红壤丘陵旱地一油菜系统中尿素的去向和增产效果

红壤丘陵旱地一油菜系统中尿素的去向和增产效果蔡贵信，彭光浩（中国科学院南京土壤研究所）本文研究了红壤一油茶系统中油菜对尿素氮的利用率，氮素的损失程度，以及养分平衡对它们的影响，同时还研究了土壤的供氮能力和尿素的增产效果，以及不施磷、钾、硼肥和增施稻草...

脲酶抑制剂在提高尿素增产效果中的作用

国内外有关脲酶抑制剂的研究结果表明,脲酶抑制剂在延缓尿素水解,减少氨挥发损失中的作用基本上是肯定的。然而,它们对减少氨素总损失的作用还未得到广泛证明,亦未在田间试验中表现出明显的增产效果。影响脲酶抑制剂提高尿素增产效果的因素很多。从脲酶抑制剂本身来看,有:(一)抑制效果短暂,(二)不一定能减少氮素总损失。(三)可能对作物生长有抑制作用。从环境条件来看, 有:(一)氨挥发损失不重要时,(二)氮肥用量较高,(三)土壤—植物系统中存在的除脲酶以外的其它尿素水解酶。尽管如此,施用脲酶抑制剂仍然是减少尿素氮损失的一个可能的途径,而且方便易行。今后需进一步研究它们在田间条件下对提高尿素效果的有效条件。

渍水土壤中反硝化气体的直接测定

已有的研究表明,氮肥施入稻田后,其中约有50%的氮将以气态而损失(包括氨的挥发损失和氮的反硝化损失)。目前,在田间已能用微气象学法测定稻田氨的挥发量。但对于氮的反硝化损失量迄今仍沿用差异法(即以氮的总损失量减去氨挥发量之差值,作为表观反硝化损失量)计算出。因此,寻找一个能在稻田原位测定反硝化损失量的方法是很有必要的。

南京两种菜地土壤氨挥发的研究

在南京雨花区武警农场和栖霞区东阳科技站先后进行了秋季小青菜和秋冬季大白菜田间试验,研究菜地土壤施用氮肥后的氨挥发及其影响因素,氨挥发采用密闭室间歇密闭通气法测定。结果表明,小青菜试验地的pH为5 .4 ,施肥后土壤pH值也未高于6 .0 ,故氨挥发损失低(<0 .4 % ) ;而在pH为7.7的大白菜试验地上,控释尿素、低氮和高氮3个处理(施氮量分别为N 180、30 0和6 0 0kghm-2 )氨挥发率分别为0 .97%、12 .1%和17 1%。以上结果表明,土壤pH是影响菜地土壤氨挥发的主要因素,降低氮肥用量能明显减少氨挥发,而施用控释尿素是一种有效控制氨挥发损失的措施。大白菜不同施肥期的结果还表明,施尿素后降雨通过降低表层土壤氮的浓度而影响氨挥发,降雨离施肥期越近,雨量越大。

玉米-小麦轮作系统中氮肥反硝化损失与N_2O排放量

应用乙炔抑制-原状土柱培养法研究了玉米-小麦轮作周年中氮肥的反硝化损失和N2O排放量。结果表明,氮肥产生的N2O为1.77～2.82kgN·hm-2,占施氮量的0.49%～0.76%;反硝化损失量为3～3.18kgN·hm-2,占施肥量的0.81%～0.86%。玉米与小麦生长期间的氮肥反硝化损失率很相近,分别为0.7%～0.99%和0.77%～0.88%。反硝化作用和N2O排放与土壤含水量密切相关,有机肥与氮肥混施增加N2O排放量。反硝化不是该旱作系统氮肥损失的主要途径,但施用氮肥大大增加了N2O的排放,对环境造成一定的影响。

南京郊区番茄地中氮肥的效应与去向

采用田间小区和微区试验,研究了施用化学氮肥对南京郊区菜地番茄产量、氮肥去向及氮素损失的影响.结果表明,由于土壤和有机肥供氮充分,氮肥施用未增加番茄产量.用差值法计算得到的氮肥利用率在14.5%～22.5%之间.15N标记尿素微区试验表明,施入氮量的16.6%～28.8%被作物吸收,氮素总损失为34.2%～46.0%.施用化学氮肥增加了土壤剖面中的硝酸盐含量,番茄收获时,10%～10.2%的标记尿素被淋洗到40cm以下土层.增施化学氮肥也显著增加了菜地土壤的反硝化损失和N2O排放,其中反硝化损失占施入氮量的5.50%～6.01%;N2O排放量占施入氮量的2.62%～4.92%.但番茄生长期间未检测到氨挥发.减少氮肥用量或施用包衣尿素可降低菜地施用氮肥的环境风险,特别是减少硝酸盐淋洗和硝化反硝化损失.

红壤氮素的矿化和硝化作用特征

采用培养试验研究了侵蚀红壤 ,培肥后的红壤以及不同利用方式红壤氮素的矿化和硝化作用特征。结果表明 ,侵蚀红壤的矿化作用和硝化作用都很微弱 ,采用适宜的施肥措施培肥后氮素的矿化和硝化速率都有很大提高 ;红壤氮素的矿化和硝化速率与土壤 pH、速效磷含量和有机质含量呈显著正相关。

黄土旱塬黑垆土—冬小麦系统中尿素氮的去向及增产效果

在黄土高原南部旱塬区陕西省长武县的黑垆土上 ,用田间小区和15N微区试验研究了氮肥的增产效果 ,水分利用率以及尿素氮的去向。结果表明 ,氮肥的增产效果随氮肥用量增加而降低 ,施N量为 1 0 0和 1 5 0kghm- 2 时每kg肥料N分别增产小麦 1 2 .1kg和6.4kg。施用氮肥亦提高了水分利用率 ,无氮区和施肥区的水分利用率分别为 7.6kghm- 2 mm- 1和 9.7～ 1 0 .5kghm- 2 mm- 1。15N微区试验结果表明 ,尿素作基肥混施入耕层后 ,小麦利用率为36.6%～ 38.4% ,土壤残留率为 2 9.2 %～ 33.6% ,标记氮肥在土壤剖面中的残留率随土层深度的加深而迅速降低。小麦吸收的氮素来自肥料氮的比例在 33%～ 40 %之间 ,来自土壤氮素的比例在 60

南京郊区番茄地中氮肥的气态氮损失

采用田间试验研究了番茄地施用化学氮肥后的氨挥发、反硝化损失和N2O排放及其影响因素。氨挥发采用通气密闭室法测定，反硝化损失（N2＋N2O）采用乙炔抑制-土柱培养法测定，不加乙炔测定N2O排放。结果表明，番茄生长期间全部处理均未检测到氨挥发，其原因是土表氨分压低于检测灵敏度，较低的氨分压是由于表层土壤的铵态氮浓度和pH都不高所致。在番茄生长期间，对照区即来自有机肥和土壤本身的反硝化损失和N2O℃排放量相当高，反硝化损失总量高达N29．6kghm^-2，N2O排放量为N7．76kghm^-2。施用化学氮肥显著增加了反硝化损失和N2O排放，3个施用化学氮肥处理的反硝化损失变化在N40．8～46．1kghm^-2之间，占施入化肥氮量的5．50％～6．01％；N2O排放量为N13．6～17．6kghm^-2，占施入化肥氮量的2．62％～4．92％；与尿素相比，包衣尿素未能显著减低反硝化损失和N2O排放。施用尿素的处理在每次追肥后，耕层土壤均会出现NO3^--N高峰，继之的反硝化和N2O排放高峰。反硝化速率与土壤含水量呈极显著正相关。总的看来，番茄生长期间没有氨挥发，而硝化反硝化是氮素损失的重要途径之一。

冀北高原草甸栗钙土春小麦中化肥氮去向的研究

在冀北高原张北县的草甸栗钙土上，采用15N质量平衡法和微气象学技术，对春小麦中氮肥的去向，以及氨挥发进行了田间原位观测。试验中的氮肥用量为N4.83kg／亩，1／3作基肥、2／3作追肥。基肥随播种施入，追肥于拔节期撤施，随即灌水。结果表明，小麦回收、土壤残留和损失的肥料氮各占施入氮量的37.8％-48.3％、33．80—40．4％和14．30-25．4％。其中，尿素作基肥与作追肥的处理之间，其氮素的去向无明显的差异，但是，小麦对追施的碳铵的回收率比尿素的低约10％，而损失则高7.5％。作追肥施用的尿素和碳铁的氨挥发分别只占施入氮量的1％和5％。此外，试验结果还表明，小麦吸收的氮素中来自肥料氮的比例不足1／3，而以土壤来源氮为主。

黄土高原南部春玉米地膜栽培的水肥效应与氮肥去向

在黄土高原南部采用田间小区和微区试验 ,研究了春玉米地膜栽培下氮肥 水分 产量关系与氮肥去向 .结果表明 ,相同施肥条件下地膜栽培 (N12 0 C)比平作栽培 (N12 0 UC)增产显著 (46 .7% ) ,施用氮肥显著地发挥了地膜的增产潜力 ,处理N12 0 (尿素氮 12 0kg·hm-2 )、N180 (尿素氮 180kg·hm-2 )和N12 0 M(尿素氮 12 0kg·hm-2 +有机肥氮 6 0kg·hm-2 ) ,籽粒产量比对照CK (不施氮 )分别增产 4 1.8%、4 3.9%和34.7% .地膜栽培或施用氮肥都极大地改善了玉米水分生产效率 (WUE)和降水利用率 (RUE) ,试验中N12 0 C比N12 0 UC水分生产效率提高 5 7.9% ,降水利用效率提高 5 4 .5 % ;处理N12 0 、N180 和N12 0 M比CK处理WUE分别提高 38.4 %、4 7.4 %和 32 .4 % ,RUE分别提高 4 2 .3%、4 3.9%和 34.7% .由于供试有机肥是半腐解的牛粪 ,比尿素氮素供给迟缓 ,所以对玉米产量和WUE提高幅度小 .试验水分测定反映出 ,玉米利用的水分 73.0 %～ 83.7%来自降雨 ,表明决定春玉米产量的关键水分是生育期降水 .玉米地膜栽培对氮肥去向有微弱影响 ,相对于平作玉米 ,氮肥总的回收率差异不大 ,但氮肥利用率下降 7.3个百分点 ,土壤残留率上升 6 .4个百分点 .土壤当季残留氮主要集中在 0～ 2 0cm 。

用^(15)N标记肥料研究旱地冬小麦氮肥利用率与去向

在黄土旱塬 2年的田间试验表明 ,在特殊干旱年里小麦施氮肥增产仍很显著 ,但氮肥效果受到明显抑制 ,施氮处理间小麦产量差异不显著。播种前土壤水分含量对旱作小麦产量有决定性作用。15N微区试验表明 ,尿素作基肥混施入耕层后 ,小麦当年利用率为 3 6 6%～ 3 8 4% ,土壤残留率为 2 9 2 %～ 3 3 6%。氮肥的后效显示 ,土壤残留的氮素可被第 2茬小麦部分利用 ,占施氮量的 2 1 %～ 2 8% ,相当于 0～ 40cm土壤残留氮的 6 7%～ 8 7%。土壤残留的氮素主要集中在 0～ 40cm土层中 ,土壤剖面中残留氮随土壤深度增加而减少。膜间种植对小麦产量、氮肥利用率在试验年里没有显示作用 ,但大大增加了氮肥在土壤中的残留率。

华北平原几种主要类型土壤的硝化及反硝化活性

取用华北平原5种主要土壤进行实验室培养试验,研究不同类型土壤间硝化反硝化活性的差异。结果表明,培养28h后砂姜黑土、潮土、褐土、盐渍土和风沙土的硝化率分别为7.9%、20.8%、46.4%、22.5%和20.3%;148h后砂姜黑土的硝化率为18.7%,其它4种土壤达98.4%—100%,基本硝化完全;培养268h释放的N2O总量分别为0.04、0.27、0.24、0.41和0.45μgN·g-1土。培养650h的反硝化损失量分别为0.6、0.3、0.08、0.02和0.05μgN·g-1土。可见,不同的土壤中砂姜黑土的硝化作用活性较弱,而反硝化活性较强;潮土、褐土、盐渍土和风沙土的硝化作用活性较强,而反硝化活性相对较弱。土壤的硝化及反硝化作用与土壤质地和pH有关,与硝化和反硝化菌数量无明显相关性。

石灰性稻田土壤上化肥氮损失的研究

在田间用^(15)N示踪技术和微气象学的质量平衡法研究了石灰性稻田土壤上化肥氮的损失。结果表明:(1)碳铵和尿素在有水层下混施作基肥,氮素总损失分别高达72%和63%;其中氨挥发达到39%和30%,分别占总损失的54%和48%;都远高于以往在中性水稻土区酸性土壤上测得的结果。(2)石灰性稻田土壤氨挥发量大,是造成其氮素总损失远高于酸性稻田土壤的根本原因。两种土壤上,氮肥的反硝化损失量(差减法)似没有明显的差异。(3)石灰性土壤上氨挥发量大的主要原因是其高的土壤和灌溉水的pH。石灰性土壤的高pH和光照充足,促进了田面水中藻类的生长。由此引起的日间田面水pH的上升促进了尿素的氨挥发,而对碳铵的氨挥发的促进则不大。

添加碳源、磷和石灰对红壤氮素矿化和硝化作用的影响

用培养试验研究了添加碳源、磷和石灰石粉对第四纪红色粘土及红砂岩母质上发育的不同侵蚀程度的红壤以及经培肥后红壤的矿化和硝化作用的影响。结果表明 :上述 3个因子对矿化作用的影响较大 ,添加碳源表现出土壤矿质氮的净生物固持 ;在低磷红壤上增施磷能有效地促进红壤氮素的矿化 ;添加石灰石粉也能有效地促进 pH较低的红壤氮素的矿化。培肥后的红壤矿化和硝化作用明显增强 ,添加磷和石灰石粉进一步促进了培肥红壤矿化率和硝化率的提高。

菜地土壤氮素矿化和硝化作用的特征

采用培养试验对南京郊区 6 对菜地土和水稻土的土壤 N 素矿化和硝化作用特征进行了研究。菜地土为相同类型水稻土改种蔬菜约 20 年的土壤。结果表明,培养 28 天期间,6 对供试土壤中有 4 对土壤都是菜地土壤矿化 N 量低于相同类型水稻土,其日矿化速率也低于相应的水稻土,而其他 2 对供试土壤之间无明显差异。大多数菜地土的土壤硝化率低于相应的水稻土。培养28 天时的矿化率和硝化率与土壤 pH、速效 P 呈显著相关。

红壤的供氮能力及化肥氮的去向

采用盆栽试验 ,研究了由第四纪红色黏土和红砂岩发育的不同侵蚀程度红壤以及施用有机或无机肥 1 0年以上培肥的红壤在不加外源氮肥条件下的自然供氮能力 ,以及施用1 5N肥源后肥料氮在土壤 -作物系统中的去向。结果表明 :红砂岩发育红壤 (红砂土 )的矿化量和供氮量显著高于第四纪红黏土 (红黏土 ) ,同一母质中轻度侵蚀红壤的矿化量和供氮量又显著高于重度侵蚀红壤。培肥后红壤的矿化量和供氮量显著提高 ,其中有机培肥红壤高于无机培肥红壤。侵蚀红壤的氮肥利用率低 ,土壤残留氮率较高 ,氮肥损失率不大 ,其中红砂土的氮肥残留率明显低于红黏土 ,而氮肥损失率却显著高于红黏土。培肥后红壤的氮肥利用率明显增加 ,其中有机培肥红壤的氮肥利用率和残留率显著高于无机培肥的红壤 ,而氮肥损失率却明显低于无机培肥红壤。

露地种植大白菜的氮肥效应与氮素损失研究

采用田间小区和微区试验，研究了施用化学氮肥在露地大白菜上的氮肥效应和氮素损失。氮素总损失用^15N示踪法测定，氨挥发用通气密闭室法测定，反硝化损失用乙炔抑制-原状土柱培养法测定，不加乙炔测定N2O排放。结果表明，施用化学氮肥增产显著，用差值法计算得到的氮肥利用率在25．3％～47．2％之间，相应的示踪法氮肥利用率为18．1％～24．6％。化学氮肥显著增加了氨挥发、反硝化和N2O排放等气态氮损失；其中氨挥发占施氮量的0．97％～17．1％，反硝化占4．33％～8．55％，N2O排放在1．09％～1．63％之间变化。大白菜收获时9．2％～10．9％的标记尿素被淋洗到40cm以下土层。试验期间尿素的氮素总损失达41．1％～48．1％，以表观淋洗损失最为严重，其次是氨挥发，而反硝化损失最低。与普通尿素相比，包衣尿素明显降低了氨挥发。

露地蔬菜的氮肥效应与氮素去向

采用田间小区和微区试验相结合，研究了小青菜、大白菜和番茄3种露地蔬菜的氮肥利用率及其氮素去向的差异。结果表明，在小青菜和大白菜上施氮增产显著（P〈0．05），而在番茄上未表现出增产效应；施氮使3种蔬菜的吸氮量显著增加。用差值法和^15N-示踪法测得的3种蔬菜氮肥利用率相当，且利用率随氮肥用量增加而降低。小青菜生长期间土壤氮素总损失低于10％，而大白菜和番茄生长期间土壤氮素损失分别为41．9％～48．6％和34．2％～46．0％。试验中未发现小青菜生长期间有氮素淋溶，大白菜和番茄分别有9．2％～10．9％和10％～10．2％的标记尿素被淋溶到40cm以下土层。

菜地土氮素的主要转化过程及其损失

本文结合国内外文献资料,介绍了土壤N素的矿化、硝化和反硝化作用这3个主要转化过程及其氨挥发、反硝化损失和淋洗损失这3个损失途径,其主要目的是探讨菜地土壤N素转化过程和损失途径与粮田土壤的差异。