施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

低氮胁迫对谷子苗期性状的影响和耐低氮品种的筛选

筛选和培育耐低氮能力强的作物品种,是提高作物氮素利用效率,减少氮肥施用量,降低环境污染的有效措施。本研究以45份谷子品种为试材,采用水培的方法,在低氮(0.1mmol·L~(-1))和正常氮(5mmol·L~(-1))条件下,测定苗高、根长和根数等22个氮效率相关指标,采用综合耐低氮系数法以及基于主成分分析的隶属函数法评价参试谷子品种的耐低氮性。结果表明,与正常氮条件相比,低氮胁迫下,谷子苗期根长、根冠比、地上部氮素生理效率、地下部氮素生理效率、单株氮素生理效率有不同程度提高,其余17个指标都有不同程度降低。两种评价方法均根据45个谷子品种的耐低氮能力将其划分为强耐低氮型、耐低氮型、中间型、较敏感型和敏感型5类。筛选出耐低氮性较强的品种5份,编号分别为11、14、17、35和39。利用GGE双标图对品种-耐低氮相关指标的分析表明,编号39和14的耐低氮品种主要耐低氮性状为地下部干重、地下部鲜重、根长;编号为11、35和17的耐低氮品种主要耐低氮性状为地上部鲜重、叶片数、叶宽、叶长、单株氮累积量、地上部氮累积量、单株干质量、地上部干重、地下部氮累积量、根数、苗高和SPAD。可见不同谷子品种的耐低氮机制存在一定差异,研究结果可为谷子耐低氮品种的选育提供材料基础。     

土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

随着人口增长对粮食需求的不断提高,人类对自然生态系统扰动频繁,生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变,直接影响生态系统的持续与稳定,进而引起全球气候变暖,生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应,国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等,并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降,同时引起土壤硝态氮(NO3--N)增加,造成环境活性氮增加的风险;退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间;运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。     

晋西南褐土上小麦苜蓿套作对土壤氮素及植物吸氮的影响

研究冬小麦和苜蓿不同种植模式在不同生长期内土壤氮素的变化特征,以期为粮草混播种植模式提供参考依据。依托 2014年在晋西南开展的田间试验,于 2017和 2018年研究了小麦单播、苜蓿单播和小麦苜蓿混播的作物产量以及土壤剖面氮素特征。结果表明:(1)两个试验年份内小麦苜蓿混播增加了作物生物量且小麦植株茎叶和籽粒氮含量均高于小麦单播;相比任一单作,小麦苜蓿混播显著提高了作物植株氮积累总量。(2)种植方式影响表层(0～ 30 cm)土壤硝态氮含量,3月春季返青时苜蓿单播高于小麦单播和混播处理,6月麦收时小麦单播和混播均高于苜蓿单播;苜蓿单独生长期(10月)200 cm深土壤剖面硝态氮含量依次为小麦单播 >混播 >苜蓿单播。不同生长时期小麦单播硝态氮随土壤剖面垂直淋失并于土壤深层大量累积,而小麦苜蓿混播后缓解了硝态氮的垂直淋失现象。(3)小麦返青时 0～ 30 cm土层苜蓿单播土壤铵态氮含量略高于小麦单播和混播,小麦地休耕苜蓿单独生长期 200 cm深小麦单播铵态氮含量低于苜蓿单播和混播。(4)越冬期(前一年 10月～ 3月)小麦苜蓿混播土壤无机氮得到了累积,小麦苜蓿共生期(3～ 6月)土壤无机氮处于消耗阶段,麦收后苜蓿单独生长期(6～ 10月)无机氮又得到了补充。     

杜马斯燃烧法和凯氏定氮法在土壤全氮检测中的比较研究

选用 6组不同全氮含量的土壤样品(梯度为 0%～0.06%、0.06%～0.1%、0.1%～0.2%、0.2%～0.3%、0.3%～ 0.4%和 0.4%～ 0.5%)和 4份土壤有效态成分分析标准物质为试验材料,分别采用杜马斯燃烧法和凯氏定氮法测定其全氮含量,并对两种方法测定结果的精密度、准确度和相关性及检测成本进行了比较分析。对土壤有效态成分分析标准物质全氮含量的检测,两种方法测定结果都接近于真实值,比较两种方法的相对标准偏差(RSD)和相对误差(RE)值,可确定杜马斯燃烧法精密度更高,且准确度更好;对于含氮量范围为 0%～ 0.06%的样品,两种方法的测定值之比(D/K)为 0.692～ 0.965,杜马斯燃烧法测定结果的变异系数为 0.00%～ 9.96%,测定结果不稳定,两种方法的测定值间存在显著的线性相关,但 R2仅为 0.9049;而含氮量大于 0.06%的样品,两种方法的测定值之比(D/K)为 0.940～ 1.104,变异系数均小于 5%,测定结果间存在显著的线性相关(R2=0.9979)。在检测成本方面,完成相同数量样品检测,杜马斯燃烧法所需时间和人力都约是凯氏定氮法的1/2。因而,杜马斯燃烧法是一种环保、高效的土壤全氮检测方法,对于含氮量范围为 0%～ 0.06%的土壤样品,凯氏定氮法的测定结果更接近于真实值,而对于含氮量大于 0.06%的土壤样品,杜马斯燃烧法更加适用。     

生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体及其碳、氮分布的影响

为探究生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体结构及其碳、氮分布的影响,针对亚热带红壤选用海鲜菇废菌棒为原料制备生物炭,通过短期盆栽试验,研究生物炭施用下土壤水稳性团聚体及其碳、氮分布特征。研究结果表明:(1)土壤水稳性团聚体均以 <0.25 mm粒径为主,其中生物炭配施化肥处理含量最高,为 65.88%,生物炭能够显著增加土壤粒径 >0.25 mm水稳定性团聚体比例,增幅达到 40.52%;配施化肥、猪粪则会降低其含量,降幅分别为 43.33%、25.33%;(2)生物炭配施化肥、猪粪可以显著提高土壤平均重量直径与几何平均直径;(3)施用生物炭可以显著提高土壤有机碳、全氮含量及碳氮比,平均增幅分别为 154.76%、74.05%、30.16%。综上所述,生物炭施用有利于提高亚热带红壤水稳性大团聚体含量及稳定性,且对于土壤碳氮含量的提升效果更为显著。     

施氮量对油后直播棉花产量、品质及生物量的影响

为研究施氮量对油后直播棉花生物量累积特征及其与产量、品质的关系,于2016-2017年在湖南常德设置了施氮量分别为0、90、180、270、360 kg·hm^-2氮肥水平试验。结果表明,在施氮量为0~360 kg·hm^-2范围内,施氮量越大棉株营养器官生物量累积越多,而棉株生殖器官生物量则在施氮量为270 kg·hm^-2时累积最多;皮棉产量、成铃数和单铃重均在施氮量为270 kg·hm^-2时达到最大;0~270 kg·hm^-2范围内,衣分随施氮量增加而增加。在施氮量为270 kg·hm^-2条件下,纤维长度和断裂比强度最高;适宜施氮量有利于纤维长度、断裂比强度的提高和马克隆值的优化,对伸长率和整齐度基本无影响。综上所述,适宜施氮量可提高棉花的产量、品质,洞庭湖棉区适宜的施氮量为180~250 kg·hm^-2。本研究结果为环洞庭湖棉区的氮肥合理运筹提供了技术参考。     

不同释放期控释肥和水氮用量对冬小麦产量的综合影响

为揭示不同释放期控释肥及其水肥用量对冬小麦产量的影响,优化冬小麦水氮管理措施,采用裂区设计进行田间试验,以灌水量为主处理,施氮量和控释肥类型分别为副处理和次副处理,其中,灌水量设30、60和90 mm;施氮量设0、75、150和225 kg/hm2的施肥梯度;控释肥类型包括释放期分别为60、120 d的聚氨酯包膜尿素（PCU60,PCU120）,以普通尿素作为对照（U）。结果表明：灌水量、施氮量、控释肥类型单一因素均对冬小麦有效穗数、千粒质量、干物质质量、籽粒产量有显著影响。各因素两两之间的交互作用对籽粒产量有显著影响。相较于U处理,增加灌水使PCU60产量平均提高308 kg/hm2,PCU120产量平均下降270 kg/hm2;增施氮肥刚好相反,使PCU60产量平均下降289 kg/hm2,PCU120产量平均提高118 kg/hm2。根据所构建3种肥料的水氮生产函数可知,在U处理取得最高理论产量6 823 kg/hm2时的水氮用量下,2种释放期的控释肥PCU120和PCU60可分别获得14.31%和12.08%的增产效果。利用水氮生产函数和频率分析法得到不同控释肥类型获得较高产量的水氮用量区间,以PCU120产量最高、所需灌水量最低,分别为7 744～7 826 kg/hm2、47.72～52.28 mm;PCU60所需施氮量最低,为145.42～187.91 kg/hm2。综合考虑增产节肥节水效果,推荐PCU120为冬小麦季适宜的控释肥类型,其适宜水氮用量区间分别为47.72～52.28 mm、159.23～199.47 kg/hm2。     

不同氮肥运筹对棉花产量及土壤养分的影响

为降低棉花的施肥成本,为减量优化施肥提高棉花收益和降低养分损失风险提供理论依据,通过不同氮肥运筹研究减量施肥对棉花产量、不同生育期土壤硝态氮含量及收获后和种植前土壤养分变化的影响。结果表明,CRF处理在减氮33.3%的情况下,棉花产量比农民习惯施肥（FP）处理略有下降,OPT和OF-CF处理减氮23.8%,与FP相比均提高了棉花产量;在棉花不同生育期,减量施肥处理的土壤硝态氮淋溶损失风险较低;棉花收获后各减量施肥处理的大部分养分含量指标高于种植前,CRF处理的养分积累程度较低,养分损失的风险最低。综合考虑产量及环境效应,在本试验条件下,CRF处理在减氮33.3%的情况下,棉花产量较高,同时不会造成养分较多积累,养分损失风险低;其次是OPT和OF-CF处理,肥料用量仍有进一步降低的潜力。     

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下(肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等)的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量(6.5 t·hm^-2)显著高于常规施氮产量(6.3 t·hm^-2);土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量(6.9 t·hm^-2)显著低于常规施氮产量(7.4 t·hm^-2);土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米...