黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续 13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量 ,并造成硝态氮的淋溶 ,单施氮肥硝态氮淋溶深度达 150 cm;氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶 ,提高了氮肥的利用率 ;在贫氮地区土壤上 ,尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下 ,连续种植小麦、玉米、苜蓿 ,以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小 ,而小麦连作施肥累积量最大 ;而且 ,无论施肥与否 ,均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中 ,粮草 3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小 ,其余轮作系统均造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存     

旱作地区长期小麦连作和苜蓿连作土壤剖面的矿质氮研究

对不同施肥条件下23年小麦连作地和苜蓿连作地土壤矿质氮分布和累积进行研究,探讨种植浅根系和深根系植物对硝态氮淋溶的影响。结果表明,不施肥(CK)和单施磷(P)肥,小麦和苜蓿连作地土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,0—60 cm土层以下硝态氮含量变化稳定并小于2 mg/kg。氮肥、磷肥和有机肥配施(NPM)时,小麦连作地土壤硝态氮累积在20—100 cm和140—320 cm土层,年累积速率可达42.12 kg/(hm2.a);苜蓿连作土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,仅在200—300 cm土层出现轻微累积,年累积速率仅为1.01 kg/(hm2.a)。在不施肥和单施磷肥下,种植小麦或苜蓿对土壤硝态氮残留量影响不显著,而氮、磷和有机肥配施时,小麦连作地土壤硝态氮残留量迅速增加,并与不施肥、单施磷肥处理有显著差异;苜蓿连作地土壤硝态氮残留量虽有少量增加,但与不施肥、单施磷肥处理无显著差异。不施肥、单施磷肥和氮、磷和有机肥配施,小麦连作、苜蓿连作地土壤剖面铵态氮含量主要在10—20 mg/kg之间波动,在土壤剖面无明显的累积现象,铵态氮残留量受施肥和作物种类的影响不显著。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

氮肥用量及施用时间对土体中硝态氮移动的影响

土连续两年小麦—玉米轮作条件下 ,播前一次施氮量 130～ 5 2 0kghm-2 a-1时 ,氮肥用量对硝态氮在土体中的移动深度没有影响 ,但土壤剖面中残留的硝态氮量随施氮量增加显著增加。播前一次施用氮肥 ,差减法计算的肥料氮表观回收率 (作物携出量和土壤硝态氮的残留量 )为 6 2 %～ 82 7% ;就作物而言小麦的携出率高于玉米 ,在玉米生长季节有更多的硝态氮可能被淋移至土壤剖面的下层。小麦—玉米轮作一年 ,不同的施氮时间对肥料氮的表观回收率以及硝态氮在土壤剖面中的分布、累计没有明显影响。土区合适的氮肥用量是控制硝态氮向深层移动的主要措施     

旱地长期定位施肥对土壤剖面硝氮分布与积累的影响

在１５ａ长期定位试验基础上研究了黄土高原旱地长期施用不同用量和配比的氮、磷肥对土壤剖面中硝态氮分布和积累的影响。结果表明：长期大量施用氮肥,在土壤剖面１００～１８０ｃｍ之间形成硝态氮累积层。峰值出现在１４０ｃｍ处,最大值为９７．９２ｍｇ／ｋｇ;配合施用磷肥可以降低土壤剖面硝态氮质量分数,根据试验,提出了旱地合理施肥的氮磷肥用量。     

有机肥对设施土壤硝态氮垂直分布的影响

以辽宁省新民市某设施蔬菜大棚为研究对象,研究在保护地栽培条件下不同有机肥施用量对不同施肥年限的设施土壤(0~120 cm土层)硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明,土壤硝态氮的垂直分布与土壤的施肥年限和有机肥施用水平密切相关。在不同施肥处理条件下,施肥1年后各处理土壤剖面硝态氮累积和淋溶程度均很低;施肥2年后硝态氮累积迁移显著,尤其是高量有机肥的投入(处理M4),设施土壤0~120 cm土层都出现硝态氮淋洗现象。在不同施肥年限下,中高量有机肥处理都存在不同程度的硝态氮累积现象,硝态氮累积量随施肥量和施肥年限的增加而增加,随土壤深度的增加而降低,累积峰值集中在0~60 cm土层。     

不同栽培模式及施氮对玉米-小麦轮作体系土壤肥力及硝态氮累积的影响

以在陕西关中土垫旱耕人为土区进行的连续6年定位试验为对象,研究了长期覆盖栽培及施氮量对玉米?小麦轮作体系下土壤有机质、全氮及土壤剖面硝态氮残留量和分布的影响。结果表明,不同栽培模式对土壤有机质和全氮含量的影响为覆草垄沟常规节水,其中覆草模式影响达显著水平。增施氮肥不同程度地提高了土壤有机质和全氮含量。经过12季玉米-小麦的轮作,不同栽培模式0～200cm土壤剖面硝态氮残留量为垄沟节水覆草常规,垄沟和节水栽培模式与常规栽培硝态氮累积量差异达显著水平。随种植年限和施氮量增加,0～200cm土壤中硝态氮累积量明显增加,施240kg·hm-2N(N240)处理0～200cm土壤硝态氮累积量显著高于施120kg·hm-2N(N120)处理。不同施氮量下硝态氮在0～200cm土壤剖面的分布存在差异,与不施氮(N0)和N120处理相比,N240处理下各栽培模式在120cm以下的土壤硝态氮含量随深度增加而显著增加。     

长期种植苜蓿对土壤氮素营养的作用

13年长期施肥和轮作试验结果表明，连续种植苜蓿对N肥、P肥、有机肥的配合施用（NPM）较单施P肥对提高土壤硝态氮（NO3^-N)含量水平有较好效果；而无论施肥与否，种植苜蓿对土壤深层NO3^-均造成不同程度的亏缺。苜蓿（NPM）连作较小麦（NPM）连作土壤NO3^--N利用率高；种植苜蓿对土壤铵态氮（NH4^ -N)分布影响与NO3^--N不同，深层土壤CK、NPM配施处理CK、NPM配施处理NH4^ -N含理明显高于施P和裸地处理，不同作物种植系统中以苜蓿连作土壤剖面中NH4^ -N含量最高。与其他轮作相比，苜蓿连作在提高土壤剖面供N能力方面有较好作用。     

长期施用氮磷和有机肥对不同种植体系土壤有效硫累积的影响

以22年定位试验为基础,研究了长期施用氮磷和有机肥（NPM）对不同种植体系土壤有效硫在剖面上分布与累积状况。结果表明,在60–80 cm土层各处理出现第一个累积峰,累积峰值为:粮饲轮作31.3、玉米连作29.2、小麦连作27.9、粮豆轮作25.6、苜蓿连作24.0 mg/kg;在140–180 cm 土层各处理又出现有效硫的第二个累积峰,累积峰值为:粮饲轮作44.7、粮豆轮作43.1、小麦连作41.0、玉米连作39.7、苜蓿连作36.5 mg/kg。第二累积峰值均大于第一累积峰值。0–200 cm土层有效硫总累积量粮饲轮作高达746.3 kg/hm2,其次为玉米连作640.6、粮豆轮作为638.3、小麦连作为622.4、苜蓿连作最小为557.3 kg/hm2。长期施用磷肥和有机肥是有效硫在土壤中累积的主要因素,有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。不同作物对硫的吸收利用差异和不同种植方式对有效硫的累积与分布产生影响。     

RZWQM模拟小麦 玉米轮作系统氮素运移及损失特征

本文以位于华北平原的河北省农林科学院大河试验站冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,应用RZWQM(Root Zone Water Quality Model)模型对华北地区2010年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内土壤剖面水分和剖面硝态氮累积、作物产量、硝态氮淋失以及氨挥发进行模型模拟。本文利用并通过RZWQM模型在不同梯度施肥情况下讨论了施肥量对小麦-玉米轮作体系中硝态氮淋溶和氨挥发特性,并尝试通过拟合出的回归曲线来确定施氮量和硝态氮淋失和氨挥发之间的关系。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施纯氮量分别为575 kg-hm-2(N3)、400 kg-hm-2(N2)、215 kg-hm-2(N1)和0 kg-hm-2(N0)4个处理,应用轮作周期中玉米数据进行模型参数率定,应用小麦进行模型参数的验证。结果表明:模型的玉米率定以及小麦验证的过程中结果偏差均在可接受范围内,剖面水分率定均方误差(RMSE)最高为0.019 cm3-cm-3,平均相对误差(MRE)最高为15.98%;剖面硝态氮累积验证结果 RMSE平均值为4.580 mg-kg-1,MRE平均值为52.63%。在模型验证的小麦-玉米季土壤基础上,硝态氮淋溶和氮挥发都与施氮量呈一定线性相关关系。综上结论,本试验结果能较好地模拟华北地区土壤剖面水分、硝态氮积累,以及施氮量对土壤硝态氮淋失和氨挥发的影响,为预测和估算土壤适宜施氮量提供了便捷可靠的方法。但RZWQM模型验证参数过程还需要进一步的校正与完善。     

长期轮作和连作对白浆土中氮素的影响

对轮作及大豆、玉米、小麦长期连作白浆土中氮含量及有机态氮组分变化进行研究。结果表明，在不施肥情况下，小麦连作区土壤由全氮、碱解氮降幅最大，酸解总氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮降幅最小。在施有机肥情况下，土壤全氮、碱解氮及酸解总氮则以小麦连作区增幅最小，玉米连作区增幅最大；氨基酸态氮和氨基糖态氮在轮作区增幅最大。其他组分氮在轮作与连作小区间变化无规律。     

北方旱作条件下玉米施用氮肥对氮吸收和淋溶的影响

实验研究了北方自然降雨情况下,玉米生育期间的氮素淋溶。结果表明,氮肥的施用量对土壤中硝态氮的积累和移动有影响,氮肥施用量超过300kg hm-2时,0～40cm土层硝态氮累积量明显增加,50cm的土层硝态氮的累积达到高峰;50cm以下土壤中硝态氮累积量逐渐降低,100cm土层施肥处理的硝态氮累积量明显高于对照;从经济效益方面分析,氮肥最佳施肥量为200kg hm-2,过量施肥并不能获得高的经济效益;从环境方面分析,氮肥用量超过150kg hm-2就会发生氮素淋溶。     

不同氮肥用量下冬小麦土壤剖面累积硝态氮及其与氮素表观盈亏的关系

以在陕西关中地区户县、周至两县连续2年的20余个3414肥料田间试验为研究对象,研究了不同施氮量下冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮的分布、累积及其与土壤氮素表观盈亏量间的关系。结果表明:随着氮肥用量的提高,土壤剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度也越严重;当施氮量为180～240 kg/hm2时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达到270～360 kg/hm2,所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤表观氮素平衡值（施氮量与氮素携出量的差值）与土壤02 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤表观氮素平衡和盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮素表观盈余值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。     

黄土旱塬塬面生态系统土壤硝酸盐累积分布特征

研究了渭北旱塬塬面不同土地利用方式下土壤剖面硝酸盐含量与分布特征,并与长期田间定位试验结果进行对比分析。结果表明,地表有植物生长与氮肥投入显著影响土壤剖面硝态氮含量与分布。土壤0-400.cm硝态氮累积含量顺序是:苹果园高产粮田裸地刺槐林地荒草地人工草地。苹果园土壤剖面硝态氮在深层累积严重,累积层在80-160.cm,最高含量达201.9.mg／kg。高产农田也发生了硝态氮的淋溶累积,累积峰出现在120-140cm土层,最高含量为44.1.mg/kg。林草地因为没有氮肥投入,剖面硝态氮含量处于很低水平。由于塬面土地大部分为高产农田与苹果园,土壤中累积的大量硝态氮既浪费了资源又可能对环境造成潜在的威胁,建议降低氮肥用量,特别是果园,并建议对大量施用化肥对区域生态环境与苹果品质的影响进行研究。     

氮肥运筹对稻茬小麦土壤硝态氮含量时空分布和氮素利用的影响

研究了不同氮肥运筹对土壤硝态氮时空分布及小麦氮肥利用效率的影响。结果表明,小麦氮素利用效率随施氮量的增加而显著降低,增加追肥比例提高了产量和氮肥利用效率,品种间趋势一致。0～60 cm土层土壤硝态氮含量冬前最高,随着生育进程而逐渐降低。随施氮量增加土壤硝态氮含量升高,特别是下层土壤硝态氮含量在施氮处理下更为明显。从播种至成熟,不施氮处理土壤氮素出现了表观亏缺,施氮处理均表现氮素盈余,且随施氮量的增加而增加。因此,在小麦生产中应避免在播种时一次性大量施用氮肥,而分期施肥有利于小麦吸收利用,并且可以减少深层土壤硝态氮的累积。     

日光温室土壤剖面矿质态氮的含量、累积及其分布特性

测定了西安郊区和杨凌地区日光温室栽培番茄生长期间及收获后土壤剖面矿质态氮(铵态氮及硝态氮)的含量,分析了不同形态氮素在土壤剖面的累积及分布情况。结果表明,随着番茄的生长,土壤剖面硝态氮含量逐渐降低,降低的幅度因土壤层次不同而异;土壤剖面铵态氮以3月份含量最高,11月份与5月份相近。番茄收获后土壤剖面残留矿质氮以硝态氮为主,约占土壤剖面矿质氮的比例为80%～90%;残留的铵态氮在土壤剖面的分布相对较为一致。蔬菜生长期间及收获时日光温室土壤剖面硝态氮累积量均表现出在土壤表层相对累积现象,且温室土壤剖面硝态氮的残留量仍高于露地及高产农田。为减少硝态氮淋失带来的环境问题,除合理施用氮肥外,如何减少日光温室蔬菜作物收获后残留硝态氮的淋溶是值得进一步研究的问题。     

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4 kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。     

旱地土壤硝态氮与氮素平衡、氮肥利用的关系

利用长期肥料试验资料研究了土壤氮素平衡、氮肥利用率和土壤硝态氮之间的相互关系。结果表明,小麦不同施肥处理的氮肥利用率（NUE）为30.9%~65.8%,平均53.6%;土壤硝态氮累积率2.3%~44.1%,平均13.2%;氮素表观损失率25.0%~42.7%,平均33.2%。一般情况下,氮素盈余值与氮肥用量呈正相关,与磷肥用量呈负相关;土壤中硝态氮的数量与氮素盈余值呈正比,与氮肥利用率呈反比。黄土旱塬地区,小麦在经济合理施氮条件下,氮素盈余值为13.79 kg/hm2,硝态氮累积量为23.00 kg/hm2,说明过量施用一定数量的氮肥对保持作物生产力和土壤氮素营养是必要的。     

包膜尿素对玉米和小麦的生物学与环境效应

应用渗滤池研究了褐潮土不同用量包膜尿素(POCU)和普通尿素对小麦玉米轮作条件下作物生长发育和地下水污染的影响。结果表明,施用包膜尿素可以显著提高玉米的产量、吸氮量和氮肥利用率;小麦收获期土壤残留氮也明显高于普通尿素处理。玉米的氮肥利用率(55%～140%)明显高于小麦(29.96%4～5.26%)。在每季作物施尿素和包膜尿素N.1002～25.kg/hm2的条件下,地下水淋溶损失的硝态氮量只占施肥量的0.43%1～.12%,表明在目前施肥水平下,中国北方实行的小麦玉米轮作制,一般不存在化肥氮素的淋溶损失。     

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。