模拟土柱条件下黑土中肥料氮素的迁移转化特征

为明确肥料氮素在土壤中的迁移转化动态特征,利用模拟土柱方法,研究了3倍常规施肥量条件下不同肥料处理(尿素、硫铵)黑土的矿质氮变化。结果表明:不同氮肥处理的氮素养分迁移转化特征有明显差异。对照处理(不施肥)土柱内各层次间NH4+-N和NO3--N含量差异不明显;施用尿素或硫铵后,表层0~50mm土层的NH4+-N和NO3--N含量比不施肥对照分别升高100.8~3408.1mg·kg-1、113.4~388.0mg·kg-1和126.7~4671.1mg·kg-1、51.4~63.3mg·kg-1,且在培养前14d内变化最大。在整个培养期内,施用硫铵处理各层次NH4+-N平均含量比尿素处理高2.54~1423.7mg·kg-1,NO3--N平均含量低4.38~335.1mg·kg-1;而尿素处理各层次的硝化率是硫铵处理的0.79~9.12倍。表明肥料氮素的迁移与转化集中在0~50mm土层内,尿素处理的氮素转化速率较硫铵处理高。     

土壤-根系微区养分状况的研究 Ⅵ.不同形态肥料氮素在根际的迁移规律

本文研究了不同形态氮肥施用后,氮素在作物根际的分布规律,及其与作物种类、土壤水分条件的关系.在淹水条件下的水稻根际土壤中,(NH₄)₂SO₄和(NH₂)₂CO荨NH₄⁺-N肥,其亏缺率随离根面距离增加呈指数相关的减小.而旱作条件下的玉米、大麦、黑麦草等作物根际NH₄⁺-N肥料在离根面1-3毫米内存在相对累积,然后再出现亏缺梯度.试验证明,NH₄⁺-N在旱作根际的相对累积,部分来源于根系分泌物.然而,NO₃^--N肥即使在淋失量较大的情况下,无论在淹水水稻还是旱作根际土壤中均未测出亏缺,仅存在累积.     

滴灌施肥条件下不同种类氮肥在土壤中迁移转化特性的研究

采用室内土柱模拟方法研究了滴灌条件下不同种类氮肥(硝态氮、铵态氮和尿素态氮)在土壤中的迁移、淋溶和转化特征。结果表明,3种氮肥在2种质地土壤中的淋失量均是硝态氮肥>尿素>铵态氮肥,淋失的氮素主要为肥料氮。砂壤土上氮素的淋失量明显高于粘壤土。滴灌施用铵态氮肥,显著增加了土壤中NH4+-N含量,随着硝化作用的进行,NH4+-N的量在培养的第5d左右达高峰,尔后含量逐渐降低。与滴灌施用硝态氮肥相比,施用铵态氮肥和尿素后在培养期间土壤矿质态氮(NO3--N+NH4+-N)的含量有降低的趋势，降低的原因可能与N+NH4+-N在土壤中的固定、挥发等有关。     

石灰性土壤肥际磷酸一钙的转化及肥料磷的迁移

肥际是肥料与土壤接触后肥料养分浓度很高、肥料与土壤组分相互作用强烈的区域.P肥肥际反应尤为强烈,其过程对肥料P在土壤中迁移及生物有效性可能起着至关重要的作用.本文以肥际为切入点,通过土柱培养试验,研究了磷酸二氢钙(MCP)在石灰性潮土肥际的形态转化及肥料P的迁移.结果表明,MCP施肥31天后,肥料P的迁移距离达45 mm.MCP异成分溶解导致约30%的肥料P残留在原施肥点;另有约70%进入土壤.无机P形态分级结果显示,进入土壤的肥料P仍保持较高的有效性,且主要以磷酸钙盐存在.其中,近10%仍以水溶态(WE-P)存在,近35%转化为Ca2-P,近35%转化为Ca8-P,近15%转化为A1-P,约5%转化为Fe-P,仅不足1%转化成O-P,而Ca10-P没有明显变化.肥际(0～2 mm)新增各形态含P矿物中,Ca8-P所占比例显著增加,O-P的比例略有增加,其他形态P的比例相应减少.MCP施肥后土壤WE-P和Ca2-P的分布呈明显的分段特征,即由自施肥点开始的快速线性下降阶段和随后的缓慢线性下降阶段构成,其他形态的P的分布也有肥际集中分布特性,使得进入土壤的肥料P90%左右集中在不足一半的扩散距离内.MCP施肥引起肥际土壤pH显著下降,对肥际碳酸盐及铁、铝矿物溶解破坏作用极为显著,特别是2 mm内碳酸盐被完全分解.土壤CaCO3溶解释放的Ca2+是进入土壤的肥料P转化固定的主要因素,其次是施肥伴随的Ca2+,肥际铁、铝矿物溶解释放出的Fe3+、Al3+对P的固定也有重要贡献.MCP对土壤矿物的溶解破坏及其异成分溶解作用是石灰性土壤中该肥料有效性的主要限制因素.     

控释肥、普通肥分层施肥对氮磷钾养分迁移的影响

为了研究不同分层施肥对养分迁移的影响,通过土柱淋洗试验,以混施(肥料撒施后翻耕)为对照,设置不施肥、普通尿素和控释尿素分别与磷钾肥掺混后进行1层(深度5cm)、2层(5,10cm)、3层(5,10,15cm)施肥处理,研究不同分层施肥处理对养分淋洗总量、肥料养分淋洗率的影响。结果表明,普通肥分层施肥的无机氮淋洗总量显著低于对照,其中3层施肥处理最低,且显著低于其他各处理;控释肥各分层施肥处理无机氮淋洗量总体低于控释肥混施,但未达显著水平;各分层施肥处理对有效磷的总淋洗量无显著影响;普通肥3层施肥处理速效钾淋洗总量最高,且显著高于普通肥混施,而控释肥分层施肥中速效钾淋洗总量也是以3层施肥处理最高,且显著高于控释肥1层施肥。不同分层施肥对肥料养分淋洗率表现出较大差异,普通肥混施处理氮淋洗率为9.9%,普通肥1层、2层、3层处理淋洗率分别为6.31%,4.91%,2.70%,分层施肥各处理淋洗率均显著低于混施处理,控释肥混施处理淋洗量为3.28%,控释肥1层、2层、3层处理淋洗率分别为1.48%,2.00%,2.63%,分层施肥处理淋洗率均低于混施处理,但未达显著水平;普通肥分层施肥处理磷肥损失率为0.03%~0.05%,而控释肥分层施肥处理磷肥损失率为0.07%~0.08%,均未达显著水平;普通肥分层施肥处理中混施钾肥淋洗率为0.35%,1层、2层、3层施肥处理淋洗率分别为0.40%,0.49%,0.55%,其中3层处理淋洗率显著高于混施处理,控释肥混施处理钾肥淋洗量为0.24%,1层、2层、3层施肥处理淋洗率分别为0.20%,0.27%,0.37%,其中控释肥3层淋洗率显著高于混施处理。各处理pH总体为7.22~8.24,各次淋洗各处理间pH无显著差异,各处理电导率随着淋洗的进行出现显著的下降,第1次淋洗普通肥各处理电导率为7547.00~9360.00μS/cm,控释肥各处理电导率为5570.00~9370.00μS/cm,至第4次则分别下降为1985.67~2470.00μS/cm与1804.67~2576.67μS/cm。综上,普通尿素分层施肥无机氮淋洗总量显著低于肥料混施,以3层施肥最低;控释尿素各分层施肥无机氮淋洗量总体低于肥料混施,但差异不显著;各分层施肥对磷素总淋洗量无显著影响;普通肥3层施肥速效钾淋洗总量显著高于肥料混施;随着淋洗次数的增多,各处理淋溶液电导率均出现显著的下降,pH则不同程度上升。     

氮肥减施对养分在潮土肥际微域中迁移过程的影响

肥料减施增效对合理控制肥料用量、推进农业绿色发展、实施乡村振兴具有重要意义。本研究以尿素、磷酸二铵和硫酸钾为供试肥料，采用培养试验研究了氮肥减施对砂质潮土和壤质潮土肥际微域速效养分迁移过程的影响。以高产推荐施肥N 210 kg/hm²为基础，在氮肥减施20%时，速效氮磷钾进入砂质潮土肥际微域的比例比习惯施肥N315kg/hm²增加了15.71%、7.27%和13.14%，比高产推荐施肥增加了10.54%、3.79%和8.98%。速效氮迁移距离低于习惯施肥，与高产推荐施肥相当，为46 mm；有效磷迁移距离与两者无显著性差异；速效钾迁移距离分别增加了15.79%和10.00%。速效氮和有效磷进入壤质潮土肥际微域的比例比习惯施肥增加了53.08%、3.44%，比高产推荐施肥增加了14.28%、6.89%，迁移距离与习惯施肥、高产推荐施肥无显著性差异；速效钾比例和迁移距离则低于其他两个施肥量处理。     

油田酸化压裂废液中F^-在土壤中的迁移规律研究

通过土柱实验研究了大庆油田酸化压裂废液中氟离子（F^-）对土壤环境的影响,考察了酸化压裂废液中不同浓度的F^-在土壤中的迁移转化规律,以及不同酸度、不同的土壤质地对F^-在土壤中的迁移规律的影响,并探讨了相关作用机理。结果表明,油田酸化压裂废液中F^-对土壤环境产生明显的影响,随着废液中v浓度增加,F^-在黑钙土中的迁移深度增加;沿土壤深度方向发展,土层中F^-含量呈现降低趋势;随着F^-浓度的变化,F^-在黑钙土中的迁移基本符合负指数y=yo＋a·exp（-x/t）规律;而随着压裂废液中酸度的增加,土壤中粘土矿物Ca^2＋、Al^3＋等阳离子浓度增高,与水中氟形成难溶化合物,从而使得F^-在土壤环境中的迁移深度反而降低;F-在大庆地区3种典型土壤中的迁移深度符合黑钙土〉黄土〉碱土的规律;油田酸化压裂废液中F^-主要存在于在10cm深度的土壤表面层。     

第四纪红粘土侵蚀劣地土壤养分随径流和泥沙的迁移规律

通过测定用径流小区收集的径流和泥沙样品的养分含量以及泥沙的颗粒组成，探讨了被侵蚀的红壤中不同形态的养分随径流和泥沙的迁移规律及其在流失泥沙中的富集状况。研究结果表明：土壤养分主要是以不溶态的形式随泥沙迁移的，随径流迁移的可溶态养分很少，尤其是五氧化二二磷；不同形态的养分在泥沙中有明显的富集现象，其富集率大小依次为：速效钾＞水解性氮＞全磷＞全氮＞全钾。     

不同土壤和供肥模式对磷在肥际微域中的迁移和转化的影响

采用室内土柱实验研究了单施磷酸二氢铵(MAP)、磷酸二氢铵配施草酸(MAP+OA)和包膜磷酸二氢铵(包膜MAP)3种施肥模式下磷在潮土和水稻土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在土壤中的迁移距离较短,磷在潮土中的迁移距离较水稻土短,配施草酸处理可增加磷在土壤中的迁移距离,包膜MAP处理磷的迁移距离最短且释放量少。磷在施肥60 d内的迁移量较大,然后只发生少量迁移,迁移进入土壤的磷60.2%~80.3%被吸附固定,15.4%~42.9%仍以有效态存在,配施草酸处理可降低土壤对磷的固定作用,包膜MAP处理缓慢释放磷肥可能会增强土壤对磷的固定作用。     

稻田土壤养分的迁移规律及其环境风险

我国几乎所有大的湖泊均面临富营养化问题,究其原因主要是由于氮、磷的过量输入,而P又是内陆水体富营养化的限制因素[1~4]。有关资料表明[5],在排除工业点源污染后,太湖流域各种面源污染中每年从农田进入水体的磷素相对贡献率不足10%,而生活污水、人畜排泄物及淡水养殖业等的磷素相对贡献率达90%左右。稻田土壤是水网地区一种特定的土地利用方式,农田管理方式直接影响着周围水体的环境状况,因此有关稻田土壤的农田排水和径流损失方面也一直是环境学家关注的热点问题。目前有关稻田土壤磷素损失机制,磷素在稻田土壤中向下迁移的可能性及渗漏通量还没有比较明确的定论。本试验通过模拟高强度集中供磷状况下,稻田土壤氮、磷的     

高钾用量和根区施肥可提升皖南不同质地土壤烟叶钾含量

钾是烟叶的品质元素之一,提升烟叶钾含量一直是我国烟草行业关注的重点之一。本文选取安徽烤烟主产区皖南宣城市砂土与黏土两类典型土壤,以云烟97为试验材料,研究田间条件下不同高钾用量水平与施肥方式对烟叶钾含量的影响。研究结果表明,在耕层土壤全层混施方式下,随着施钾量增加(0、300、600、900、1 200、1 800、2400mg/kg,以纯K计),两种质地土壤烟叶钾含量均显著上升,呈先快速增加而后缓慢增加的趋势。在钾肥用量低于1 200 mg/kg时,每增加钾肥用量100 mg/kg,砂土和黏土烟叶不同部位钾含量分别平均增加2.4 g/kg和1.0 g/kg。更高钾肥用量可使砂土烟叶钾平均含量提升到44.0 g/kg,黏土则只能提升到26.2 g/kg。两类土壤钾肥效果差异极大的原因与土壤固钾能力有关,土壤速效钾含量与烟叶钾含量呈线性相关,而黏土钾肥固定率平均为71%,远高于砂土的25%,这是两种质地土壤钾肥肥效差异的根本原因。在常规同等钾肥用量条件下(K2O25kg/667m2),氮磷钾根区集中施用较常规条施显著促进了烟叶对钾的吸收,提升了烟叶钾含量,而且砂土的效果要好于黏土,其原因也与根区施肥可显著提升烟叶根区土壤速效钾含量有关。以上结果表明,选择固钾能力弱的土壤,提高钾肥用量并改进施肥方法可以有效提升皖南烟叶钾的含量。     

五氯酚在长期定位施肥土壤中的残留动态

研究好氧和厌氧条件下五氯酚 (PCP) 在长期不施肥 (CK),施无机肥尿素 (N),施有机肥 (OM)和无机有机肥配施 (N+OM) 4 种处理土壤中的残留动态.结果表明,无论在好氧或厌氧条件下,PCP 在土壤中的消解均遵循一级动力学方程.在好氧条件下,PCP 在 CK、N、OM 和 N+OM 4 种处理土壤中半衰期分别为 26.9、27.7、21.5、20.6 天,在厌氧条件下,PCP 的半衰期分别为 30.8、32.2、27.1、25.9 天.表明无论在好氧或厌氧条件下,长期单施有机肥或无机有机肥配施显著加速 PCP 在土壤中的消解,原因可能是长期单施有机肥或无机有机肥配施能显著提高土壤有机质含量和微生物活性,加速 PCP 在土壤中的消解.好氧条件下 PCP 的消解速率显著高于厌氧条件.     

不同培肥方式对复垦土壤玉米养分吸收及肥料利用率的影响

为研究不同培肥处理对平朔露天煤矿复垦土壤作物养分含量及肥料利用率的影响,进行了玉米盆栽试验,结果表明:不同培肥处理对玉米植株的N,P,K含量均有提高作用,玉米N,P,K在根、茎、叶器官分配顺序为叶 > 茎 > 根;有机肥、菌肥和配施低浓度化肥处理对玉米N素含量增加最明显,有机肥、菌肥和化肥配施各处理对玉米P和K含量增加最明显,其次对玉米N,P,K含量增加较明显的为有机肥配施菌肥处理,而单施有机肥处理对玉米N,P,K含量增加效果最差;有机肥、菌肥和化肥配施处理对玉米N,P,K肥利用率高于有机肥配施菌肥处理更高于单施有机肥处理,此研究为恢复矿区复垦土壤肥力水平提供理论依据。     

减量施肥条件下生物有机肥对土壤养分供应及小白菜吸收的影响

[目的]研究化肥减量施用条件下混合加入生物有机肥对土壤养分供应、蔬菜养分吸收及生物量的影响,为化肥减量化应用的实践提供理论依据。[方法]采用盆栽试验方法,以小白菜为供试作物,研究生物有机肥与不同比例的化肥配合施用,对土壤碱解氮、速效磷、速效钾以及蔬菜生物量、氮磷钾吸收量的影响。[结果]生物有机肥在一定的时间内能够提高土壤氮、磷、钾的供给,在减少该区常规施肥用量15%~25%的条件下,对土壤供肥能力不产生明显的影响,并可减少农业面源污染,减轻环境污染压力;小白菜生长试验显示,两种肥料混合施用,在减少化肥常规用量的15%~25%时,对小白菜的生物量、氮磷钾吸收量均不产生不利影响,并在一定程度上提高肥料的利用率。[结论]生物有机肥对土壤氮、磷、钾不仅具有活化作用,还能稳定氮、磷、钾养分的供应。     

长期定位施肥对黑土磷酸酶活性的影响

对长期不同培肥制度下黑土磷酸酶活性进行研究。结果表明,中性磷酸单酯酶活性最高,磷酸二酯酶活性次之,磷酸三酯酶活性最低。不同施肥处理中性磷酸单酯酶活性顺序为:NPKNKM1+N2PK秸秆+N3PKCKM2+N1PK。磷酸二酯酶活性顺序为:M1+N2PKM2+N1PK秸秆+N3PKCKNKNPK。磷酸三酯酶活性各处理间无显著差异。     

土壤类过氧化物酶活性对长期施肥的响应

为探究不同施肥处理对土壤类过氧化物酶活性的影响，以灰漠土和红壤长期定位试验站施肥处理土壤为研究对象，借助纳米矿物颗粒的类酶颜色反应原理，研究了不施肥(CK)、施用化肥(NPK)、施用化肥和有机肥(NPKM)和施用有机肥(M)土壤类过氧化物酶活性的变化。结果表明：与天然辣根过氧化物酶(HRP)相似，土壤也具有经典的催化颜色反应，灰漠土和红壤类过氧化物酶活性范围为0.4～1.0 U/kg。长期施肥显著改变了土壤类过氧化物酶活性，其中以M处理土壤类过氧化物酶活性为最高，可达0.7 U/kg，比CK处理增加了70%以上。不同施肥年限下，CK和NPK处理土壤类过氧化物酶活性并无显著差异，而M和NPKM处理土壤类过氧化物酶活性则随施肥时间线性增加(R²=0.71,P<0.01)。高温灭菌处理后，土壤类过氧化物酶活性大多没有改变，表明其活性是土壤本身固有的氧化还原特性；但M处理红壤类过氧化物酶活性比CK和NPK处理红壤稳定性更高。皮尔森相关性分析表明，类过氧化物酶活性可能影响土壤可溶性矿质元素(如硅和镁)水平。因此，施肥措施可以通过改变土壤固有类过氧化物酶活性而影响养分周...     

模拟降雨条件下肥料品种与施肥方式对氮素径流流失的影响

为研究施肥对氮素径流流失的影响,选择山东省泰安市典型农田为试验地点,采用4次重复人工降雨试验方法,研究降雨径流过程中不同肥料品种和不同施肥方式对地表径流氮素流失的影响机制.结果表明:在降雨强度和施肥量一致的条件下,施用速效氮肥碳酸氢铵肥料引起氮素流失量最大,尿素次之,控释尿素最低.施肥翻耕深度增大有利于降低径流氮素流失量,在翻耕深度相同时,条施施肥方式比穴施和混施造成的径流氮素流失量更大.相关分析表明,径流中铵态氮含量和泥沙产量的差异是影响氮素径流的主要原因.在适宜的降雨条件下,合理施肥是控制氮素径流流失和减少农田氮素污染的关键途径之一.     

南方旱坡地土壤雨季径流量与养分流失的研究

在广西旱坡耕地进行径流小区试验,研究不同施肥和种植经营模式对养分径流总量,氮、磷、钾流失率,甘蔗养分利用率的影响,筛选南方旱坡地甘蔗养分流失率低经营模式。结果表明:不施肥的甘蔗对照(CK)处理的径流水总量、总氮、铵态氮、总磷、总钾流失总量最大,分别为724.65t/hm2,3.70kg/hm2,1.26kg/hm2,0.62kg/hm2,3.36kg/hm2。60%的甘蔗常规施肥(SF60%)施用、甘蔗常规施肥+蔗叶覆盖(SF+H)、甘蔗常规施肥+套种花生+蔗叶覆盖(SF+T+H)处理与甘蔗常规施肥(SF)处理相比,减少了N,P,K养分流失量。甘蔗常规施肥+蔗叶覆盖(SF+H)处理比甘蔗常规施肥(SF)处理的N,P,K流失率分别降低了82.54%,64.29%,20.00%。甘蔗常规施肥+蔗叶覆盖(SF+H)处理比甘蔗常规施肥(SF)处理的N,P,K利用率分别提高了56.73%,38.78%,7.87%。径流量、铵态氮与氮肥投入总量、磷肥投入总量、钾肥投入总量均呈极显著负相关(p0.01)。甘蔗常规施肥+蔗叶覆盖(SF+H),甘蔗常规施肥+套种花生+蔗叶覆盖(SF+T+H)处理与甘蔗常规施肥(SF)处理相比,能减少养分流失量和流失率,还提高甘蔗的养分利用率,是适合南方旱坡耕地推广的两种经营模式。     

氮肥和土壤质地对滴灌棉花根系分布及产量的影响

通过大田二因素随机区组试验,研究了滴灌条件下不同质地棉田土壤棉花根长密度和根表面积的垂直分布特征及其对产量的影响。结果表明:(1)施肥、灌水都可以显著降低棉花根长密度和根表面积,其关系表现为显著负相关;(2)花期之前棉花在0~20 cm土层根长密度表现为砂土黏土壤土,花期之后表现为砂土壤土黏土;在20~40 cm土层表现为壤土黏土砂土,且深层土壤砂土中棉花根长密度下降势显著高于壤土、黏土;在不同质地土壤中,粗根表面积均表现为N2(施氮量360 kg/hm~2)N3(施氮量480 kg/hm~2)N1(施氮量240 kg/hm~2)CK(不施氮处理);(3)根系分布特征参数与籽棉产量相关性分析结果显示,根长密度、根表面积对籽棉产量的形成均有显著影响,棉花籽棉产量的有效提高手段之一是在某些特定生育期适度地降低根系特征参数。     

Biochar‐Based Fertilization with Liquid Nutrient Enrichment: 21 Field Trials Covering 13 Crop Species in Nepal

Biochar produced in cost‐efficient flame curtain kilns (Kon‐Tiki) was nutrient enriched either with cow urine or with dissolved mineral (NPK) fertilizer to produce biochar‐based fertilizers containing between 60–100 kg N, 5–60 kg P₂O₅ and 60–100 kg K₂O, respectively, per ton of biochar. In 21 field trials, nutrient‐enriched biochars were applied at rates of 0·5–2 t ha⁻¹ into the root zone of 13 different crops. Treatments combining biochar, compost and organic or chemical fertilizer were evaluated; control treatments contained same amounts of nutrients but without biochar. All nutrient‐enriched biochar substrates improved yields compared with their respective no‐biochar controls. Biochar enriched with dissolved NPK produced on average 20% ± 5·1% (N  = 4 trials) higher yields than standard NPK fertilization without biochar. Cow urine‐enriched biochar blended with compost resulted on average in 123% ± 76·7% (N  = 13 trials) higher yields compared with the organic farmer practice with cow urine‐blended compost and outcompeted NPK‐enriched biochar (same nutrient dose) by 103% ± 12·4% (N  = 4 trials) respectively. Thus, the results of 21 field trials robustly revealed that low‐dosage root zone application of organic biochar‐based fertilizers caused substantial yield increases in rather fertile silt loam soils compared with traditional organic fertilization and to mineral NPK or NPK‐biochar fertilization. This can be explained by the nutrient carrier effect of biochar, causing a slow nutrient release behaviour, more balanced nutrient fluxes and reduced nutrient losses, especially when liquid organic nutrients are used for the biochar enrichment. The results open up new pathways for optimizing organic farming and improving on‐farm nutrient cycling. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.