黄土高原南瓜高糖低硝酸盐施肥模式研究

采用N、P、K3因素最优设计,在陕北黄土高原进行了南瓜氮、磷、钾用量及其肥效反应模式田间试验,研究不同施肥量对南瓜硝态氮、可溶性糖两项营养品质的影响,旨在探讨南瓜品质高糖低硝酸盐的N、P、K肥效反应模式,提出优化的施肥方案。结果表明,N肥单因素对南瓜硝态氮和可溶性糖含量影响最大,K肥单因素对南瓜硝态氮和可溶性糖含量影响不显著,N与P交互作用对南瓜高糖低硝酸盐影响显著,K肥施用量一定时,氮肥与磷肥的施用量不易过大。根据南瓜N、P、K肥效反应模式,筛选出南瓜品质硝态氮含量在200mg·kg-1以下、可溶性糖含量在7%以上的较佳施肥量为施氮95～120 kg·hm-2,施磷40～70 kg·hm-2,施钾35～80 kg·hm-2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.42∶0.37。     

华北平原高产粮区不同水氮管理下农田氮素的淋失特征

为了降低集约化种植制度下华北平原农田硝酸盐的淋失,该研究选择华北平原高产粮区,开展了为期2 a （2006－2008年）的田间试验,试验设计了2个灌溉处理（常规灌溉处理和基于土壤水分实时监控的优化灌溉处理）和2个施氮处理（传统施氮处理和优化施氮处理）,利用张力计结合土壤溶液提取器对土体2 m处的水分和硝酸盐通量进行了监测和计算。研究结果显示,在相同施氮条件下,优化灌溉能够有效降低农田水分的渗漏量,渗漏量仅为传统灌溉渗漏量的50%左右。优化施氮能够有效降低2.1 m土体硝态氮含量,在相同灌溉条件下2.1 m土体硝态氮的残留量都在传统施氮的60%以下,而灌溉方式对硝态氮累积的影响不大。优化水氮管理相比传统水氮管理氮素的淋失量下降了60%,淋失率也下降了50%左右,粮食产量略有提高。     

农田氮素管理模式对洱海流域大蒜生长和氮素流失风险的影响

为探求能有效提高洱海流域土壤生产力并降低氮素流失风险的适宜氮素管理模式,采用田间试验方法,研究了5种氮素管理模式对大蒜农艺性状、产量与经济效益、氮素利用率、土壤硝态氮含量及氮素表观平衡的影响。结果表明,与习惯施肥处理相比,优化施肥结合免耕秸秆覆盖可提高大蒜产量7.9%,增加经济效益14.1%,氮肥利用率增加约20个百分点,达42.3%,降低0-30cm土壤无机氮残留44.3%;优化施肥结合秸秆翻埋和优化施肥处理的大蒜产量较习惯施肥处理无显著性差异,但经济效益分别增加5.7%和3.4%,氮肥利用率分别增加约11和13个百分点,分别为32.7%和34.5%,0-30cm土壤无机氮残留分别降低60.9%和41.1%;氮素调控处理产量较习惯施肥无显著性差异,经济效益降低3.2%,氮肥利用率提高18个百分点,为40.3%,0-30cm土壤无机氮残留降低53.0%;与习惯施肥处理相比,单施牛粪处理虽然可降低0-30cm土壤无机氮残留92.4%,但大蒜减产22.8%,经济效益降低19.1%。综合研究结果可知,有机无机配施结合免耕秸秆覆盖或秸秆翻埋是洱海流域氮素管理的优化模式,是保证作物产量、提高经济效益、降低环境风险的重要措施。     

基于稳定同位素和贝叶斯模型的引黄灌区地下水硝酸盐污染源解析

地下水硝酸盐（NO₃^-）污染已经成为全球严重的水环境问题之一,由于饮用水中高含量NO₃^-会转化成亚硝酸盐而增加各种疾病和癌症风险,其来源的确定对于NO₃^-污染的预防和控制非常重要。本文以黄河下游第二大灌区——潘庄灌区为例,首次采用NO₃^-的氮氧稳定同位素结合贝叶斯模型追溯地下水NO₃^-的来源并量化各种来源的贡献比例。结果表明,地下水NO₃^-含量分布在0.1~197.0 mg·L^-1,平均值为34.2 mg·L^-1。与《生活饮用水卫生标准》中规定的地下水NO₃^-最大含量[20 mg（N）·L^-1,相当于NO₃^-含量90 mg·L^-1]相比,有10%的样品NO₃^-含量超标。井深<30 m、30~60 m和>60 m的地下水NO₃^-平均含量分别为25.9 mg·L^-1、39.7 mg·L^-1和20.1 mg·L^-1。空间上,宁津县、武城县、平原县和禹城市有大片区域地下水NO₃^-含量较高。地下水NO₃^-的δ¹⁵N组成范围为0.72‰~23.93‰,平均值为11.62‰;δ¹⁸O组成范围为0.49‰~22.50‰,平均值为8.46‰。同位素结果表明粪便和污水、农业化肥是地下水中NO₃^-的主要污染来源。这反映了人类活动是引起地下水NO₃^-污染的主要原因。贝叶斯模型结果显示,粪便和污水对潘庄灌区地下水中NO₃^-平均贡献率高达56.2%,化肥的平均贡献率为19.3%,大气降水和土壤的平均贡献率分别为6.2%和12.3%。由于污水、粪便和化肥是地下水中NO₃^-的主要来源,为保护和改善研究区地下水水质,建议加强污水管道建设,强化畜禽粪便的管理以及提高化肥利用效率。     

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0～20cm土层NO3^- -N含量,同时降低了20cm以下土层NO3^- -N含量,能够减少土壤中NO3^- -N的向下移动。从土壤NO3^- -N累积剖面分布规律看,间作区0～40cm土层NO3^-—N累积量高于单作区,而40～100cm土层NO3^- -N累积量低于单作区,间作区土壤0—100cm土层NO3^- -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NO3^- -N淋移,对蔬菜产量和品质也有一定正效应。     

叶面喷施寡糖对生菜生长和品质的调节作用

为探究不同单一寡糖和复配寡糖对作物生长发育、产量及品质的影响,选择生长周期较短的生菜品种“意大利耐抽薹”作为研究对象,以80mg·L-1的纤维寡糖（ZH-A）、低聚木糖（ZH-B）、甲壳低聚糖（ZH-C）和以上3种寡糖等质量比的复配寡糖（ZH-M）以及多糖海藻酸钠（GY-D）对定植后的生菜进行4次叶面喷施处理,以喷清水为对照（CK）。从定植后的第3天（三叶一心）开始,每隔2d连续喷施4次,至采收期（定植23d）测定生菜的生长特征（生物量、叶面积、荧光光合）、根系表型特征（根长、根表面积、根体积）以及品质特征（可溶性糖、叶绿素、Vc、硝酸盐）。结果表明：单一寡糖、复配寡糖及海藻酸钠多糖处理均能显著增加生菜生物量;纤维寡糖（ZH-A）对促进根系生长及降低硝酸盐含量具有显著效果;甲壳低聚糖（ZH-C）对叶绿素含量、最大光化学效率Fv/Fm及可溶性糖含量有显著的提高作用;复配寡糖对生菜地上部、地下部及品质的增长和提升效果明显优于单一寡糖和多糖,采收期地上部鲜重及叶面积分别增加52.58%和57.60%,根干重、总根长、总体积及总表面积分别增加35.07%、89.10%、49.23%和40.68%,可溶性糖增加25.20%,叶绿素含量增加21.50%,Vc含量提高12.08%,硝酸盐含量降低27.65%。综上可知,不同寡糖对生菜生长特征和生理性状的作用效果和调控机制具有明显差异;复配寡糖对生菜促生长和提品质的调节效果显著优于单一寡糖。     

不同供氮水平对油白菜产量和品质的影响

施氮是提高叶菜类蔬菜产量的有效措施，然而过量施氮也会对蔬菜产量和品质产生不良影响。通过田间试验研究不同供氮水平对露地油白菜产量、硝酸盐含量和营养品质的影响，结果表明，施N180～240kg／hm^2对油白菜的生长发育和产量具有显著促进作用；施N120～180kg／hm^2时，能改善其营养品质和卫生品质。氮肥施用量与油白菜产量呈二次曲线关系，与硝酸盐含量呈显著直线正相关关系，基于产量和品质的适宜施N量为180kg／hm^2。     

关于硝酸根离子淋溶及其经济分析的管理软件

卡罗拉多州南部圣·路易斯山谷的实验资料,证明了硝酸根离子淋溶及其经济分析软件能够分析不同作物品种的氮利用情况。这种软件的１．２版本,改进了一系列的地方参数,能够模拟出相同深度土层的不同作物、不同品种、不同的管理模式、不同的土壤类型的氮活动情况。这种对地方参数的改进以及模拟精度的提高能够直接反映出最好的管理模式对残留在土壤中的 ＮＯ３－－ Ｎ含量、细质地土壤剖面中的 ＮＯ３－－ Ｎ含量以及低秆谷物与蔬菜轮作制度的影响。新版本的模拟显示出：ＮＯ３－－Ｎ的有效淋溶过程可以反映土壤的质地状况,而且管理模式的好坏与 ＮＯ３－－ Ｎ淋溶程度有着内在的联系。这就是有利于保护与改善水质的重要的硝酸根离子淋溶及其经济分析软件。     

液培条件下养分组成对叶菜硝酸盐及营养品质的影响

采用液培试验研究了养分组成对生菜和莴笋2种叶菜生长、硝酸盐含量及营养品质的影响，结果表明：（1）在氮肥用量相等时，增施肥和钼肥，降低营养液NO3^-N与NH4^-N比例及增施氮、钾肥、均降低了2种叶菜的硝酸盐含量；（2）生菜以增施磷肥和钼肥，NO3^--N:NH4^ -N=8:2处理时，使生菜硝酸盐含量减少19．7％，同时获得较高产量及营养品质；莴笋在营养液配方以增施磷肥和钼肥，NO3^--N:NH4^ -N=6:4(柠檬酸叶面喷施)处理最佳、使茎、叶硝酸盐含量分别降低39．5％、17．0％，改善了营养品质，提高了产量；（3）改变氮肥形态比,产施磷、钼肥，同时增加氮、钾用量，莴笋产量增加36．8％，茎、叶硝酸盐含量降低8.5%,9.8%,营养品质改善，而生菜产量降低16．3％，且对营养品质不利。