不同灌溉与施氮措施对露地菜田土壤无机氮残留的影响

在华北地区露地生产条件下 ,通过监测 5季轮作蔬菜 (苋菜 -菠菜 -花椰菜 -苋菜 -菠菜 )的产量和土壤无机N(Nmin)的变化 ,比较了传统的和采用平衡方法进行推荐的水分和N素处理对土壤Nmin残留数量的影响。结果表明 ,除花椰菜试验外 ,传统N素处理与推荐的N素处理在蔬菜产量上没有显著差异 ,但传统的N素处理皆可导致深层土体中Nmin的大量累积。在 4季蔬菜轮作后 ,传统灌溉措施条件下的N素处理都不同程度地造成了土体的N素淋失 ,所影响的土层深度已经达到了 15 0～ 180cm土层 。

不同夏季填闲作物种植对设施菜地土壤无机氮残留和淋洗的影响

通过模拟土柱试验方法,研究了设施蔬菜中4种夏季填闲作物种植对土壤无机氮残留和淋洗的影响,并分析了各填闲作物根系参数与土壤无机氮残留及淋洗的相关性,以期揭示填闲作物减少无机氮淋洗的作用机理,并获得设施蔬菜生产体系适宜种植的填闲作物种类及其筛选指标。结果表明,糯玉米和燕麦的地上生物量、根干重、根长密度显著高于豌豆和苋菜,糯玉米、燕麦和豌豆的氮素吸收量高于苋菜。收获时,各填闲作物的种植比土地休闲可以显著的降低土壤(0-60 cm)的无机氮含量;其中燕麦和苋菜对土壤无机氮降低最多,其次为豌豆,再次为糯玉米。四种填闲作物的种植均显著降低了设施菜地的无机氮淋洗量。与休闲处理相比,糯玉米、燕麦、豌豆和苋菜的种植将体系的氮素淋洗量分别降低了100%、96%、82%和58%。相关分析表明,比根长的增加有利于植株地上部氮素吸收量的积累。各土层填闲作物根系参数与土壤无机氮残留和淋洗相关性分析没有明显规律,表明了氮素淋洗可能受地上部和根系生长协同作用的影响,静态的根系参数测定较难反映根系生长与氮素淋洗的关系。总结认为,设施蔬菜生产体系中糯玉米和燕麦比豌豆和苋菜更适合作为夏季填闲作物。

含锌·含锰·控释尿素在小麦上的氮素利用及土壤无机氮残留研究

了解含锌尿素、含锰尿素和控释尿素在小麦上的氮素利用及土壤无机氮残留情况,以探明新型肥料增产效果和养分利用率,为小麦生产中尿素及锌锰肥的合理施用提供依据。于2016—2018年在河南省新乡市河南科技学院东区乔榭试验田定位进行,以小麦百农207为试验材料,设无氮处理、普通尿素处理、含锌尿素处理、含锰尿素处理、控释尿素处理、普通尿素+锌处理和普通尿素+锰处理,共7个施肥处理。结果表明,控释尿素和含锰尿素分别比普通尿素增产3.56%和3.08%。在地上部生物量和氮素养分累积方面,控释尿素在生育后期表现出明显的增长优势;而含锰尿素则是在小麦拔节期以前,有利于小麦植株生长及氮素养分累积;尿素中加锌后则在孕穗期表现出明显促进小麦植株生长。控释尿素的氮肥利用率最高,其次是含锰尿素,二者氮肥利用率分别比普通尿素处理增长22.16%和13.67%。相对于添加锌或锰的其他4种施肥处理,收获期控释尿素能很好地保存土壤无机氮,使其在表层积聚,在40 cm以下土层残留较少;且各土层速效养分均较高。因此,控释尿素处理优势明显,其在小麦植株生产力、氮素养分利用及土壤无机氮残留等方面均表现突出。该研究为控释尿素及锌锰肥料在小麦高效优质生产上的推广应用提供理论支持。

宁夏引黄灌区有机无机肥配施对露地蔬菜产量、氮素吸收利用和土壤无机氮残留的影响

2012-2014年在宁夏引黄灌区开展有机无机配施对露地花椰菜一大白菜产量、氮素吸收利用影响及其氮肥合理投入阈值研究。结果表明：2012-2014年花椰菜和大白菜经济产量在不同施氮肥处理间存在显著差异。相对于NO处理，除MN0处理外，其他有机无机配施氮肥均可显著提高花椰菜和大白菜经济产量；2012年和2013年花椰菜当季氮肥利用率分别为30．8％～61．0％和23．8％-41．8％，大白菜的氮肥利用率分别为26．3％-54．7％和16．2％-50．0％；合理地配施有机无机肥能显著提高露地蔬菜的经济产量及对氮素的吸收利用。在花椰菜季，0～20cm、0～100cm土体Nmin累积量与施氮量都呈二次曲线关系，相关性都不高；而在2012-2014年大白菜季，0-20cm、0-100cm土体Nmin累积量与施氮量也都呈二次曲线关系，施氮量与土壤无机氮残留量相关性也不高；表明中高肥力田块土壤基础氮素累积较高，土体Nmin残留量并不完全和施氮量同步。

土壤无机氮残留的施氮影响及调控研究进展

土壤无机氮残留与生态环境安全以及土壤氮素有效性、氮肥减量施用等紧密关联,日益成为生态、环境、土壤和植物营养等学科十分关注的热点之一。氮肥(化肥和有机肥)是耕作土壤无机氮残留的主要来源,并产生重要影响。通过合理施肥等,可以调控土壤中残留无机氮含量。今后,可在最佳经济施氮量的确定和植物性硝化抑制剂等方面作更多的研究。

滴灌分次施肥下夏玉米养分积累及土壤无机氮残留的特性

在滴灌条件下,以玉米郑单958为试材,设4个施肥处理:CK(对照)、T1、T2、T3,探究氮、磷、钾肥分次施肥处理对夏玉米养分吸收和土壤无机氮残留的影响。结果表明,各处理夏玉米对氮素和磷素吸收速率最大的时期均为大喇叭口期至吐丝期,钾素为拔节期至大喇叭口期;吐丝期至成熟期氮、磷吸收积累量分别占全生育期43.05%~54.07%、41.76%~52.27%,钾几乎不再吸收(T3处理除外)。处理间比较,玉米V12期T3处理植株磷含量显著低于T2处理29.18%(2019年)和CK处理17.61%(2020年);吐丝期T1处理钾含量显著高于T3处理30.73%(2019年)和20.51%(2020年)。与CK和T2处理相比,T1和T3处理均能显著降低成熟期深层土壤无机氮残留。各分次追肥处理百公斤玉米子粒产量养分吸收量氮、磷、钾均值分别为2.31、0.90、2.09 kg。综合分析,在T1处理基础上推荐黄淮海夏玉米滴灌条件下播种期、大喇叭口期、抽雄吐丝期氮、磷、钾分次施肥比例为40%∶20%∶40%、35%∶25%∶40%、75%∶25%∶0,可更好满足玉米各生育期对养分的需求,降低深层土壤硝态氮残留。

接触施用包膜控释肥对玉米产量、根系分布和土壤残留无机氮的影响

采用田间小区试验,研究了习惯施肥与接触施用包膜控释肥料对夏玉米生长、产量、根系分布和土壤无机氮残留的影响。结果表明,接触施用包膜控释肥料没有抑制玉米的出苗和幼苗生长;减氮1/3的控释肥处理（N 120kg/hm2）与习惯施肥处理（N180 kg/hm2）的玉米产量没有差异。在0—30 cm土层,与对照和习惯施肥处理相比,接触施用控释肥增加了距茎基部0—10 cm区域内玉米根长密度的分布,占总根长的59%~64%;玉米收获后,减量控释肥处理土壤剖面各个土层Nmin含量与对照相比无显著增加,习惯施肥和全量控释肥处理（N 180 kg/hm2）在60—90、90—120 cm土层的Nmin累积显著高于对照。综合考虑玉米生长、产量以及根系分布和氮素淋失风险,本试验条件下,接触施用控释肥N120 kg/hm2是夏玉米季较为理想的选择。

不同施氮水平下高丹草生产性能及土壤无机氮的残留

为探明不同施氮水平对高丹草生产性能以及土壤无机氮残留的影响,试验以高丹草为材料,设置了N0（0 kg/hm2,对照）、N90（90 kg/hm2）、N180（180 kg/hm2）、N270（270 kg/hm2）、N360（360 kg/hm2）5个施氮量处理,采取随机区组设计。结果表明：①施氮肥可以显著提高苏丹草鲜草产量,其中施氮360 kg/hm2处理的产量达151 878kg/hm2。②随着施氮量的增加干物质生产效率、粗蛋白质生产效率均降低,其中施氮180 kg/hm2处理的高丹草氮肥利用率最高,施氮360 kg/hm2处理比施氮270 kg/hm2处理的氮肥利用率低10%;③土壤无机态氮主要集中在土壤表层（0-60 cm）,随着施氮量的增加,土壤氮素残留增加,但主要表现在第1次刈割后,土壤氮素残留在第2次刈割后明显下降。

不同供氮量对二月兰产量、土壤无机氮残留及氮平衡的影响

研究华北冬绿肥二月兰对不同供氮水平的响应特征,确定实现绿肥高产高效的土壤适宜供氮量,可为华北集约化农田最大化发挥绿肥生态效应和优化春玉米/冬绿肥轮作体系氮素管理提供理论依据和技术参考.选取多年不施肥试验地设置供氮梯度试验,研究了不同供氮水平对冬绿肥二月兰翻压前地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和冬绿肥季土壤氮素平衡的影响.结果表明:在土壤无机氮含量较低(0~90 cm土层15 kg·hm^(-2))条件下,施氮显著提高二月兰生物量和吸氮量.其中,施氮90 kg·hm^(-2)处理表现最高,绿肥生物量(干质量)和吸氮量分别为2031.0和42.0 kg·hm^(-2);土壤无机氮残留量随施氮量增加而增加,且在施氮量高于60 kg·hm^(-2)后呈现快速增加趋势;随施氮量增加二月兰生长季的表观氮平衡表现出由亏缺到盈余的变化特征,在施氮量为60~90 kg·hm^(-2)条件下氮收支基本平衡.土壤供氮量(绿肥播前0~90 cm土壤无机氮含量与施氮量之和)与二月兰生物量、吸氮量和绿肥翻压前土壤无机氮含量的关系可以分别用二次、线性加平台和指数方程进行模拟,依据模型计算二月兰生物量最高值(2010 kg·hm^(-2))时的播前土壤供氮量和绿肥翻压前土壤无机氮残留量分别是136和78 kg·hm^(-2);而在二月兰吸氮量最高值40 kg·hm^(-2)时,二月兰生物量为1919 kg·hm^(-2),相当于最高生物量的95%,绿肥翻压前土壤残留无机氮降低至57 kg·hm^(-2),与之对应的播前土壤供氮量为105 kg·hm^(-2),该值与目前华北地区优化施氮下玉米收获后土壤残留无机氮推荐含量(100 kg·hm^(-2))基本相当.综合考虑绿肥的农学和环境效应,春玉米/冬绿肥轮作体系中二月兰播前土壤供氮量应控制在100~105 kg·hm^(-2).

长期施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作体系土壤氮素平衡的影响

在陕西关中小麦-玉米轮作区,通过4年田间定位试验研究了长期施氮和秸秆还田对作物产量、氮肥利用率、0—100 cm土层无机氮残留及体系氮平衡的影响。结果显示,施氮能显著提高作物产量,小麦、玉米4年平均产量增幅分别为64.1%和48.8%,均随施氮量的增加先增加后减小。优化施肥小麦、玉米氮肥用量较农民习惯施肥分别减少了27.3%和55.6%,但连续4年作物产量没有显著降低。秸秆还田随种植年限的推移其增产效果逐渐明显。轮作体系作物累计氮肥利用率逐年升高,前8季作物达33.3%～56.6%,说明氮肥后效明显。施氮增加了0—100 cm土层无机氮残留,且NO3--N残留明显高于NH4+-N,并与年施氮量表现出显著的正相关关系,秸秆还田对无机氮残留影响不明显。体系氮平衡表明,随施氮量增加,作物累计氮素吸收先显著增加后增幅不变,而残留Nmin和表观损失均显著增加。秸秆还田措施下,作物累计氮素吸收和氮肥利用率分别增加了13.0%和26.2%,氮素表观损失和损失率均降低了22.9%,但对残留Nmin和表观残留率的影响不显著。

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦–夏玉米轮作土壤氮素平衡的影响

规模化畜禽养殖废弃物已成为当前重要的污染来源,为有效控制畜禽养殖污水面源污染,将处理后的养殖肥水作为水、氮资源进行农田灌溉,在华北冬小麦–夏玉米轮作灌溉区,连续3 a进行牛场肥水灌溉田间定位试验,研究冬小麦季牛场肥水灌溉对作物产量、氮表观利用率、土壤无机氮残留及轮作体系氮平衡的影响。结果表明,肥水灌溉能显著提高作物产量,肥水灌溉处理（冬小麦生育期内肥水灌溉带入氮为160、240和320 kg/hm2）冬小麦和夏玉米3 a产量平均增幅分别为36.78%和40.82%。随着牛场肥水灌溉年限的推移作物增产效果逐渐明显,冬小麦–夏玉米轮作体系作物累计氮利用率逐年升高,6季作物收获后氮累计利用率达47.87%-67.63%,肥水氮后效明显。肥水灌溉增加了100 cm土体内无机氮残留,NO3--N残留量显著高于NH4＋-N。对冬小麦–夏玉米轮作体系氮平衡分析表明,随牛场肥水灌溉带入氮量增加,作物氮累计吸收增加,在冬小麦生育期内肥水氮带入量为160 kg/hm2夏玉米生育期内不施氮处理（T1）,氮表观利用率显著高于其他肥水灌溉处理（T2和T3）,100 cm土体无机氮残留率和氮表观损失率均显著低于T3处理,与T2处理差异不显著。该试验条件下,综合产量、氮累计利用率及土壤无机氮残留考虑,冬小麦–夏玉米轮作体系肥水灌溉适宜氮带入量为160-240 kg/hm2。适量牛场肥水灌溉冬小麦–夏玉米能够增加作物产量,增加作物对肥水氮的利用率,减少氮在土壤中的积累。

覆盖旱作方式和施氮水平对稻-麦轮作体系生产力和氮素利用的影响

在成都平原通过 3a的田间试验研究了水稻覆盖 (地膜和麦秸 )旱作和施氮水平对稻麦轮作体系生产力和氮素利用的影响。结果表明 :在施氮量为水稻季 15 0 kg/hm2 ,小麦季 12 0 kg/hm2 的条件下 ,覆盖旱作和传统淹水体系均能达到较高的产量水平。再增加施氮量对产量的影响不大 ,但使氮盈余急剧增加。不施氮或低量施氮会造成作物产量的显著下降和土壤氮素亏缺。水稻覆膜旱作对稻麦轮作的系统生产力 (水稻 +小麦 )没有显著影响 ;但水稻覆麦秸旱作条件下系统的生产力有降低的趋势 ,主要由于水稻覆麦秸旱作条件下 ,水稻产量下降 ,而麦秸覆盖在小麦季的后效作用不足以弥补水稻产量的下降程度。水稻、小麦的氮素吸收表现出与作物产量类似的规律。水稻季土壤很难累积无机氮 ,而且与施肥和覆盖旱作与否没有关系。小麦季土壤中积累了较多的无机氮 。

缓/控释肥条施对春玉米产量、吸氮量与氮平衡的影响

为实现宁夏引黄灌区春玉米一次性施肥目的,同时提高作物产量和氮肥利用率,降低环境污染风险。以晋单73春玉米为供试作物,在宁夏引黄灌区通过田间试验研究了不施肥(CK)、农民习惯施肥(CON,N 360kg/hm^2,基肥N∶追肥N=60%∶40%)、普通复合肥(CF,15-15-15,N 240 kg/hm^2,一次性条施)、缓释肥(SRF,22-8-6,N 240 kg/hm^2,一次性条施)、控释掺混肥(BB,17-20-8,N 240 kg/hm^2,一次性条施)5个施肥处理对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤无机氮残留和氮素表观平衡的影响。结果表明,与CON处理相比,SRF和BB处理下子粒产量分别显著提高了19.2%和20.0%,收获指数显著增加了0.04和0.07。相对于CON和CF处理,SRF和BB处理能显著促进春玉米子粒和地上部对氮素吸收累积。缓/控释肥条施明显降低0~100 cm土壤剖面硝态氮残留,而CON处理下硝态氮可淋洗到60~100 cm深层土壤。氮肥为主要氮素输入来源(N 240~360kg/hm^2),其次为试验前0~100 cm土体N_(min)残留(N 200.0 kg/hm^2);玉米地上部吸氮量为氮素主要输出项(N 172.4~292.7 kg/hm^2)。相对于CON处理,SRF、BB处理土壤N_(min)残留量、氮素表观损失分别显著降低了62.8%和56.2%、23.9%和42.0%。与SRF、BB处理相比,同等施氮量下,CF处理造成氮素表观损失高达150.0kg/hm^2,氮素表观盈余率为70.8%。不同施肥处理下春玉米当季氮肥表观利用率为16.6%~50.1%,SRF、BB较CON处理提高了2.7~3.0倍,且其氮素表观盈余率分别降低到54.5%和49.8%。因此,与农民习惯施肥相比,缓/控释肥均可实现一次性条施,同时显著提高春玉米子粒产量,促进作物氮素吸收利用,降低土壤无机氮残留和氮素表观损失,节约氮肥30%以上。

腐植酸复合肥对玉米生长及养分吸收的影响

为了解不含腐植酸尿素和添加了不同剂量腐植酸的复合肥对玉米生长及养分吸收的影响,研究设定不同的肥料梯度和肥料配比,以探明腐植酸肥料的增产效果和养分利用率.以玉米为试验材料,设无氮处理、复合肥处理、1‰腐植酸+复合肥处理、2‰腐植酸+复合肥处理、3‰腐植酸+复合肥处理、4‰腐植酸+复合肥处理、5‰腐植酸+复合肥处理、6‰腐植酸+复合肥处理共8个施肥处理.试验结果表明,4‰腐植酸复合肥较无氮处理增产率达90%,百粒质量最高,含淀粉量达59.30%,在处理中最具有优势.从综合情况来看,在夏玉米栽培中,加入4‰腐植酸复合肥更有利于玉米增产增效以及贮藏,能获得更大的生物产量和经济效益.

潮土长期不同施氮水平对秸秆降解及其细菌群落结构的影响

农田过量施氮所引发的问题已经引起广泛关注,但长期施氮后土壤无机氮水平状况及其对秸秆降解的作用尚不清楚。以中国科学院封丘农业生态实验站长期试验(2005—2018年)的潮土为研究对象,选择5个施氮水平(0(N0)、150(N1)、190(N2)、230(N3)和270(N4)kg·hm^(–2)·a^(–1))土壤,开展短期(50 d)的秸秆降解-土壤培育实验。培育期间监测秸秆碳的矿化、土壤无机氮(硝态氮和铵态氮)、可溶性有机碳、微生物生物量碳的动态变化,利用高通量测序测定细菌群落结构。结果表明,长期施氮后,土壤无机氮含量和秸秆碳的矿化率随施氮水平的升高而增加。不同长期施氮水平的土壤细菌群落结构呈现显著差异。网络分析揭示:秸秆降解过程中细菌群落内部物种间的共现模式随长期施氮水平发生改变,具体体现为长期高施氮水平下细菌群落彼此间的负相关得到了加强;同时,变形菌主导地位减弱、酸杆菌主导地位增强。综上,土壤无机氮含量随着长期施氮水平的升高而增加,进而引起土壤细菌群落结构发生了改变,使得在秸秆降解过程中起到的作用不同,表现为秸秆降解随着施氮水平的增加而增加。本研究探究了长期不同施氮水平下土壤中无机氮的水平状况、秸秆降解状况以及秸秆降解过程中土壤细菌的生物特性,以期为秸秆还田和科学施氮提供一定的数据支撑和思路启示。

小麦-玉米轮作制中氮肥效应模型的选择──经济和环境效益分析

从经济和环境效益两个方面对描述冬小麦、夏玉米轮作制中作物产量对氮肥反应的四个施肥模型（二次型，平方根，二次型+平台，线性+平台）进行了比较研究．结果表明，不同模型的拟合程度都较高，且拟合程度和计算的最佳产量均无显著差异，但线性+平台和二次型+平台模型推荐的最佳施肥量大大低于二次型模型，因而经济效益较高．研究还表明，与二次型模型相比，采用线性+平台和二次型+平台模型推荐的最佳施肥量，有利于维持土壤无机氮的基本平衡（而不是显著上升！），提高氮肥利用率，并使小麦、玉米茎秆含氮量降低，表现出较佳的环境效应。

阴山北麓马铃薯在不同灌溉模式下的水肥效率

为明确内蒙古阴山北麓马铃薯主产区不同灌溉模式对水肥利用效率以及土壤无机氮残留的影响,2009—2010年进行了漫灌（农民习惯）、喷灌、露地滴灌、膜下滴灌4种灌溉模式对比研究,分析了不同灌溉模式对马铃薯产量形成、水分利用效率、养分偏生产力、经济净收益以及土壤无机氮残留的影响。结果表明：膜下滴灌马铃薯的产量、水分利用效率、氮磷钾肥料的偏生产力以及经济净收益均显著高于其他3种灌溉模式。其中,膜下滴灌的马铃薯产量分别比漫灌、喷灌和露地滴灌增加35.7%、26.0%、12.9%,水分利用效率和经济净收益分别增加200.2%、91.8%、23.7%和37.7%、30.1%、10.7%;氮肥偏生产力膜下滴灌比漫灌、喷灌和露地滴灌分别增加50.6 kg.kg 1、39.8 kg.kg 1、22.0 kg.kg 1,磷肥偏生产力分别增加126.6 kg.kg 1、99.4 kg.kg 1、55.0 kg.kg 1,钾肥偏生产力分别增加42.3 kg.kg 1、33.2 kg.kg 1、18.4 kg.kg 1。漫灌马铃薯收获后60~120 cm土层无机氮残留量达102.95 kg.hm 2,分别是喷灌、露地滴灌和膜下滴灌的1.36倍、2.11倍和2.28倍。由此可见,露地滴灌和膜下滴灌不仅节水,且马铃薯高产、养分资源和经济高效,可显著减少薯田氮素淋洗,从而降低环境污染的风险。

沼肥施用对油菜产量、品质和环境效应研究

为研究不同沼肥施用量对油菜产量和品质的影响以及该条件下土壤氮素残留状况,通过在北京大兴区留民营村日光温室田间试验,分别设定不施肥、单施沼渣和沼渣沼液配施等6个处理。研究结果表明:随着施氮量的增加,油菜产量呈现线性-平台反应;当施入的沼肥氮量小于最佳施肥量193kg/hm2时,每千克沼肥氮能够增加小油菜干重1.87kg;当施氮量超过193kg/hm2时,产量随着施氮量的增加不在增加,而呈平台反应。油菜体内硝酸盐含量和沼肥施用后土壤-油菜体系的氮素盈余随施氮量的增加呈线性上升,而Vc含量呈线性递减趋势。随着施氮量的增加,各施肥处理的氮素利用率逐渐降低,而土壤残留无机氮则逐渐增加。