滴灌施肥下水肥用量对温室土壤硝态氮残留的影响

【目的】通过水肥管理达到减少温室土壤硝态氮残留、维持土壤质量的目的,探求温室土壤硝态氮残留与水肥用量的关系。【方法】在滴灌施肥条件下,以灌水量和氮、磷、钾及有机肥用量为试验因素,根据当地日光温室番茄长季节栽培实际中的水肥用量,设计各试验因子的水肥水平,采用五元二次通用旋转组合设计进行试验。拉秧后测定耕层土壤硝态氮量,建立土壤硝态氮量与水肥因子间的数学模型,据此分析了各单因子效应及二因素的耦合效应。【结果】施氮量对土壤硝态氮残留量影响最大,施磷量、灌水量和施钾量次之,有机肥用量最小。当其他因子为0水平时,土壤硝态氮残留量随氮肥用量的增多而增加,随施磷量呈开口向上的抛物线变化,随灌水量、施钾量以及有机肥用量呈开口向下的抛物线变化。灌水量及氮、磷、钾和有机肥用量对土壤硝态氮残留产生的影响程度随其他因子的水平而变,存在明显交互作用。模型寻优显示:灌水量455.1～471.5 mm,施氮量532.3～586.5 kg/hm2,施磷量420.8～466.4 kg/hm2,施钾量646.1～723.5 kg/hm2,有机肥用量25.6～27.9 t/hm2,耕层土壤硝态氮量可维持在100～150 mg/kg的较低水平。【结论】温室菜地土壤硝态氮残留量相对较大,可以通过优化水肥用量来减少土壤硝态氮的残留,故在滴灌施肥条件下仍需严格控制水肥用量。

控释尿素施用比例对旱地春玉米产量及土壤硝态氮残留量的影响

【目的】探讨控释尿素施用比例对春玉米产量和土壤硝态氮残留的影响,为研究区氮肥的科学施用及减少环境风险提供科学依据。【方法】于2017-2019年在黄土高原南部旱地春玉米上开展了3年的原位试验,试验中总氮施用量为200 kg/hm 2,按照氮肥中控释尿素的施用比例,设置不施氮对照(CK)、控释尿素0%+普通尿素100%(NC0)、控释尿素35%+普通尿素65%(NC35)、控释尿素50%+普通尿素50%(NC50)、控释尿素65%+普通尿素35%(NC65)5个处理,研究控释尿素施用比例对玉米产量、土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)含量以及硝化潜势、硝态氮残留量的影响。【结果】与CK相比,施用氮肥显著增加了春玉米产量。施用不同比例控释尿素可对春玉米产量产生不同的影响,其中当控释尿素施用比例为50%(NC50)时,春玉米产量与NC0处理无显著差异;但当控释尿素施用比例为35%(NC35)和65%(NC65)时,春玉米产量较NC0处理分别显著降低了5.76%和14.39%。5个处理中,NC50处理0~20和20~40 cm土层的SMBC和SMBN含量均最高,与NC0处理相比其SMBC和SMBN含量分别显著增加了14.7%,23.5%和11.9%,41.6%。与CK相比,施用氮肥可以显著增加土壤硝化潜势(P<0.05)。与NC0处理相比,施用控释尿素处理0~20和20~40 cm土层的土壤硝化潜势分别下降了6.8%~22.3%和17.5%~41.3%,且2个土层均以NC50处理土壤硝化潜势的降低幅度最大,其与NC35和NC65处理的差异均达显著水平。与NC0处理相比,NC65、NC50和NC35处理0~300 cm土层中硝态氮残留量分别显著降低了17.89%,27.16%和34.96%。【结论】施用控释尿素可以减缓土壤硝化潜势,减少0~300 cm土层中硝态氮残留量,降低土壤中硝态氮淋溶累积风险,是调控土壤氮素淋溶的有效措施,在黄土高原南部春玉米连作区适宜推广的控释尿素配施比例为50%左右。

豫北秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮利用及土壤硝态氮的短期效应

为探讨秸秆还田对冬小麦氮利用、产量和土壤硝态氮的影响,于2006-2007年生长季在河南省滑县进行了田间小区定位试验。研究结果表明,与单施氮肥相比：秸秆还田配施氮肥的冬小麦植株氮素含量和干物质积累均呈“前低后高”（以抽穗为界）的趋势,这种变化动态有利于提高产量,增加籽粒粗蛋白质含量。与单施纯氮90、180、270和360 kg/hm^2相比：秸秆还田配施同量氮肥氮收获指数（NHI）分别提高了16.7%、13.4%、9.1%、6.2%;籽粒粗蛋白质含量分别提高了0.58%、3.79%、3.35%、2.27%;籽粒产量分别增产了7.7%、8.4%、11.0%、10.2%;减少小麦收获后0～200 cm土层土壤硝态氮残留量的幅度为6.7～131.9 kg/hm^2。初步研究表明,秸秆还田短期内提高了冬小麦氮素利用效率,改善了籽粒品质,减少了0～200 cm土层土壤剖面硝态氮残留量;豫北秸秆还田配施纯氮以180～270 kg/hm^2为宜。

减氮覆膜对黄土旱塬小麦产量及硝态氮残留的影响

通过连续2 a(2016—2018年)的大田试验,研究了3种不同处理(农户模式、减氮测控施肥、减氮测控施肥+垄膜沟播)对旱地冬小麦产量、经济效益以及土壤中硝态氮残留、有效磷和速效钾含量的影响。结果表明,与农户模式相比,在减少氮素40%左右、适当增加磷钾肥投入的情况下,减氮测控施肥处理小麦产量与经济效益并无明显降低,而减氮测控施肥+垄膜沟播处理具有明显的增产效果;减氮测控施肥和减氮测控施肥+垄膜沟播处理均可有效降低0~200 cm土壤中硝态氮残留,且0~40 cm土壤中有效磷和速效钾含量有明显提高,其中,减氮测控施肥基础上进行垄膜沟播效果更好。研究结果可为黄土旱塬麦田科学合理减肥增效提供理论依据。

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。

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。

减氮和秸秆还田对旱地土壤微生物和硝化潜势的影响

通过3年田间试验,研究减氮和秸秆还田对黄土高原南部旱地春玉米产量、硝态氮残留量及微生物学特性等指标的影响。研究共设置不施肥(CK)、传统施氮(N250)、传统施氮配合秸秆还田(N250+S)、减氮20%(N200)、减氮20%配合秸秆还田(N200+S)5个处理。结果表明:(1)连续3年减氮20%和秸秆还田可以提高玉米产量,阻控土壤硝态氮淋溶,N200较N250处理玉米增产5.9%,N200+S较N200处理玉米增产7.4%,N250+S较N250处理玉米增产9.1%;0-300 cm土层,N200较N250处理硝态氮残留量减少51.3%,N200+S较N200处理硝态氮残留量减少18.0%,N250+S较N250处理硝态氮残留量减少41.2%。(2)减氮和秸秆还田是调控土壤硝化潜势的有效措施,N200较N250处理硝化潜势降低8.8%,N250+S较N250处理硝化潜势降低14.2%,N200+S较N200处理硝化潜势降低20.4%。(3)秸秆还田显著提高土壤微生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量,N250+S较N250处理SMBC、SMBN分别显著增加17.5%和24.0%,N200+S较N200处理SMBC、SMBN分别显著增加18.4%和31.3%。(4)施氮和秸秆还田对氨氧化古菌(AOA)影响较小,但增加了氨氧化细菌(AOB)数量。(5)氨氧化细菌(AOB)丰度与硝态氮、铵态氮、土壤微生物量碳氮(SMBC、SMBN)和硝化潜势均呈极显著正相关,而氨氧化古菌(AOA)丰度和影响因子没有明显的相关性。研究结果可为黄土旱塬春玉米种植区氮肥管理和农业可持续发展提供科学依据。

水肥供应对温室滴灌施肥番茄生长及水氮利用的影响

利用温室小区试验,以番茄"惠玉0806"为供试品种,研究了不同水肥供应对温室滴灌施肥番茄的生长、产量及水氮利用的影响。试验设3个灌水水平:高水I1(100%ET0)、中水I2(75%ET0)和低水I3(50%ET0);以及3个施肥水平:高肥F1(N 480 kg·hm^(-2)、P_2O_5240 kg·hm^(-2)、K_2O 300 kg·hm^(-2)),中肥F2(N 360 kg·hm^(-2)、P_2O_5180 kg·hm^(-2)、K_2O 225 kg·hm^(-2))和低肥F3(N 240 kg·hm^(-2)、P_2O_5120 kg·hm^(-2)、K_2O 150 kg·hm^(-2)),共9个处理。结果表明:当水肥供应模式为I2F2时,茎粗增长量、产量、干物质累积量、水分利用效率和灌溉水利用效率均最高,其值依次为10.3 mm、102 042.3 kg·hm^(-2)、37 192.3 kg·hm^(-2)、352.8 kg·mm-1·hm^(-2)和372.6 kg·mm-1,并进一步提高了其氮肥偏生产力(133.4 kg·kg^(-1)),同时使得其成熟期0~50 cm土层残留硝态氮含量较低(105.3 mg·kg^(-1))。灌水量低的处理(I3)产量降低的同时,增加了土层残留硝态氮含量;充分灌水(I1)处理较之于I2处理主要降低了水分利用率,而土壤残留硝态氮累积量无差异。从总体变化趋势看,中水中肥(I2F2)模式在高产高效的同时,可降低土壤残留硝态氮含量,可认为是基于本试验条件下较适宜的水肥组合。

氮肥施用对冬小麦产量、品质和氮素表观损失的影响研究

通过田间小区试验,对施用氮肥造成的冬小麦产量、品质和环境效应进行了研究.结果表明,4个试验点最高产量施N量分别为0、0、79和118 kg·hm-2,最高籽粒粗蛋白质含量施N量分别为122、100、127和174kg·hm-,小麦收获后0～90 cm土壤剖面硝态氮残留量随施N量的增加呈极显著线性增加,而N表观损失则呈指数增加.在最高产量施N量条件下,小麦收获后0～90 cm土层硝态氮残留保持86～115 kg·hm-2,N表观损失为2～32 kg·hm-2,低于最高籽粒粗蛋白含量施N量时的土壤剖面硝态氮残留量(106～168 kg·hm-2)和N表观损失量(14～56kg·hm-2).综合考虑冬小麦产量、品质和环境安全,最高产量施N和氮肥施用的环境效应可以通过优化施N进行协调.

华北平原水氮优化条件下不同种植制度产量、水氮利用及经济效益分析

为解决华北平原当前冬小麦-夏玉米一年两熟制水资源供求不平衡和氮肥残留过高而导致的环境问题,在华北平原黑龙港流域中部中国农业大学吴桥试验站设置了水氮优化措施下3种种植制度:冬小麦-夏玉米一年两熟制、冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系,2年的大田对比试验,以在同一水氮供应标准下对不同种植制度的产量和水氮效应进行定量化分析和评估。结果表明:一年两熟制有较高的物质生产能力,2年总产量为28 783 kg/hm2,水分利用效率和经济效益最高,但耗水量过大,仍有27.1%的耗水需由地下水补充,氮肥利用效率仅为78 kg/(kg/hm2),显著低于其他2种种植制度;一年一熟制减少了总耗水量,生育期内降雨满足可满足总耗水量的89.2%,但2年总产量仅为15 775 kg/hm2,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少27.3%、30.7%和57.2%,氮肥利用效率提高98.7%;两年三熟制产量为22 130 kg/hm2,生育期内降雨量可满足总耗水量的80.4%,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少12.0%、15.8%和21.9%,氮肥利用效率提高32.1%,能够兼顾粮食安全和环境效应,相对而言是较为理想的种植制度选择。本试验中硝态氮残留量受气候条件影响较为显著。春玉米的高产栽培条件有待进一步研究。

灌水量及减氮模式对冬小麦产量及水氮利用的影响

为探究关中平原冬小麦合理的减氮模式及相应的灌水量,以灌水量为主处理、减氮模式为副处理开展冬小麦田间裂区试验,灌水量设90 mm和150 mm,参照本地习惯施氮(尿素CO,施氮量210 kg·hm^-2)设置减氮模式,施氮量为150 kg·hm^-2,有3种施氮类型:尿素+硝化抑制剂(DMPP)、控释氮肥和尿素掺施(PCU)和控释复合肥(SF),另以不施氮肥(N0)为对照,对小麦产量、水分和氮肥利用效率及土壤硝态氮残留状况进行分析。结果表明:灌水量和减氮模式两因素及其交互作用对冬小麦有效穗数、千粒重、籽粒产量、土壤硝态氮残留量及水分和氮肥利用效率均有显著影响;灌水量对冬小麦产量的影响随减氮模式而变,与灌水90 mm相比,PCU150和DMPP150处理在灌水量150 mm时产量降低,SF150和N0处理产量有所增大;灌水90 mm时,减氮模式PCU150和DMPP150较习惯施氮CO210减少施氮28.6%,籽粒产量和有效穗数显著增加,分别增产17.4%和11.6%,水分利用效率提高17.5%和13.5%,氮肥利用效率增加64.3%和58.4%,0~200 cm土层硝态氮残留量减少57.8%和45.6%。关中平原在冬小麦全生育期灌水90 mm,采用尿素加硝化抑制剂基施、树脂包膜尿素基施60%+尿素拔节期追施40%两种减氮模式,冬小麦可维持较高产量和水肥利用效率。

种植密度与氮肥互作对全膜双垄沟播春玉米产量及氮素利用的影响

陇中地区是我国雨养春玉米重要产地,但该区长期存在氮肥利用效率低和种植密度不合理等问题,因此,在甘肃省定西市开展春玉米氮肥和种植密度试验,以期提出陇中雨养区维持春玉米高产效的种植密度与施氮方案。以先玉335为研究对象,采用裂区试验设计方法,设置种植密度和施氮量2个因子。主区为种植密度(D),设置3个水平,D1:3.5万株/hm^(2),D2:5.5万株/hm^(2),D3:7.5万株/hm^(2)。副区为氮肥施用量(N),设置4个水平,N1:0 kg/hm^(2),N2:180 kg/hm^(2),N3:225 kg/hm^(2),N4:270 kg/hm^(2),研究了种植密度与氮肥互作对春玉米生长、产量、氮素利用效率以及土壤硝态氮残留的影响。结果表明:不同的种植密度与氮肥施用量对春玉米生长、产量和氮肥利用效率均有显著影响,且两者交互作用明显。中等密度中等氮肥施量(D2N3)处理下春玉米产量最大(10203 kg/hm^(2))、氮肥利用效率最高(37.5%)。氮肥利用效率较其他处理提高了39.0%-47.1%。同时,春玉米收获时,D2N3处理的土壤硝态氮含量也较低。综合考虑产量、氮肥利用效率和土壤氮素残留,密度为5.5万株/hm^(2),施氮量为225 kg/hm^(2)是陇中雨养区春玉米种植的最佳密度和氮肥组合。

滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响

为探明滴灌条件下基肥减施后移对夏玉米养分吸收和根系生长的影响,在大田条件下,以‘郑单958’为供试材料,研究基肥传统施用(CK)、基肥减施后移至拔节期(T1)及基肥减施后移至大喇叭口期(T2)对夏玉米干物质积累、根系生长、植株氮营养指数、氮素积累、土壤硝态氮含量及产量的影响。结果表明,T1和T2处理拔节期(V6)虽然植株氮营养指数低于1 (0.88),但地上部氮磷钾含量和干物质积累量与CK差异不显著,且T2处理吐丝期(R1)到成熟期(R6)植株氮素积累量高于对照(+33.39%)。处理间收获期夏玉米行间0~20 cm土层硝态氮含量差异显著,其中T2分别低于CK和T1处理41.85%和35.46%,深层80~100 cm土层硝态氮含量T1和T2处理分别低于CK 78.68%和56.02%,差异未达到显著水平。大喇叭口期(V12) 15~30 cm土层根系表面积密度为T2>T1>CK,其中T2和T1分别比CK高25.89%和36.17%,且T2处理30~45 cm土层根系表面积密度也较CK高68.59%。各处理间收获指数及产量差异不显著,但总体T2处理值最高,氮肥利用率比对照也增加12.13%。因此在滴灌水肥一体化条件下,夏玉米生产上应根据地力优化基追比,中高肥力农田玉米基肥可以适当减施后移至拔节期(V6)甚至大喇叭口期(V12),控前促后,降低土壤硝态氮残留,同时促进前期根系下扎。

Potato-Cabbage Double Cropping Effect on Nitrate Leaching and Resource-Use Efficiencies in an Irrigated Area

To reduce the nitrate leaching risk after potato （Solanum tuberosum L.） harvest and improve nitrogen fertilizer-use efficiency, a potato-cabbage double cropping system （DCS） was established at Hetao, North China, an arid area with irrigated land. A two-year field experiment demonstrated that planting early-maturing potato cultivar under plastic mulch shortened its growth period by 14 d and allowed a second crop of cabbage to scavenge the soil residual NO^--N to a depth of 160 cm, substantially reducing the risk of nitrate leaching into groundwater. The yearly total N uptake in DCS was about 110 kg ha-1 more than that in the conventional cropping system （CCS）, i.e., mono potato planting. This accounted for apparent nitrogen recovery （ANR） improvement of 16.90%-26.57% in the DCS as compared to that in the CCS for both years. As a result, the soil residual NO3-N in the 0-160 cm soil profile in the DCS was lower than that in the CCS. The solar energy-use efficiency and soil-use efficiency were also substantially increased with DCS.