甜玉米作为填闲作物对北方设施菜地土壤环境及下茬作物的影响

在北方设施菜地雨季休闲敞篷期种植填闲作物（甜玉米）,通过现场采样及室内分析测试,研究了正常施肥条件下休闲和填闲前后NO3--N的淋失状况、土壤电导率的变化以及对下茬作物产量和品质的影响。结果表明,种植填闲作物较休闲处理0～100cm土壤硝态氮表观损失量减少了28.4kg·hm-2,剖面NO3--N的累积峰也低于休闲处理;种植填闲作物可以显著降低表层土壤（0～20cm）的电导率,较正常休闲处理低41.4%;种植填闲作物并未造成下茬作物产量的降低,同时可显著降低下茬作物果实中硝酸盐含量,较休闲处理降低了28.9%。从降低NO3--N淋失的角度看,雨季敞篷休闲期种植填闲作物可以作为减少氮素淋失的一种有效手段,同时,对提高下茬作物品质,降低可食部分硝酸盐含量有明显的作用。     

轮作不同高粱品种阻控设施菜田氮素损失潜力研究

为缓解华北地区设施菜田夏季休闲期氮素淋洗损失严重等问题,提高氮素利用率及土壤生物多样性,结合高粱的生物学特征,选取晋杂12等6种北方常见高粱品种为供试品种,以常规填闲作物甜玉米为对照,筛选适宜作为北京设施菜田夏季填闲作物的高粱品种。结果表明,从生物量、根系及养分带走量等方面来看,晋杂12较其他品种均占优势,成熟期生物量为11.2 t·hm-2,0~45 cm总根长为299 m,作物地上部氮素带走量为139 kg N·hm-2,均显著高于常规填闲作物甜玉米,可以替代甜玉米推广使用。同时研究发现冀梁2号品种在尿素施用后土壤铵态氮含量明显高于其他品种,可能是作物根系分泌的生物硝化抑制剂减缓了硝化过程。与甜玉米相比,高粱可能通过释放生物硝化抑制剂和根系在土壤剖面生物提氮共同起到减少氮素损失的作用。     

北方设施菜地夏季不同填闲作物的吸氮效果比较研究

为筛选出吸氮效果明显的北方设施菜地夏季填闲作物,在北京郊区设施菜地,以甜玉米、高丹草、红叶苋菜、空心菜和小麦等5种不同作物为处理设置试验小区,开展田间监测、土壤和植株样品采集及检测,进行试验数据和资料的统计分析。结果表明,5种作物中,甜玉米生物量大、吸氮量大且速率快,阻控硝酸盐向深层土壤淋溶能力强。本试验条件下,甜玉米生物量和吸氮量分别达到92335kg·hm^-2和330kg·hm^-2;种植甜玉米后,0-120cm土层的硝酸含量减少近140kg·hm^-2,均显著大于同等种植条件下的其他4种作物（P〈0．05）。就减少土壤硝态氮淋失的效果而言,甜玉米是北方设施菜地夏季填闲作物的较好选择。     

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.     

夏季休闲与种植对华北潮土剖面残留硝态氮分布的影响

本研究以高丹草(Pacesetter)结合单作春玉米(Zea mays L.)及休闲,探讨华北潮土区夏季多雨时期,牧草、作物及休闲三种土地管理方式土壤剖面0—200 cm NO3--N的分布及运移。研究表明,整个生长季节三种土地管理方式土壤NO3--N逐渐向下层移动,高丹草、玉米地均表现为NO3--N的逐渐耗竭,休闲地则为波浪式上升;种植结束时休闲地在0—200 cm土壤层次硝态氮较种植前增加,高丹草、玉米地则表现为较种植前降低,NO3--N在剖面60—80 cm深度出现积累。与休闲相比,植物对土壤剖面硝态氮的吸收显著减少了硝态氮向深层的淋溶,而休闲却增加了硝态氮向深层淋溶的风险。根长密度及根干重均随剖面深度增加而降低,在0—30 cm土层高丹草明显大于玉米,0—60 cm区域植物根长密度与相应层次土壤NO3--N消减量呈现显著正相关。高丹草对土壤上层氮素的吸收消耗大于玉米,其对截获残留硝态氮,阻止硝态氮大量向下迁移的作用更强,体现出植物吸收的"安全网"功能。     

甜玉米填闲减缓菜田土壤硝酸盐淋溶的研究

为提高菜田氮肥的利用率,降低氮肥对环境的污染风险。在中德合作项目东北旺试验田（土壤类型为潮土）,三年（1999～2001）9季蔬菜长期传统施氮灌水与推荐施氮灌水处理的地力基础上,于高温多雨的夏季选择甜玉米作为填闲作物,以休闲处理作对照,研究甜玉米在土壤硝态氮淋溶关键期对土壤残留硝态氮素分布及对后茬蔬菜产量的影响。研究结果表明甜玉米生长迅速、生物量大、吸收氮素能力强,吸氮量可达205.6～246.1 kg/hm²;与休闲处理相比,种植甜玉米能有效的吸收0～60 cm土壤中残留氮素,实现了土壤残留氮素的再利用。0～180 cm剖面中土壤硝态氮的残留量都有不同程度的降低,有效阻抑了氮素向土壤深层的淋洗。甜玉米也获得了较高的经济产量,穗净鲜重达9.2～10.2 t/hm²。后茬作物菠菜收获后未被利用的氮素大部分残留在土壤浅层;甜玉米处理与休闲处理相比未显著影响后季菠菜的生长,产量达18.4～20.7 t/hm²。该研究表明：甜玉米是较为理想的填闲作物。     

氮肥用量对旱地冬小麦产量及夏闲期土壤硝态氮变化的影响

在陕西渭北旱塬,利用长期定位试验研究了长期不同氮肥用量（0、80、160、240、320 kg hm-2）对旱地冬小麦产量形成,氮素利用,土壤硝态氮残留、夏闲期淋溶和矿化的影响。结果表明：随用量增加,施氮提高旱地小麦产量的效应下降,而土壤硝态氮残留迅速增加。作物生长当季的硝态氮残留主要分布在0～60 cm土层,施氮超过160 kg hm-2时,达56.8～211.7 kg hm-2,来源于当季施用氮肥的残留占64%～90%。夏闲期土壤硝态氮发生淋失的土层深度和硝态氮淋失量均与施氮量呈显著的抛物线关系（r = 0.988 9和0.994 0）,施氮量超过160 kg hm-2时,每增加100 kg hm-2的氮肥投入,硝态氮淋失深度和淋失量增加量分别高于27 cm和80.4 kg hm-2。平均每10 mm的夏闲期降水可使离开原土层发生淋溶的硝态氮向下移动2～4 mm。施氮量对硝态氮淋失的深度没有显著影响。夏闲期土壤氮素矿化量、来源于当季施入土壤肥料氮被生物固定后的再矿化量分别为51.8～160.9 kg hm-2和31.6～109.2 kg hm-2。基于本研究,建议渭北旱塬冬小麦施氮量控制在146～163 kg hm-2,以保证旱地小麦高产,防止过量肥料氮残留,减少淋溶风险。     

不同种类填闲作物阻控设施菜地氮磷淋溶效果及机制研究

设施菜地揭棚休闲期种植填闲作物是阻控淋溶发生的重要措施，在降雨频繁地区氮磷阻控效率高的填闲作物尚不明确。以休闲为对照，种植5种填闲作物：高粱（Sorghum bicolor L.）、玉米（Zea mays L.）、黑麦草（Lolium perenne L.）、马齿苋（Portulaca oleracea L.）和羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala DC.），研究了不同种类填闲作物对设施菜地氮磷淋溶、土壤速效氮、土壤微生物的影响。结果表明：与休闲处理相比，种植填闲作物高粱、玉米、黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝分别显著减少了12.6、16.6、27.4、28.9和26.8 kg?hm-2的氮淋溶，显著减少了0.10、0.05、0.04、0.04和0.13 kg?hm-2的磷淋溶。氮淋溶阻控率由高到低依次为马齿苋、黑麦草、羽衣甘蓝、玉米、高粱，磷淋溶阻控率由高到低则依次为羽衣甘蓝、高粱、玉米、马齿苋、黑麦草。5种填闲作物中黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝的氮阻控率分别达到52.3%、55.1%和51.2%，较高粱和玉米氮阻控率平均提高了近一倍。这是因为黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝在休闲前期（21 d）就有一定的覆盖度，与休闲相比分别减少了23.5%、17.1%和26.7%的淋溶水量，而高粱和玉米前期覆盖度差，在前期降水多后期降水少的情况下其淋溶水量与休闲无显著差异；种植黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝耕层土壤（0~20 cm）中硝态氮的含量为40.1~52.8 mg?kg-1，而种植高粱和玉米土壤硝态氮的含量为67.8~72.7 mg?kg-1；此外，与高粱和玉米相比，马齿苋和羽衣甘蓝还显著提高了耕层土壤nirS型反硝化细菌和根际土壤中nosZ型反硝化细菌的丰度，可能增强了土壤的反硝化过程。综上，黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝作为降雨频繁地区的夏季填闲作物可显著减少氮磷淋溶，其中羽衣甘蓝对氮磷综合阻控的效果最佳。     

海南稻菜轮作休闲期适宜填闲作物初筛

国内外研究表明休闲期种植填闲作物可减少土壤氮淋洗损失,提高氮素循环利用,而填闲作物应具备生物量大、深根、吸氮量大等特点。在海南稻菜轮作休闲期(4～6月)通过田间试验比较研究了10种作物的株高、干物质累积量、吸氮量以及根长密度等。结果表明:高丹草在播后5周时的株高达66.4 cm,显著高于其它作物(9.5～47 cm,多数甚至低于20 cm),因此如果休闲期在5周以内,高丹草适合作为填闲作物。休闲期延长至63 d,田箐、王草、墨西哥玉米草的生物量、吸氮量和20～40 cm根长密度都显著高于其余作物,可作为填闲作物。其中王草一般采用种茎移栽,耗时、耗工,因此田箐和墨西哥玉米草作为填闲作物容易被农民接受。另外田箐吸氮量极显著高于王草和墨西哥玉米草,而且抗旱性和抗涝性都较强,因此在海南稻菜轮作休闲期干湿季交替的气候条件下,田箐更适合作为填闲作物。     

膨润土-腐植酸与氮肥配施对科尔沁沙地土壤无机氮淋溶和生物有效性的影响

利用改进提取方法(温度由25℃升至60℃,振荡时间由1 h提高至2 h)和离子交换膜法,设置3种改良剂水平和3种氮肥水平,研究了膨润土-腐植酸改良剂与氮肥配施对西辽河平原沙质土壤氮素淋溶和养分有效性的影响。结果表明,不施氮肥只施膨润土-腐植酸改良剂对春玉米产量和土壤无机氮残留量无显著影响。20t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施效果最好,玉米籽粒产量和地上生物量分别提高了19.1%和18.5%,土壤NO3--N残留量减少14.5%;施用240 kg·hm-2氮肥不仅对玉米产量无显著影响,还增加了氮素淋溶的风险。在同一处理下,与标准提取方法相比,改进方法对土壤NH4+-N含量影响较小,还提高了土壤NO3--N提取量。施用膨润土-腐植酸改良剂可吸附滞留在土壤中的NO3--N,这不仅降低淋溶风险,同时也降低生物有效性。20 t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施是一种既能提高土壤氮素有效性又能减少氮素淋溶的最佳组合。