水氮调控对设施土壤氨挥发特征的影响

基于连续6年设施番茄水氮调控定位试验,采用高分辨激光光谱法观测分析灌水下限(土壤水吸力为W_1:25 kPa、W_2:35 kPa、W_3:45 kPa)和施氮量(N_1:75 kg N/hm~2、N_2:300 kg N/hm~2、N_3:525 kg N/hm~2)对设施土壤氨挥发通量、累积挥发量、番茄产量及单产累积排放量的影响。结果表明:灌水下限、施氮量及两者交互作用极显著的影响设施土壤氨挥发通量峰值、累积挥发量、单产氨挥发累积量、氨挥发损失率和番茄产量。氨挥发通量表现为施氮后6～8天氨挥发达到峰值。经验S模型可以较好地表征基肥和追肥2个时期氨挥发累积量随时间的变化,氨挥发特征参数表现为基肥期以灌水下限和水氮交互影响为主,追肥期以施氮量和水氮交互影响为主。与基肥相比,采用滴灌追肥可显著的降低氨挥发累积量94.78%～96.30%。受土壤pH和土壤NH_4~+-N含量及施肥带比例影响,氨挥发的氮损失率在0～2%。施氮量为300 kg N/hm~2和灌水下限25 kPa组合的水氮处理(W_1N_2)是协调氨挥发量和设施番茄产量的最佳水氮管理模式。     

不同滴灌施肥量对沙地玉米氮效率及硝态氮的影响

探索沙地春玉米最佳滴灌施肥方案是提高其生育期氮积累和氮效率的有效途径。试验采用三因素D饱和最优设计,研究拔节期、抽雄期和收获期玉米产量、生育期植株不同器官氮积累和硝态氮含量的差异,结果表明:(1)随着玉米生育期推进,整株氮积累逐渐增加,叶片、茎下降,籽粒增加,高氮处理(氮肥240 kg·hm~(-2))显著高于其他处理;(2)N_3P_1K_3处理产量最高(13 875 kg·hm~(-2)),氮素转运量和营养器官贡献率显著高于其它处理,氮收获指数和氮肥偏生产力较低;(3)土壤硝态氮含量随植株生长吸收逐渐降低,以滴头处0～20 cm硝态氮含量最高,20～60 cm逐渐降低;(4)不同施氮处理的硝态氮含量有差异,拔节期施肥处理均与CK差异显著,抽雄期和收获期中氮处理和高氮处理对硝态氮影响显著。高氮处理中土壤0～60 cm硝态氮含量与播前基本一致,维持了土壤硝态氮的平衡。综合考虑产量、氮效率及土壤硝态氮平衡方面的因素,膜下滴灌条件下,陕北风沙滩地玉米合理的施肥为N_3P_1K_3处理,即施氮肥240 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2),钾肥225 kg·hm~(-2)。     

华北平原中部夏玉米农田不同施氮水平氨挥发规律

以华北平原中部地区潮土为对象,研究了撒施不同水平尿素对夏玉米季氨挥发的影响,为合理施用氮肥和减少农田氨挥发损失提供依据。结合当地农民种植与施氮习惯,试验设置8个施氮水平,分别为0(N0)、50(N1)、100(N2)、150(N3)、200(N4)、250(N5)、300(N6)、400(N7)kg·hm~(-2),利用田间试验原位测定-密闭室连续抽气法测定氨挥发。结果表明,夏玉米种植体系在施入氮肥后发生了明显的氨挥发,且氨挥发主要发生在施肥后5 d内,在施肥后1～3 d出现氨挥发速率峰值,基肥与追肥后氨挥发通量最大分别达到N 2.35、5.30 kg·hm~(-2)·d~(-1),基肥期氨挥发量在N 3.76～9.82 kg·hm~(-2),追肥期氨挥发量在N 5.79～27.29 kg·hm~(-2)。在整个夏玉米生长期间,氨挥发量随着氮肥施用量的增加而增加。施氮量为200 kg·hm~(-2)条件下,氨挥发量相对较低,夏玉米产量为10 721.87 kg·hm~(-2),高于其他施氮水平处理的玉米产量。可见,合理的氮肥用量能够兼顾产量和生态环境,京郊夏玉米田间土壤在200 kg·hm~(-2)的氮肥水平下,玉米产量最高且氨挥发损失较低。     

施氮对库尔勒香梨树体氮素吸收和积累的影响

以6年树龄库尔勒香梨为试材,采用整体挖掘和分器官解剖的方法,对不同施氮处理库尔勒香梨树体氮素吸收和积累进行分析。结果表明:年生长周期内库尔勒香梨树体干物质形成及氮素累积主要以当年新生器官侧枝、叶和果实为主,其中叶片对香梨树体干物质积累和氮素吸收、积累的贡献较大。施氮对库尔勒香梨树体干物质、氮素积累和产量形成具有显著的促进作用,但并不是氮肥施得越多越好。结合不同施氮处理下库尔勒香梨树体的当季肥料利用率和农学养分效应,推荐6年生库尔勒香梨最佳施氮量为300 kg·hm~(-2)(0.667 kg·株~(-1))。     

减量化施肥对大豆和玉米产量及效益影响

为明确黑土耕地生产力、施肥情况及肥料利用率状况,本研究在逊克、爱辉、北安、海伦和巴彦进行大豆、玉米减量化施肥试验,结果表明,不施肥大豆产量为1 370kg·hm~(-2)~3 586kg·hm~(-2),变异系数达35%,2014年施肥大豆增产2%~45%,仅爱辉达到显著增产,大豆氮磷钾肥利用率偏低,分别为13.7%~20.9%、5.1%~10.5%、8.0%~20.4%2015年爱辉、逊克、北安施肥处理(NPK、N_2PK和N_2P_2K)均比对照显著增加了大豆产量,然而除爱辉外,与NPK相比增施肥料处理(N_2PK和N_2P_2K)对大豆产量及经济效益增加不显著,单一肥料经济效益氮肥高于钾肥和磷肥,其中磷肥为负效益,大豆N_2PK(N61.5kg·hm~(-2),P_2O_569kg·hm~(-2),K_2O46kg·hm~(-2)处理获得经济效益最高。施肥后玉米增产幅度更高,可达32%~148%,但不同施肥处理间玉米产量差异不显著,增施肥料未能继续增加玉米产量,玉米施磷肥经济效益高于氮肥和钾肥。总之黑土区北部大豆施肥量可减少25%,主要降低磷肥和钾肥施用量,建议为N 60 kg·hm~(-2)P_2O570 kg·hm~(-2),K_2O40 kg·hm~(-2),玉米施肥可减少30%,主要降低氮肥和钾肥施用量,建议为N 150 kg·hm~(-2)P_2O_560 kg·hm~(-2),K_2O 40 kg·hm~(-2)。     

长期定位施肥对潮土氮素矿化特性及作物产量的影响

基于连续进行37a的莱阳长期定位施肥试验,采用田间原位—离子交换树脂法(ISC—IERB)研究了冬小麦—夏玉米轮作制下长期施用氮肥及其配施磷钾肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,并探究了氮素矿化特性及冬小麦或夏玉米产量之间的关系。结果表明,与长期不施肥(CK)相比,长期施肥使土壤全氮和矿质氮含量分别显著增加60.2%~130.9%和65.4%~307.8%;在施等量氮肥情况下,氮磷钾配施(N~2PK)较氮肥单施(N_2)使土壤全氮显著降低8.0%~8.6%。在冬小麦和夏玉米生长季,低氮处理(N_1,138kg N/hm~2)氮净矿化量分别为35.2mg/kg和76.7mg/kg,高量氮肥(N_2,276kg N/hm~2)处理氮净矿化量分别为76.6 mg/kg和105.4 mg/kg,N_2较N1分别显著增加117.8%和37.5%,高氮配施磷钾(N_2PK,N_2P,N_2K)与N_2氮净矿化量差异不显著;在冬小麦和夏玉米生长季,N_2PK处理作物吸氮量较CK分别显著增加320.0%和155.2%;N_2土壤表观淋失最严重,而氮磷钾配施有利于滞缓氮素淋失。与CK相比,长期施肥使夏玉米、冬小麦产量分别显著提高136%~327%和56%~317%;N_2PK夏玉米和冬小麦产量均最高,分别为9 659,5 484kg/hm~2。总之,增施氮肥是提高土壤供氮潜力的基础,氮磷钾配施有利于提高作物对氮素的吸收,并提高作物产量。     

氮肥施用对库尔勒香梨园土壤有机碳和无机碳剖面分布的影响

为给香梨生产过程中氮肥的合理施用提供科学依据,对树龄为6年的库尔勒香梨树进行研究,在香梨年生长的不同生育期,采用土钻分层取土法取样,研究了0、150、300、450 kg/hm² 4个施氮水平(分别用N0、N1、N2、N3表示)下对库尔勒香梨园土壤碳素剖面分布和累积的影响。研究表明,随生育期的进行和土层深度的加深,果园土壤有机碳、无机碳、全碳含量和累积量都逐渐减少。有机碳剖面分布以表层(0～20 cm)含量最高,随土层的加深逐渐降低。无机碳剖面分布以表层(0～20 cm)最高,随土层加深呈现出高-低-高-低型波动变化。0～20 cm土层土壤中有机碳组分占比和累积量占比都较100～120 cm底层的占比大,无机碳则相反。无机碳含量与有机碳含量显著正相关,相关系数为0.221,二者之间存在转换关系,部分有机碳转化为碳酸盐。施氮处理较不施氮处理能够显著提升土壤中有机碳、无机碳、全碳含量和累积量,以N2处理效果为佳,在膨果期N2处理较N0处理有机碳、无机碳、全碳含量分别提高20%、40%、31%。以减少果园土壤碳素流失、提高碳素含量为目的,推荐6年树龄库尔勒香梨生产过程中以300 kg/hm²的施氮量为最佳。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响

采用田间试验裂区设计方法,研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响。补灌设3个水平,在冬小麦拔节期0—40cm土层补灌至土壤目标相对含水量的60%(W_1),70%(W_2)和80%(W_3)。施氮设3个水平:不施氮(N_0)、施纯氮195kg/hm~2(N_(195))和255kg/hm~2(N_(255))。结果表明:(1)不同补灌和施氮对冬小麦关键生育期株高、叶面积影响效果较为显著,同一补灌处理下,其冬小麦株高、叶面积均表现为N_(255)N_(195)N0(p0.05)。N_(195)、N_(255)处理显著高于N_0处理,但N_(195)及N_(255)处理间无显著性差异(p0.05),同一施氮处理下,W_2(569.4m~3/hm~2)、W_3(873.45m~3/hm~2)处理显著高于W_1(265.2m~3/hm~2)处理,但W_2及W_3处理间无显著性差异(p0.05)。说明过量施氮和补灌对冬小麦株高、叶面积无显著性作用。(2)同一施氮水平下,补灌对冬小麦的增产效应随施氮量的增加呈下降趋势,说明施氮和补灌对冬小麦产量存在一定的临界值,超过临界值,产量下降。当施氮量为195kg/hm~2,补灌量为田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2)时达最高产8 500kg/hm~2。(3)冬小麦成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著高于不施氮处理(p0.05),但在W_2、W_3处理下,N_(255)相较于N_(195)显著下降(p0.05),特别是在W_3(873.45m~3/hm~2)水平下,N_(255)甚至低于N_0处理;在N_0、N_(195)处理下,植株氮素积累量随补灌量的增加显著增加(p0.05),但在N_(255)处理下并无显著差异(p0.05),说明适量补灌、施氮可提高冬小麦的吸氮能力,但过量补灌、施氮并不利于植株对氮素的吸收。(4)拔节期补灌量的增加虽提高了冬小麦的吸氮能力,促进冬小麦吸收较多的氮素,却抑制了冬小麦体的氮素向籽粒的转移和分配。综合考虑冬小麦生长状况及氮素风险状况,建议施氮量为195kg/hm~2、补灌至田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2),作为该区域适宜的水、肥用量。     

综合产量和土壤N2O排放的马铃薯施氮量分析

施氮可提高作物产量,但同时也增加温室气体N_2O的土壤排放量。研究施氮量与产量和土壤N_2O排放的关系,对保障作物产量并兼顾环境效应的农业生产实践具有重要指导意义。该研究设置N0(0)、N1(67.5 kg/hm~2)、N2(125 kg/hm~2)、N3(187.5 kg/hm~2)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放进行田间原位测定,研究施氮量对马铃薯产量、土壤N_2O排放的影响,分析综合产量与土壤N_2O排放的合理施氮量。结果表明:施氮显著增加马铃薯产量和土壤N_2O累积排放量,较不施氮(N0)处理,N1、N2和N3处理马铃薯产量增加78.5%、93.1%和95.6%;生育期N1、N2和N3处理马铃薯土壤N_2O累积排放量分别是N0处理的2.3、4.4和6.7倍。同时,随施氮量增加,N_2O排放系数、硝态氮强度和单产N_2O排放量均显著增加。在低氮处理(N0、N1)时,土壤N_2O排放通量与土壤温度、湿度显著正相关,而在高氮水平时,土壤N_2O排放通量与土壤硝态氮含量显著正相关。施氮67.5 kg/hm~2可确保研究区马铃薯产量并有效降低土壤N_2O排放。     

施氮量对冬小麦—夏玉米土壤氮素表观盈亏的影响

通过河北清苑连续6年的田间定位试验,以冬小麦—夏玉米轮作体系作为对象,设置不同的施氮处理(N_0、N_(100)、N_(180)、N_(255)、N_(330)),研究不同施氮量对冬小麦—夏玉米轮作体系的土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明:6年土壤表观氮素累积盈亏量随施氮量的增加而增加,N_0和N_(100)处理的土壤氮素累积盈亏量为负值,N_(180)、N_(255)和N_(330)处理的土壤氮素累积盈亏量分别高达382,1 173,2 116kg/hm~2;各处理的氮素表观盈亏量年际间变异较大,而在2种作物上的氮素累积盈亏量差异不大;在冬小麦季和夏玉米季,土壤氮库达到平衡状态的施氮量分别为155,134kg/hm~2;土壤氮素表观盈亏量均与土壤无机氮变化量呈显著负相关,与施氮量呈显著正相关,且随降雨量的增加呈增加趋势;不同生育期的结果表明,在冬小麦—夏玉米生长前期均表现土壤氮素盈余,而后期土壤氮素亏缺。因此合理施用氮肥既要考虑土壤氮素盈亏,也要关注生育期的分配。