减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

施氮量对潮土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮磷淋溶的影响

潮土是我国华北地区主要土壤类型之一,潮土区是我国冬小麦-夏玉米作物的主要产区,研究不同施氮量潮土氮磷淋溶特征对于指导区域农田面源污染防控具有重要意义。本研究设置3个施肥处理,即传统施氮(CON)、优化施氮(OPT)和优化再减氮(OPTJ),利用田间渗漏池法,研究潮土冬小麦-夏玉米轮作农田硝态氮及总磷淋溶特征。结果表明:2016—2018年,冬小麦-夏玉米轮作周年不同施肥处理90cm土层年淋溶水量79.0～102.5 mm,不同淋溶事件间土壤淋溶液硝态氮浓度波动较大, CON、OPT和OPTJ处理单次淋溶事件硝态氮浓度分别为18.9～208.7(平均为72.7) mg·L~(-1)、9.0～99.2 (平均为33.8) mg·L~(-1)、4.7～55.5 (平均为15.4) mg·L~(-1)。本研究区域冬小麦-夏玉米轮作模式的氮素淋溶风险较高,磷素淋溶风险较低。传统施氮处理(CON)下农田硝态氮的平均淋溶量和表观淋失系数分别为66.4 kg·hm~(-2)和10.3%,而总磷(TP)为0.06 kg·hm~(-2)和0.04%。氮肥减施会显著降低氮素淋失,OPT和OPTJ处理的氮素淋溶减排率可达56.3%和78.9%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理硝态氮平均表观淋失系数分别为10.3%、6.2%和4.9%,随着施氮量的增加,硝态氮淋失系数动态增加。氮淋溶具有较大的年际变化,降雨量高的2018年比降雨少的2017年硝态氮淋溶量多57.0%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理总磷平均淋溶量分别为0.06 kg·hm~(-2)、0.06 kg·hm~(-2)和0.08 kg·hm~(-2)。适量减施氮肥会增加作物产量, OPT处理的作物产量是CON处理的1.08倍。然而,过量减施则会带来减产风险, OPTJ处理氮肥减施56%,作物产量比CON处理降低2.0%～8.1%。总之,潮土区农田硝态氮淋溶风险较大,适量减施氮肥能够在保证作物产量的基础上显著降低氮素淋失损失。     

施氮量对冬小麦产量的影响及土壤硝态氮运转特性

以冬小麦“西农9814”为材料进行大田试验,研究施氮量对小麦产量构成因素、土壤中硝态氮变化的影响。结果表明,适宜施氮量（N 276 kg/hm2）可以显著提高小麦的穗重、穗粒数、千粒重等产量构成因素,比对照增产24.6%。产量构成因素中以穗粒数与产量的相关性最强,达极显著水平,千粒重次之。土壤耕层硝态氮主要集中在0—40 cm土层,且含量随着施氮量的增加而增加。随着小麦生育期的推移,耕层中硝态氮呈下降趋势,0—40 cm耕层变化显著,到成熟期各土层硝态氮含量基本趋于一致。施氮量在N 0～207 kg/hm2范围内,硝态氮积累的增加量变化不显著,但当施氮量高于N 207 kg/hm2时,土壤中硝态氮的积累量随施氮量增加而显著增加,增加了硝态氮的冗余和向下淋溶的可能。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

施氮与灌水对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡及其利用率的影响

通过田间裂区试验研究了不同施氮量(N 0、150、210和270 kg/hm2)和灌水量(900、1200、和1500 m3/hm2)对夏玉米土壤硝态氮分布累积、氮素平衡以及氮肥利用率的影响。结果表明,夏玉米收获期各处理土壤硝态氮在表层(0—20 cm)含量最高,在0—200 cm剖面均呈现先减少后增加再减少的变化趋势;土壤剖面NO3--N累积量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理。作物吸氮量、氮素表观损失量均与施氮量和总氮输入量呈显著相关,氮素输入量每增加1 kg,作物吸氮量仅增加0.301 kg,而表观损失量增加0.546 kg,是作物吸氮量的1.8倍左右。随施氮量的增加土壤剖面中NO3--N的损失量逐渐减少。夏玉米子粒吸氮量和收获指数随施氮量的增加有增加的趋势;氮肥回收效率和氮肥农学效率均以处理W1500N150最高,分别为46.15%和12.98kg/kg;氮肥生理效率以处理W1200N150最大,为34.49 kg/kg。本试验条件下,以水氮处理W1500N150的土壤硝态氮残留量、表观损失量较低,夏玉米氮肥回收效率和农学效率较高。     

不同栽培模式及施氮对玉米-小麦轮作体系土壤肥力及硝态氮累积的影响

以在陕西关中土垫旱耕人为土区进行的连续6年定位试验为对象,研究了长期覆盖栽培及施氮量对玉米?小麦轮作体系下土壤有机质、全氮及土壤剖面硝态氮残留量和分布的影响。结果表明,不同栽培模式对土壤有机质和全氮含量的影响为覆草垄沟常规节水,其中覆草模式影响达显著水平。增施氮肥不同程度地提高了土壤有机质和全氮含量。经过12季玉米-小麦的轮作,不同栽培模式0～200cm土壤剖面硝态氮残留量为垄沟节水覆草常规,垄沟和节水栽培模式与常规栽培硝态氮累积量差异达显著水平。随种植年限和施氮量增加,0～200cm土壤中硝态氮累积量明显增加,施240kg·hm-2N(N240)处理0～200cm土壤硝态氮累积量显著高于施120kg·hm-2N(N120)处理。不同施氮量下硝态氮在0～200cm土壤剖面的分布存在差异,与不施氮(N0)和N120处理相比,N240处理下各栽培模式在120cm以下的土壤硝态氮含量随深度增加而显著增加。     

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。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。     

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.     

滴灌水肥一体化条件下施氮量对夏玉米氮素吸收利用及土壤硝态氮含量的影响

河北山前平原夏玉米高产区施肥不合理现象普遍存在,农业面源污染严重。研究华北山前平原水肥一体化条件下夏玉米适宜的氮肥运筹,可为该区氮素优化施用技术及提高氮肥利用效率提供依据。本研究以‘郑单958’玉米品种为材料,于2014—2015年2个玉米生长季,在滴灌条件下设置4个施氮水平(N0:不施氮;N1:120 kg·hm~(-2);N2:240 kg·hm~(-2);N3:360 kg·hm~(-2)),研究滴灌水肥一体化下施氮量对玉米氮素吸收利用和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:N0处理的玉米干物质重及产量较其他处理显著降低,N1、N2和N3处理间无显著差异;N1处理的玉米氮含量和氮累积量较N0处理显著增加,施氮量在N1~N3范围内,不同年份间玉米植株氮含量和氮累积量存在一定差异,总体表现为随施氮量的增加而上升的趋势,但随施氮量的增加,植株氮含量和氮累积量上升幅度逐渐降低。N2处理的氮肥收获指数最高。随施氮量增加,氮肥当季回收利用率、氮肥农学效率、氮肥生产效率和氮肥利用效率显著降低;2014年,在0~100 cm土层范围内,4种施氮处理的土壤硝态氮含量均表现为随土层加深逐渐降低;2015年N2和N3处理的土壤硝态氮在80~100 cm土层达到累积峰,经过2年种植后,年施氮量超过240 kg·hm~(-2)的处理,土壤硝态氮淋洗加剧。利用一元二次方程拟合产量与施氮量之间的关系,明确了玉米最高产量的施氮量为199~209 kg·hm~(-2),经济施氮量为174~187 kg·hm~(-2)。综合考虑经济效益和生态效益,该条件下夏玉米滴灌水肥一体化的适宜施氮量为174~187 kg·hm~(-2)。     

控释尿素对水稻生理特性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响

为了探明控释尿素(CRU)提高氮肥利用率并减少土壤中硝态氮累积的作用机理,通过田间试验,研究了控释尿素对水稻氮代谢关键酶活性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,控释尿素能显著提高齐穗期和乳熟期叶片中的硝酸还原酶活性,特别是乳熟期最为明显;能显著增强水稻叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性,且增强作用可持续到蜡熟期,其增强效果在齐穗期最为明显;还能显著提高乳熟期和蜡熟期叶片的蛋白水解酶活性。其中,以处理4(CRU60%+PU40%)最为明显。控释尿素还能显著增强籽粒中的谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性活性,并能显著提高水稻的产量及氮肥利用率,也是以处理4增强效果最为明显。控释尿素还明显增加了蛋白质的含量,在一定程度上改善了稻米品质。同时,控释尿素还可明显降低水稻土壤中硝态氮的含量,减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,以减轻对地下水污染风险。     

施氮量和底追比例对小麦氮素利用和土壤硝态氮含量的影响

利用^15N同位素示踪技术研究了不同的施氮量和底追比例对小麦氮素利用和土壤硝态氮的影响。结果表明：底追比例均为5：5，处理2（纯氮施用量为168kg／hm^2）与处理1（纯氮施用量为240kg／hm^2）比较，处理2成熟期植株中土壤氮素的积累量，肥料氮的利用率均高于处理1的，但处理2的土壤硝态氮含量低；籽粒产量、蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间处理间无显著差异。纯氮施用量均为168kg／hm^2，氮肥全部用于拔节期追施的处理3与处理2比较，处理3成熟期植株中土壤氮素的积累量，籽粒蛋白质含量、面团稳定时间和0～40cm土层土壤硝态氮的含量均高于处理2的；肥料氮的利用率和籽粒产量处理间无显著差异。成熟期不同处理0～60cm土层土壤硝态氮含量均低于播种前，在60～80cm土层形成累积峰并高于播种前，但80cm以下层次与播前相比无明显差异。     

华北平原春玉米季土壤硝态氮动态及氮素矿化的特征

为进一步明确推荐施氮的优势所在,并为春玉米制定合理的施氮策略,本文在高肥力土壤条件下,通过设计不同氮肥管理模式.研究了春玉米季0—150 cm土体土壤NO_3~-—N动态和氮素矿化的特征。结果表明,经验施氮0—90 cm土层NO_3~-—N含量呈单峰曲线变化,峰值一般在400 kg/hm~2以上,90—150 cm土层则富积了大量的NO_3~-—N,潜在淋洗量很大。不施氮条件下,土壤表现出较强的净矿化势,并且净矿化速率和玉米生长速率有较好的协同性,二者同在大喇叭口至吐丝期达到最大值,但土壤供氮能力逐年下降。推荐施氮使得0—90 cm土层NO_3~-—N总体保持在100～200 kg/hm~2范围内,既确保作物的吸收又减少了氮素淋洗损失。研究表明,三年来推荐施氮共节省氮肥475 kg/hm~2,氮肥利用率提高了14%。     

氮肥对节水栽培冬小麦产量、土壤硝态氮残留的影响

在节水栽培条件下，研究了不同施氮量及氮肥运筹对冬小麦产量、氮肥利用率及生育期间土壤硝态氮的时空变化特征。同时计算了成熟期土壤硝态氮残留量。结果表明。节水栽培条件下冬小麦产量对氮肥反应不明显。氮肥利用率则随施氮量增加而显著降低。同时氮肥用量的增加显著增加了成熟期土壤硝态氮残留量。不同生育期0～60cm土层硝态氮含量均随施氮量增加而增加，开花期表现为施氮量157．5kg／hm^2或226．5kg／hm^2时氮肥一次性底施处理硝态氮含量均低于分次施用处理，成熟期表现为施氮量157．5kg／hm^2时氮肥分次施用处理高于一次性底施处理，而施氮量226．5kg／hm^2则相反。由此可见，节水栽培条件下施氮量157．5kg／hm^2一次性底施既可满足冬小麦高产的要求，同时土壤硝态氮残留量较低。     

灌水量对不同小麦品种籽粒品质、产量及土壤硝态氮含量的影响

选用强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23两个品种，在大田条件下设置不灌水（0mm）、灌水180mm，240mm和300mm4个处理，研究了灌水量对籽粒品质和产量及土壤硝态氮含量的影响。结果表明，灌水180mm和240mm的处理比不灌水和灌水300mm的处理提高了强筋小麦济麦20的籽粒谷蛋白含量、谷蛋白含量／醇溶蛋白含量比值（谷／醇比值）、谷蛋白大聚合体（GMP）含量和湿面筋含量，延长了面团稳定时间，改善了籽粒品质；中筋小麦泰山23的不灌水处理的籽粒蛋白质含量高于灌水180mm，240mm和300mm的处理，但是GMP含量、湿面筋含量和面团稳定时间各处理间无显著差异。两品种的籽粒产量均以灌水240mm的处理最高，但泰山23灌水180mm的处理与灌水240mm的处理无显著差异。随灌水量增加，土壤中的硝态氮向深层土壤的淋溶增加。本试验条件下，综合考虑品质、产量和土壤中硝态氮的淋溶，济麦20和泰山23可供生产中参考的灌水量分别为180～240mm和180mm。     

减量施用控释氮肥对小麦产量效率及土壤硝态氮的影响

通过对控释氮肥减量且随小麦播种一次性施用(CRF),与农民习惯施肥(FP)及优化施肥(OPT)进行对比试验研究。结果表明:(1)减量施用控释氮肥使小麦群体及产量构成因素整体表现优于FP和OPT处理;(2)CRF处理能够保证小麦稳产,单位面积(667m2)较FP处理增收66.8元,其氮素回收率和氮偏生产力较FP处理分别提高19.7%和34.3%;(3)CRF处理各深度土层硝态氮含量均低于OPT和FP处理,极大降低硝态氮向土壤深层次淋溶的风险。在小麦上减量使用控释氮肥具有简化生产环节、节本增收、提高氮养分利用和减少环境污染等优势,具有应用前景。     

日光温室番茄灌水量与根层硝态氮淋溶特征及渗漏关系研究

针对蔬菜灌溉水肥渗漏问题,采用田间试验和室内分析相结合,研究了番茄膜下沟灌灌水量与土壤硝态氮的根层外渗漏关系,分析了灌水量与不同根层土壤硝态氮的淋溶和保蓄特征,结果表明:灌溉不施肥条件下灌水量与土壤硝态氮淋溶量和淋溶率、灌溉施肥条件下灌水量与土壤施入硝态氮的保蓄率和渗漏率均呈直线关系;灌溉均会引起浅根层(0—20 cm)硝态氮淋溶,灌溉施肥条件下7.5～15 mm灌水量范围硝态氮积累有一个峰值,而22.5～45 mm范围则有两个峰值;灌水量在7.5～15mm之间,灌溉不施肥条件下根层土壤硝态氮淋溶率为0,灌溉施肥条件下土壤硝态氮渗漏率为0～5.19%;灌水量在22.5～45 mm之间,灌溉不施肥土壤硝态氮淋溶率为5.38%～19.08%,灌溉施肥条件下根层土壤硝态氮渗漏率为21.91%～61.96%。日光温室番茄膜下沟灌能减少肥料淋溶与渗漏的节水灌水量为15 mm。     

长期定位施肥对无石灰性潮土0～100 cm土层NO-3-N动态变化的影响

在无石灰性潮土26年的定位试验进行过程中，在12个不同处理CK、N1、N2、M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2、NP2K、N2P和N2K中，于2003研究了长期定位施肥对非石灰性潮土0-100cm土层NO3^--N动态变化的影响，结果表明，长期单施有机肥及其配施无机氮肥，氮磷钾或氮磷以适当比例配施，可减少土体中NO3^--N的积累。单施氮肥以及氮钾配施的土壤剖面中NO3^--N积累增加，对土壤环境和地下水构成潜在污染。降水、灌溉、氮肥用量及作物吸收利用是影响土壤NO3^--N淋洗、积累的主要因素。     

不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中氮素利用与土壤NO_3~--N残留的影响

在宁夏引黄灌区灌淤土设置田间试验,研究不同水氮措施对芹菜-白菜轮作体系中的氮素利用与平衡的影响,结果表明:节水灌溉的W2N3(推荐施氮)处理与传统灌溉(W1N3)(推荐施氮)的处理相比,芹菜的产量、吸氮量分别高12.2%、14.7%,白菜的产量、吸氮量分别高22.4%、4.4%。在氮素平衡方面,推荐施氮处理氮素损失比传统施氮损失分别低53kghm-2(传统灌溉)、30kghm-2(节水灌溉)。节水条件下推荐施氮处理的土壤剖面上的无机氮残留浓度,减少量分别达到3～13kghm-2。节水灌溉下与传统灌溉相比,节水灌溉的土壤残留硝态氮的含量均比传统灌溉低,而且主要分布在0～60cm表层,推荐施氮量的土壤残留硝态氮的含量又比习惯施氮量低。