Rice yield, nitrogen utilization and ammonia volatilization as influenced by modified rice cultivation at varying nitrogen rates

Field experiments were conducted in 2006 to investigate the impacts of modified rice cultivation systems on: grain yield, N uptake, ammonia volatilization from rice soil and N use efficiency (ANUE, agronomic N use efficiency;and PFP, partial factor productivity of applied N). The trials compared rice production using modified methods of irrigation, planting, weeding and nutrient management (the system of rice intensification, SRI) with traditional flooding (TF). The effects of different N application rates (0, 80, 160, 240 kg ha-1) and of N rates interacting with cultivation methods were also evaluated. Grain yields ranged from 5.6 to 6.9 t ha-1 with SRI, and from 4.0 to 6.1 t ha-1 under TF management. On average, grain yields under SRI were 24% higher than that with TF. Ammonia volatilization was increased significantly under SRI compared with TF and the average total amount of ammonia volatilization loss during the rice growth stage under SRI was 22% higher than TF. With increases in application rate, N uptake by rice increased, and the ratio of N in the seed to total N in the plant decreased. Furthermore, results showed that higher ANUE was achieved at a relatively low N fertilizer rate (80 kg ha-1 N) with SRI. Results of these studies suggest that SRI increased rice yield and N uptake and improved ammonia volatilization loss from rice soil compared with TF. Moreover, there were significant interactions between N application rates and cultivation methods. We conclude that it was the most important to adjust the amount of N application under SRI, such as reducing the amount of N application. Research on effects of N fertilizer on rice yield and environmental pollution under SRI may be worth further studying.

不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法,共进行了2季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P_(30)、P_(15)、P_(9))分别为30、15、9 t/hm^(2);鸡粪(C_(5)、C_(3))分别为5、3 t/hm^(2);羊粪(S_(11)、S_(6))分别为11、6 t/hm^(2);不施肥对照(CK)。在第1季试验的基础上开展了第2季试验,利用通气法采集NH_(3),粪肥添加处理均为等氮添加,猪粪、鸡粪、羊粪分别为31.9、25.4、31.3 t/hm^(2),设置了黄腐酸(H)、猪粪+黄腐酸(P_(31.9)H)、猪粪(P_(31.9))、鸡粪+黄腐酸(C_(25.4)H)、鸡粪(C_(25.4))、羊粪+黄腐酸(S_(31.3)H)、羊粪(S_(31.3)),不施肥对照(CK),2季试验的处理分别为猪粪30+黄腐酸(P_(30)-H)、猪粪15+猪粪31.9+黄腐酸(P_(15)-P_(31.9)H)、猪粪9+猪粪31.9(P_(9)-P_(31.9))、鸡粪5+鸡粪25.4+黄腐酸(C_(5)-C_(25.4)H)、鸡粪3+鸡粪25.4(C_(3)-C_(25.4)),羊粪11+羊粪31.3+黄腐酸(S_(11)-S_(31.3)H)、羊粪6+羊粪31.3(S_(6)-S_(31.3)),共计7个处理和不施肥对照(CK),监测了不同肥料施加下土壤NH3挥发速率、NH3累积挥发量、蔬菜产量及相关环境因子的变化。结果表明:高NH3挥发速率主要集中在施肥后的1~3 d,单施粪肥条件下,NH_(3)累积挥发量表现为P_(9)-P_(31.9)>(C_(3)-C_(25.4)≈S_(6)-S_(31.3)),粪肥配施黄腐酸条件下,NH3累积挥发量表现为C_(5)-C_(25.4)H>S_(11)-S_(31.3)H>P_(15)-P_(31.9)H;在产量方面,羊粪、猪粪的增产效果要优于鸡粪,羊粪配施黄腐酸的增产效果最好,为27.48 t/hm^(2);在环境因子方面,土壤铵态氮、硝态氮含量与土壤NH_(3)挥发呈显著正相关(分别为P<0.001、P<0.05)。粪肥配施黄腐酸具有降低土壤NH_(3)挥发及增加蔬菜产量的趋势,综合考虑蔬菜产量及NH3累积挥发量,认为羊粪配施黄腐酸的效果最优。

控释掺混肥对小麦–玉米轮作体系产量、氮肥利用效率及氨挥发的影响

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥施用量大、氮肥利用率低、氮素损失严重等问题,探讨不同配比的控释掺混肥减氮和一次性施肥对周年作物产量、氨挥发损失和施肥经济效益的影响,确立麦玉轮作体系轻简高效和环境友好的施肥技术。【方法】于2022—2023年,在山东省德州市现代农业科技园区开展田间试验。冬小麦和夏玉米均设不施氮对照(CK)、农户习惯施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、CRBF1(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为5∶5和3∶7)和CRBF2(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为7∶3和5∶5),共5个处理。基施和追施肥后,监测了氨挥发量、强度和损失率。分析了作物干物质积累和产量、氮素吸收量和氮肥利用效率,并计算了施肥经济效益。【结果】与FFP处理相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量差异不显著;CRBF1和CRBF2处理夏玉米氮肥偏生产力提高了8.87~9.86 kg/kg,CRBF2处理玉米氮肥回收率提高了48.4%(P<0.05);CRBF1和CRBF2处理冬小麦季氮肥回收率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了30.3%~37.2%、5.22~5.77 kg/kg和6.52~7.06 kg/kg(P<0.05)。与FFP和OPT处理相比,CRBF1和CRBF2处理的肥料+施肥人工投入减少381~960元/hm^(2),周年净收入增加1208~2654元/hm^(2)。CRBF1和CRBF2处理的周年氨挥发损失量、损失强度和损失率较FFP处理分别降低了69.7%~71.9%、72.0%~74.5%和90.0%~94.1%(P<0.05)。【结论】包膜尿素与普通尿素在冬小麦、夏玉米季按照5∶5、3∶7,或者按照7∶3、5∶5的比例掺混一次性基施,均可在减少氮肥用量和施肥劳力投入的条件下,确保周年作物产量稳定,提高生产效益,并显著降低氨挥发损失,是华北平原冬小麦-夏玉米轮作系统高产高效、轻简施肥的有效氮肥施用技术。

紫云英稻秆联合还田与氮肥减量对水稻产量及氨挥发的影响

为研究紫云英-水稻轮作体系中紫云英稻秆联合还田与氮肥减量配施对水稻产量和氨挥发的影响,连续两个轮作季(2019—2021年)在陕西汉中开展田间试验,试验设置4个处理:冬闲稻秆不还田+常规施氮处理,即对照处理(CK);冬作紫云英稻秆还田+常规施氮处理(GRN_(100));冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量20%处理(GRN_(80));冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量30%处理(GRN_(70))。采用通气式氨挥发收集装置监测水稻生育期间氨挥发特征。结果表明:与CK相比,紫云英稻秆联合还田各处理可提高“黄华占”籽粒产量,产量由高到低的顺序为GRN_(80)、GRN_(70)、GRN_(100),其中GRN_(80)和GRN_(70)处理相较于CK处理的年均增幅分别为7.66%和6.37%。冠层氨挥发主要发生在水稻施肥30 d以后,其中水稻抽穗期至成熟期挥发速率较大。土壤氨挥发主要发生在水稻施肥后16 d内,在施肥后第2天达到峰值,2020年和2021年分别为0.53 kg·hm^(-2)·d^(-1)和0.58 kg·hm^(-2)·d^(-1)。与CK相比,GRN_(80)处理显著降低水稻全生育期冠层氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度,二者分别下降58.73%和57.14%。紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低水稻全生育期土壤氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度,其值由高到低依次顺序为GRN_(100)、GRN_(70)、GRN_(80)。就水稻全生育期氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度而言,紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低2.88%~8.32%和5.26%~13.88%,其中GRN_(80)处理降幅最大。相关分析表明,田面水铵态氮浓度与各处理土壤氨挥发速率呈显著正相关,与GRN_(80)和GRN_(70)处理冠层氨挥发速率呈显著负相关。研究表明,紫云英和稻秆联合还田与氮肥减量20%或30%配施,可显著提高水稻产量,减少稻田氨挥发损失,是适宜汉中地区兼顾水稻高产和环境友好的栽培措施。

基于能耗分析的氨合成压力设计选择

基于传统的热催化氨合成工艺,针对不同制氢路线,探究不同合成压力下的能耗水平,设计选择合适的合成压力,控制合成能耗水平最低,助力节能降碳。通过氨合成工艺的流程模拟计算,考察氨合成新鲜气入口压力、合成压力与压缩功耗、循环功耗以及总能耗的关系,发现在氨合成新鲜气入口压力一定时,合成压力越高,氨合成圈总能耗随合成压力升高先降低后升高,且在某一压力区间范围内存在最低值。通过合成圈总能耗与合成压力的关系研究,建议针对不同的氨合成新鲜气入口压力选择不同的氨合成压力。

不同水氮供应对富士苹果品质产量和果园氮排放的影响

【目的】针对黄土高原旱地苹果园灌水施肥利用率低、氮排放污染严重等现状,探讨不同水氮供应对富士苹果品质、产量的影响,以及果园土壤氨挥发和氧化亚氮排放上的差异,为农业合理施加氮肥和用水量提供一定的参考。【方法】于2022年以短枝富士苹果树为材料,以灌水和施氮量为变量,设置5个不同灌水处理:(W5)100%~-90%θ_(田)、(W4)90%~-80%θ_(田)、(W3)80%~-70%θ_(田)、(W2)70%~-60%θ_(田)、(W1)60%~-50%θ_(田),施氮量设置5个处理:N1(150 kg/ha)、N2(300 kg/ha)、N3(450 kg/ha)、N4(600 kg/ha)、N5(750 kg/ha),分析不同处理苹果生理指标、产量性状及土壤氮素排放的变化。【结果】不同施肥灌水处理下苹果新梢生长长度随灌水量和施氮量的增加而增加;施肥后发生了明显的气态氮排放,在施肥后1周内出现挥发速率峰值。氮素添加明显增加了NH_(3)挥发累积量,而灌水量的增加则呈现降低趋势。NH_(3)挥发最大量为W1N5,其整个生育观测收集阶段挥发总量达到了187.07 kg·hm^(-2);N_(2)O排放通量的峰值在施氮后立即出现,会在第3~4 d达到排放速率高峰,氮肥施入量越多,N_(2)O排放损失量越高,施氮量相同的水平下,灌水越少N_(2)O排放越高。W1N5的N_(2)O排放速率达到最高,整个生育观测收集阶段排放总量达到了578.92 g·hm^(-2);不同水氮供应的果实横纵径、单果质量、大果率、可溶性固形物质量分数与酸度、产量之间均呈显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)正相关关系。氮素利用率与横径、大果率、可溶性固形物质量分数、产量之间存在显著正相关关系。因此,水氮利用率与果实品质和产量之间关系密切。最高产量在N3水平获得,N5造成苹果小幅度减产,W4N3处理可以维持苹果产量、提高品质、获得更高的水氮利用效率;建立灌溉量(W)、施氮量(N)与苹果产量之间的二次多项式拟合水氮效应方程为:Y=-0.1511N^(2)-1.2403W^(2)-0.0753WN+162.6075N+547.3469W-4.1108×10^(4),理论最高产量对应水氮用量为施氮486.78 kg·hm^(-2),灌水205.87 mm,最高产量54811.49 kg·hm^(-2)。【结论】综合考虑苹果增产、减少气态氮排放、提高水氮利用率的前提和回归方程的拟合情况,推荐灌水水平为(W4)90%~80%θ_(田)、施氮水平为450 kg·hm~2是黄土高原地区苹果最优的处理组合。

灌溉量和氮肥增效剂对夏玉米产量及水肥利用的影响

为探究水分和氮肥增效剂对夏玉米生长及水肥利用的综合影响,通过设置40 mm(W1)和60 mm(W2)两个灌水水平下不施氮肥(N0)、施用氮肥(U)、氮肥+硝化抑制剂(U+DCD)、氮肥+脲酶抑制剂(U+NBPT)、氮肥+双效抑制剂(U+N+D)5种氮肥施用措施,开展夏玉米田间试验。结果表明:相较于施用氮肥处理,氮肥配施增效剂可以显著提高夏玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力,增幅分别为5.92%~13.82%、5.85%~18.07%、11.12%~24.30%、12.35%~41.83%和5.93%~13.80%,其中氮肥配施双效抑制剂效果较优;氮肥配施脲酶抑制剂和双效抑制剂可以降低夏玉米农田土壤氨挥发累积量和成熟期土壤硝态氮残留量,前者效果最优。相比于W1,W2水平下氮肥配施双效抑制剂处理玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力分别提高10.54%、15.51%、19.40%、20.31%和27.36%;氮肥配施脲酶抑制剂处理农田土壤氨挥发累积量和硝态氮残留量分别降低11.33%和48.46%。综合考虑夏玉米施肥灌水方案的经济效益、环境效益、水肥利用效率和玉米植株生长,构建模糊综合评价体系,得到最优处理为灌水量60 mm下氮肥配施双效抑制剂。

Irrigation water salinity and N fertilization:Effects on ammonia oxidizer abundance, enzyme activity and cotton growth in a drip irrigated cotton field

Use of saline water in irrigated agriculture has become an important means for alleviating water scarcity in arid and semi-arid regions. The objective of this field experiment was to evaluate the effects of irrigation water salinity and N fertilization on soil physicochemical and biological properties related to nitrification and denitrification. A 3×2 factorial design was used with three levels of irrigation water salinity（0.35, 4.61 and 8.04 d S m-1） and two N rates（0 and 360 kg N ha^（-1））. The results indicated that irrigation water salinity and N fertilization had significant effects on many soil physicochemical properties including water content, salinity, p H, NH_4-N concentration, and NO_3-N concentration. The abundance（i.e., gene copy number） of ammonia-oxidizing archaea（AOA） was greater than that of ammonia-oxidizing bacteria（AOB） in all treatments. Irrigation water salinity had no significant effect on the abundance of AOA or AOB in unfertilized plots. However, saline irrigation water（i.e., the 4.61 and 8.04 d S m-1 treatments） reduced AOA abundance, AOB abundance and potential nitrification rate in N fertilized plots. Regardless of N application rate, saline irrigation water increased urease activity but reduced the activities of both nitrate reductase and nitrite reductase. Irrigation with saline irrigation water significantly reduced cotton biomass, N uptake and yield. Nitrogen application exacerbated the negative effect of saline water. These results suggest that brackish water and saline water irrigation could significantly reduce both the abundance of ammonia oxidizers and potential nitrification rates. The AOA may play a more important role than AOB in nitrification in desert soil.

Ammonia Volatilization and Nitrogen Utilization Efficiency in Response to Urea Application in Rice Fields of the Taihu Lake Region,China

响应到稻田的脲申请的氨挥发损失，氮利用效率，和米饭收益在 Wangzhuang 镇上被调查， Changshu 城市，江苏省，中国。N 化肥处理，适用在三倍，是 0 (控制) ， 100， 200， 300，或 350 kg N 哈 ? 1。在脲被用于地面水以后，一个连续气流包围方法被用来在稻田测量氨挥发。通过氨挥发的全部的 N 损失通常与 N 申请率，和申请评估的二更高的 N 增加了(300 和 350 kg N 哈 ? 1 ) 证明 N 的更高的比率通过氨挥发输了到应用 N。由在全部米饭期间，生长上演的氨挥发的全部的氨损失从 9.0% ～ 16.7% 应用 N 。增加申请率通常减少了在到在植物的 N 的种子的 N 的比率。为所有 N 处理，氮肥利用效率从 30.9% ～ 45.9%。有最高的 N 率的剩余 N 导致了米饭植物，氮肥利用的减少的率，和减少的米饭收益的住宿。从这个实验计算，最节俭的 N 化肥申请率是 227 kg 哈 ? 1 为在泰胡·莱克区域的水稻土的类型。然而，推荐适当 N 化肥申请率以便植物生长被提高，氨损失被减少能改进大米的 N 利用效率。

Efficient electrocatalytic conversion of N_(2) to NH_(3) using oxygen-rich vacancy lithium niobate cubes

Instead of the energy-intensive Haber-Bosch process,the researchers proposed a way to produce ammonia using water and nitrogen as feedstock,powered by electricity,without polluting the environment.Nevertheless,how to design efficient electrocatalyst for electrocatalytic nitrogen reduction reaction(NRR)is still urgent and challenging.Herein,a strategy is proposed to adjust the morphology and surface electronic structure of electrocatalyst by optimizing material synthesis method.LiNbO3(lithium niobate,LN)cubes with oxygen-rich vacancy and regular morphology were synthesized by hydrothermal synthesis and followed molten salt calcination process,which were used for electrocatalytic NRR under mild conditions.Compared with LN nanoparticles synthesized by solid phase reaction,LN cubes exhibit better NRR performance,with the highest ammonia yield rate(13.74μg.h^(-1).mg^(-1))at the best potential of-0.45V(vs.reversible hydrogen electrode,RHE)and the best Faradaic efficiency(85.43%)at-0.4 V.Moreover,LN cubes electrocatalyst also demonstrates high stability in 7 cycles and 18 h current-time tests.Further investigation of the reaction mechanism confirmed that the structure of oxygen vacancy could adjust the electronic structure of the electrocatalyst,which was conducive to the adsorption and activation of N_(2) molecule and also increased the ECSA of electrocatalyst,thus providing more active sites for the NRR process.

Relative effects of anaerobically-digested and conventional liquid swine manure, and N fertilizer on crop yield and greenhouse gas emissions

Anaerobic digestion is a promising technology that could provide an option for managing animal waste with reduced greenhouse gas emissions. A three-year (2006-2008) field experiment was conducted at Star City, Saskatchewan, Canada, to compare the effects of land-applied anaerobically digested swine manure (ADSM), conventionally treated swine manure (CTSM) and N fertilizer on grain yield of barley, applied N use efficiency (ANUE, kg·grain·kg-1 of applied N·ha-1), ammonia (NH3) volatilization and nitrous oxide (N2O) emissions. Treatments included spring and autumn applications of CTSM and ADSM at a 1x rate (10,000 and 7150 L·ha-1, respectively) applied every year, a 3x rate (30,000 and 21,450 L·ha-1, respectively) applied once at the beginning of the experiment, plus a treatment receiving commercial fertilizer (UAN at 60 kg·N·ha-1·yr-1) and a zero-N control. There was a significant grain yield response of barley to applied N in all three years. The ANUE of ADSM or CTSM applied once at the 3x rate were lower than annual applications at the 1x rate (grain yield by 595 kg·ha-1 and NFUE by 6 kg·grain·kg-1 of applied N·ha-1). On average, agronomic performance of ADSM was similar to CTSM. The APNU of N fertilizer was greater than the 3x rate but lower than the 1x rate of ADSM or CTSM. Ammonia loss from ADSM was similar to CTSM, except for much higher loss of NH3-N from CTSM at the 3x rate applied in the autumn (8100 g·N·ha-1) compared to the other treatments (1100 - 2600 g·N·ha-1). The percentage of applied N lost as N2O gas was generally higher for treatments receiving CTSM (4.0%) compared to ADSM (1.4%). In conclusion, the findings suggest that ADSM is equal or slightly better than CTSM in terms of agronomic performance, but has lower environmental impact.

秸秆还田配施稳定性氮肥对麦玉轮作水氮利用的影响

为探究秸秆还田配施稳定性氮肥对关中地区麦玉轮作体系作物生长及水氮利用的综合影响,并确定合理的高产高效施肥管理措施,设置两种秸秆还田模式(秸秆不还田、秸秆全量还田)和两种施氮措施(常规尿素和减量施用稳定性氮肥),以无秸秆还田且不施肥作为对照,共5个处理,研究分析作物产量、地上部生物量、土壤氨挥发累积量、土壤含水率、土壤硝态氮残留量及水氮利用效率。结果表明:秸秆还田配施氮肥会分别显著提高夏玉米和冬小麦产量28.03%~39.63%和90.10%~112.52%、地上部生物量27.88%~34.00%和78.96%~107.64%;施用稳定性氮肥较施用常规尿素分别降低夏玉米季和冬小麦季全生育期土壤氨挥发累积量50.18%~59.32%和68.21%~73.43%;秸秆还田会显著提高夏玉米季0~10 cm土壤含水率6.29%~21.38%,显著提高冬小麦季0~10 cm土壤含水率6.80%~25.06%;相同施肥措施下,秸秆还田会显著降低夏玉米与冬小麦收获期0~100 cm土壤NO_(3)^(-)-N残留量7.34%~10.78%和6.57%~11.24%,在相同秸秆还田模式下,施用稳定性氮肥较施用尿素会显著降低夏玉米与冬小麦收获期0~100 cm土壤NO_(3)^(-)-N残留量28.96%~31.63%和4.16%~9.54%;在相同施肥措施下,秸秆还田显著提高夏玉米季和冬小麦季水分利用效率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率4.55%~7.85%、5.79%~12.08%、25.22%~41.43%和7.36%~9.73%、2.25%~14.38%、4.33%~30.35%,在相同秸秆还田模式下,施用稳定性氮肥显著提高夏玉米和冬小麦氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮素吸收效率、氮肥回收效率43.75%~52.29%、42.01%~60.39%、62.07%~66.67%、52.50%~72.73%和21.93%~36.41%、11.37%~39.14%、50.67%~53.85%、60.00%~64.15%。因此,秸秆还田配施减量稳定性氮肥会显著提高麦玉轮作体系水氮利用效率、减少氮素挥发损失及氮素淋失风险,综合考虑认为,秸秆还田配施180 kg/hm^(2)稳定性氮肥和秸秆还田配施150 kg/hm^(2)稳定性氮肥是关中地区夏玉米和冬小麦实现高产高效的合理施肥措施。

未来气候条件下秸秆还田和氮肥种类对夏玉米产量及土壤氨挥发的影响

【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力,但在气候变化条件下,不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响,以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下,秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证,DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明,在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发,稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明,作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下,单施稳定性氮肥(NF1)和单施尿素(NF2)分别在2050s-2090s和2070s-2090s产量显著降低,秸秆配施稳定性氮肥(SF1)和秸秆配施尿素(SF2)均在2050s-2090s产量显著升高;在RCP8.5排放情景下,单施稳定性氮肥(NF1)在2070s-2090s产量显著降低,单施尿素(NF2)产量无显著变化,秸秆配施稳定性氮肥(SF1)和秸秆配施尿素(SF2)均在2050s-2090s产量显著升高。单施稳定性氮肥(NF1)在RCP4.5排放情景下的2050s-2090s和在RCP8.5排放情景下2030s-2090s土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比显著提高,其余各处理在不同排放情景下未来各时期土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比均显著降低。【结论】DNDC预测结果表明,在关中地区未来气温和CO_(2)浓度升高以及降水变化的气候条件下,秸秆还田配施稳定性氮肥会显著提高夏玉米产量并降低土壤氨挥发累积量,是最佳的高产减排农田管理方案,可为应对气候变化及合理使用秸秆和氮肥提供理论基础。

硝磷酸氨法净化生产磷酸二氢铵工艺研究

针对硫酸法湿法磷酸生产磷酸二氢铵副产磷石膏的问题,基于硝酸法冷冻母液深度脱硝后的净化液,采用氨中和工艺生产工业级磷酸二氢铵,系统研究了反应温度、磷酸浓度、反应时间、搅拌速率、pH、杂质离子浓度等因素对于氨中和工艺的影响。结果表明,氨中和过程中杂质离子生成磷酸盐沉淀影响磷收率,且杂质离子之间主要以形成复盐沉淀互相影响。通过对比氨中和后滤液的成分可得出最佳工艺条件:P_(2)O_(5)质量分数为15%、反应温度为85℃、搅拌速率为250r/min、反应时间为40min、pH为4.3,最后以最佳工艺条件制备的磷酸二氢铵产品达到一级产品标准要求。

不同氮肥缓释化处理对夏玉米田间氨挥发和氮素利用的影响

【目的】氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一,氮肥类型或尿素氮肥缓释处理方式直接或间接影响作物吸收及土壤理化性质,进而影响氨挥发和氮素利用效率。通过不同缓释处理技术减低氨挥发和氮素降解释放速率来提高作物氮素吸收,对于提高作物氮素利用率具有重要意义。【方法】通过两年田间原位监测试验,以不施氮肥为对照(CK),设硝酸钙(CN)、常规尿素(CU)、树脂包膜尿素(CRF)、控失尿素(LCU)、凝胶尿素(CLP)、脲甲醛(UF)7个处理,研究不同氮肥缓释化处理对夏玉米土壤氨挥发损失量、玉米产量和氮素利用的影响。【结果】1)氨挥发主要集中于施肥后一周以内,常规尿素氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量平均为81.6%,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量的比例介于62.2%~82.2%之间。2)2014年夏玉米田间氨挥发监测期内,常规尿素的氨挥发累计总量为N 14.9 kg/hm^2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于21.7%~64.6%。2015年,常规尿素的氨挥发累计总量为N 17.3 kg/hm^2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于17.3%~57.2%。3)化肥氮在常规尿素、树脂包膜尿素以及控失尿素处理中的贡献率较高,两年均达60%以上,其中常规尿素中化肥氮的贡献率平均高达76.0%。而化肥氮在脲甲醛中的贡献率较低,平均仅为37.6%。4)与常规尿素相比,脲甲醛、凝胶尿素、控失尿素以及树脂包膜尿素的产量也有显著增加,两年平均产量增幅为6.3%~18.8%。5)不同氮肥的夏玉米氮肥利用率也有显著差异,其中脲甲醛为最高,平均高达57.9%,其次为凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、硝酸钙和常规尿素,分别为42.4%、38.3%、38.3%、23.5%和20.8%。【结论】氮肥中的氨挥发主要集中于施肥后一周以内。与常规尿素相比,脲甲醛、控失尿素、树脂包膜尿素、凝胶尿素均能明显减少氨挥发损失、提高产量和氮肥利用率,以脲甲醛和凝胶尿素效果更显著,是高产、高效、低损失的肥料类型。

控释氮肥减量施用对春玉米土壤N_2O排放和氨挥发的影响

在大田条件下采用密闭室间歇通气法和密闭式静态箱法研究了控释氮肥不同施氮水平对春玉米土壤N_2O排放和氨挥发的影响。结果表明:与T2(普通尿素)处理相比,控释氮肥处理(T3~T6)N_2O排放通量变化趋势平稳,无明显的峰值;从累积排放量上看,与T2处理相比,T3(240 kg N·hm^(-2))、T4(216 kg N·hm^(-2))、T5(192 kg N·hm^(-2))、T6(168 kg N·hm^(-2))处理N_2O排放量分别减少27.80%、33.66%、45.85%、55.12%,但T2与T3、T4处理之间差异不显著(P>0.05),与T5、T6处理之间差异显著(P<0.05);各控释氮肥处理间差异均不显著(P>0.05),与施肥量呈极显著的指数函数关系(P<0.01)。T2处理氨挥发速率在施肥后的2~4 d内出现峰值,而各控释氮肥处理在基肥、苗肥、穗肥施用后,分别在第9、6、1~2 d出现峰值;与T2处理相比,T3、T4处理氨挥发量反而分别增加了8.02%和0.97%,但差异均不显著(P>0.05),T5、T6处理氨挥发量分别减少了8.86%(P>0.05)和16.65%(P<0.05);各控释氮肥处理间,与T3相比,T4、T5、T6处理氨挥发量分别减少了6.53%(P>0.05)、15.62%(P<0.05)和22.84%(P<0.01),且氨挥发量与施氮量呈极显著线性关系(P<0.01)。从产量上看,各施氮肥处理玉米产量均显著高于不施氮肥处理,但各施氮肥处理间差异不显著(P>0.05)。综合产量和N_2O排放、氨挥发考虑,控释氮肥的合理减氮施用能够发挥更大的环境效益。

长期有机无机肥配施对冬小麦籽粒产量及氨挥发损失的影响

【目的】黄淮海地区作为华北平原重要的农业生产区,氮肥投入量大、利用率低的现象较为普遍,氮肥损失和农业面源污染严重。本研究在长期肥料定位试验基础上,连续多年监测不同施肥处理下冬小麦田氮素挥发损失量及其规律,探讨减少黄淮海地区麦田氨挥发的有效施肥方式,为提高冬小麦产量及肥料利用效率提供科学依据。【方法】2011~2015年利用水肥渗漏研究池进行试验,以石麦15(SM15)为材料,以不施氮肥(CK)为对照处理,在同等施氮量下设置单施尿素(U)、单施牛粪(M)和尿素牛粪1∶1配施(U+M)3种氮肥配比处理,随机区组设计。采用通气法连续4年原位监测不同施肥处理下小麦氨挥发损失量、小麦籽粒产量及氮肥利用率。【结果】2011~2015年氨挥发损失量年际间变化较大,最大变幅可达19.69 kg/hm^2,年际间施肥后氨挥发速率变化规律趋势相似。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,冬小麦季氨挥发主要发生在施肥后15 d内,拔节期追肥的氨挥发速率显著高于播种期施用基肥。四年间氨挥发损失量平均达7.26~42.40 kg/hm^2,与不施氮肥相比,施氮处理的氨挥发损失量升高1.40~4.84倍,表明施用氮肥显著促进土壤氨挥发;施氮处理的氮肥损失率以U处理最高,达到19.5%,M处理最低,为5.7%,U+M处理为12.3%,介于两处理之间,U+M处理和M处理的氮肥损失率较U处理四年平均分别降低了37.0%和71.1%,表明单施有机肥或有机无机肥配施可显著抑制氨挥发损失。2011~2015年各施肥处理冬小麦产量均以U+M处理最高,达9461.5 kg/hm^2,较U和M处理分别增产6.8%和9.1%。各处理的冬小麦籽粒吸氮量、地上部吸氮量同样以U+M处理最大,较U和M处理分别提高7.1%、12.6%和5.4%、12.9%。U+M处理的氮肥利用率在四年均最高,达41.96%,较U和M处理分别提高16.5%~19.6%和38.6%~58.7%。【结论】综合籽粒产量及氮素利用效率,有机无机肥配施比单施化肥能显著降低氨挥发损失,提高籽粒产量和氮肥利用率,有利于实现冬小麦高产与肥料高效的协同,可作为黄淮海区域小麦生产中的增产增效的优化施肥方式。

太湖地区稻田不同氮肥管理模式下氨挥发特征研究

以减少氨挥发带来的面源污染问题为目的,通过调整氮肥管理模式,设置农户常规施肥处理、化肥减量施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及无氮处理6个管理模式试验,研究太湖地区施氮量与氮肥品种对氨挥发损失的影响。结果表明：氨挥发损失受施氮量的显著影响,施氮量减少22%-44%可降低氨挥发损失20.2%-35.3%。常规化肥处理下,基肥期与分蘖肥期氨挥发损失较为严重。同一施氮水平下,有机肥化肥配施可显著降低氨挥发;缓控释肥可明显减少基肥期氨挥发量,但后期效果不明显。氮肥用量由当前农户施氮水平减少22%时,不会对作物氮累积量与产量造成影响,可见适当降低施氮水平并搭配有机肥,是具产量可持续性及环境友好性的氮肥管理模式。

集约化养殖场粪污蚯蚓处理效果研究

利用蚯蚓生物处理方法,同自然堆肥作对比试验,研究了两种处理对畜禽粪便氨气产量的影响。每日在环境温度处于20～25℃时测定一次畜禽粪便所产氨气的体积浓度,并将此数值换算为质量浓度。经测定,自然堆肥处理每立方米牛、猪、鸡粪便所产氨气的质量分别为51.33mg、100.10mg、210.78mg,而蚯蚓处理组的为32.12mg、38.03mg、45.01mg。统计分析表明两种处理差异极显著(P<0.01),经蚯蚓生物处理后的畜禽粪便氨气产量明显降低。因此,利用蚯蚓促进畜禽粪便转化利用,是发展畜产循环经济、治理畜禽粪便污染、变废为宝的一项新技术。

脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

采用田间小区试验，以普通尿素和氯化铵为对照，研究脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响。结果表明：氮肥施入后，氨挥发损失主要发生在施肥后5 - 7天内，氨挥发损失量与田面水 NH4＋ -N浓度呈线性正相关关系。不同氮肥的氨挥发损失差异显著（P〈0.05），脲胺氮肥的氨挥发损失分别比普通尿素和氯化铵减少了2.71和6.41 kg/hm^2，并且该氮肥对水稻有增产的趋势，氮肥利用率分别比普通尿素和氯化铵显著提高了10.43% 和10.64%。此外，综合考虑经济和环境效益，该氮肥净收益高于尿素和氯化铵。因此，脲胺氮肥值得在太湖地区推广。