氮肥利用研究现状及培育耐低氮胁迫蔬菜品种的探讨

文章针对我国目前的氮肥施用情况以及过量施用氮肥引起的问题、氮肥对蔬菜品质的影响、高氮效率植物的生理机制和遗传特性作了简述。并提出培育耐低氮胁迫蔬菜品种的可行性。     

密云水库库区不同植物篱模式下的氮磷阻控效应

筛选拦截效果最佳、经济效益最佳的植物篱模式,为密云水库水源保护区控制坡耕地氮磷流失提供技术参考。设置“桔梗+狗牙根”“丹参+狗牙根”“桑树+野牛草”“黄芩+野牛草”4种不同的植物篱模式,监测2020年天然降水条件下的地表径流、泥沙以及养分情况,分析不同植物篱模式下径流小区的产流和产沙情况,探讨不同植物篱对坡耕地地表径流、泥沙和养分的拦截效率及其影响因素。结果表明：4种植物篱种植模式都能够起到截流减沙,减轻水环境富营养化的作用,从而避免对下游水体的污染。其中“桑树+野牛草”植物篱效果最为显著,大雨雨强下可以减流57.96%,减沙96.64%,暴雨雨强下可以减流64.63%,减沙97.17%;对氮的相对拦截量为93.14 mg,相对拦截率约88.27%;对磷的相对拦截量为25.17 mg,相对拦截率约80.72%,能有效减少地表径流中的氮、磷含量。在考虑经济效益、社会效益和生态效益下,开展植物篱防控面源污染工作中,最佳的物种选择为“桑树+野牛草”,其次为“黄芩+野牛草”。野牛草在防控水土流失与面源污染方面效果十分显著,可以作为水土保持的先锋植物推广。     

陕北固沙林恢复过程中土壤碳氮组分库特征与固存效应

选取陕北毛乌素沙地从半固定沙地到恢复2354a的灌木和乔木固沙林地,采用密度分组法分析表层土壤轻、重组分碳氮含量、C/N的演变及累积速率、固定碳氮贡献率特征。结果表明:固沙林从恢复2354a,乔木和灌木林土壤轻组碳分别增加了14.040.6倍和8.819.2倍,显著高于对应重组碳3.27.7倍和3.58.1倍的增幅;对应轻组氮分别增加了14.540.9倍和11.829.1倍,也显著高于重组氮4.68.5倍和4.412.6倍的增幅,说明轻组碳氮相对重组碳氮对固沙林恢复更加敏感。土壤轻重组碳氮含量增加使得乔木和灌木林轻组碳密度增速分别达0.57mg·hm^-2·a^-1和0.26mg·hm^-2·a^-1,重组碳密度增速则仅为0.18mg·hm^-2·a^-1和0.20mg·hm^-2·a^-1;同时,轻组氮密度增速分别达0.03mg·hm^-2·a^-1和0.02mg·hm^-2·a^-1,重组氮密度增速则分别达0.02mg·hm^-2·a^-1和0.04mg·hm^-2·a^-1。按此碳氮组分增速,到固沙林恢复54a时,乔木林和灌木林土壤轻组碳可分别贡献75.9%和59.4%的全有机碳增量;土壤重组氮则可贡献44.6%和63.9%的全氮增量。另外,恢复54a两种林地土壤重组C/N分别比半固定沙地降低11.4%和38.5%。但轻组C/N在乔木林并无显著变化,在灌木林恢复2354a土壤轻组C/N降低了21.7%31.0%,显著改变了土壤碳库性质。表明陕北固沙林恢复土壤表现出显著的固定碳氮效应,并且乔木林有更好的固碳能力,灌木林则有较好的固氮效应。     

施氮对苜蓿初花期光合日变化、叶片形态及干物质产量的影响

通过研究不同氮素水平下滴灌苜蓿叶片形态特征、光合日变化规律,分析不同施氮水平下滴灌苜蓿光合日变化、叶片形态与干物质产量的关系,以期进一步揭示施氮对紫花苜蓿干物质及产量形成的影响机制,进而为优化实际生产中紫花苜蓿的氮管理策略提供理论依据。采用单因素随机区组设计,设置0(CK)、60(N₁)、120(N₂)和180kg·hm^-2(N₃)共4个施氮水平,在紫花苜蓿初花期对光合日变化、叶片形态、叶片氮含量和苜蓿产量构成进行测定。结果表明,施氮处理下苜蓿的叶片净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率均高于不施氮处理,施氮处理的苜蓿叶片胞间CO₂浓度低于不施氮处理。对净光合速率和蒸腾速率综合影响最大的环境因子是光合有效辐射。随着施氮量的增加,紫花苜蓿的叶长、叶宽、叶面积、比叶重,以及叶片干重、茎秆干重、干物质产量、叶片氮含量、淀粉和可溶性糖含量均呈先增加后降低的趋势。不同施氮水平下,对叶片形态结构影响最大的为叶面积,其次分别为比叶重、叶长和叶宽,对苜蓿干物质产量影响从大到小依次为叶片氮含量>...     

氮素添加对中国苜蓿产量与品质效应的Meta分析

氮素在苜蓿产量累积与品质提升中发挥着重要作用,但其不合理添加不仅会造成资源浪费,还会加剧环境污染,且其添加效应因试验区域、添加模式和种植管理等因素不同存在较大差异。本研究通过整合已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究了氮素添加对苜蓿产量与品质(粗蛋白含量、酸性和中性洗涤纤维含量)的效应及主要影响因素。结果表明,与不添加氮素相比,添加氮素可显著提高苜蓿产量与品质,其中产量和粗蛋白含量分别平均提高12.6%(置信区间9.0%～16.2%)和7.3%(置信区间4.1%～10.6%),酸性和中性洗涤纤维含量分别平均降低5.6%(置信区间3.5%～7.8%)和3.0%(置信区间1.0%～4.9%)。在甘肃,年平均气温<8℃和年平均降水量200～400 mm的地区,采用硝酸铵分次施肥及灌溉和播种量为26～30 kg·hm^-2时,更有利于添加氮素对苜蓿产量和粗蛋白含量的提高效应及对酸性和中性洗涤纤维含量的降低效应;但适宜的施氮量及生长年限在产量与品质方面存在差异。该研究可为苜蓿生产力提升及氮营养高效利用提供参考。     

高寒草甸植物叶片生态化学计量特征对长期氮肥添加的响应

氮(N)是植物生长发育所需的基本元素,人为N添加已成为陆地生态系统N输入的主要形式。施N作为改善土壤养分条件的重要途径,可改变土壤理化性质,也会对植物叶片生态化学计量特征产生影响。本研究在2012年5月设置0(CK)、10(N₁₀)、20(N₂₀)、30(N₃₀)g·m^-2·a^-1的N添加试验,并于2018年8月采集禾本科、莎草科、豆科和杂类草叶片,测定其碳(C)、N、磷(P)含量,分析不同水平N添加下植物叶片生态化学计量特征的差异,探索长期N添加下植物叶片生态化学计量特征变化的影响因素。结果表明:1)N添加显著提高了禾本科叶片碳(LC)含量而显著降低了豆科LC含量(P<0.05),莎草科和杂类草LC含量变化不显著(P>0.05)。随施N量增加,4种功能群叶片氮(LN)含量均显著增加(P<0.05),而叶片磷(LP)含量变化趋势不一致。2)N添加下4种功能群植物叶片碳氮比(LC/N)整体呈下降趋势,叶片氮磷比(LN/P)和叶片碳磷比(LC/P)呈上升趋势。3)...     

不同氮磷水平下不同土层中紫花苜蓿细根周转特征

为探讨不同氮磷配施条件下紫花苜蓿细根周转及不同土层分布动态特征,分析苜蓿细根周转各指标之间的关系。采用双因素随机区组设计进行田间试验,设置4个施磷水平[0(P₀)、50(P₁)、100(P₂)和150 kg·hm^-2(P₃)]和两个氮水平[0(N₀)和120 kg·hm^-2(N₁)],共计8个处理,通过微根管根系监测0～60 cm的土层细根周转特征。结果表明:在相同施氮条件下,随着施磷量的增加,紫花苜蓿细根总现存量、细根表面积密度、细根生产量和死亡量呈先增加后降低的趋势,在P₂条件下达到最大值,且P₁、P₂处理显著大于P₀处理(P<0.05),在相同施磷条件下,N₁处理显著大于N₀处理。在不同土层中,在相同施氮条件下,随着施磷量的增加,苜蓿细根现存量在0～30 cm土层中呈先增...     

添加剂对番茄茎秆好氧堆肥发酵过程及氮素损失的影响

为研究减少在番茄茎秆好氧堆肥过程中氮素损失的途径,提高堆肥品质,以粉碎的番茄茎秆为原料,按物料干重分别加入5%的腐殖酸(T1)、氯化钙(T2)和过磷酸钙(T3),同时以不进行任何添加的堆体作为对照(CK),进行45 d的好氧堆肥试验。结果表明：3种添加剂均可降低堆肥过程中的氮素损失,同时减少了NH₃的挥发量;堆肥结束时,CK、T1、T2和T3处理的氮素损失率分别为18.04%、15.00%、12.65%和14.05%,累计NH₃挥发量为CK(1 648.11 mg/kg)>T1(1 330.35 mg/kg)>T3(995.35 mg/kg)>T2(528.11 mg/kg)。其中,添加氯化钙的处理保氮效果最好,与对照相比,氮素损失率低至12.65%,NH₃挥发量减少67.96%;各处理高温期均≥3 d,发芽指数≥80%,表明堆体已经腐熟,无植物毒性。综上,番茄茎秆好氧堆肥中添加氯化钙,对于减少堆肥过程中的氮素损失较为理想。本研究可为番茄茎秆好氧堆肥保氮工艺优化提供理论依据。     

不同施肥模式对早稻季农田氮磷径流流失的影响

为探究湖南双季稻区早稻季防控稻田氮、磷养分流失污染的施肥模式,通过田间试验,设置了不施氮磷肥处理(CK)和常规施肥(CF)、有机肥替代(OM)、控释肥减施(CRF)、绿肥还田(GM)4种施肥模式,研究了不同施肥模式对稻田氮、磷养分径流流失的影响。结果表明:相较于常规施肥模式,有机肥替代、绿肥还田和控释肥减施模式稻田总氮径流流失量分别减少了12.80%、16.62%、28.55%,各施肥处理早稻总氮素流失率大小表现为:常规施肥有机肥替代绿肥还田控释肥减施,氮素流失形态主要以可溶性氮为主,占流失总氮的80.48%~91.96%,可溶性氮中以铵态氮为主。控释肥减施和绿肥还田模式均能减少稻田磷素径流损失量,与常规施肥模式相比,总磷径流流失量分别减少了6.26%和28.30%;有机肥替代模式稻田总磷径流损失量较常规施肥模式增加26.33%;各施肥处理早稻总磷流失率表现为:有机肥替代常规施肥绿肥还田控释肥减施,磷素流失形态前期以颗粒态磷流失为主,后期以可溶态磷为主。在4种施肥模式中,控释肥减施和绿肥还田模式能降低稻田氮磷径流流失量,在南方双季稻区推广这两种施肥模式可有效防控农田氮、磷流失污染风险。     

EXPLORING THE RECYCLING OF MANURE FROM URBAN LIVESTOCK FARMS: A CASE STUDY IN ETHIOPIA

• Livestock manure was the main organic waste in urban and peri-urban areas.• Manure production will increase by a factor of 3–10 between 2015–2050.• Only 13%–38% of excreted N by livestock will be recycled in croplands.• Intensification of urban livestock production greatly increased N surpluses.• Reducing population growth and increasing livestock productivity needed.Urban population growth is driving the expansion of urban and peri-urban agriculture (UPA) in developing countries. UPA is providing nutritious food to residents but the manures produced by UPA livestock farms and other wastes are not properly recycled. This paper explores the effects of four scenarios: (1) a reference scenario (business as usual), (2) increased urbanization, (3) UPA intensification, and (4) improved technology, on food-protein self-sufficiency, manure nitrogen (N) recycling and balances for four different zones in a small city (Jimma) in Ethiopia during the period 2015-2050. An N mass flow model with data from farm surveys, field experiments and literature was used. A field experiment was conducted and N use efficiency and N fertilizer replacement values differed among the five types of composts derived from urban livestock manures and kitchen wastes. The N use efficiency and N fertilizer replacement values were used in the N mass flow model.Livestock manures were the main organic wastes in urban areas, although only 20 to 40% of animal-sourced food consumed was produced in UPA, and only 14 to 19% of protein intake by residents was animal-based. Scenarios indicate that manure production in UPA will increase 3 to 10 times between 2015 and 2050, depending on urbanization and UPA intensification. Only 13 to 38% of manure N will be recycled in croplands. Farm-gate N balances of UPA livestock farms will increase to>1 t·ha⁻¹ in 2050. Doubling livestock productivity and feed protein conversion to animal-sourced food will roughly halve manure N production.Costs of waste recycling were high and indicate the need for government incentives. Results of these senarios are wake-up calls for all stakeholders and indicate alternative pathways.