不同栽培模式对小麦—玉米轮作体系土壤硝态氮残留的影响

在陕西关中地区研究了有限灌溉与旱地蓄水保墒栽培相结合的不同栽培模式和施氮量对冬小麦夏玉米轮作体系中硝态氮残留的影响。结果表明,种植五季作物后不同栽培模式0200.cm土壤剖面残留硝态氮平均在2183～29.kg/hm2之间,且残留的硝态氮主要集中在100200.cm土层。不同栽培模式相比,垄沟模式0200.cm土层的硝态氮残留量最高。随着种植年限和施氮量的增加,0200.cm土层硝态氮残留量随之显著增加。施用240kg/hm2氮肥,第五季作物收获后0200.cm土层硝态氮的残留量达477.kg/hm2;从第三季作物收获到第五季作物收获,残留硝态氮的增加量占这一时期氮肥施用量的比例高达51.6%。种植作物五季后,常规、节水和覆草模式在080.cm土层硝态氮残留量相对较低,而80.cm以下土层硝态氮残留量随着施氮量的增加明显增加。垄沟栽培模式在0200.cm土壤剖面残留硝态氮的量随施氮量增加显著增加,且在0120.cm土层硝态氮残留量明显高于其它模式。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

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。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响

连续4 a采用渗漏计测定法研究了陕西关中小麦-玉米轮作区施氮和秸秆还田对土壤剖面90 em处NO3--N淋溶的影响.结果表明,NO3--N淋洗主要发生在7、8、9月份或灌溉后,年际间变异较大.监测期内各处理渗漏液NO3--N浓度和淋失量的变幅为0～103.5 mg L-1和0～21.8 kg hm-2,二者均随施氮量的增加呈增加趋势.小麦施氮150 kg hm-2、玉米施氮180 kg hm-2时,连续4a作物均能获得高产.施氮量继续增加,产量不再增加,0 ～100 cm土层NO3--N累积量和90 cm处NO3--N淋失量却相应增加.秸秆还田2 a后作物显著增产,2010年和2011年分别增产15.1％和14.2％,但对NO3--N累积和淋溶的影响不显著.回归分析显示,NO3--N年淋失量和0～ 100 cm土层累积量均随年施氮量的增加呈指数形式增加,说明施氮量越高,NO3--N年淋失量和累积量越高,二者占施氮量的比例也越高.     

施氮量对冀西北春玉米氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响

在田间条件下研究了施氮量对春玉米产量、氮肥利用率和土壤硝态氮时空分布的影响,旨在为冀西北春玉米氮肥优化管理提供理论依据。研究结果表明,春玉米产量随施氮量的增加而提高,当施氮量高于225 kg/hm2时,春玉米产量和氮肥利用率显著降低。从春玉米播种前到收获后,不施氮处理0-90 cm各土层硝态氮含量不断降低,施氮处理0-30 cm和30-60 cm土层硝态氮含量呈先上升后迅速下降并保持稳定的趋势,而60-90 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势;春玉米收获后随着土层深度的增加,硝态氮呈波浪式下降,施氮量300,375 kg/hm2处理60-90,120-150,150-180 cm土层硝态氮含量显著高于其它处理。随着施氮量的增加,春玉米0-90,90-180,0-180 cm土层硝态氮累积量均呈增加趋势,高施氮量土层累积的硝态氮存在着更大的淋溶风险。因此,综合分析氮肥用量对春玉米产量、氮肥利用率的影响,并考虑土壤硝态氮时空分布下的环境风险,合理的施氮量应控制在195~225 kg/hm2之间。     

施氮量对间作玉米土壤硝态氮累积量及氮肥利用率的影响

通过田间定位试验,监测了不施氮和不同施氮水平(分别为210、420和630kg.hm-2)下间作玉米各关键生育时期0～200cm土层硝态氮累积量的动态变化、玉米产量及其构成,计算分析了间作玉米的氮肥利用率。研究结果表明,间作玉米0～200cm土层土壤硝态氮累积量总体表现为0～60cm土层>60～200cm土层。0～60cm土层土壤硝态氮累积量呈"M"形变化,即玉米播种前和玉米大喇叭口期出现高峰,小麦播种前、玉米拔节期和玉米收获后出现低谷。60～120cm和120～200cm土层土壤硝态氮累积量呈倒"V"形变化,总体在玉米大喇叭口期前后出现高峰值,210～630kg.hm-2施氮处理下120～200cm土层的硝态氮累积量较不施氮处理分别高出149.1%、115.6%和126.3%。随着施氮量的增加,间作玉米穗长、穗粒数、穗重呈增大趋势,秃顶呈降低趋势,增产幅度依次减小,氮肥利用率依次降低。     

基于土壤硝态氮测试的春玉米氮肥实时监控技术

为了实现作物产量和氮肥效率的协同提高,通过三年田间试验,建立了基于土壤硝态氮测试的春玉米氮肥实时监控技术。结果表明,与传统的习惯施肥相比,应用氮肥实时监控技术推荐的氮肥用量大幅减少,每年节约氮肥约60 kg/hm2。 由于氮肥供应与春玉米氮肥需求在时间和空间上的匹配,籽粒产量较习惯施肥增加了6.43%,氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮肥偏生产力均显著提高。可见,本研究建立的氮肥实时监控技术是合理的,且在春玉米上应用该技术可以实现氮肥用量降低、产量增加、氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。     

施肥对土壤硝态氮含量及分布的影响及合理施肥研究

通过３ａ６季作物收获后测定不同施肥方式下潮土１ｍ土层中的硝态氮,结果表明无论是０￣２０ｃｍ,８０￣１００ｃｍ还是０￣１００ｃｍ土层,其硝态氮含量顺序均是Ｎ〉ＮＫ〉ＮＰＫ〉ＳＮＰＫ〉ＭＮＰＫ：０￣２０ｃｍ土层中硝态氮相对值随降雨量增大而减小。降水量大则硝态氮向下淋溶较多;施有机肥或秸秆还田有减轻淋溶的作用。０￣６０ｃｍ土层中硝态氮相对值在测定时期及处理之间差异均不显著。     

持续减量施氮对冬小麦土壤硝态氮含量和氮肥利用效率的影响

连续两个生长季（2008/2009和2009/2010）对小麦（济麦22）进行不施氮T1、减量施氮T2（180kg·hm-2纯氮）和按农民习惯施氮T3（315kg·hm-2纯氮）3种施肥处理,2008/2009年度各处理分别为T11、T21、T31,2009/2010年度为T12、T22、T32。观测小麦旗叶光合速率、产量、土壤硝态氮含量,分析连续处理两个生长季后各处理氮肥利用率RE N、氮肥农学效率AE N、氮肥生理效率PE N和氮肥偏生产力PFP N的差异。结果表明,（1）第一生长季T21与T31处理相比,第二生长季T22与T32处理相比,小麦旗叶光合能力和产量均未显著下降,但均显著高于不施氮处理（P〈0.05）。（2）持续2a减量施氮处理（T22）后,小麦成熟期0-200cm土层硝态氮含量分别比T32和T21显著下降32.2%和26.7%（P〈0.05）。（3）持续2a减量施氮处理T22的RE N、AE N、PE N和PFP N均显著高于T32,与第1年减量施氮处理T21相比,T22的RE N、AE N和PE N显著升高（P〈0.05）,但PFP N变化不显著。研究表明连续减氮处理未显著降低小麦开花后旗叶的光合能力和产量,但降低了地下水污染的风险,同时提高了各项氮肥利用效率指标,因而180kg·hm-2纯氮的施氮量可作为小麦持续高产条件下的推荐施肥量。研究结果可为氮肥高效利用和冬小麦栽培的可持续发展提供理论基础。     

减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

不同氮肥运筹对玉米产量、效益及土壤硝态氮含量的影响

为了提高氮肥的增产效益,减少氮肥对环境的污染,在山东省桓台县小麦-玉米轮作区,研究了不同氮肥运筹对玉米产量、氮肥利用率、土壤硝态氮累积量、经济效益的影响。结果表明,与农民习惯(FP)相比,优化氮肥(OPT)、两种控释氮肥(CRF1和CRF2)措施通过改善产量构成要素均可使夏玉米的经济产量得到提高,并提高了氮肥利用率和农学效率,显著减少0~120 cm土体中硝态氮的残留,从而降低对地下水的硝酸盐污染。经济效益分析表明,OPT及CRF2两种措施,分别比农民习惯施肥增收1475.42元hm-2和1102.28元hm-2。综合经济效益与生态效益,施氮量减少30%的优化施肥和施氮量减少53%的控释氮肥措施均比农民习惯施肥更合理,是值得推荐的氮肥运筹方式。     

施氮对潮土土壤及地下水硝态氮含量的影响

采用３年田间小区肥料定位试验,研究了氮量对１ｍ土体硝态氮含量的影响;结果表明,每汞施氮量小于２２５ｋｇ／ｈｍ＾２时,１ｍ土层中各测定时期硝态氮含量变化不大,在１１．４～４１．３ｋｇ／ｈｍ＾＠之间,当施氮量增加到３７５ｋｇ／ｈｍ＾２时,１ｍ土层的硝态氮含量增加１．５～７．４掊;０～２０ｃｍ、８０～１００ｃｍ土层硝态氮在每季施氮量大于２２５ｋｇ／ｈｍ＾２时急剧啬地地下水产生污染。     

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     

减量施用控释氮肥对小麦产量效率及土壤硝态氮的影响

通过对控释氮肥减量且随小麦播种一次性施用(CRF),与农民习惯施肥(FP)及优化施肥(OPT)进行对比试验研究。结果表明:(1)减量施用控释氮肥使小麦群体及产量构成因素整体表现优于FP和OPT处理;(2)CRF处理能够保证小麦稳产,单位面积(667m2)较FP处理增收66.8元,其氮素回收率和氮偏生产力较FP处理分别提高19.7%和34.3%;(3)CRF处理各深度土层硝态氮含量均低于OPT和FP处理,极大降低硝态氮向土壤深层次淋溶的风险。在小麦上减量使用控释氮肥具有简化生产环节、节本增收、提高氮养分利用和减少环境污染等优势,具有应用前景。     

冬小麦对铵态氮和硝态氮的响应

在陕西省永寿县和河南省洛阳市分别设置了11和7处大田试验,分5层采集0~100 cm土壤样品并测定其起始硝态氮含量。永寿试验设7个处理,分别为不施氮,硝态氮、铵态氮品种、硝态氮与铵态氮2∶1组合各2个处理;洛阳试验设6个处理(硝态氮肥只有1个品种),施氮处理均施N 150 kg hm-2,研究小麦对铵态氮和硝态氮肥响应的差异及其与不同深度土层硝态氮累积量的关系。试验表明,同一形态不同氮肥品种之间的增产差异显著低于不同形态之间的差异。比较不同形态氮肥的小麦产量、增产量和增产率的平均值,硝态氮肥最高,硝态氮、铵态氮组合次之,铵态氮最低。氮肥增产量和增产率随土壤累积硝态氮量增加而显著下降;累积量越低,氮肥增产效果越突出,硝态氮的效果也越显著。由此可见,土壤累积的硝态氮量是决定氮肥肥效的主要因子,也是决定不同形态氮素效果的主要因子。只有在硝态氮累积量低的土壤上,氮肥才能充分发挥作用,硝态氮也才能表现出明显的优势。     

土壤硝态氮速测箱(N-kit)在小麦追肥中的应用研究

土壤硝态氮速测箱(N-k it)的测定结果和流动分析仪的测定结果有较好的相关性,相关系数为0.8101,说明该方法能满足田间条件下的测试精度。该方法对北京地区小麦产量的预测精度分别为75%;小麦拔节期0~30 cm土壤硝态氮速测的临界浓度范围分别为24.8~27.7mg kg-1。并建立了不同测定值对应的追肥量指标。     

不同氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响

利用盆栽试验,研究了氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响。结果表明,施用氮肥使蔬菜的生长量提高1.1～6.1倍,但增长并不与氮肥用量同步。氮肥用量较高时,蔬菜生长受到抑制,生长量有降低趋势;硝态氮含量却随氮肥用量增加而不断升高,两者呈显著正相关（r=0.933～0.957）。蔬菜各器官、部位的硝态氮含量存在明显差异。不施氮肥时,根的硝态氮含量大于茎叶,茎又大于叶;施氮后根的含量小于茎叶,茎小于叶;无论施氮与否,叶柄的含量均高于叶片。把蔬菜的生长、硝态氮吸收及还原转化联系起来分析,可以看出,增加氮肥用量虽然提高了硝酸还原酶活性,但硝态氮的还原作用仍小于吸收,从而导致蔬菜体内出现硝态氮累积。而且,随氮肥用量增加,硝态氮累积量的增加远超过了生长量的提高,使硝态氮含量迅速升高。     

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。