冬小麦/夏玉米轮作体系中氮素的损失途径分析

根据田间试验结果对冬小麦 /夏玉米轮作体系中氮素的损失途径进行了分析。结果表明 ,随施氮量的增加 ,氮肥利用率显著下降 ,而氮肥的损失率和土壤残留率有升高的趋势。以尿素作氮源将肥料混施入 0～ 10cm土壤或撒施后立即灌水的条件下 ,冬小麦 /夏玉米轮作体系中氨挥发的累积损失量分别为每公顷 12 .8(N0 )、2 2 .0(N12 0 )、33.0 (N2 4 0 )和 6 4 .5kgN(N36 0 ) ,氨挥发损失率依次为 3.8%、4 .2 %和 7.2 %。用乙炔抑制 土柱培养法测定的冬小麦生育期氮肥的反硝化损失量每公顷小于 1kgN ,氮肥的硝化 反硝化损失率仅为 0 .2 1%～ 0 .2 6 %或痕量。夏玉米季硝化 反硝化总损失量为每公顷 1～ 14kgN ,相当于当季施氮量的 1%～ 5 %。在北京冬小麦 /夏玉米轮作体系中 ,氮素的气体损失不超过总施氮量的 10 % ,氮肥的主要损失途径是淋洗出 0～ 10 0cm土体 ,在下层土壤中累积。

北方冬小麦/夏玉米轮作体系土壤氨挥发的原位测定

采用通气法测定了北方冬小麦 /夏玉米轮作体系田间土壤的原位氨挥发。结果表明 ,与冬小麦施用基肥相比 ,夏玉米追肥后土壤的氨挥发速率很快升高 ,但挥发高峰期持续时间较短 ,最大氨挥发速率亦低于冬小麦。冬小麦拨节期追肥 ,氨挥发速率低且呈波动变化 ,未出现高峰值。从整个生长季节来看 ,冬小麦不施氮和每公顷施氮 1 2 0、2 4 0、36 0 kg时的累计挥发量分别为 4 .4、6 .9、1 3.0、38.4 kg N/hm2 ,夏玉米为 8.4、1 5 .1、2 0 .0、2 6 .1 kg N/hm2。按我国北方冬小麦 /夏玉米播种面积 1 86 4 .4万 hm2 计 ,每年由氨挥发向大气排放的氮素达 2 3.8～ 1 2 0 .2万 t,其中 1 7.2～ 96 .4万 t来自氮肥 ,相当于氮肥投入的 2 .1 %～ 9.5 %。

北京郊区冬小麦/夏玉米轮作体系中氮肥去向研究

采用田间微区1 5N示踪试验研究了肥料氮在冬小麦、夏玉米当季和后茬的去向。结果表明 ,在供试土壤的肥力水平和生产条件下 ,N 12 0kg hm2 的施肥水平已经达到了较高产量 ,再增加氮肥施用量作物产量不再增加 ;其氮肥利用率和残留率均显著高于施氮量为N 36 0kg hm2 ,损失率则远低于后者 ;在一季作物生长后仍有 2 0 .9%～4 8 4 %肥料氮残留于 0～ 10 0cm土层 ,这些残留的肥料氮在后茬的利用率不足 8% ,至施肥后第 2或第 3茬作物 ,仍有部分肥料氮残留于土壤。在低施氮量时 ,肥料氮以NO-3 N残留的量很低 ,在高施氮量时 ,残留氮除以有机态、微生物态氮形式存在外 ,以NO-3 N形式存在的比例也很高 ;在氮素损失途径中 ,淋洗损失可能占有相当重要的地位。

高肥力土壤冬小麦/夏玉米轮作体系中化肥氮去向研究

冬小麦 夏玉米轮作是华北平原主要的耕作方式之一。本研究通过田间15N微区试验 ,研究了高肥力土壤条件下冬小麦 夏玉米轮作体系中化肥氮的去向。结果表明 ,在每季施氮量 1 2 0～ 3 60kg hm2 条件下 ,冬小麦对化肥氮的吸收率为 2 3 8%～44 5 % ,夏玉米为 2 6 5 %～ 5 1 1 % ,整个轮作周期为 2 8 0 %～ 5 1 6%。而后茬作物对化肥氮的吸收量较少 ,低于施氮量的 1 0 %。当季化肥氮的土壤残留率约占施氮的2 0 %～ 5 0 % ,轮作周期化肥氮的土壤残留率约占施氮的 3 0 %。当季和轮作周期化肥氮的损失量和损失率 ,均随着施氮量的提高而显著升高。当施氮量分别为 2 40kg hm2和 72 0kg hm2 时 ,整个轮作周期化肥氮的损失率分别为 1 9 0 %和 40 5 %。

碳氮管理措施对冬小麦/夏玉米轮作体系作物产量、秸秆腐解、土壤CO_2排放的影响

【目的】系统地研究华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对不同碳氮管理措施的响应,为作物增产、土壤培肥、环境友好的"三赢"局面提供数据支持和理论依据。【方法】分别采用Nmin测试法、尼龙网袋埋藏法、静态碱液吸收法研究不同碳氮管理对冬小麦/夏玉米不同时期0—1 m土层硝态氮累积量、秸秆腐解、土壤CO2排放的影响。【结果】基于Nmin测试法的优化碳氮(Nopt,C+Nopt)处理和平衡氮素的碳氮(C+M,C+W)处理在冬小麦产量上为传统碳氮(Ncon,C+Ncon)处理的100.8%—115.9%;在夏玉米产量上,为传统处理的96.0%—116.4%;且能够节省48.2%—70.4%的氮肥用量。传统处理0—1m土层硝态氮累积量最高可达456.7和419.8 kgN.hm-2,而优化处理和平衡处理最高仅为283.3和180.6 kgN.hm-2,传统处理土壤中的硝酸盐被淋洗的风险要远高于优化处理和平衡处理。在低温干燥的冬小麦季,玉米秸秆腐解较慢,最后秸秆腐解率为61.7%—70.1%;在高温多雨的夏玉米季,小麦秸秆腐解较快,最后秸秆腐解率为56.7%—79.3%。土壤CO2排放具有明显的季节性变化,冬小麦季的日平均CO2排放量为4.8—10.8 gC.m-2,而夏玉米季为12.7—20.7 gC.m-2。施有机肥处理的土壤CO2排放量最大,为3 844.2和4 642.3 gC.m-2,且显著高于其它处理。【结论】基于Nmin测试法的优化碳氮管理措施和平衡氮素的碳氮管理措施不仅能够减少氮肥投入,稳定作物产量,还能降低0—1 m土层硝态氮累积量,培肥土壤。

冬小麦-夏玉米轮作田沟金针虫垂直活动特征

基于河北固城农业气象国家野外科学观测研究站2019—2020年、2021—2022年冬小麦-夏玉米轮作田沟金针虫在土壤中分层调查数据,引入虫口重量指标,结合虫口密度指标,揭示沟金针虫在冬小麦-夏玉米轮作田为害-休眠动态变化,讨论沟金针虫在土壤中垂直活动特征、气象条件与其相关性以及对冬小麦产量影响。结果表明:沟金针虫在冬小麦-夏玉米轮作田存在3个为害期和3个休眠期,且交替出现。3个为害期出现在冬小麦返青-拔节期、夏玉米幼苗期、冬小麦秋苗期,3个休眠期出现在冬小麦越冬期、冬小麦成熟-收获期、夏玉米灌浆-成熟期,3个为害期中以冬小麦返青-拔节期最为严重。冬季偏暖及春季回暖早,沟金针虫表现出晚下早上特征,使得沟金针虫冬季休眠期缩短而为害活动期延长;土壤温度、湿度以及食源关系共同影响沟金针虫为害、休眠以及取食活动,其为害适宜土壤重量含水率约为15%~18%,适宜土壤温度为14~18℃。分析沟金针虫为害与冬小麦减产率可知,虫口密度每增加10 m^(-2)或虫口重量每增加1.0 g·m^(-2),可导致减产率增加5.1%。

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。

秸秆还田量对川中丘陵冬小麦-夏玉米轮作体系土壤物理特性的影响

【目的】探明秸秆还田量对农田土壤物理特征的影响,为川中丘陵紫色土区建立“提升土壤质量、高效利用秸秆”的种植业副产物利用模式,同时为秸秆资源化利用提供科学依据。【方法】基于田间长期定位试验(2006—至今),采用原位监测和计算机断层微扫描技术(CT)相结合的方法,研究秸秆还田量(无秸秆还田(RMW0)、秸秆30%还田(RMW30)、秸秆50%还田(RMW50)和秸秆100%还田(RMW100))差异对冬小麦-夏玉米轮作体系耕层土壤物理特征的影响。【结果】(1)秸秆还田可明显改善土壤透气、持水和导水性能,随秸秆还田量增加改善效果明显增加。RMW30、RMW50和RMW100处理较RMW0处理土壤容重分别显著降低15.2%、11.7%和17.9%,土壤孔隙度则分别显著增加18.4%、13.7%和21.3%。另外,RMW100处理饱和导水率高达1.62 mm·min^(-1),导水性能优于其他处理。(2)秸秆还田促进已有孔隙发育成更大孔隙,且孔隙均匀性和孔隙间连通性明显改善,RMW100和RMW50处理对土壤大孔隙组成的改善优于RMW30和RMW0处理。RMW100处理平均孔隙直径趋大,孔隙间连通性最优。RMW50处理孔隙均匀性明显提高,大小孔隙配比较其他处理更合理。(3)与无秸秆还田处理相比,秸秆还田后>2 mm团聚体数量显著增加,0.25—2 mm团聚体数量显著减少,秸秆还田有利于形成土壤水稳性大团聚体,促进中团聚体向大团聚体转变,RMW50和RMW100处理改善效果均显著优于RMW30处理。(4)土壤容重、>0.25 mm团聚体和大孔隙特征是反映石灰性紫色土区耕层土壤物理特征的主要指标,第一主成分和第二主成分对土壤物理性质的解释度分别为57.8%和23.6%。RMW50与RMW100处理土壤物理特征接近,与RMW0和RMW30处理在PC1和PC2轴上出现明显离散。【结论】川中丘陵紫色土区在产量无显著差异的基础上,不同秸秆还田量对耕层土壤物理性质的影响存在差异,秸秆50%和100%还田效果无显著差异,但显著优于秸秆30%还田和不还田处理,宜因地制宜进行还田量选择。

不同锌源叶面喷施对冬小麦和夏玉米产量及籽粒营养品质的影响

为探明不同锌源叶面肥喷施对小麦和玉米产量、籽粒矿质元素含量及锌、铁生物有效性的影响,对冬小麦-夏玉米轮作体系开展不同叶面肥喷施试验。小麦季设置去离子水(CK1)、尿素(CK2)、尿素+纳米氧化锌(U+ZnO)、尿素+壳聚糖纳米锌(U+ZnCNP)、尿素+普通七水硫酸锌(U+Zn)5种叶面肥处理;玉米季增加尿素与锌铁硒多元混合喷施处理(U+Zn/Fe/Se)。结果表明:各叶面肥喷施处理对小麦和玉米籽粒产量均无显著影响,但对籽粒微量元素含量有显著影响。不同锌源与尿素混合叶面肥对小麦籽粒锌含量强化效果由弱到强依次为U+ZnCNP<U+ZnO<U+Zn。与CK2处理相比,处理U+Zn使小麦籽粒锌含量显著提高77.7%(从22.80 mg·kg^(-1)增加至40.52 mg·kg^(-1))、籽粒植酸与锌(PA/Zn)摩尔比显著下降42.1%,使籽粒锌生物有效性(TAZ)显著提高74.5%。对于玉米,与CK2处理相比,处理U+Zn/Fe/Se使籽粒锌含量提高32.3%(从14.93 mg·kg^(-1)增加至19.60 mg·kg^(-1))、硒含量显著提高12.7倍(从17.66μg·kg^(-1)增加至242.04μg·kg^(-1))、籽粒PA/Zn摩尔比显著下降27.0%,使籽粒TAZ显著提高36.9%,使整个植株或玉米秸秆磷与锌(P/Zn)和磷与铁(P/Fe)摩尔比降低。研究表明,叶面喷施普通七水硫酸锌是提高小麦、玉米籽粒锌含量和生物有效性的最佳形式,其强化小麦籽粒锌效果优于玉米。叶面喷施尿素与锌铁硒混合溶液可同时提高玉米籽粒锌、硒含量及锌、铁生物有效性(籽粒、全株、秸秆),是解决人体或动物微量元素营养缺乏的有效农艺强化措施。

基于双作物系数法估算晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量

冬小麦-夏玉米轮作系统是晋南地区常用的种植模式,为评估双作物系数法在冬小麦-夏玉米轮作系统应用的可靠性,掌握轮作系统耗水规律,通过双作物系数法模拟2016-2019年间冬小麦-夏玉米轮作系统蒸散量,以水量平衡计算结果为标准对其模拟结果进行评价,并区分植株蒸腾(T)和土壤蒸发(E)。该结果表明:在冬小麦-夏玉米轮作系统中,冬小麦初期、发育期、中期和后期的平均基础作物系数(Kcb)为0.2、0.59、0.98和0.15,夏玉米的为0.14、0.69、1.24和0.56;冬小麦的平均土壤蒸发系数(Ke)为1.24、0.63、0.07、0.42,夏玉米的为0.78、0.45、0.06、0.46。冬小麦全生育期内ETc为264.18~526.22 mm,夏玉米的为261.76~519.67 mm;发育期为耗水高峰期,冬小麦、夏玉米发育期蒸散量占各自生育期总蒸散量的比例分别为31.2%~51.3%和34.3%~58.2%;随着灌水次数的减少,冬小麦、夏玉米总蒸散量及植株蒸腾量均逐渐降低,土壤蒸发量也在灌水最少时达到最低,全生育期E/ETc,冬小麦为27.3%~46.4%,夏玉米为29.3%~44.2%。在冬小麦和夏玉米生长初期,80%以上的土壤水分以蒸发形式消耗,在中期时土壤蒸发占比最低,冬小麦为6.1%~13.4%、夏玉米为4%~7.6%。冬小麦、夏玉米各自蒸散模拟值(ETc-FAO)与实测值(ETc)呈现出较好相关性,R2为0.8~0.86,RMSE为0.5~0.6 mm/d,MAE为0.4~0.49mm/d,可见双作物系数法模拟晋南地区冬小麦-夏玉米轮作系统ETc具有较高精度,可为精确掌握冬小麦-夏玉米轮作系统耗水规律,进而制定合理的灌溉计划提供理论依据。

冬小麦与夏玉米轮作体系中氮肥效应及氮素平衡研究

在华北平原北部研究了不同降水年型、不同水氮管理措施对冬小麦和夏玉米产量和氮素平衡的影响。结果表明 ,在施氮量为 0、12 0、2 4 0和 36 0kg·ha-1的条件下 ,12 0kg·ha-1的施氮水平已经达到较高的产量。不施氮肥在第 2季即显著减产 ,但再增加施氮量对产量的影响不大。通过土壤测试进行分期优化施氮 ,夏玉米 冬小麦 夏玉米 3季作物累计施入氮肥 2 2 5kg·ha-1,比常规施氮 (90 0kg·ha-1)少施 6 75kg·ha-1,但作物产量并没有降低。年际供水变化是作物产量年际变化的主要原因。施氮量、播前Nmin和生育期内的氮素矿化量在氮素输入项中均起着重要作用 ,总输入量随着氮肥施用量的增加而显著增加。在氮素输出项中 ,作物携出量并不随输入量的增加有显著的变化 ,从而导致施氮量很高时氮素盈余量也很高。在高量施氮条件下 (≥ 2 4 0kg·ha-1) ,氮盈余主要以残留Nmin积累在土壤剖面中 ,氮素表观损失量随施氮量增加而显著增加。

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发

利用可多点原位测定氨挥发的风洞系统,监测了华北平原2002-2004年冬小麦-夏玉米轮作体系传统和优化氮肥管理下的氨挥发损失.结果表明,氨挥发主要发生在施肥后2-3周内,以施肥后连续采样15d的氨挥发累积量作为总排放量,相同施氮量下生长季夏玉米的氨挥发大于冬小麦.优化处理的氨挥发平均损失率（35.9%）显著高于传统处理（20.9%）,但从氨挥发绝对量上看,传统处理为125.1kg N/hm^2,优化处理为42.3kg N/hm^2,降幅达66.2%.施肥和灌水方式显著影响氨挥发,撒施碳铵后翻耕的氨挥发损失为10.1%,追肥撒施的氨挥发损失平均为24.6%;撒施尿素后立即灌水,氨挥发损失为19.7%,5h后灌水氨挥发损失为34.0%,增加了72.6%.

冬小麦-夏玉米轮作体系中磷钾平衡的研究

对高肥力土壤大量施用磷钾肥冬小麦 /夏玉米轮作周期中作物产量、磷钾养分平衡等进行了研究。结果表明 ,高肥力土壤上连续大量施用磷钾肥条件下 ,传统施氮与优化施氮、秸秆还田与秸秆不还田对冬小麦和夏玉米产量、磷钾吸收量均无显著差异。在一个轮作周期中 ,冬小麦、夏玉米吸磷 (P)量分别为 2 2～ 2 5、18～ 19kg/hm2 ;吸钾(K)量分别为 14 7～ 16 6、96～ 112kg/hm2 。在一个轮作周期后 ,土壤中的速效磷、速效钾含量变化不大。在施用磷肥 (P) 79kg/hm2 的条件下 ,无论秸秆还田与否磷素都有盈余 ,秸秆还田磷素 (P)盈余量为 4 6～ 4 7kg/hm2 ,秸秆不还田为 36～ 37kg/hm2 ;在施用钾肥 (K) 75kg/hm2 条件下 ,秸秆还田钾素 (K)盈余量为 2 2～ 31kg/hm2 ,秸秆不还田钾素 (K)亏缺量为 16 8～ 2 0 1kg/hm2 。

华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系周年水分利用特征

【目的】定量研究华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系的水分周年利用特征。【方法】在大田条件下,通过在小麦季设不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+扬花水(W2)和起身水+孕穗水+扬花水+灌浆水(W4)4个水分处理,进行了两个周期的研究。【结果】(1)小麦产量和周年最高产量两年分别在节水灌溉处理W1和W2获得,玉米产量在不同处理间无显著差异。小麦水分利用效率(WUE)与产量的表现相似,玉米WUE显著高于小麦,并随灌水量的增加显著降低;周年WUE则在W0或W1处理最高,而后随灌水量的增加显著降低。(2)W4处理的2 m土体土壤水分含量在各个阶段没有明显变化,其它处理则随小麦生育进程而不断降低(即土壤水分库容不断变大),且灌水次数越少降幅越大,至小麦收获期达到最低点;到玉米拔节期,由于降雨补充所有处理的土壤含水量趋于一致,相应地,2 m土体接纳汛期降雨分别为178—188 mm(W0)、124—160 mm(W1)、38—93 mm(W2)和-30—21 mm(W4)。(3)随灌水量增加,作物耗水强度和季节蒸散量变大;玉米拔节期后,作物耗水特性与土壤水分变化无差异。(4)降雨致使出现水分的深层渗漏,丰水年和平水年分别为163 mm(W0、W1)、181 mm(W2)、253mm(W4)和13 mm(W0、W1、W2)、45 mm(W4),丰水年小麦季W4处理也有54 mm水分深层渗漏。丰水年W0和W1处理实现了127 mm和57 mm对地下水的净回补。【结论】小麦节水栽培显著减少了对地下水的开采,大幅提高了降雨的利用效率,可实现作物对水资源的高效利用和丰水年降雨对地下水的净回补。丰水年W1处理或平水年W2处理有利于水分高效利用与高产的统一,对于华北地区农业的可持续发展具有重要意义。

冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉制度多目标优化模型

该文针对望都灌溉试验站全年作物种植模式,分别建立冬小麦及夏玉米水分生产函数模型,运用粒子群优化算法(PSO)求解模型中的敏感指数,并以该模型为基础建立冬小麦-夏玉米全周期灌溉制度多目标优化模型,利用改进分组非支配排序遗传算法(GNSGA-Ⅱ)对模型进行求解,得出全年不同可用灌溉水量情况下的灌水日期与灌水量。结果显示,随着可用总灌水量的增加,冬小麦和夏玉米的灌水量与产量均随之增加,但由于受到两种作物不同敏感指数的影响使得二者增加的趋势有所不同。当全年总灌水量为472mm时两种作物均接近充分灌溉,若继续增加灌溉水量,则灌水的边际效益逐渐减小。依据优化结果可在全年合理分配利用有限的水资源以获得较高的作物总产值。

施氮量对冬小麦—夏玉米轮作体系中土壤硝态氮分布和累积的影响

通过6年田间小区定位试验研究小麦-玉米轮作体系中不同施氮量对土壤硝态氮分布、累积以及作物产量的影响。结果表明:保证河北省山前平原小麦高产的适宜施氮量为250 kg/hm2,玉米高产的适宜施氮量为150kg/hm2。从施氮量对土壤硝态氮的分布和累积特征分析,在小麦-玉米季施氮量均低于150 kg/hm2的处理,基本上能控制土壤硝态氮向深层土壤的淋失,进而能明显降低土壤硝态氮向地下水淋失的风险。从不同施氮量对作物偏生产力的影响来看,随着施氮量的增加,小麦和玉米的偏生产力明显降低,在小麦-玉米轮作体系中施氮量均为150kg/hm2的处理,小麦和玉米的偏生产力最大,分别为43.09%,56.76%。综合考虑施氮量对作物产量以及土壤硝态氮的淋失风险,河北省山前平原小麦、玉米推荐施氮量均不超过150 kg/hm2。

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系秋季一次基施牛粪氮素损失与利用研究

为对我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系秋季一次基施有机肥的氮素环境效应提供评估依据,本文分别在山东陵县和天津蓟县以不施肥、分次施用硫酸铵为对照,对秋季一次基施牛粪的产量水平、氮素损失及利用等进行研究。其中,山东陵县试验采用15N示踪技术。结果表明,在冬小麦-夏玉米轮作周期施氮量为N 300和N 450kg/hm2条件下,秋季一次基施牛粪15N损失率为30%～38%,与分次施用硫酸铵15N损失率无显著差异。牛粪氮施用N 300 kg/hm2时,损失量为N 89 kg/hm2;增施50%牛粪氮,氮损失量增加91%。冬小麦、夏玉米收获后,施牛粪处理0—80 cm土壤硝态氮含量在山东陵县分别为N 38～40和18～23 kg/hm2,在天津蓟县N 300 kg/hm2施氮条件下分别为N 95和28 kg/hm2,均低于分次施用硫酸铵处理。长期施用有机肥农田,秋季一次基施牛粪处理冬小麦、夏玉米子粒产量与分次施硫酸铵处理也无显著差异,因此从环境角度分析,秋季一次基施有机肥可继续应用和大力推广,但施用量以不超过N 300 kg/hm2为宜。

有机氮替代比例对冬小麦/夏玉米轮作体系作物产量及N2O排放的影响

控制农业温室气体排放(如N_2O)是减缓全球气候变暖的一个重要措施.本研究通过动态监测小麦-玉米轮作体系N_2O排放通量,探究不施任何肥料(对照,CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、75%NPK+25%(有机氮M)(25%M)、50%NPK+50%M(50%M)、25%NPK+75%M(75%M)以及100%M,即不同有机氮替代比例对陕西关中塿土冬小麦/夏玉米轮作体系N_2O排放及作物产量的影响.结果表明,各处理N_2O排放通量在施肥、降雨或灌水后出现排放峰值.在小麦季各处理变化幅度为-1.33~144.2μg·(m^2·h)^(-1),其中NPK处理峰值最高.玉米季各处理变化幅度为88.2~1 800.1μg·(m^2·h)^(-1),50%M处理峰值最高.小麦/玉米一个轮作年不同处理N_2O排放总量为429.8~2 632.1 g·hm^(-2),且50%M>25%M>NPK>75%M>100%M>CK.无论小麦、玉米还是一个轮作年总产量,施肥处理产量均显著高于对照.小麦季,施用有机肥的处理小麦产量均显著高于单施化肥处理,增幅达26.1%~50.0%.玉米季,50%M和75%M处理产量与NPK相似,而25%M和100%M处理玉米产量显著低于NPK处理.小麦/玉米轮作总产量变幅为9 166~17 496 kg·hm^(-2),其中50%M和75%M处理显著高于NPK处理,25%M和100%M处理与NPK处理无显著差异.综合考虑塿土小麦/玉米轮作体系有机氮替代化肥氮75%最好,可以保证作物产量、实现N_2O减排.

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平N0[0 kg(N).hm-2]、N200[200 kg(N).hm-2]、N400[400 kg(N).hm-2]、N600[600 kg(N).hm-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008-2010年的土壤温室气体(CH4、CO2和N2O)排放通量进行研究,同时观测5 cm土层土壤温度并记录降水量。结果表明:太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH4吸收汇,CO2和N2O排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH4的吸收速率降低,而CO2和N2O的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH4的吸收速率显著低于无氮肥的N0处理,而N600处理土壤CO2和N2O排放速率显著高于N0处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO2和N2O的排放通量增加,同时土壤对CH4的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N2O和CO2排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N2O的吸收现象。N0、N200、N400和N600处理土壤CH4年排放总量(kg.hm-2.a-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008-2009年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009-2010年),N0、N200、N400和N600处理土壤CO2年排放总量(kg.hm-2.a-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008-2009年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009-2010年),N0、N200、N400和N600处理土壤N2O年排放总量(kg.hm-2.a-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008-2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009-2010年)。

晋南冬小麦—夏玉米轮作体系的氮肥运筹

冬小麦—夏玉米轮作是晋南的主要种植制度。通过田间小区试验,研究了冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配(控制氮肥总量420 kg/hm2)对作物产量、农学效率和纯收益及肥料利用率的影响。结果表明,冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配量及比例显著影响作物产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55%(231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45%(189 kg/hm2)时,可获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其他分配方式均有提高,是晋南地区冬小麦—夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例。值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦—夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8%。