农田养分再循环研究Ⅳ.防止粪肥氨挥发的研究

研究了畜禽粪肥和人粪肥在分别添加稻草；潮土；红壤；过磷酸钙等物质后，各自的氨挥发曲线的特征，为在田间条件下谋求有效防止粪肥氨挥发的措施提供一定的理论依据。     

农田养分再循环研究Ⅲ.粪肥的氨挥发

随着我国农业生产的发展和作物产量的提高,化肥的用量也在不断增加。但从进一步改善农产品质量、提高经济效益、保护生态环境和人类健康、保持和提高土壤肥力来说,农业的出路在于逐步建立“低投入的持久农业”，这需要通过扩大农业再循环才能达到。     

保护性耕作与平衡施肥对巢湖流域稻田氮素径流损失及水稻产量的影响研究

采用田间小区试验,连续2年研究了巢湖流域保护性耕作与平衡施肥对稻田氮素径流流失特征和水稻产量的影响。结果表明,巢湖流域水稻田在传统耕作条件下径流液中TN的浓度范围是0.73～15.33mg·L-1,DN是氮素径流流失的主要形态,约占TN的74%～92%,NH4＋-N和NO3--N所占比例差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及作物的不同生育期有关。氮素径流损失量年际差异比较大,2008年和2009年分别是2.91kg·hm-2和6.23kg·hm-2,分别占施氮量的1.62%和3.46%。由于降雨事件的偶然性,平衡施肥对氮素径流损失量的影响具有很大不确定性,径流流失风险仍难以控制;保护性耕作能有效地降低氮素径流流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小。与T（传统耕作）处理相比,TS（传统耕作＋秸秆还田）处理、BF（平衡施肥）处理和NTS＋BF（少免耕＋秸秆还田＋平衡施肥）处理水稻产量平均增产幅度分别为9.97%、13.60%和23.18%,产量差异达到显著水平。因此,保护性耕作可以作为源头控制稻田氮素流失的较好措施之一加以推广。     

太湖水稻土麦季尿素氨挥发损失

Ammonia volatilization losses from urea applied as a basal fertilizer and a top dressing at tillering stage in a wheat field of Taihu Region, China, were measured with a micrometeorological technique. Urea as fertilizer was surface broadcast at 81 (low N) and 135 (high N) kg N ha-1 as basal at the 3-leaf stage of the wheat seedling on December 2002, and 54 (low N) and 90 (high N) kg N ha-1 as top dressing on February 2003. Ammonia volatilization losses occurred mainly in the first week after applying N fertilizer and mainly during the period after basal fertilizer application, which accounted for more than 80% of the total ammonia volatilization over the entire wheat growth period. Regression analysis showed that ammonia volatilization was affected mainly by pH and NH4^ -N concentration of the surface soil and air temperature.Ammonia volatilization flux was significantly correlated with pH and NH4^ -N concentration of the surface soil and with daily air average temperature and highest temperature. Thus, application of urea N fertilizer to wheat should consider the characteristics of ammonia volatilization in different periods of N application so as to reduce ammonia losses.     

长期施肥对黄淮海平原小麦氮素吸收及氨挥发的影响

黄淮海平原是我国重要的粮食主产区,针对该区域氮肥利用率低且损失率高等问题,以国家土壤质量新乡观测实验站为研究平台,监测长期不同施肥模式下小麦玉米轮作体系土壤氮素损失规律,探讨减少黄淮海平原土壤氨挥发的科学施肥方式,为提高氮肥利用效率提供理论依据。设置了对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、秸秆还田配施化肥 (NPK+S)、化肥增施有机肥(NPK+M)5个处理,于小麦季观测潮土氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、pH值对氨挥发的影响。结果表明,长期施肥对小麦产量及氮素吸收有显著影响。各施肥处理小麦产量均显著高于CK处理,且籽粒、秸秆和颖壳产量以NPK+M处理最高,分别达11.6、13.38和3.34 t·hm-2,较NPK处理分别增加15.6%、39.1%和18.4%。各处理的小麦地上部吸氮量以NPK+M处理最大,达306.67 kg·hm-2,较NPK、NPK+S处理分别提高14.3%、44.7%。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,小麦季土壤氨挥发速率峰值主要在施肥后1～4 d 内,其中NPK+S处理观测到的峰值高达N 0.40 kg·hm-2·d-1,     

施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响

采用通气法进行不同秸秆还田方式、施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨挥发影响的研究。结果表明,秸秆还田同秋季耕翻深施肥结合,可以大幅度减少春玉米农田土壤氨挥发损失。试验测定期间,春施肥各处理的田间土壤氨挥发总量较大且处理间有明显差异,特别是秸秆直接还田春施肥处理(S3)氨挥发量最高,达30.36kg/hm2,较不施肥处理多挥发26.91kg/hm2,田间氨挥发损失占到施N肥总量的17.94%;秋施肥各处理的田间土壤氨挥发总量介于5.57~6.92kg/hm2间,田间氨挥发损失仅占施N肥总量的0.28%~1.18%,各处理间差异甚微,氨挥发损失总量极低。春施肥同秋施肥处理间比较,田间土壤氨挥发总量也存在明显差异,以秸秆覆盖间(S2、A2)差异最小,为2.65kg/hm2,以秸秆直接还田间(S3、A3)差异最大,为25.58kg/hm2,氨挥发损失增加了1.77%~17.06%。     

表施氮肥后土壤水分与氨挥发的关系

土壤水分含量是影响氮肥氨挥发的重要因素，关于尿素（Ｕ）或尿素－硝酸铵（ＵＡＮ）溶液的氨挥发与水分蒸发之间的关系以及这两个过程的动力学信息尚不多见。我们测定了ＳＴ．Ｂｅｒｎａｄ土壤（壤质，混合矿物型，非酸性，寒冷型的弱发育湿润软土）以及Ｓｔｅ．Ｓｏｐｈｉｅ土壤（砂质，混合矿物型，非酸性，塞冷型的弱发育湿润软土）表施Ｕ和ＵＡＮ溶液的氨挥发量。土样水势为＜－１．５到０．０１ＭＰａ，使用通气培育装置测定。     

长期耕作和施肥对白浆土氮素矿化的影响

好气培养条件下,白浆土有机N矿化量随培养时间延长而增长,但增加速度趋于下降,两者之间的数量关系遵从化学反应一级方程式。不同处理之间N矿化位势值高低排列顺序为:有机肥(403.55mg/kg)>秸秆还田(365.36mg/kg)>化肥(335.25mg/kg)>免耕(328.05mg/kg)>深翻(324.74mg/kg)>CK(268.65mg/kg)。N矿化位势值在3种耕法中未表现出明显差异。有机N矿化半衰期与施肥有关,有机肥处理的矿化半衰期最长,CK处理最短,有机肥比CK处理多4.12周。各施肥处理之间N矿化速率常数相差不大。     

机械起垄侧条施肥对大白菜产量和氨挥发的影响

通过两年田间试验,探究大白菜机械起垄侧条施肥合适的垄宽,并进一步研究在最适垄宽下该技术对大白菜产量、经济效益和氨挥发损失的影响。第一年试验设置4个处理:机械宽垄侧条施肥习惯施氮量处理(N480+MW)、机械宽垄侧条施肥减氮30%处理(N340+MW)、机械窄垄侧条施肥减氮30%处理(N340+MN)、人工宽垄习惯施氮量处理(N480+HW),第二年选用55 cm宽垄设置4个处理:人工起垄不施化肥氮处理(N0+HW)、人工起垄习惯施氮量处理(N480+HW)、人工起垄减氮30%处理(N340+HW)和机械起垄侧条施肥减氮30%处理(N340+MW)。研究结果表明:55cm宽垄比30cm窄垄种植可以提高大白菜产量15.4%～17.8%,在55 cm宽垄种植模式下机械起垄侧条施肥技术可以在减肥30%基础上获得最高生物产量、商品产量和净经济效益,分别为78.5 t/hm²、43.2t/hm²和30959元/hm²。与N480+HW、N340+HW和N0+HW处理相比,N340+MW处理生物产量分别增加8.8%、15.2%和58....     

不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响

【目的】随着一次性施肥逐渐发展为东北地区玉米种植的主要施肥方式,控释肥料、脲甲醛肥料和稳定性肥料等新型高氮复混(合)肥料在一次性施肥中的比例不断增加。本文在吉林省中部黑钙土上设置玉米田间试验,以明确相同养分条件下,不同类型高氮复混(合)肥料在玉米上一次性施用的增产效果及氨挥发状况。【方法】试验于2013年5月至10月在吉林省梨树县榆树台镇新兴黄家窝保村进行,试验地土壤为黑钙土,试验共设7个处理,分别为不施氮(N0)、常规施肥(Con)、高塔肥料(HT)、掺混肥(BB)、控释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)和稳定性肥料(SF),每个处理3次重复,小区面积40 m2。除常规施肥处理的氮肥分为基肥和追肥(基追肥比例为1∶2)外,其他处理均采用一次性基施。各处理氮、磷、钾施用量分别为224、88、88 kg/hm2。在施肥后采用通气法对土壤氨挥发状况进行原位连续测定,于播种前和收获后分别用土钻采集0—100 cm土壤样品,采用1 mol/L的KCl溶液浸提,然后用连续流动注射分析仪[AA3(AUTOANALYSIS3),德国产]测定土壤NH+4-N和NO-3-N含量。玉米成熟期对各处理进行测产,并在每个小区选取3株有代表性的植株,分为秸秆和籽粒,烘干后称重,全部粉碎后测定植株中的氮含量,计算植株吸氮量。【结果】从收获后产量及氮素养分吸收利用的分析可以看出,与不施氮处理相比,施氮肥具有明显的增产效果,增产率达到18.9%24.1%,而在施氮量相同的条件下,一次性施用不同类型的高氮复混(合)肥间的产量无明显差异,介于12197 12899 kg/hm2之间;控释肥、脲甲醛肥料和稳定性肥料3个处理的氮肥当季利用率分别为27.9%、37.7%和28.8%;植株吸氮量分别为277.5、299.3和279.3 kg/hm2,均高于其他处理;肥料施入土壤后,不同时期的氨挥发速率整体上表现为先增加后降低的趋势,各肥料的氨挥发速率的差异主要集中在施肥后的3 13天,氨挥发速率峰值的大小为常规施肥高塔肥料掺混肥控释肥稳定性肥料脲甲醛肥;控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的氨挥发量分别为10.6、8.1和10.3 kg/hm2,相当于施氮量的4.7%、3.6%和4.6%,明显低于掺混肥(14.8 kg/hm2)和高塔肥料(23.0 kg/hm2);从土壤-作物体系中的氮素平衡可以看出,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的表观损失量分别为103、79和73 kg/hm2,明显低于掺混肥(136 kg/hm2)和高塔肥料(123 kg/hm2);且与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料可以提高氮肥利用率7.7 17.5个百分点,有效降低氮素损失。【结论】在黑钙土区一次性施肥模式下,不同类型高氮复混(合)肥间的玉米产量无明显差异;与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料3种新型肥料可以促进植株对氮素的吸收利用,氮肥当季利用率提高38.1%86.6%,氨挥发速率降低40%96.5%,氨挥发损失量减少39.2%81.3%,且在环境可接受范围内有效维持玉米生育期间的土壤无机氮含量,保证了土壤氮素供应。     

保护性耕作对温室效应的影响

农业是非常重要的温室气体排放源,而不合理的农田管理措施强化了农田排放源的特征,同时弱化了吸收汇的作用。保护性耕作对温室效应的影响来自两方面,一方面是免耕减少了农田CO2排放,对CH4和N2O排放的影响不明确;另一方面是秸秆还田以后部分秸秆C以气体形式释放进入大气,增加了农田CO2、CH4排放,但秸秆还田相对其他用途提高了土壤固碳潜力,减少了总的温室气体排放量。通过耕作与秸秆管理对温室气体排放资料的整理分析,指明保护性耕作是一种有利于减少温室效应的农田管理措施,为保护性耕作的温室效应研究提供借鉴。     

交替灌溉施肥对夏玉米土壤氨挥发的影响

为了解交替灌溉施肥条件下土壤氮素平衡过程,提高氮肥利用率,采用密闭法研究了夏玉米农田土壤氨挥发速率和挥发量。结果表明：夏玉米拔节期追肥灌水后,不同处理的氨挥发速率峰值（1.68～3.97 kg/hm2×d）出现在第2天,而后迅速下降并进入低挥发阶段;抽雄期追肥灌水后,水肥异区交替灌溉施肥处理的氨挥发速率呈现上下波动变化;玉米拔节期追肥灌水的氨挥发量和损失率远远小于抽雄期。在灌水量350 m3/hm2、施肥量256.08 kg/hm2时的氨挥发量最低。与常规灌水施肥处理相比,水肥异区交替灌溉施肥处理可明显减少氨挥发损失。     

施肥对云南洱海流域蒜田土壤氨挥发和大蒜产量的影响

[目的]探究不同施肥措施及施氮量对大蒜产量的影响以及蒜田的氨挥发排放特点,实现在保证效益的前提下的最小环境代价.[方法]田间试验在云南省大理市进行,试验设不施肥(CK);常规施肥(N、P2O5、K2O分别为675、180、150 kg/hm2,CF);减少20％的CF处理化肥用量(N、P2O5、K2O分别为540、14...     

黄河上游灌区稻田氨挥发损失研究

采用密闭气室间歇式抽气法研究了黄河上游灌区不同施肥处理下稻田氨挥发损失特征。结果表明,在水稻全生育期不同施肥处理下稻田氨挥发量为N 27.6～94.1 kg/hm2,肥料氮损失率为16.4%～22.2%;不同施肥阶段氨挥发损失持续时间为10 d左右,氨挥发最大峰值均发生在施肥后2～3d;分蘖肥后氨挥发损失量最大,损失量占全生育期损失总量的27.1%～37.0%。温度、光照、pH值是黄河上游灌区氨挥发的主要影响因素,稻田田面水铵浓度与氨挥发呈显著线性正相关。稻田氨挥发损失量随氮肥施用量的增加而增加,与习惯施肥（N300）相比,减氮20%（N240）及有机肥和化肥配合施用（N240-1/2OM）均能有效减少稻田氨挥发损失,且这两个处理的水稻产量最高,是生态效益和经济效益双赢的最佳模式。     

灌溉水盐度对滴灌棉田土壤氨挥发的影响

【目的】氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一,咸水灌溉直接或间接影响土壤的理化性质,进而影响土壤氨挥发,但目前对于咸水灌溉下氨挥发的报道还较少。因此通过田间试验研究尿素滴灌施肥条件下,淡水和咸水灌溉对棉田土壤氨挥发的影响。【方法】试验设置淡水和咸水两种灌溉水,其电导率(EC)分别为0.35和8.04d S/m(分别用CK和SW表示),氮肥(N)用量为240 kg/hm2。氨挥发的收集采用密闭室法,用稀硫酸作为氨的吸收液,测定用靛酚蓝比色法。【结果】1)灌溉施肥后,咸水滴灌棉田土壤盐分、脲酶活性和铵态氮含量均显著高于淡水滴灌。SW处理土壤电导率(EC1∶5)较CK平均高出4.53倍。灌溉施肥后SW处理土壤脲酶活性迅速增加,第4天达到最大,随后降低,SW处理脲酶活性较CK处理平均增加了20.6%。SW处理土壤铵态氮含量明显高于CK处理,尤其是灌溉施肥后第2天,SW处理铵态氮含量比CK处理增加了66.1%。2)SW处理棉田土壤p H值低于CK处理,但在灌溉施肥周期内都呈先增加后降低趋势,p H的变化在7.6~8.0之间。3)SW处理抑制了硝化作用,SW处理土壤硝态氮含量较CK处理显著降低。SW处理土壤硝态氮含量平均较CK低7.68%。4)3个灌溉施肥周期的平均温度分别为24.6℃、26.05℃和24.9℃,因此在第2个和第3个灌溉施肥周期氨挥发高,第1个灌溉施肥周期的总降水量最大,分别比第2和3个灌溉施肥周期高3.7 mm和10.2 mm,但降水量远远小于灌溉量,因此对于氨挥发影响不大。5)总体上,土壤氨挥发损失量在灌溉施肥后1~2天最大,占氨挥发总量的45.7%~79.3%,随后呈降低趋势;灌溉施肥后第1天土壤氨挥发最大,在3个灌溉施肥周期,SW处理第1天的氨挥发较CK分别增加70.7%、69.43%和60.8%。SW处理棉田土壤氨挥发显著高于CK处理。在三个连续灌溉施肥周期内,SW处理棉田土壤氨挥发累积总量为10.98 kg/hm2,CK处理为7.57 kg/hm2,SW处理较CK处理增加了45.1%。【结论】咸水灌溉促进了脲酶活性,但抑制了土壤的硝化作用,导致铵态氮含量增加,加剧了氨的挥发。温度升高促进土壤氨挥发,少量降雨对氨挥发影响不大。因此,滴灌施肥条件下,咸水灌溉会增加氨挥发损失。     

不同施氮量和施氮方式对稻田氨挥发损失的影响

采用密闭室法研究苏南地区稻麦轮作体系中,不同施N量和施N方式对水稻和小麦生育期氨挥发损失的影响。结果表明,优化施肥能明显降低稻-麦轮作系统中的氨挥发损失,在整个稻麦轮作体系中,优化和习惯的氨挥发损失占N肥施用量的百分比分别为7．05％±1.37％和9．81％±0．38％。稻季与麦季的氨挥发损失差异显著。稻季氨挥发损失量与N肥施用量呈乘幂关系上升,麦季则呈正的线性关系。水稻施肥后氨挥发持续的时间短,主要发生在施肥后1周以内,麦季持续时间较长,在施肥后10天左右。稻季和麦季的基肥阶段是主要的氨挥发时期,占各自氨挥发损失N的50％左右。     

优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米轮作体系的土壤氨挥发

采用密闭室间歇通气法研究优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米体系的土壤氨挥发损失。结果表明,肥料氮素氨挥发损失主要发生在施肥后的14 d 内, 冬小麦和夏玉米两个生长季氨挥发损失总量及其损失率均表现出随施氮量的降低而降低,玉米季氨挥发损失高于小麦季。习惯施肥小麦季和玉米季氨挥发总量是氮肥减量后移的2.28和2.03倍,而氮肥减量后移处理的小麦和玉米产量显著高于习惯施肥。氮肥后移可节省氮肥30%,是降低氨挥发损失的理想施肥方式。     

生物炭对潮土氨挥发及小麦氮素吸收的影响

为探明生物炭对河南潮土区土壤氨挥发和小麦氮素吸收的影响,本研究设置不施肥(CK)、氮磷钾化肥(NPK)、生物炭(BC)、化肥配施生物炭(BC+NPK)4个处理,测定小麦季土壤氨挥发速率、籽粒产量和氮素吸收量。结果表明,在小麦基肥期,CK和BC处理氨挥发速率相对稳定,平均速率在0.06 kg·hm^-2·d^-1左右,且无显著差异。而NPK和BC+NPK处理氨挥发速率在基肥施入后2～3 d达到峰值,分别为0.86和1.25 kg·hm^-2·d^-1,BC+NPK处理较NPK处理显著提高45.35%。在小麦追肥期,NPK和BC+NPK处理土壤氨挥发速率最大值分别为0.96和1.07 kg·hm^-2·d^-1,且均在追肥后第7天达到最大值。与NPK处理相比,BC+NPK处理导致土壤氨挥发累积量增加9.45%,在基肥期和追肥期分别增加了5.47%和13.44%。整个小麦生育期,BC+NPK处理的土壤铵态氮含量平均值为21.61 mg·kg^-1,较NP...