土壤剖面不同层次标记硝态氮的运移及其后效

 【目的】以北方半干旱湿润区潮土为对象，探讨土壤剖面不同层次硝态氮（NO-3-N）的运移及其后效。【方法】采用外源标记微注射法，设置田间微区试验。【结果】在试验水氮管理条件下，15、45、75 cm 3个标记处理分别向下迁移了65、35、25 cm，但均未移出作物根区（1 m）。播后至冬前3个标记处理100 cm处土壤溶液NO-3-N浓度变动较小，生长后期小麦15、45 cm标记处理出现上升，而菠菜则有所降低，两种作物的75 cm标记处理在整个生长季持续上升，说明作物对75 cm标记硝态氮利用程度较低。夏玉米对前茬标记氮的利用率为2.1%～5.6%，其中以标记45 cm土层处理残效最高；15 cm和45 cm 2个标记深度前茬小麦京411显著高于前茬小麦小偃54。【结论】土壤剖面不同层次累积硝态氮在作物生长季内未发生强烈的淋洗，但表现出上层标记硝态氮移动距离长，下层移动距离短的规律；100 cm处土壤溶液NO-3-N浓度的动态变化可在一定程度上反映作物根区内氮素利用的状况；后茬作物对标记于土壤剖面不同深度的硝态氮的利用是很有限的，与前茬作物吸收、土壤剖面硝态氮的运移及残留密切相关。     

小麦各生育期对土壤不同深度标记硝态氮的利用

 在人为控制灌水的条件下，采用将15N标记到不同土壤层次的土柱试验，研究小麦不同生育期对土壤不同深度硝态氮的利用。结果表明，拔节、孕穗、扬花、成熟4个生育时期，小麦对不同深度标记硝态氮的吸收量及利用率均随深度增加而降低，拔节期对10～20、40～50和70～80 cm深度标记硝态氮的利用率分别为15.7%、3.4%和1.2%，孕穗期对3个标记深度硝态氮的利用率分别为30.6%、10.7%和3.9%，扬花期分别为33.1%、13.1%和5.1%，成熟期分别为32.5%、12.4%和4.7%；小麦对10～20 cm深度标记15N的吸收利用在孕穗期基本接近最高值，40～50、70～80 cm中下层标记硝态氮吸收峰值出现较10～20 cm标记处理推迟，至扬花期达最高值；不同层次土壤标记硝态氮的利用率与相应土层的根长密度和根干重呈显著的正相关关系。     

磷对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响

 【目的】在粮食主产区华北平原,研究磷对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响。【方法】采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层处。【结果】在本试验条件下,小麦能够利用注射并扩散于100～120 cm土壤层次的标记硝态氮,3种磷水平的利用率分别为6.8%、16.4%和11.2%;耕层施用磷肥有利于小麦地下部根系发育,根长密度及根干重较不施磷均有增加,提高了小麦对深层硝态氮的利用,耕层适量供磷有利于小麦对土壤剖面深层标记硝态氮的吸收利用。【结论】磷促进小麦根系发育,提高小麦对土壤深层累积硝态氮的利用,过量施磷起抑制作用。     

小麦-玉米轮作期间不同施肥处理氮素的淋溶形态及数量

利用大型回填土渗漏池研究了陕西关中平原小麦-玉米轮作年生长周期内塿土不同施肥处理氮素淋溶的动态变化.结果表明,小麦-玉米期间土壤淋溶的氮素以硝态氮(NO-3-N)为主,溶解性有机氮(DON)次之,铵态氮(NH+4-N)最低,占淋失总氮的比例平均分别为72.1%、26.2%和1.7%,说明除NO-3-N外,DON也是不可忽视的土壤氮素淋失形态.与施氮磷化肥(NP)相比,氮磷化肥和有机肥配施处理(NPM)明显降低了淋溶到100 cm深度土层的氮量;在小麦-玉米生长期间,NPM处理NO-3-N、DON和NH+4-N的累积淋溶量比NP处理分别降低了64.4%、42.9%和54.8%,这与配施有机肥后提高了土壤的持水保肥能力有关,说明有机肥与化肥合理配合施用可以降低氮素的淋溶损失.     

蔬菜间作对土壤和蔬菜硝酸盐累积的影响

大量氮肥施用,易造成菜地土壤硝酸盐累积并引起地下水硝酸盐污染和蔬菜硝酸盐含量超标.为降低菜田氮素累积及环境污染风险,采用根深差异蔬菜间作的方法,研究其对土壤硝态氮时空变异规律和蔬菜硝酸盐含量的影响,选择根系较深的萝卜和根系较浅的芹菜进行间作种植大田试验.结果表明,无论在作物的生长前期还是收获期,此种间作增加了0～20 cm土层NO-3-N含量,同时降低了20 cm以下土层NO-3-N含量,能够减少土壤中NO-3-N的向下移动.从土壤NO-3-N累积剖面分布规律看,间作区O～40 cm土层NO-3-N累积量高于单作区,而40～100 cm土层NO-3-N累积量低于单作区,间作区土壤0～100 cm土层NO-3-N总累积量减少,收获期分别比萝卜和芹菜单作区降低1.4%、9.0%.间作有降低萝卜和芹菜硝酸盐的趋势,而间作区萝卜全氮含量显著高于单作区,同时间作显著提高了萝卜产量,此种间作还能够减少氮素的表观损失.总之,合理搭配的蔬菜间作既能够增强土壤对氮素的保蓄能力,减少土壤NO-3-N淋移,对蔬菜产量和品质也有一定正效应.     

川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮空间分布特征

采用GPS、地统计及地理信息系统(GIS)相结合的技术和方法研究了川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮含量的空间分布特征及其影响因素.结果表明,研究区内土壤硝态氮(NO-3-N)和铵态氮(N+4-N)含量分别为(79.21 ±24.34)mg·kg-1和(8.89±2.47)mg·kg-1,在不同土壤类型中,土壤硝态氮和铵态氮含量存在极显著差异(P＜0.01).土壤硝态氮含量以许家沟和中河沟区域为中心向北部和南部递增;土壤铵态氮含量以赵家湾、中河沟和任家沟为低值中心(<8.00 mg·kg-1)向两旁逐渐增加.从低海拔到高海拔土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势,土壤铵态氮含量持续降低;在丘体下部和平坝土壤中硝态氮和铵态氮含量均高于其他3种地形土壤中其含量;土壤硝态氮在不同坡度中均值比较为缓坡地>坡地>陡坡地>平地,从平地到陡坡地土壤铵态氮含量呈显著降低趋势;土壤硝态氮含量在小麦与其他作物轮作方式中明显低于油菜与其他作物轮作方式中其含量,土壤铵态氮则相反.     

白洋淀沿湖农田施氮量对冬小麦产量和土壤硝态氮累积的影响

[目的]研究白洋淀沿湖农田施氮量对冬小麦产量及土壤中硝态氮累积的影响。[方法]选择2块具有代表性的农田进行田间小区试验,研究不同施氮量对该地区小麦产量构成因素、氮肥利用率及土壤硝态氮累积量的影响。[结果]适宜施氮量可显著提高小麦的穗粒数、千粒重等产量构成因素及氮肥利用率。土壤硝态氮主要集中在0～30 cm土层,其含量随施氮量的增加而增加。随着小麦生育期的推移,0～90 cm土体中硝态氮累积量呈下降趋势。成熟期,当施氮量分别高于其适宜施氮量时,土体中硝态氮累积量随施氮量增加而显著增加,从而增加了硝态氮下移的风险。[结论]综合考虑产量和环境效益,在该试验条件下,马堡和张六试验点冬小麦的适宜施氮量分别为225、90 kg/hm2。     

黄土高原半干旱地区施氮对土壤硝态氮分布与累积的影响

黄土高原中部雨养农业区春小麦氮肥3 a定位试验结果表明,连续施氮3 a,第3季春小麦收获时,各处理0~200 cm土壤剖面硝态氮的平均含量较对照极显著增大(除处理N105,施氮105 mg/hm2处理),施氮对不同层次硝态氮含量的影响主要作用在50~80 cm和80~110 cm土层;对0~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮的总累积量及0~200 cm剖面肥料氮在土壤剖面中总残留量的影响均达极显著水平.连续施氮2 a后第3年不施氮与连续施氮3 a相比,0~200 cm土壤剖面硝态氮平均含量、各层次硝态氮含量0、~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮累积量及0~110 cm土壤剖面累积量占0~200 cm土壤剖面硝态氮累积总量的比例均降低.0~200 cm剖面累积率和残留率除处理N105增加外,其余均下降.硝态氮的残留、累积不仅与施氮量有关而且与氮磷的配合比例有关.     

耕层水氮调控对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响

【目的】研究华北平原耕层水氮调控对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响。【方法】设置0、150kgN·hm-22个氮水平和传统灌溉、优化灌溉2种灌水方式,共4个处理:不施氮传统灌溉(N0W1)、不施氮优化灌溉(N0W2)、施氮传统灌溉(N150W1)、施氮优化灌溉(N150W2)。采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110cm土层处。【结果】在本试验条件下,小麦能够吸收注射在110cm处的标记硝态氮;不施氮的传统及优化灌溉、施氮的传统及优化灌溉对深层标记氮的吸收量分别为336.7、900.3、497.4和657.1mg·m-2,利用率分别是8.4%、22.4%、12.4%和16.3%,适当的水氮胁迫有利于小麦对土壤剖面深层标记硝态氮的吸收利用。4个处理80—150cm土层根长密度占总根长密度(0—150cm)的24.4%、32.3%、26.4%和28.2%,氮素不足优化灌溉有利于小麦中下层根系发育。【结论】耕层氮素养分不足及水分适度胁迫促进小麦中下层根系发育,提高小麦对土壤深层硝态氮的利用。     

秸秆还田条件下减量施氮对作物产量及土壤碳氮含量的影响

【目的】探讨关中平原小麦-玉米轮作体系中,秸秆机械化全量还田条件下减量施N对作物产量、土壤碳库及NO-3-N累积的影响,为该地区粮食生产的合理氮肥用量提供理论依据。【方法】2008-06-2012-06在陕西关中平原进行了4年田间定位试验,在作物秸秆全量还田条件下,设置了常规施N(玉米和小麦季施N量分别为188,150kg/hm2)、15%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为160,128kg/hm2)、30%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为130,105kg/hm2)3个处理,对3个处理的玉米和小麦秸秆、籽粒产量以及植物全氮、土壤硝态氮含量、土壤有机碳及活性有机碳含量进行分析。【结果】与常规施N处理相比,15%减量施N有一定增产效果,作物周年籽粒产量可提高7.2%;且30%减量施N处理并未显著减少小麦和玉米籽粒产量以及小麦秸秆产量。减量施N处理明显降低了土壤NO-3-N累积量,且根据表观氮平衡结果,N肥施用量仍可减少。减量施N处理对土壤有机碳及活性有机碳含量均无显著影响。随着每季作物秸秆还田以及土壤有机碳含量的逐年增加,活性有机碳含量显著增加。【结论】在秸秆还田条件下适量减N,不仅能保证作物不减产,而且还可逐步增加土壤有机碳含量,降低土壤NO-3-N累积量,达到环境效益和经济效益的统一。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

冬小麦干旱胁迫下不同土层根量分布与产量的关系

对河北省农林科学院旱作农业研究所培育的5个冬小麦新品系进行控水试验,采取小型土体统体隔离法收集小麦根系,结合根系空间上的分布,在小麦扬花期分别对0-40 cm、40-80 cm和80-120 cm土层取样测根系干重,在小麦蜡熟期收获后测产。对不同土层不同品系根重与产量的关系进行了相关分析。结果表明：0-40 cm、40-80 cm和0-120 cm土层根系干重与产量均呈负相关,但相关性不显著;80-120 cm土层根系干重与产量呈正相关,且达0.05显著水平。进一步证明干旱胁迫下,冬小麦主要利用土壤深层水分,主要是深层根系对产量起作用,浅层和中层根系作用不大,且根系总量与产量关系也不大。     

冬小麦根系形态性状及分布

【目的】了解冬小麦根系形态的动态分布规律,为优化根系构型、提高小麦产量潜力提供参考。【方法】本研究借助于微根管技术,对冬小麦根系生长至消亡过程中的根长密度、根尖数、表面积、直径和以根长为基础的根系生长速率进了原位监测。【结果】冬小麦根系的根长密度和根尖数均在拔节期达到最大值,根表面积和直径在抽穗前达到最大值;收获1周后,其根长密度、表面积和根尖数开始大幅降低;10—40 cm土层根系的平均直径较大,根长密度的最大值出现在30—40 cm土层;冬小麦绝大多数根系的直径（RD）小于0.5 mm,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的根长密度是其它区间之和的1.3—2.1倍;返青至拔节前期,0—40 cm土层的根系增长速率最为显著,拔节中后期40—80 cm土层则显著增大。【结论】返青至抽穗期冬小麦的根系生长最旺盛,其生长重心也逐渐下移,收获后死亡节律滞后。深层根系的直径较小,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的细根是冬小麦根系的主要组成部分。     

不同灌溉方式下土壤中氮素分布和对棉花氮素吸收的影响

[目的]研究滴灌和漫灌下不同施肥量对棉花氮素吸收的影响.滴灌和漫灌不同灌溉方式在不同施肥处理(N 240、360和480 kg/hm2)下0～100 cm土层土壤NO3--N分布及棉花氮素吸收.[方法]通过网室土柱模拟实验,研究滴灌和漫灌在不同施肥处理(N 240、360和480 kg/hm2)下,0～100 cm土层土壤NO3-N分布及棉花的氮素吸收.[结果]滴灌各施肥处理硝酸盐主要积聚在40～60 cm土层,漫灌各施肥处理主要积聚在60～80 cm土层.棉花氮肥利用率相对较低为16.47;～28.37;;不同施肥量下土壤0～100 cm土层硝态氮残留量较高为60;～81;,且N240和N480施肥处理漫灌残留量均高于滴灌;氮肥总回收率比较高,各处理均达到87;以上.[结论]滴灌、漫灌下作物氮素吸收量差异不显著.     

陕西关中不同年代小麦品种产量及氮素吸收利用对土壤肥力的响应

【目的】探讨陕西关中地区小麦品种演替过程中产量及氮效率对土壤肥力的响应。【方法】以20世纪80年代至今关中冬麦区3个代表性小麦主栽品种为材料,以33年长期不同施肥处理构建的土壤肥力水平梯度为平台,研究品种演替和土壤肥力及其交互对作物产量、氮利用效率的影响。供试品种有20世纪80年代品种小偃6号、90年代末品种小偃22和近年品种西农979。长期施肥包括6个处理：不同水平的氮磷化肥配施（N1P1和N2P2）、有机肥与无机肥配施（M1N1P1、M1N2P2、M2N1P1和M2N2P2）,以不施肥为对照（CK）。【结果】在各个肥力水平土壤上,籽粒产量及收获指数均随小麦品种更替而呈现增加的趋势,尤其在高肥力土壤上更为明显。土壤肥力水平的提高显著提高了小麦籽粒产量,其中西农979增产幅度最大（151.0%-610.5%）,其次为小偃22（127.9%-349.7%）,小偃6号增幅最低（148.1%-341.8%）。土壤肥力与品种对小麦籽粒产量及收获指数有显著的交互作用,低肥力条件下,小偃6号籽粒产量高于西农979,高肥力条件下则相反。小麦百公斤籽粒需氮量随品种演替有降低的趋势,但随土壤肥力水平提高有增加的趋势。土壤肥力与品种对百公斤籽粒需氮量也有显著的交互作用。在小麦品种更替过程中氮肥生理效率和农学效率均呈增加的趋势,但随着土壤肥力水平的提高,各品种小麦的氮肥生理效率呈下降的趋势,氮肥农学效率呈先升高后下降的抛物线变化趋势。土壤肥力与品种对小麦氮肥生理效率和农学效率无明显交互作用。【结论】陕西关中小麦品种演替在高肥力以及养分投入充足时不仅表现出单产不断提高,而且氮效率也呈逐步增加的趋势。因此,品种更新的同时还要注重提升土壤肥力,才能保证粮食安全,实现农业生产可持续发展。     

氮肥调控与地表覆盖对旱地冬小麦氮素吸收 及残留淋失的影响

【目的】针对西北旱区水分缺乏和氮肥施用不合理的问题,探索作物增产与水肥高效的施肥与栽培模式,以指导旱地农业生产。【方法】通过在黄土高原旱地进行的长期田间定位试验,研究早春追肥、氮肥调控、垄覆沟播、播种密度、夏闲期秸秆覆盖等措施对作物产量与氮素利用,以及收获后土壤硝态氮残留,夏闲期残留硝态氮淋溶和土壤氮素矿化的影响。【结果】旱地早春追肥、氮肥调控+早春追肥、氮肥调控+垄覆沟播、氮肥调控+垄覆沟播增密处理小麦产量比农户常规施肥分别提高15.7%、22.2%、38.6%和24.8%,作物氮吸收增加25.0%、32.0%、36.4%和6.4%,氮素收获指数提高3.8%、3.3%、5.7%和6.8%,当季硝态氮残留减少30.9%、20.0%、59.5%和68.2%,夏闲期硝态氮向60 cm以下土层的淋溶减少27.5%、24.6%、42.3%和24.3%。【结论】渭北旱区早春追肥、氮肥调控+早春追肥、氮肥调控+垄覆沟播和氮肥调控+垄覆沟播增密在提高冬小麦产量的同时,促进作物氮的吸收,减少肥料氮的残留,其中氮肥调控+垄覆沟播结合夏闲期秸秆覆盖,在增加土壤保水蓄水的同时,避免硝态氮向深层淋失,效果更好。     

拔节期和开花期不同土层深度测墒补灌对北方小麦 旗叶叶绿体超微结构和荧光特性的影响

【目的】研究拔节期和开花期土层深度测墒补灌对北方小麦旗叶叶绿体超微结构和叶绿素荧光特性的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据和技术参考。【方法】以济麦22小麦品种为试验材料,于2011-2012年和2012-2013年小麦生长季,在大田条件下设置4个测墒补灌土层深度（0-20 cm、0-40 cm、0-60 cm和0-140 cm,各处理土壤相对含水量均补灌至75%,以生育期不灌水为对照）,用透射电镜观察旗叶叶绿体超微结构、乙醇提取法测定叶绿素含量、叶绿素荧光仪测定叶绿素荧光参数,研究不同处理对小麦旗叶叶绿素含量、叶绿体超微结构、叶绿素荧光特性及籽粒产量、水分利用效率和经济效益的影响。【结果】（1）依据0-40 cm土层测墒补灌,开花后22 d旗叶叶绿体呈椭圆形,沿细胞膜紧密排列,叶绿体膜和细胞膜完整,基粒片层清晰且沿叶绿体长轴方向排列,基粒片层间由清晰的基质片层连接;依据0-20 cm土层测墒补灌和生育期不补灌的处理旗叶叶绿体超微结构均有损伤,不补灌的处理损伤最重,叶绿体变为圆形,在细胞内排列紊乱,叶绿体膜和细胞膜溶解,细胞壁断裂。依据0-60 cm土层测墒补灌与依据0-40 cm土层测墒补灌叶绿体超微结构无显著差异,测墒补灌土层加深至0-140 cm,叶绿体膜完整,细胞膜部分损伤,基粒片层间出现缝隙。（2）相关分析表明,旗叶叶肉细胞叶绿体数、叶绿体基粒数和基粒片层数均与叶绿素含量呈极显著正相关（r＝0.99**,0.99**,0.96**）。依据0-40 cm土层测墒补灌,开花后22 d旗叶叶肉细胞叶绿体数、叶绿体基粒数和基粒片层数比依据0-20 cm土层测墒补灌和生育期不补灌的处理显著增加,是其叶绿素含量较高的主要原因;测墒补灌土层加深至0-60 cm和0-140 cm,旗叶叶肉细胞叶绿体数、叶绿体基粒数和基粒片层数无显著增加,叶绿素含量亦无显著增加。（3）依据0-40 cm土层测墒补灌,灌浆中后期旗叶最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、表观光合电子传递速率（ETR）和千粒重、籽粒产量及经济效益均比依据0-20 cm土层测墒补灌和生育期不补灌的处理显著增加,水分利用效率比依据0-20 cm土层测墒补灌的处理显著增加。测墒补灌土层加深至0-60 cm或0-140 cm,Fv/Fm、ΦPSⅡ和ETR均无显著增加,千粒重、籽粒产量、水分利用效率和经济效益亦无显著提高。【结论】依据0-40 cm土层测墒补灌,旗叶叶绿体超微结构保持良好,叶肉细胞叶绿体数、叶绿体基粒数和基粒片层数较多,小麦灌浆中后期叶绿素含量和荧光参数较高,是其千粒重和籽粒产量较高的主要原因。综合籽粒产量、水分利用效率和经济效益,依据0-40 cm土层测墒补灌的处理为本试验条件下的最优处理。     

不同施肥模式对玉米产量及土壤硝态氮的影响

研究了大田条件下习惯施肥、施缓控释肥、优化施肥和秸秆还田4种不同施肥模式对玉米产量及土壤硝态氮的影响。结果表明,一次性施入缓控释肥的玉米产量比习惯施肥增产2.67%。氮肥用量与收获后土壤剖面硝态氮累积量呈正相关,施氮量越多,土壤硝态氮在100cm土层范围内的累积量也越大。0～100cm土壤剖面硝态氮的累积量,不同处理表现为:缓控释肥<优化施肥<秸秆还田<习惯施肥;与习惯施肥相比,缓控释肥、优化施肥、秸秆还田处理0～100cm土层中硝态氮积累量分别下降了48.0%、46.5%、40.7%,从而降低了农田地下水硝态氮污染的风险。综合玉米产量、硝态氮积累量,认为在施氮192kg/hm2条件下,施用缓释肥料既可保证产量又能降低浅层地下水硝态氮污染的风险。