生育期对红壤旱坡花生地氮素径流流失的影响

探明作物不同生育期的氮素流失特征,以期为红壤旱坡地氮素流失预测与有效防控提供理论依据。采用土壤水分渗漏试验装置,对自然降雨条件下赣北第四纪红壤旱坡花生地不同生育期的地表径流、渗漏水及其各形态氮素输出过程进行连续观测。结果表明:(1)红壤旱坡花生地产流主要发生在降雨量最为集中的开花下针期。渗漏水是各生育期主要的径流形式,占总径流量的64%。(2)各生育期,氮素流失的主要途径为渗漏水,主要形式为可溶性氮,占总氮(TN)流失量的54%～99%。除饱果成熟期外,各生育期渗漏水中氮素流失的主要成分为硝态氮,占TN的38%～50%。(3)地表径流和渗漏水氮素浓度总体表现为幼苗期和开花下针期较大,饱果成熟期最小,而氮素流失量则表现为开花下针期最大。因此,幼苗期和降雨量最为集中的开花下针期为防治红壤旱坡花生地氮素流失的关键时期,控制硝态氮等氮素淋溶损失是减少红壤旱坡花生地氮素流失的关键途径。     

不同施肥模式对菜地氮素径流损失与表观平衡的影响

采用田间小区定位试验(2014—2015年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥、减量施肥及减量施肥配施生物炭等不同施肥模式对太湖流域蔬菜地氮素径流流失、蔬菜产量及氮素表观平衡的影响。结果表明:甘蓝种植季内菜地径流水量达1 729.20m~3/hm~2,且与降雨量呈显著线性正相关关系。农户习惯性施肥(T1)处理条件下,菜地TN径流流失量达47.66kg/hm~2。减量施肥(T2)和减量施肥配施生物炭(T3)处理显著减少了氮素径流流失量,分别达13.95%和23.68%。与T2相比,配施生物炭(T3)可显著降低菜地氮素径流流失量达11.31%。菜地径流氮素以NO_3~-—N损失为主,各处理条件下,其流失量占TN的比例达81.11%~85.94%。菜地氮素平衡盈余量达158.24kg/hm~2,且随着氮素输入量的减少,氮素盈余量显著降低。T2、T3处理条件下,盈余量显著降低29.03%~39.81%。同时,T2、T3处理显著降低甘蓝叶球产量达16.12%~19.11%,而球形指数则显著增加6.17%~7.41%,氮素偏生产力也显著提高24.39%~28.98%。与T2相比,配施生物炭(T3)处理可小幅提高甘蓝产量及氮肥偏生产力,但处理间差异不显著。     

有机无机配施下氮肥减施对红壤旱地花生产量及品质的影响

为明确有机无机配施下氮肥减施对红壤旱地花生产量及品质的影响,采用田间随机区组试验,设置单施化肥对照(CK0,N 135 kg·hm^-2,基施70%,花针期追施30%)、有机无机肥配施(CK1,N 135 kg·hm^-2,其中有机替代无机氮25%,基施无机氮45%,追施无机氮30%)、有机无机配施下基施化肥减氮15%(B15)、有机无机配施下基施化肥减氮30%(B30)、有机无机配施下基施化肥减氮45%(B45)、有机无机配施下基施化肥减氮15%+追施化肥减氮15%(B15T15)、有机无机配施下追施化肥减氮30%(T30)共7个处理,分析了有机无机肥配施和不同时期氮肥减施比例对红壤旱地花生产量、农艺性状、养分吸收及品质的影响。研究结果表明,与单施化肥(CK0)相比,有机无机肥配施处理(CK1,3 895 kg·hm^-2)增产22.4%,有机无机肥配施下减氮处理增产15.7%～28.0%;有机无机配施条件下,氮肥减施15%(B15)处理的花生产量最高,达到了4 073 kg·hm^-2,较CK1处理增产...     

滴灌施肥对设施番茄产量和氮素表观平衡的影响

针对设施蔬菜传统栽培管理模式中水肥过量使用,导致水资源浪费、硝态氮淋失污染地下水、病虫害增加等问题,以山东省寿光市一年两季设施番茄传统灌溉施肥模式为对照,通过测定番茄产量和土壤硝态氮累积量以及经济和环境效益分析,研究了滴灌施肥一体化栽培管理模式对设施番茄产量和氮素表观平衡的影响。结果表明,与传统水肥管理模式相比,滴灌施肥一体化模式显著提高了番茄产量,全年增产19.6%,净收益提高33%;氮肥和灌溉用水量分别减少了80%和36%。传统水肥管理模式090 cm土层NO3- -N平均残留量和表观氮素盈余分别高达N 107551和99961 kg /hm2,而滴灌施肥一体化模式则分别为N 57246和-4640 kg/hm2,大大降低了氮素淋洗和气态损失的潜在风险。     

不同施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

采用田间试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90%常规施肥(90%CF)、80%常规施肥(80%CF)、控释复合肥(CRF)和有机—无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响。结果表明:水稻田面水总氮(TN)和铵态氮(NH+4—N)浓度在施肥后第2天达到峰值,之后快速下降,第7天后降至峰值的15%以下并趋于稳定,控制稻田氮素流失最关键的时间为施肥后1周。减量施肥可以有效降低田面水和渗漏水的氮素浓度。不同施肥处理(CK除外)TN径流损失量和氮素流失率分别为8.81~15.78kg/hm2和施N量的2.58%~4.96%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理TN径流流失量分别较CF处理低22.05%,34.16%,44.17%和33.52%;TN渗漏损失量和氮素淋失率分别为18.86~40.39kg/hm2和施N量的3.55%~11.77%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理的TN渗漏损失量分别较CF处理低24.57%,26.52%,53.29%和26.97%。减氮20%不仅能有效减少稻田氮素径流和渗漏损失,还能有效保障水稻产量,提高氮素利用率。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

施肥与耕作对红壤坡地养分流失的影响

采用田间小区试验方法,通过田间实地监测,在自然降雨条件下,对南方典型红壤坡耕地采取不同施肥量及不同耕作方式对作物养分利用率及地表径流的影响进行了研究。结果表明,萝卜优化施肥（减氮增钾）和花生优化施肥（减氮增磷）,作物对氮磷养分吸收量均不会减少,同时提高了氮素养分利用率,萝卜提高15%,花生提高3.3%,优化施肥对磷素利用率没有影响且利用率较低,萝卜为8.55%～8.73%,花生为2.47%～2.63%。花生垄作氮肥利用率提高12.15%～12.77%,磷肥利用率提高1.24%～1.28%;同时期的径流量与降雨量呈显著正相关,相关系数达0.86;垄作使径流总量降低0.43×105L·hm-2,垄作＋秸秆覆盖比单纯垄作径流总量降低0.14×105L·hm-2;除对照（CK）外,径流水中TN、TP浓度处理间差异不显著,但可溶性养分（NO3--N、NH4＋-N、STP）后期有所不同,不同时期径流水中养分浓度变化较大,主要与施肥、农事活动及降水养分浓度有关;径流水氮磷养分流失总量与施肥量呈正比;旱地土壤氮素主要以泥沙结合态流失,NO3--N是可溶性无机氮流失的主要形态,占TN的10.53%～12.48%,NH4＋-N次之,占TN的6.19%～8.33%,磷素也以泥沙结合态流失为主,STP占TP的29.38%～40.74%。     

控释尿素减施对双季稻田径流氮素变化、损失及产量的影响

为了探究双季稻田典型自然降雨径流过程中氮(N)的输出特点,采用田间径流池法,通过长期田间定位试验,比较普通尿素(U)和控释尿素(CRU)减施稻田径流水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)的动态变化及N素径流流失量和流失率。结果表明:稻田施肥初期出现N素径流峰值,是防控N素径流损失的关键时期。早、晚稻季生育期间施N处理径流水中以NH_4~+-N为主要形态,分别占TN径流损失量的64.5%~66.3%,61.0%~68.6%。早、晚稻季U处理径流水TN流失量(率)分别为5.6(2.2%),5.0(1.7%)kg/hm~2;CRU处理较U处理径流水TN流失量分别降低17.4%~34.1%,17.3%~37.7%;且随着N肥用量的减少,TN流失量(率)逐渐降低。受降雨强度的影响,早稻季N素径流损失较晚稻季高,且晚稻季CRU处理N素径流损失减排效果优于早稻季。早、晚稻季及连作周期CRU处理TN径流累计损失量和籽粒产量与施N量呈显著线性关系,随着N用量的增加而增加。总之,U处理显著提高径流水中N素浓度以及NH_4~+-N占TN的比例。CRU处理有效减缓N素释放速度,降低施肥初期N素径流损失量,实现增产;而CRU减施有利于进一步防控稻田N素流失风险,促进农业面源污染减排,且以减N 10%效果较好。     

土地利用方式对红壤坡地地表径流氮素流失的影响

为探明长期(1995年开始)不同土地利用方式对红壤坡地径流氮素流失的影响,通过2011年10月-2012年9月连续12个月23次径流水质动态分析,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种坡地利用类型下径流水中氮素迁移特性及其泥沙和植物残体氮的年流失总量。结果表明:(1)径流水中氮素流失量随土地利用方式的不同表现出明显差异,径流水中氮素流失负荷为85.1~655.5g/hm2,大小顺序为农作油茶林湿地松草地自然林。(2)径流中氮素以无机态氮(DIN)为主,其中硝态氮是DIN的主要形态,占全氮的31.5%~54.8%,是铵态氮(NH+4-N)的1.8~5.8倍,可溶性有机氮(DON)含量较低,仅占径流TN的10.1%~17.1%,远小于颗粒态氮(PN)所占全氮比值(21.4%~37.2%)。(3)泥沙和植物残体氮素年流失量分别为37.0~154.2g/hm2和28.1~249.6g/hm2,占各利用方式下氮流失总量的17.0%~77.1%,其中自然恢复林地所占比例最高(77.1%),而其他利用方式泥沙和植物残体氮素年流失量(17.0%~30.3%)远低于通过径流水流失的氮量(69.7%~83.0%)。总体来看,径流量是导致土地利用方式间氮迁移通量产生差异的主要驱动因素。     

马唐牧草红壤氮肥的氨挥发、径流和淋溶损失

探讨了我国南方红壤上种植牧草马唐施不同量氮肥,施氮量与土壤氨挥发、径流和1 m深土壤淋溶损失氮量的关系。结果表明,在施用N 90、160、230 kg hm-2尿素处理下,土壤氨挥发损失量分别为N0.67、1.24和5.16 kg hm-2,分别占施氮量的0.74%0、.77%和2.24%,土壤氨挥发损失量(y)与施氮量(x)呈指数递增关系:y=0.156 3e0.014 6x;径流氮素损失量分别为N 1.05、0.88和1.01 kg hm-2,分别占施氮量的1.17%、0.55%和0.44%,径流损失的氮量与施氮量之间无明显相关性;淋溶损失总氮量为2.05、2.86和4.09kg hm-2,分别占施氮量的0.91%、1.02%和1.24%,土壤淋溶损失总氮量(y)与施氮量(x)呈线性递增关系:y=0.012 2x 1.087 7。     

不同施肥制度下紫色土坡耕地氮素流失特征

利用野外径流小区试验,比较了川中紫色土丘陵区12种不同施肥制度下坡耕地侵蚀产沙特征和氮素迁移特征。结果表明,在单次降雨量达到44 mm时,相对于不施肥而言,农家肥配施化肥分别降低坡地径流与侵蚀量68.2%,67.3%,秸秆还田配施化肥分别降低80.3%,92.6%。不同施肥制度下随地表径流迁移的颗粒态氮占总氮的比例大部分都在60.0%以上。坡耕地平衡施肥能降低坡耕地土壤氮素随径流的损失,增施了磷、钾肥后,总氮迁移量分别降低了41.0%和46.1%。与不施肥相比较,农家肥配施化肥减少径流总氮69.0%,秸秆还田配施化肥减少90.5%。     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5113.63 kg hm-2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量达6.02%和7.18%。T1、T2和肥料运筹(T3)处理均能降低侵蚀泥沙全氮(TN)和速效氮(AN)平均浓度,分别达0.46%、6.46%、0.47%和5.57%、18.67%、13.98%。同时,就稻季侵蚀泥沙流失氮素总量而言,T0处理TN流失达14.24 kg hm-2,T1和T2处理均能显著降低侵蚀泥沙TN流失量,分别达7.58%和14.10%。同时,T1处理能够显著降低TN流失率7.58%,而T2处理则显著增加TN流失率7.37%。     

千岛湖流域坡地利用结构对径流氮、磷流失量的影响

通过对千岛湖流域典型坡地各种坡地利用方式降雨径流中总氮 (TN)、可溶氮 (DN)、总磷 (TP)和可溶磷(DP)浓度的监测 ,发现不同坡地利用方式中总氮和总磷浓度变异较大 ,总体说来 ,甘薯地和园地等有人工耕种的坡地流失浓度最大 ,草地和林地等受人工影响干扰少的坡地流失浓度相对较少 ,陡坡林地流失浓度大于缓坡林地。平均 DN/ TN值和 DP/ TP值变化不大 :分别为 0 .4 5和 0 .2 2左右。在不同利用方式下 ,日降雨量与氮、磷浓度的相关性均达到 95 %的显著性水平     

耕作措施与氮肥对黑土流失及氮损失的影响

为解决东北黑土区坡耕地水土流失严重的问题,探索不同耕作措施和施氮策略对水土流失、氮素养分流失特征的影响,于2015—2016年在黑龙江省哈尔滨市设置径流小区试验,共设9处理。处理1(T1)为裸地;处理2(T2)为荒地;处理3(T3)为优化施氮(180kg N/hm~2),顺垄;处理4(T4)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄;处理5(T5)为增氮施肥(210kg N/hm~2),顺垄;处理6(T6)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄;处理7(T7)为替氮施肥((180kg N/hm~2,其中30kg N为有机肥,顺垄);处理8(T8)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄,苜蓿—玉米间作;处理9(T9)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄,秸秆覆盖。结果表明,T1的年均产流量为151.0m~3/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截80.9%,64.4%,83.0%,65.2%,68.0%,60.4%,93.8%,88.1%;T1的年均土壤侵蚀量为9.5t/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截98.8%,57.3%,88.4%,60.7%,50.6%,56.6%,99.2%,94.4%;T1的年均无机氮地表径流损失为207.6g N/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别减少无机氮损失43.0%,24.7%,35.5%,20.0%,36.8%,20.2%,75.6%,55.9%。雪水融化径流导致坡耕地的氮素损失不容忽视。坡耕地种植玉米时,单项耕作措施防止水土流失的效果,以生物篱最好,秸秆覆盖少耕较好,横垄次之;多项综合耕作措施中,横垄耕作和生物篱结合,效果均较好。相同耕作模式不同施肥措施中,有机肥替代因地上部作物生长较差有较大的产流量;减氮处理由于较低的无机氮浓度可减少地表径流氮素损失,同时增加产沙量。地表产流量与日降雨量间存在正的线性相关性(R2为0.213 9~0.543 8),T2、T9除外;土壤侵蚀量、无机氮损失量与地表产流量有正的线性相关(R2为0.338 0~0.728 1,0.618 4~0.895 2),T1除外。年均地表产流中,硝态氮浓度与无机氮浓度之比越小,年均地表径流无机氮损失越小。     

不同氮肥对侵蚀坡面土壤氮素流失的影响

在模拟降雨条件下研究等氮量和相同施肥方式下不同氮肥品种的氮素流失特征。结果表明:不同氮肥品种对氮素流失量有显著影响,施用碳酸氢铵、普通尿素的小区全氮、铵态氮和硝态氮的流失量较大,而施用包膜控释尿素则可以显著降低氮素流失量。不同施肥处理的小区径流液中全氮、NH4+-N及流失泥沙中全氮的流失规律表现为碳酸氢铵>尿素>硫包膜控释尿素>树脂包膜控释尿素>对照;径流液中NO3--N的流失量表现为尿素>碳酸氢铵>硫包膜控释尿素>树脂包膜控释尿素>对照。     

基于人工神经网络的红壤坡面水土流失预测模型

基于坡面土壤侵蚀产流产沙的复杂非线性特点,引用三层前馈型BP网络建模方法,对红壤坡面土壤侵蚀产流产沙进行模拟,其中产流预测模型输入层变量数为5个,分别代表降雨量、最大30min雨强、前期降雨量、降雨动能、水保措施作用系数,输出层变量为次降雨径流损失量;产沙预测模型输入层变量数为7个,分别代表降雨量、最大30min雨强、前期降雨量、降雨动能、降雨侵蚀力、水保措施作用系数、径流量,输出层变量为次降雨土壤流失量,并利用5年田间试验所得到的坡面产流产沙实测数据,对神经网络进行模拟训练和预测,取得了较好的效果。该模型的建立与求解,为复杂的红壤坡面土壤侵蚀规律研究提供了一条新途径。     

不同施肥方式对黑土坡面养分流失的影响

为了深入了解不同施肥方式对黑土区坡面养分流失的影响,探寻不同施肥方式对黑土坡面养分流失的规律,试验采用室内人工模拟降雨的方法,系统研究了表面喷施和混施2种施肥方法对5种不同容重下的黑土坡面养分流失的影响。试验结果表明:表层喷施和混施对黑土坡面产流过程没有明显影响,2种施肥方法下,坡面径流强度变化情况基本一致,累计径流量也均随着降雨历时的延长呈线性增长关系。施肥方法对径流中氮磷钾浓度变化却有着极显著的影响。不论土壤容重增大或变小,在产流初期,表层喷施处理下的溶质浓度远高于对应的混施处理,表层喷施坡面径流中硝态氮、可溶性磷和钾离子初始产流浓度分别为对应混施处理的2.6~3.2倍,2.1~2.6倍和1.7~2.1倍。从养分流失总量来看,在相同容重条件下硝态氮、可溶性磷、速效钾流失量在表层喷施条件下分别是混施的9~11倍,7~10倍和3~6倍,并随着土壤容重增加,表层喷施与混施两种施肥方法下的硝态氮和钾离子的流失量差距缩小,而磷离子流失量差距则有所增大。当土壤容重小于1.2g/cm3时,表层喷施幂函数拟合系数要高于混施,当坡面土壤容重大于等于1.2g/cm3时,混施拟合系数高于表层喷施。     

不同施肥模式对蔬菜产量及菜地氮流失的影响

在天然降雨条件下,通过3茬蔬菜（苋菜、青菜、茄子）的田间小区试验,研究了不施肥、单施化肥、优化施肥（化肥有机肥配施）、单施有机肥、增施氮肥、增施磷肥6种施肥模式对蔬菜的产量、植株氮素累积量、氮肥利用率及氮随地表径流流失的影响。结果表明,与不施肥相比,其它5种施肥模式可分别提高产量93.55%,103.74%,96.68%,130.78%,136.04%;不同施肥模式下,通过地表径流流失的总氮量为68.11～92.10kg/hm2,与单施化肥相比,单施有机肥和优化施肥可分别使地表径流总氮流失量减小4.67%和2.02%,增施氮肥和增施磷肥可使地表径流总氮流失量在优化施肥的基础上增加10.53%和8.28%。因此在蔬菜的施肥上应改进肥料的配比,在施N量和施P量保持稳定的条件下,增加有机肥的施用比例,减少化肥的施用比例,将能有效降低菜地氮的排放。