DMPP对菜地土壤氮素淋失的影响研究

采用小粉土和青紫泥原状土柱种植青菜，研究了尿素添加DMPP（3．4-二甲基吡啶磷酸盐）硝化抑制剂对土壤氮素淋失的影响。结果表明．在60天内，与常规尿素相比，小粉土和青紫泥DMPP处理硝态氮的累积淋失量分别降低66．8％和69．4％，氨氮淋失量提高9．7％和6．7％，无机氮降低59．1％和63．0％；蔬菜收获后，土壤0～15cm层无机氮增高34．1％和28．2％，土壤中氮素纵向迁移降低。可见，DMPP抑制剂施入土壤具有显著的氨氧化抑制作用，延缓蔬菜地土壤氨氮向硝态氮的转化，减轻氮素向水体迁移的风险。使用硝化抑制剂DMPP，由于土壤对氨氮的强吸附特性．迁移总量低，不会对地下水造成污染的风险。     

农田氮素淋失研究进展

本文概述了农田氮素淋失的研究进展。指出了氮素淋失的农学和环境学意义，描述了氮素迁移过程和机理，介绍了主要的模拟模型。对气候，土壤，作物和肥料等影响氮素淋失的主要因素进行了详细的分析和比较。介绍了氮素淋失的研究方法和技术及其工作难点，最后“从农业最佳管理措施”的高度提出了防止氮素淋失的对策，并提出了氮素淋失研究未来的工作重点。     

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。     

稻田土壤中氮素淋失的研究

本文应用稻田大型原状土柱渗漏计，研究了双季稻田土壤中氮素随渗漏水流淋失的形态、数量、季节性变化以及若干农化因子的影响。明确了稻田中氮素淋失的基本形态是硝态氮（ＮＯ３＾－－Ｎ），估算出双季稻田中氮素淋失总量可接近３０ｋｇＮ／ｈａ，同时肯定了农田施用氮肥对地下水体环境可能的ＮＯ３＾－－Ｎ污染，建议双季稻田中每季水稻的氮肥用量宜控制在１５０ｋｇＮ／ｈａ；本文还证实氮肥用量对氮素淋失有明显影响，不同氮肥品     

耕层土层交换对土壤氮素关键转化过程和玉米氮素利用的影响

翻耕会使耕层土壤发生显著位置交换。耕层土壤位置交换会通过影响土壤物理、化学和生物性状,改变氮素转化过程。本文研究了土层交换对黄淮海平原南端砂姜黑土硝化、反硝化过程和玉米生长及氮素利用的影响,为该区域选择合理的耕作方式、减少氮素损失及提高氮素利用效率提供理论依据。试验在人工气候室条件下,以土壤(0～35 cm)田间原位分层作为常规土层处理(CK),以原位0～10 cm和10～20 cm土层交换后作为土层交换处理(SE),并用20μm的尼龙网区分非根际和根际土壤。于玉米小喇叭口期利用荧光定量PCR技术测定土壤氨氧化微生物和反硝化菌群丰度,并结合非根际和根际土壤的硝化潜势、土壤呼吸、反硝化能力、反硝化潜势、土壤理化性质和玉米总氮含量及根系形态的测定,探讨土层交换对土壤氮素转化和玉米生长及氮素利用的影响。结果显示,SE处理的玉米植株氮吸收量比CK处理显著降低8.9%(P0.05)。土层交换显著影响根际而不是非根际土壤的硝化潜势,使其显著降低13.5%(P0.05);并使非根际和根际土壤的反硝化能力分别提高36.6%(P0.05)和8.4%(P0.05)。土层交换使非根际和根际土壤的可溶性有机碳含量分别提高11.7%(P0.05)和5.2%。相关分析显示硝化潜势与氨氧化细菌(AOB)丰度呈显著正相关(r=0.91**),与氨氧化古菌(AOA)丰度无显著相关关系;反硝化能力与土壤可溶性有机碳和呼吸速率呈显著正相关(r=0.89**和0.93**),与nirK、nirS拷贝数无显著相关性;玉米植株氮吸收量与根际土壤的硝化潜势、根表面积×AOB拷贝数都呈显著正相关(r=0.83*和0.86*),而与反硝化能力呈显著负相关(r=?0.88**)。以上结果表明砂姜黑土土壤硝化速率的降低和反硝化速率的增强,是土层交换后玉米氮素利用效率低的重要原因。AOB是硝化速率的主要驱动微生物。土层交换后土壤可溶性有机碳是反硝化能力的关键主导因子。在翻耕条件下,有效调节土壤可溶性有机碳含量是提高作物氮肥利用效率的关键。     

人民胜利渠灌区氮素淋失特性的模拟研究

利用自制渗漏装置进行了氮素淋失的模拟实验。结果表明：氮素的淋失量随渗漏水量和施氮量的增加而增加；在渗漏水量氮量超过一定限度后，作物吸氮量降低，逐渐接近甚至低于氮素淋失量；氮的气态损失量在渗水量过低或过高时及施量氮过多时都远大于氮素的淋溶损失量，而在渗漏水量适中及施氮量少时，氮素淋失量却大于气态损失；土壤氮的减少量随渗漏水量的增加而增加，且始终高于氮素的淋失量，但随着施氮量的增加而减少，且在高施氮量     

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。     

灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响

应用15N示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 2 0d内。在肥料氮素损失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失总量较大的主要原因     

雹灾后棉花氮素吸收规律研究

运用15N示踪技术,研究了雹灾后施氮配合中耕对棉花氮素吸收、利用和棉花--土壤氮素平衡的影响.结果表明,在蕾期遭受雹灾的情况下,施氮配合中耕的处理灾后3日开始吸收肥料氮,单纯施用氮肥处理灾后6日才开始吸收肥料氮.中耕处理的棉株单株氮素积累量高,且吸收肥料的比率增加.中耕还明显提高籽棉和根系中肥料氮的分配率,显著提高肥料利用率.     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥＋传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥＋优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥＋优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥＋传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥＋优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥＋优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU—Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1％-9％,气体损失占施肥总量的5％-14％,各处理氮素淋失表现为N1FI〉N3F2=N2F2〉N1D1〉N2D2〉N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72％-87％,气体损失量比畦灌处理平均降低了40％,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32％。36％。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

不同水氮条件下双氰胺对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响

采用田间小区试验法研究不同水氮条件下硝化抑制剂双氰胺(DCD)对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响。结果表明:在优化水氮处理条件下,配施DCD能显著抑制土壤NH4+-N含量的降低,提高氮素利用率;同时降低土壤硝态氮含量,从而减少氮淋失。与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD(W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD)可使设施番茄施用氮素的平均利用率由13.84%提高到22.45%;可使表层(0-10cm)土壤的NO3--N淋失量降低49.34%～55.54%,0-30cm土层NO3--N含量降低35.21%～64.88%;平均减少30-120cm土层NO3--N淋失量61.08%～72.00%。同时,优化水氮配施DCD的调控措施还能够显著降低番茄体内硝酸盐含量,改善番茄果实品质,可使番茄果实硝酸盐含量降低51.94%～62.82%,且对番茄产量影响不大。综合评价,与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD处理W2N2+DCD在番茄生长期内减少施氮量59.02%,节约灌溉用水29.80%,能够使土壤0-10cm土壤NO3--N累积量减少54.01%,且在初果期、盛果期、末果期和拉秧期0-120cm剖面中NO3--N累积量分别降低58.32%,72.80%,63.23%和52.60%,并将氮素利用率提高到25.49%,番茄果实硝酸盐含量也降低59.81%,较好地实现了经济和环境效益双赢。     

农肥和化肥对黑土农田生态系统氮素循环与平衡影响的研究

在不同施肥处理条件下,分别定量测定了玉米田土壤氮素自生固氮作用、氨化作用、硝化作用、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,不施肥的土壤生态系统每年土壤全氮将减少-110.5kg/hm2。施肥能够有效地提高土壤氮素转化能力,农肥的氮素转化作用明显高于化肥的氮素转化作用。各处理反硝化损失的氮量为7.26～21.66kg/hm2,淋溶损失量为0.09～0.21kg/hm2,氨挥发损失的氮量为0～15.23kg/hm2。玉米田施肥处理总的氮素平衡处于盈余状态,不施肥处理的氮素平衡处于亏缺状态。单施农肥的盈余量高于单施化肥及农肥化肥配比处理的盈余量,低量施肥模式土壤中氮素的输入和输出基本处于平衡状态,高量施肥模式土壤中氮素处于盈余状态,虽有利于培肥地力,但却造成了肥料的浪费。     

不同形态氮素添加下三江源区高寒草甸草场氮素分配与利用

【目的】研究三江源区高寒草甸牧草对不同形态氮素的吸收利用和残留氮素在土壤中的去向及分配,以期为制定三江源区高寒草甸草场养分科学添加方案提供理论依据。【方法】于2020年6月至2021年9月,在青海省称多县高寒草甸试验站开展¹⁵N田间微区示踪试验,试验设置3个不同氮素形态处理,分别为(¹⁵NH₄)₂SO₄、Ca(¹⁵NO₃)₂、CO(¹⁵NH₂)₂,各处理的氮素施用量均为N 300 kg/hm²。分析了施肥当年和次年不同形态氮素在高寒草甸牧草地上部、地下部中的含量,及在0—15、15—30 cm土层土壤中的去向及分配。【结果】1)在施肥当年,与Ca(¹⁵NO₃)₂、(¹⁵NH₄)₂SO_4<...     

油菜生长季氮素在紫色土中的淋失

利用原状回填土渗漏池研究了油菜生长季节氮素在紫色土中的移动特点和淋洗损失以及影响氮素移动和淋失的因素。结果表明．油菜生长期间氮素的渗漏淋失星波浪式的变化．在移栽后的第10天、40天、90天和110天左右出现了4次淋洗峰；油菜季各处理氮素淋失总量变动在1．81～5．43kg／hm^2．平均为3．35kg／hm^2；油菜季氮素淋失量，前期（移栽后0～50天）：中期（51～100天）；后期（101天～收获）约为3：1：2。降雨量、氮肥用量、肥料品种和土壤性质影响了NO3^- -N在紫色土中的移动和淋失。     

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理(N0)、常规氮水平300 kg·hm-2(N300)、优化氮水平(N240)、2倍常规氮水平(N600)、2倍优化氮水平(N480)。试验结果表明:不同施氮水平淋洗液中NO3--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO3--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH4+-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm-2和268.6 kg·hm-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%~46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a+blnt(R2=0.927~0.975)。     

紫色土坡耕地氮素淋失通量的实测与模拟

氮淋失是氮素循环研究中最重要的环节之一,获得准确的氮淋失通量是当今农田氮循环研究中必不可少而又较为困难的工作之一。紫色土土层薄,土壤氮素难以蓄存,加之降水丰富,下伏透水性较弱的母岩,淋溶水达到母岩后难以垂直下渗而沿土壤岩石界面出流、汇流形成壤中流,紫色土氮素淋失主要表现为氮素随壤中流迁移流失。DNDC模型是基于过程的一种土壤碳氮循环模型,常用于农田温室气体排放模拟,但其应用于氮素淋溶的验证与测试不足。本文利用大型坡地排水采集器(lysimeter),测定紫色土坡耕地淋溶水量(壤中流流量)和氮素淋失通量,并利用观测数据对DNDC模型进行验证。结果表明,紫色土坡耕地小麦玉米季累积淋溶水通量为323.6 mm,径流系数33.3%,氮素淋失量为36.93 kg.hm 2,占全年氮素施用量的13.2%。壤中流流量与氮素淋失量实测值和模拟值的Pearson相关系数分别为0.944(P<0.05)和0.972(P<0.05),Theil不等系数分别为0.07和0.1,降雨量、土壤孔隙率和施氮水平是氮流失模拟的高敏感性参数。DNDC模型应用于紫色土坡耕地氮素淋失通量的模拟具有较高的可靠性,同时DNDC基于过程模型的优势可以描述持续降雨条件下的氮淋失过程,未来可通过进一步的验证,测试DNDC模型应用于氮淋失过程及区域氮淋失评估的可行性。     

雹灾后棉花氮素吸收规律研究

运用＾１５Ｎ示踪技术,研究了雹灾后施氮配合中耕对棉花氮素吸收、利用和棉花－－土壤氮素平衡的影响。结果表明,在蕾期遭受雹灾的情况下,施氮配合中耕的处理灾后３日开始吸收肥料氮,单纯施用氮肥处理灾后６日才开始吸收肥料氮。中耕处理的棉株单株氮素积累量高,且吸收肥料的比率增加。中耕还明显提高籽棉和根系中肥料氮的分配率,显著提高肥料利用率。     

不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文探讨传统（CT）和优化（YH）两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的作物吸收土壤残留损失的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N 微区,采用将15N 标记的尿素表施的方法,通过测定植株、土壤样品分析氮素利用特征。新鲜土壤 NH+4-N和NO-3-N 含量采用TRACCS 2000型流动分析仪测定。15N土壤及植物全氮用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。【结果】在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35%和34%。优化管理15N利用率比传统管理高,差异达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后4060 cm土层15N 出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留作物吸收损失;传统管理土壤氮肥残留率高达 69.33%,优化管理较低,为39.17%。【结论】在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2 时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。     

浙江红壤区经济林坡地氮素径流流失特征研究

以浙江省永康市方山柿经济林坡地为试验区,依据不同地形条件及林下管理措施,设置7个径流小区和沉砂池,定期采集沉砂池水样,测定径流中不同形态氮素浓度。通过为期一年的监测分析,得到如下结论：（1）试验区氮素流失与水文年内降水具有明显的同步性,氮素流失多发生在降水集中的梅雨和台风季节。这两个季节的降水量占全年降水的66．2％,TN、NO;-N和NH4＋ -N流失量分别占全年总流失量的80．3％、78．2％和83．0％。（2）坡顶、凸坡和凹坡径流小区的氮素流失符合养分流失的“临界坡度”规律,临界坡度在坡顶（10．22°）与凹坡（18．55°）之间。水文年内TN和NO33^- -N流失量关系为坡顶〉凹坡〉凸坡,NH4^＋ -N流失量关系为凹坡〉坡顶〉凸坡。三种地形径流小区的年内氮素累积流失量均呈幂函数型增加。（3）对照林下管理措施不同的6号（林下除草）和7号（林下不除草）径流小区,发现草被覆盖对减少经济林坡地氮素径流流失具有明显效果。保留草被覆盖的7号小区比除草的6号小区的TN、NO3^- -N和NH4^＋ -N径流流失分别减少了22．1％、36．2％和44．1％。     

内蒙古贝加尔针茅草原氮素去向的示踪研究

采用15N同位素示踪技术,开展了贝加尔针茅草原氮素去向的研究。结果表明：贝加尔针茅草原植物对标记氮素的回收率为28.36%~37.03%,施氮肥显著影响植物对15N的回收,随着施氮量的增加,植物地上和地下器官对15N的回收量均显著提高。凋落物的15N回收率为2.06%~3.28%。标记氮素的土壤存留率为35.86%~44.32%,大致分布在地表0~40 cm的土层范围内;各土层存留的15N量均随着施氮量的增加而显著升高。标记氮素的当季损失率为19.68%~32.99%。风险/收益比分析表明,在该试验条件下,添加10 gN·m-2的处理风险最低、收益最高,可为草原生态系统的氮素管理提供参考。