地下水埋深与施氮水平对夏玉米生长及硝态氮量的影响

【目的】探讨华北地区夏玉米-冬小麦轮作体系下氮肥减施与地下水埋深的交互作用。【方法】借助大型地中渗透仪和Logistic作物生长模型,采用二因素完全随机区组设计:地下水埋深(G1:2.0 m、G2:3.0 m、G3:4.0 m),施氮量(N1:减氮20%、N2:常规施氮),以及不施氮不控水作为对照(WN),研究了华北地区地下水埋深和施氮水平组合对夏玉米生长、干物质量积累和硝态氮量的影响。【结果】所有处理夏玉米叶面积指数(LAI)在灌浆期最大,成熟期相同施氮水平,G1处理LAI显著高于G2、G3处理;N2水平下,G1处理玉米株高快速生长时间较G2、G3处理分别增加了3.99%、12.91%,但最大增长速率相对降低了9.69%、14.65%;N1水平下,G1处理籽粒干物质量显著高于G2和G3处理,N2水平下,G3处理籽粒干物质量显著高于G1和G2处理;N2水平下,G1处理硝态氮增量显著高于G2、G3处理,0~20 cm分别高出75.92%、90.03%,20~40 cm分别高出30.56%、130.95%。同一地下水埋深下,成熟期LAI表现为N2处理显著高于N1处理;0~20 cm与20~40 cm土层N2处理下硝态氮增量是N1处理的1.4~5.3倍和2.4~11.2倍;在G1水平下,N2处理株高快速生长期较N1处理增加了7.52%,而N1处理单株籽粒干物质量显著高于N2处理,高出9.13%;Person相关性分析表明,N2水平下,随着地下水埋深变化,0~40 cm土层硝态氮增量与产量显著负相关,R^(2)为0.827~0.883。【结论】高氮与较浅地下水埋深组合促进了玉米营养生长,不利于玉米生殖生长和产量形成;低氮与浅地下水埋深组合有利于产量形成和减氮增效。

变化环境对农业水资源配置的影响研究进展

变化环境下农业水资源系统正经历着深刻的变化,特别是气候变化和人类活动加剧了降水、蒸散、径流、渗漏、耗水等农田水文要素的演变过程,进而影响农业水资源供、用、耗、排、回的全过程。在对我国农业用水过程与特点进行分析的基础上,系统梳理了国内外变化环境对灌区农业供水量、需水量、供需水平衡、水循环及水资源承载力影响的研究进展,系统分析了现有研究存在的不足,提出了未来我国农业水资源配置及水安全保障应对环境变化影响的研究重点:重视变化环境下灌区供水系统及运行模式研究,加强变化环境下作物需水规律研究,强化变化环境下灌区供需水平衡与水资源承载力研究,深化变化环境下灌区水循环与转化机理研究,拓展变化环境下节水灌溉对环境影响的机理研究。

地下水埋深与控肥对夏玉米氮素吸收和产量的影响

为探明地下水埋深与减施氮肥对夏玉米氮素吸收利用及产量的影响,基于大型地中渗透仪,研究了地下水埋深和施氮量对夏玉米氮素利用效率、植株氮素积累量、产量及其形成要素的影响,其中地下水埋深设2 m(G1),3 m(G2)和4 m(G3)3个水平,施氮量设减氮20%处理(240 kg/hm^(2),N1)、常规施氮处理(300 kg/hm^(2),N2)2个水平,不控水不施氮处理(G0N0)作为对照,共计7个处理。结果表明:(1)减氮20%条件下,夏玉米产量随地下水埋深增加呈减小趋势,氮素收获指数在埋深2 m下显著高于埋深3,4 m,分别增加5.71%,7.22%;(2)常规施氮条件下,埋深2 m处理茎、叶吸氮量显著高于埋深3~4 m处理,增幅为19.52%~50.31%,但产量、籽粒吸氮量和氮素收获指数埋深2 m处理显著低于埋深3~4 m处理,降幅为17.28%~29.28%;(3)地下水埋深2 m下,产量、氮肥农学效率、氮肥生理利用率、籽粒氮肥吸收利用率和氮素收获指数减氮20%处理均显著高于常规施氮处理,增幅为22.18%~115.35%。地下水埋深2 m条件下,施氮240 kg/hm^(2)显著提升氮肥的增产效果,以及施氮后氮素转化为产量和干物质的效率,同时还增强氮素向籽粒的转移率,从而保持产量不致降低,因此埋深2 m条件下减氮20%有一定可行性。研究结果可为地下水浅埋地区控施氮肥提供理论参考依据。

蒸渗仪在农业科研上的应用现状及发展趋势

蒸渗仪对研究农田水分循环具有重要意义,为了厘清蒸渗仪的应用现状和发展趋势,更好地应用其进行农业科学研究。笔者通过系统梳理中国近二十年来蒸渗仪的发展情况,总结了蒸渗仪的测量原理及分类,大型称重式蒸渗仪和微型蒸渗仪等制造工艺的发展,以及蒸渗仪在作物蒸发蒸腾量、地下水浅埋区地下水利用、干旱半干旱区凝结水等方面的实际应用。认为未来蒸渗仪应面向网络信息化发展需求,以实现网络终端调控、在线交流和网络信息共享等目标;应综合考虑观测任务及长期应用等,结合其他仪器以站(群)方式发展,同时考虑环境效应;应参考研究区土壤状况、水文气象等统一制定微型蒸渗仪区域参考标准,而非大范围行业规范;应重视地下水-土壤-作物-大气连续体各界面水分运移机理与应用研究;应考虑其在学科、行业等基础研究中的支撑作用,研究对象应更加广泛。

聚天冬氨酸添加对猪场废水灌溉土壤氮迁移的影响研究

【目的】探究在等氮投入的清水和猪场废水处理下,添加不同质量分数的聚天冬氨酸(P ASP)对土壤无机氮、pH值及E C值的影响。【方法】采用室内恒温培养试验,两因素完全随机区组设计,设置P ASP质量分数(P 0:0%PASP、P1:2.5%PASP、P2:5.0%PASP、P3:7.5%PASP)、水质(W0:清水、W1:稀释10倍猪场废水、W2:稀释5倍猪场废水)以及不施肥不加P ASP的对照组(C K),共13个处理。【结果】添加P ASP处理可降低培养前期土壤无机氮量,增加后期无机氮量,其中稀释5倍猪场废水处理添加7.5%PASP效果更为显著。W 0条件下,P 2、P 3处理在培养前期土壤NO_(3)^(-)-N量分别减少21.63、10.46 mg/kg;NH_(4)^(+)-N量培养前期显著降低7.39%~49.37%,并在培养后期其量高于P0处理的1.41~48.07倍。W 1条件下,培养前期P 1、P 2、P 3处理NO_(3)^(-)-N量均低于P 0处理,减少值介于5.11~25.52 mg/kg;W 2条件下,添加P ASP处理均增加了土壤NO_(3)^(-)-N量,增加值介于5.91~22.70 mg/kg,到培养中后期8~36 d期间,添加PASP各处理均比P0处理的NO_(3)^(-)-N量增加14.6%~16.10%。W 1、W 2处理条件下,添加P ASP均增加了培养后期NH_(4)^(+)-N量,其中P 2、P 3处理差异达到显著。与C K相比,施氮处理可降低土壤pH值;猪场废水和添加P ASP对pH值无显著影响。猪场废水处理的土壤E C值显著高于清水处理,增幅在60.15%~69.76%之间。【结论】与等氮清水处理相比,猪场废水处理添加7.5%P ASP可降低培养前期无机氮量,增加后期无机氮量,有利于提高氮素利用率,降低氮损失量,尤其是稀释5倍猪场废水趋势更为显著。

灌溉方式和有机肥配施对土壤氨挥发的影响机制研究

有机肥替代化学肥料是提高养分利用效率和保护生态环境的重要举措,但不同灌溉方式和有机肥替代比例对土壤养分转化影响缺乏定量研究.本文利用盆栽实验,设置2种灌溉方式(地面灌溉,SI;地表滴灌,SDI)和6个有机肥替代氮肥比例(CK:单施尿素,肥料为尿素氮100%;FC1:30%鸡粪有机肥+70%尿素;FC2:40%鸡粪有机肥+60%尿素;FC3:50%鸡粪有机肥+50%尿素;FB3:50%牛粪有机肥+50%尿素;FS3:50%羊粪有机肥+50%尿素),共计12个处理.研究了土壤氨挥发动态、硝态氮和铵态氮含量变化对不同灌溉方式和有机肥替代组合模式的响应特征,基于随机森林模型探讨了灌溉、施肥及其组合对氨排放的驱动作用.与CK相比,FC1、FC2、FC3、FB3和FS3处理下氨挥发速率峰值降低了1.04%~41.41%,尤其SDIFC1、SDIFC2、SDIFC3、SDIFB3和SDIFS3处理下氨挥发速率峰值分别降低了25.37%、28.46%、25.25%、39.03%与16.26%;与CK相比,有机肥替代尿素处理显著减少了氨挥发量,尤其是滴灌和有机肥替代尿素处理氨挥发累积通量降幅介于20.83%~41.67%之间,其中SDIFB3处理下氨挥发累积通量最小,仅为0.070 kg·hm^(-2).随着有机肥替代比例的增加,铵态氮、硝态氮含量呈先升高后降低趋势,高有机肥替代比例降低了土壤硝态氮含量与矿质氮含量.与SI相比,SDI处理提高了氮素矿化速率;对比SICK,SDIFC2、SDIFC3、SDIFB3、SDIFS3增幅分别达到6.41%、15.93%、53.81%、2.80%,SDIFB3与SDIFC3处理氮素矿化速率的增幅达到显著水平.施氮量、氮矿化率、施肥处理与灌溉方式显著影响氨挥发量;施肥后1 d 0~10 cm土层矿质氮含量对氨挥发影响最大,施氮量对氨挥发量的直接通径系数最大,为0.80.本试验条件下,滴灌与有机肥替代尿素处理显著降低了氨挥发量、促进了土壤氮素矿化,减少了土壤氮素排放损失,尤其是滴灌与50%鸡粪替代尿素处理下土壤氮素排放损失最小.