌溉,在华北冬小麦–夏玉米轮作灌溉区,连续3 a进行牛场肥水灌溉田间定位试验,研究冬小麦季牛场肥水灌溉对作物产量、氮表观利用率、土壤无机氮残留及轮作体系氮平衡的影响。结果表明,肥水灌溉能显著提高作物产量,肥水灌溉处理(冬小麦生育期内肥水灌溉带入氮为160、240和320 kg/hm2)冬小麦和夏玉米3 a产量平均增幅分别为36.78%和40.82%。随着牛场肥水灌溉年限的推移作物增产效果逐渐明显,冬小麦–夏玉米轮作体系作物累计氮利用率逐年升高,6季作物收获后氮累计利用率达47.87%~67.63%,肥水氮后效明显。肥水灌溉增加了100 cm土体内无机氮残留,NO3--N残留量显著高于NH4+-N。对冬小麦–夏玉米轮作体系氮平衡分析表明,随牛场肥水灌溉带入氮量增加,作物氮累计吸收增加,在冬小麦生育期内肥水氮带入量为160 kg/hm2夏玉米生育期内不施氮处理(T1),氮表观利用率显著高于其他肥水灌溉处理(T2和T3),100 cm土体无机氮残留率和氮表观损失率均显著低于T3处理,与T2处理差异不显著。该试验条件下,综合产量、氮累计利用率及土壤无机氮残留考虑,冬小麦–夏玉米轮作体系肥水灌溉适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。适量牛场肥水灌溉冬小麦–夏玉米能够增加作物产量,增加作物对肥水氮的利用率,减少氮在土壤中的积累。     

不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

为明确不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦轮作农田N_2O的排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的灌溉施肥方法,以华北地区夏玉米-冬小麦轮作农田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤N_2O排放特征进行了周年(2015年6月15日-2016年6月12日)观测,探讨了常规施氮量(夏玉米:205.5 kg/hm2;冬小麦:250 kg/hm2)下传统灌溉施肥(FP100%)、滴灌+传统施肥(DN100%)、滴灌水肥一体化(FN100%)以及滴灌水肥一体化下不同施氮量(减氮60%(FN40%)、减氮30%(FN70%)、常规氮量(FN100%)和增氮30%(FN130%))下农田N_2O排放特征及土壤温湿度对农田N_2O排放的影响,另设滴灌+不施氮肥(CK)为对照。结果表明:在夏玉米-冬小麦轮作体系中小麦季农田土壤N_2O排放通量高于玉米季,夏玉米季土壤N_2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。与FP100%处理相比,FN40%处理在夏玉米和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低了70.8%和66.7%,N_2O排放总量分别减少了58.7%和66.3%;整个轮作季周年产量没有显著减少,N_2O排放总量显著降低了62.9%(P0.05)。FN40%处理夏玉米季和冬小麦N_2O排放系数分别为0.06和0.01,显著低于其他施肥处理(P0.05)。土壤温湿度均影响农田N_2O排放,但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。综合考虑N_2O排放量和作物产量,研究认为,在华北地区夏玉米-冬小麦轮作系统下,若采用滴灌,则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才既有增产,又减少农田N_2O排放的效果,并且在滴灌水肥一体化技术下,减少60%施氮量在保障粮食产量的同时,可以有效地减少N_2O排放,是兼顾作物产量及大气环境的推荐管理措施。     

控释与稳定尿素配施对土壤氮素迁移及冬小麦-夏玉米产量的影响

控释与稳定尿素配施,可通过双重调控作用增强对氮素的高效管理。本文以聚氨酯包膜控释尿素和新型复合型抑制剂涂覆尿素为试材,研究了二者配施条件下,调控冬小麦-夏玉米季施肥后氮素的动态迁移转化的效果,为开发高效专用肥和农业面源污染治理提供新的思路和技术手段。试验设置不施氮肥(CK)、农民习惯施用尿素[CV,冬小麦和夏玉米习惯施氮量分别为285 kg(N)·hm~(-2)和225 kg(N)·hm~(-2)]、优化施用尿素(OPT,冬小麦和夏玉米优化施氮量分别为199.50 kg(N)·hm~(-2)和157.50 kg(N)·hm~(-2))、优化施氮量下控释尿素+普通尿素(CRF1,冬小麦和夏玉米控释氮分别占40%和30%)和2个优化施氮量下控释尿素+抑制剂涂覆尿素(CRF2,冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占30%和20%; CRF3,冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占50%和30%)。试验测定了氨挥发和土壤硝态氮及作物产量。结果表明:在同等施氮量条件下,与OPT相比,CRF1、CRF2和CRF3在夏玉米、冬小麦季分别显著降低累积氨挥发量24.90%～57.00%和10.20%～27.80%,CRF2、CRF3比CRF1分别显著降低33.30%～42.80%和12.20%～19.60%。施肥后土壤表层硝态氮含量升高和降低速率由快至慢依次为CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3。夏玉米收获期土壤剖面残留硝态氮淋失风险由大到小依次是CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3,而冬小麦则为CV、OPT、CRF2、CRF1和CRF3。与CV和OPT处理相比,一次性优化施氮CRF1、CRF2和CRF3处理冬小麦、夏玉米产量没有显著差异。CRF2和CRF3净收入与其他施氮处理相比略有增加,与CRF1相比在夏玉米季增加639元·hm~(-2)和859元·hm~(-2),在冬小麦季降低1 196元·hm~(-2)和增加61元·hm~(-2)。控释氮和稳定氮为5︰5(冬小麦)和3︰7(夏玉米)表现效果最佳。     

施氮量对潮土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮磷淋溶的影响

潮土是我国华北地区主要土壤类型之一,潮土区是我国冬小麦-夏玉米作物的主要产区,研究不同施氮量潮土氮磷淋溶特征对于指导区域农田面源污染防控具有重要意义。本研究设置3个施肥处理,即传统施氮(CON)、优化施氮(OPT)和优化再减氮(OPTJ),利用田间渗漏池法,研究潮土冬小麦-夏玉米轮作农田硝态氮及总磷淋溶特征。结果表明:2016—2018年,冬小麦-夏玉米轮作周年不同施肥处理90cm土层年淋溶水量79.0～102.5 mm,不同淋溶事件间土壤淋溶液硝态氮浓度波动较大, CON、OPT和OPTJ处理单次淋溶事件硝态氮浓度分别为18.9～208.7(平均为72.7) mg·L~(-1)、9.0～99.2 (平均为33.8) mg·L~(-1)、4.7～55.5 (平均为15.4) mg·L~(-1)。本研究区域冬小麦-夏玉米轮作模式的氮素淋溶风险较高,磷素淋溶风险较低。传统施氮处理(CON)下农田硝态氮的平均淋溶量和表观淋失系数分别为66.4 kg·hm~(-2)和10.3%,而总磷(TP)为0.06 kg·hm~(-2)和0.04%。氮肥减施会显著降低氮素淋失,OPT和OPTJ处理的氮素淋溶减排率可达56.3%和78.9%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理硝态氮平均表观淋失系数分别为10.3%、6.2%和4.9%,随着施氮量的增加,硝态氮淋失系数动态增加。氮淋溶具有较大的年际变化,降雨量高的2018年比降雨少的2017年硝态氮淋溶量多57.0%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理总磷平均淋溶量分别为0.06 kg·hm~(-2)、0.06 kg·hm~(-2)和0.08 kg·hm~(-2)。适量减施氮肥会增加作物产量, OPT处理的作物产量是CON处理的1.08倍。然而,过量减施则会带来减产风险, OPTJ处理氮肥减施56%,作物产量比CON处理降低2.0%～8.1%。总之,潮土区农田硝态氮淋溶风险较大,适量减施氮肥能够在保证作物产量的基础上显著降低氮素淋失损失。     

滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区滴灌施肥条件下氮肥合理施用问题,通过2年(2015—2016年)田间试验,研究了覆膜滴灌条件下施氮量(0,70,140,210,280,350kg/hm~2)对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡的影响。结果表明:施氮量在70~210kg/hm~2范围内玉米产量随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过210kg/hm~2后,处理间产量无显著差异;将玉米产量(y)与施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量分别为195.1,201.0kg/hm~2。施氮显著提高了玉米各生育时期氮积累量,其中灌浆期和成熟期氮积累量以施氮量210kg/hm~2处理最高。氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力均随施氮量的增加而下降。玉米成熟期0-200cm剖面土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;施氮提高了0-200cm土壤硝态氮和铵态氮含量,其中施氮量280,350kg/hm~2处理40-200cm土层硝态氮含量显著高于其他施氮处理。玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈极显著的正相关;玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加纯氮的21.6%~23.3%,33.0%~37.4%,41.0%~43.7%。综上所述,在本试验条件下,综合产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡等因素,在吉林省半干旱区滴灌施肥适宜施氮量应控制在195~210kg/hm~2。     

冬小麦-夏玉米轮作产量与氮素利用最佳水氮配置

【目的】华北太行山前平原高产限水区冬小麦-夏玉米轮作体系中灌水施肥不合理的现象普遍存在,水资源浪费和农业面源污染严重。长期定位研究水氮配置对小麦玉米产量和氮素利用影响,可为该区优化水氮管理模式,充分发挥水氮协同增效作用提供依据。【方法】2006~2014年进行大田试验,采取裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。小麦季灌水设春灌一次水(W1, 拔节水)和两次水(W2, 拔节水+开花水)两个处理; 玉米季在小麦灌一次水基础上设限水处理(WL),在两次水基础上设适水处理(WS),限水和适水的灌水次数根据降水年型而定。两种灌水条件均设置6个施氮水平,分别为0(N0)、 60(N60)、 120(N120)、 180(N180)、 240(N240)、 300(N300)kg/hm2。连续8年定位测定了小麦玉米产量、 植株吸氮量。【结果】小麦玉米产量和植株吸氮量年际间差异均较大,相对而言,W2(WS)产量和吸氮量的年际波动较小,一定程度上降低了不同年型气象因素的影响,达到稳产的效果。两种水分条件下N0 和N60处理的作物产量和吸氮量除个别年份外都显著低于其余施氮处理。本研究的产量水平下(冬小麦7000~9500 kg/hm2,夏玉米8500~11000 kg/hm2)小麦玉米产量与其吸氮量呈显著线性正相关。小麦玉米8年平均产量和吸氮量在一定施氮范围内均随施氮量的增加而显著增加,但施氮达到120 kg/hm2后产量不再显著增加,达到180 kg/hm2后吸氮量不再显著增加,同一施氮水平的作物产量和吸氮量都表现W2(WS)高于W1(WL)。两种水分条件下小麦玉米的氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮素生产效率都随施氮量的增大而显著减小,但对同一施氮水平W2(WS)高于W1(WL)。冬小麦-夏玉米整个轮作体系氮肥累计表观利用率(一段时期内作物对肥料氮的累计吸收量与该时期施氮总量的比值)同样随施氮量的增加显著减小,一次水+限水条件下从N60+60的51.8%下降到N300+300的22.3%,两次水+适水从N60+60的57.4%下降到N300+300的24.6%。同一施氮水平的氮肥累计表观利用率两次水+适水都高于一次水+限水。【结论】冬小麦春灌两次水、 施用N 120 kg/hm2,夏玉米适水灌溉、 施N 120 kg/hm2的产量和吸氮量都达到最高水平,氮肥偏生产力、 农学效率、 累计表观利用率以及氮素生产效率也比较高,因此在一定时期内可作为当地小麦-玉米轮作体系适宜的水氮配置,周年产量可维持在16~19 t/hm2。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

半湿润农田杂草及施氮对夏玉米产量及氮素利用的影响

以土垫旱耕人为土为供试土壤,采用大田试验,研究了半湿润农田两种杂草处理方式下(成熟后期清除杂草-A区和苗期开始清除杂草-B区),不同施氮量对夏玉米产量及氮素利用效率的影响。结果表明,当施氮量为0、45、90、135、180 kg/hm2时,B区玉米子粒产量比A区分别增加了8.7%、12.1%、9.4%、5.0%和12.5%;吸氮量分别增加了1.5、2.9、4.8、5.2和4.3 kg/hm2。A区和B区全生育期0―100 cm土层矿质氮（Nmin）累积量变化趋势基本一致,但B区比A区变幅较大。当施氮量为45、90、135和180 kg/hm2时,B区氮肥利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率均高于A区。研究还发现,在A区,当施氮量为180 kg/hm2时,杂草干生物量最大,为1518.3 kg/hm2,不施氮时,杂草的生物量最低,为845.7 kg/hm2;杂草的吸氮量随施氮量的增加而增加。可见,清除玉米农田杂草不仅可以提高作物产量和氮肥利用率,而且在减少氮素损失方面具有一定作用。     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。     

紫云英与水稻秸秆联合还田下双季稻田土壤氮磷平衡状况及化肥减施策略

  【目的】  稻草还田和冬种绿肥是维持稻田地力和化肥替代的重要方式。通过分析“紫云英–早稻–晚稻”模式各作物季和轮作周年农田土壤养分的平衡,为科学减施化肥提供依据。  【方法】  微区定位试验在湖南酸性红黄泥和碱性紫潮泥稻田进行了2年。两土壤试验处理一致,包括稻田冬闲 (FRR)、冬种紫云英 (MvRR) 及紫云英与水稻秸秆联合还田 (MvRR+ St) 3个处理。调查分析了土壤氮磷养分含量,紫云英和双季稻的生物量、氮磷含量及积累量,计算了稻田土壤的表观氮、磷平衡。  【结果】  两种典型稻田土壤上,紫云英生物量和氮、磷养分含量及积累量均表现为MvRR+St大于MvRR (P > 0.05)。与MvRR相比,MvRR+St未显著影响早、晚稻产量及水稻植株氮、磷积累量,但显著提高了稻田土壤速效磷含量,红黄泥和紫潮泥土壤速效磷含量较MvRR处理分别提高了29.7%和20.9% (P < 0.05)。在本研究氮、磷投入水平下,MvRR+St处理轮作周年和早稻季土壤氮、磷均盈余,晚稻季土壤氮亏缺、磷略有盈余且轮作周年和早稻季的紫潮泥盈余量均大于红黄泥。轮作周年氮、磷总盈余量在红黄泥田分别为43.32、31.57 kg/hm2,在紫潮泥田分别为70.28、33.96 kg/hm2;早稻季在红黄泥分别为88.06、21.26 kg/hm2,在紫潮泥分别为134.04、27.95 kg/hm2;晚稻季红黄泥和紫潮泥土壤氮亏缺量分别为29.70、30.02 kg/hm2。【 【结论】 】 在本研究氮、磷投入水平下,紫云英与水稻秸秆联合还田在两种典型水稻土上均没有进一步提升水稻产量,但轮作周年土壤总氮、磷量为盈余,土壤磷素处于积累状态。土壤氮、磷盈余主要发生在早稻季,而晚稻季土壤氮亏缺、磷基本平衡。因此,紫云英与双季稻秸秆联合还田条件下,应减少早稻季化肥氮、磷投入量,适当提高晚稻氮肥投入量,最终实现双季稻周年氮磷总投入量的适当降低。     

土壤N2O排放量和小麦、玉米效益俱佳的吡啶喷涂尿素适宜用量研究

【目的】 粮田过量施用氮肥造成土壤向大气排放N₂O增多,土壤氮素表观损失提高,为实现粮田安全生产,研究吡啶喷涂尿素对冬小麦/夏玉米轮作系统内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量和净收益的影响。【方法】 按照1.1‰的比例将2-氯-6-三氯甲基吡啶喷涂在尿素表面制成吡啶喷涂尿素,进行了玉米、小麦田间试验。在磷、钾养分用量相同的条件下,设置4个吡啶喷涂尿素施用水平,玉米分别为0、180、270和360 kg/hm2,小麦分别为0、150、225和300 kg/hm2,调查作物产量和施肥效益;在2茬作物生长期间采用静态箱法收集气体,测定土壤N₂O排放量和排放强度。【结果】 各处理玉米和小麦季基肥和追肥后均出现显著的N₂O排放峰,土壤N₂O排放、氮素表观损失、N₂O排放强度等均随施氮量增加而增加。玉米季,吡啶喷涂尿素用量270和360 kg/hm2间无显著差异,2处理玉米分别较不施氮肥净增收5208.0和5425.4 yuan/hm2;小麦吡啶喷涂尿素用量为225 kg/hm2时,籽粒产量和净收益均最大。整个轮作季,与N₃处理（玉米和小麦季分别施用吡啶喷涂尿素360和300 kg/hm2）相比,N₂（玉米和小麦季分别施用吡啶喷涂尿素270和225 kg/hm2）处理的作物产量相当,但土壤N₂O排放量减少1.51 kg/hm2,土壤氮素表观损失减少39.4 kg/hm2,施氮肥量减少165 kg/hm2,净增收提高405.3 yuan/hm2。【结论】 玉米-小麦轮作季吡啶喷涂尿素用量分别为270和225 kg/hm2时增产增收,且土壤N₂O排放和氮素表观损失较少。     

不同类型氮肥与施氮量下夏玉米水、氮利用及土壤氮素表观盈亏

以两个夏播玉米品种为材料，研究了不同类型氮肥与不同施氮量下华北平原夏玉米的水分与氮素利用及土壤氮素表观盈亏．结果表明：（1）随施氮量增大．产量、耗水量及水分生产效率（WPE）增大，氮肥利用率（NUE）降低；（2）夏玉米WPE与NUE具有较明显的基因型差异。WPE郑单958较大。NUE农大108较大；（3）wPE与NUE均受到氮肥类型的影响．WPE郑单958复合肥〉普通尿素〉包膜尿素．农大108处理间差异较小，以复合肥略大，普通尿素和包膜尿素相当。与普通尿素相比，包膜尿素与复合肥利用率较高，郑单958施N90kg／hm^2与农大108施N180kg／hm^2时，两者对NUE的提高尤为明显；（4）本试验条件下，经过夏玉米生长季，两品种各处理均出现土壤氮素表观亏缺，亏缺量随施氮量增大而降低，各条件下郑单958亏缺量较农大108大；氮肥类型间土壤氮素表观亏缺量表现为复合肥〉包膜尿素〉普通尿素。     

华北平原不同种植制度对粮食作物氮素利用和土壤氮库的影响

冬小麦-夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植制度,存在氮肥利用率低、土壤氮素过量累积问题。为探索华北平原氮素高效利用的适宜种植制度,采用15N示踪技术,基于3 a田间定位试验,对一年两熟冬小麦-夏玉米的常规水氮和优化水氮、两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米与冬小麦-夏大豆-春玉米及一年一熟春玉米3种种植制度的作物产量、15N利用率、氮素去向和土壤氮库表观平衡进行研究。结果表明,两年三熟的冬小麦-夏玉米-春玉米产量为32 248.52 kg/hm2,分别比一年两熟和一年一熟提高22.16%和52.88%;15N利用率为33.36%,比一年一熟提高26.12%。3种植制度的氮肥去向最高为土壤残留,其次为作物吸收和损失,两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米的作物吸氮量最高为151.82 kg/hm2,土壤氮库表观盈余量为21.22 kg/hm2,显著低于其他种植制度。综合分析,冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟在稳产高产和提高氮素利用率上具有可持续的潜力,是华北平原未来较为理想的种植制度。