不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例(P<0.05)。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15.82%、61.11%和23.07%。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21.74%,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。

小麦苗期施入氮肥在土壤不同氮库的分配和去向

应用盆栽试验和15N标记技术研究了小麦苗期施入N肥后土壤不同N库的动态。结果表明 ,施肥后 2 8d ,作物所吸收的土壤N占总吸N量的 5 8 1% ,吸收的肥料N占 41 9%。作物对肥料N的利用率达到 5 5 3% ,N肥在土壤中的残留率为 2 4 3% ,损失率为 2 0 4%。施肥后短期以NH+ 4 N存在的肥料N占施N量的 5 0 5 % ,随着硝化作用的进行和作物的吸收 ,土壤中的NH+ 4 N显著下降。NO-3 N在第 7d达到高峰 ,表现为先升高后降低的趋势 ,说明施肥后在 7d以前有强烈的硝化作用发生。施肥后 2d ,以固定态铵存在的肥料N占 33 7% ,至 2 8d ,仅占施入N量的 2 4% ,说明前期固定的铵在作物生长后期又重新释放出来供作物吸收。在施肥后第 7d ,肥料N以微生物N存在的量占施肥量的 15 2 % ;至 2 8d来自肥料N的微生物N也几乎被耗竭 ,仅占施N量的 2 4%。随作物生长 ,肥料N在各个土壤N库中的数量均显著下降。在其它N库几乎被耗竭的情况下 ,至施肥后 2 8d主要以有机N的形式残留。在不种作物的条件下 ,土壤N素的矿化量很低 ,作物的吸收作用导致土壤有机N库不断矿化 ,施入N肥后 ,土壤N素的矿化量增加 。

番茄嫁接和施氮对氮肥去向和氮平衡的影响

【目的】定量番茄植株地上部带走的土壤氮量以及土壤残留的肥料氮量,评估嫁接和施氮对氮肥去向、土壤氮平衡以及土壤净残留肥料氮的影响。【方法】通过15N尿素示踪结合盆栽试验,试验番茄品种‘齐达利’和‘017’,包括嫁接和不嫁接以及施氮和不施氮处理。借助15N标记技术区分植株和土壤中源于肥料氮和土壤氮的贡献,进而追踪肥料氮去向;计算土壤氮吸收的加氮交互效应(即施氮与不施氮植株对土壤氮吸收的差值),最终评估土壤氮的平衡。【结果】番茄植株干重和氮吸收量对施氮的响应取决于接穗品种和嫁接处理。肥料氮对整个植株氮吸收贡献率为35.9%—38.8%,对地上部氮吸收的贡献(35.9%—39.9%)高于根系(31.6%—36.2%)。土壤氮吸收的加氮交互效应在大多数情况下呈现正值,嫁接对加氮交互效应无显著影响。各处理肥料氮分配到植株地上部、土壤和损失的平均比值为4.0﹕2.6﹕3.4,作物-土壤系统对氮肥的总回收率(地上部吸收+土壤残留)为70%。在施氮量250 kg·hm^(-2)水平,各处理的土壤残留肥料氮无法弥补植株地上部带走的土壤本身氮,从长期来看,这可能导致土壤本身氮肥力的消耗。【结论】如果选择增加氮肥投入来弥补土壤本身氮的消耗,可能导致氮肥损失的风险。本研究中,与番茄‘齐达利’自根苗、‘017’自根苗和嫁接苗相比,‘齐达利’接穗与南瓜砧木组合增加了根际土壤对肥料氮的固持,降低了肥料氮的损失。因此,合适砧穗组合可能是保持番茄土壤氮肥力的有效园艺措施。

不同施氮方式对甘蔗氮肥效率及氮素去向的影响

以新台糖22号(ROC22)为试材,通过网室盆栽试验方法,在总施氮量(15N标记尿素5g/盆,相当于450kg.hm-2)相同条件下,研究了全部基施(T1)、50%基施+50%在分蘖期追施(T2)和30%基肥+30%在分蘖期追施+40%在伸长期追施(T3)3种施氮方式对甘蔗氮肥效率与氮素去向的影响。结果表明:甘蔗吸收的氮素约18%～29%来源于当季施用的尿素氮,71%～82%来自土壤和种茎氮;氮肥利用率为21.0%～34.52%,残留率为37.61%～44.13%,有21.35%～41.39%的氮素损失。3种施氮方式下,氮肥残留在0～20cm土层较多,在20～40cm残留较少。随氮肥施用时间后移,甘蔗吸收的氮素、来源于肥料氮素的比率、氮肥利用率、氮肥残留率、蔗茎产量及产糖量明显增加,而氮肥损失率显著下降,蔗茎的氮素分配率和蔗糖分积累略呈下降趋势,同时氮素在0～20cm土层的残留呈上升趋势,在20～40cm土层呈下降趋势。从经济效益和环境效益考虑,T3施氮方式的效果较为理想。

施氮量对甘蔗伸长期氮肥效率及氮素去向的影响

以新台糖22号(ROC22)为试材,通过网室盆栽试验方法,研究施氮量对甘蔗伸长期氮肥效率与氮素去向的影响。结果表明:甘蔗吸收的氮素15%～27%来源于当季肥料施的氮,73%～85%来自土壤和种茎氮;氮肥利用率为21.78%～26.75%,残留率为61.24%～69.85%,损失率为8.37%～12.02%。增施氮肥,甘蔗干物质积累量、氮素积累量、来源于肥料氮素的比率及氮肥吸收量、氮肥残留量、氮肥损失量以及氮肥残留率明显增加,而氮肥吸收率和损失率明显下降,氮素和干物质在蔗茎的分配呈下降趋势,同时氮素残留分布在0～20 cm土层呈上升趋势,在20～40 cm土层呈下降趋势。

利用^(15)N标记研究不同品种茶树氮肥利用率差异

利用同位素标记技术和盆栽方法研究了7个遗传基础不同的茶树品种的氮肥利用率差异。结果表明,不同品种茶树的氮肥利用率存在一定的差异,变异幅度达到18%,利用率最高的品种比最低的品种高近20%。15N进入茶树体内后,不同品种在不同部位的分配比例也存在差异。

应用15^N示踪技术研究橡胶树幼苗对不同氮肥的吸收和分配

采用15N示踪技术研究橡胶树幼苗对尿素、硫酸铵、硝酸钙及硝酸铵等4种氮肥的吸收和分配特征。结果表明:施用尿素、硫酸铵的胶苗生长要显著优于硝酸钙;各器官对4种氮肥的吸收和分配并不一致;器官中15N丰度大致以形成层最高,叶片、粗根和叶柄最低;15N示踪下4种氮肥利用率介于18.04%~19.03%,但差异不显著;4种氮肥的表观利用率以尿素和硫酸铵处理的最高,分别为20.18%和19.53%,硝酸钙处理的最低,仅有9.25%。综上所述,盆栽试验条件下酰胺态和铵态氮肥的表观利用率要优于硝态氮肥。

施氮量对烤烟叶片碳同化能力及同化产物分配的影响

以烤烟(Nicotiana tabacum)品种K 326为材料,采用稳定同位素13C标记技术,研究了烤烟圆顶后1周不同部位叶片、同一叶片不同区段的13C同化能力差异及同化物运输分配的特点,探讨了施氮量对烤烟叶片碳同化能力及同化物分配的影响。结果表明,烤烟不同部位叶片13C同化能力表现为中部叶>上部叶>下部叶;同一叶片不同区段13C同化能力依次为叶中部>叶基部>叶尖部。随施氮量增加,上部叶和下部叶的13C同化能力有增大的趋势,而中部叶的13C同化能力以中等施氮量处理(N2)最大。各部位叶片的13C同化产物主要分配于相应部位叶片及根和茎中,增加施氮量具有促进上部叶同化物向根部和茎部运输分配的趋势。

^(15)N标记肥去向及平衡状况

在返青时选取东北天然羊草草地保护区内的柱形土样放在花盆内 ,采用两种15N同位素Ca(15NO3) 2 和 (15NH4 ) 2 SO4 研究所施氮肥的去向。结果表明 ,两种形态的氮肥利用率差异很大 ,铵态氮和硝态氮的利用率分别为 11.2 %和 2 0 .13% ;NH+4 -N的损失率很大 ,为 6 1.9% ;硝态氮的损失率很低 ,仅为 10 .7%。由此表明 。

冬小麦对基肥和追肥^(15)N的吸收与利用

【目的】研究不同生育期(花期、灌浆期和收获期)肥料氮的去向和氮素的吸收运转对冬小麦产量形成的贡献。【方法】采用^(15)N示踪结合盆栽试验,尿素N 90 mg/kg等分为基施和拔节期追施。分别在开花期、灌浆期和收获期破坏性取样,测定冬小麦地上部、根和土壤^(15)N含量等指标。【结果】在整个生育期,冬小麦吸氮量42.8%来自土壤,57.2%来自肥料,其中来自基肥和追肥的比例分别为26.6%和30.6%。冬小麦植株对氮肥^(15)N的吸收率随作物的生长而增加,从开花期到收获期增加了50%,^(15)N氮肥在土壤中的残留率从开花期到收获期下降约50%。冬小麦收获后,约28.6%的肥料^(15)N残留在土壤中,肥料^(15)N损失率为33.9%,基肥氮的损失率比追肥氮高21%。冬小麦对肥料^(15)N的全部回收率为37.5%,其中籽粒吸收量约是秸秆的4倍,64.9%的籽粒氮素从开花前营养器官吸收转运而来。【结论】在整个生育期,冬小麦吸收的氮素来源于肥料和土壤氮的比例约为6∶4,基肥和追肥氮对冬小麦氮素吸收具有同等贡献,在当前N 250 kg/hm^2的施氮水平下,适当增加追肥氮的比例可以减少氮肥损失率。残留在土壤中的肥料氮对于补充土壤氮素消耗具有重要意义。

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

【目的】小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库,土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗,综合考虑这两方面的影响,核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。【方法】收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果,分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献,小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系,以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。【结果】施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关(P=0.029),而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关(P=0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3,源于化肥的比例约为1/3,追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率(氮肥利用率+氮肥残留率)之间呈极显著负相关(P=0.004),而与氮肥损失率之间呈极显著正相关(P<0.001)。在秸秆不还田和还田条件下,小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关(P≤0.001)。【结论】在施氮量为N 60~500 kg/hm^2时,小麦吸收的氮素1/3来自化肥,2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失,其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下,土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm^2。

饲草—山羊—土壤生态系统中^(14)C的循环

本文应用^(14)C均匀标记的杂交狼尾草喂饲山羊,制备^(14)C均匀标记的羊粪,测定了^(14)C在山羊体内代谢68小时过程中的分配状况,及^(14)C标记羊粪再循环过程中,羊粪在不同土壤中的矿化特点。山羊同化^(14)C饲草碳量较少(0.45％),羊粪中^(14)C回收率为13.5％,尿为0.88％,在体外进行再循环。培养试验结果表明,^(14)C羊粪碳在石灰性土壤中年矿化量比非石灰性土壤高3％,同时前期矿化较快。土壤不同水湿状况相比较,淹水土壤中^(14)C羊粪年矿化量为旱地土壤中的1.3倍,旱地土壤中的前期矿化较快,淹水土壤中的矿化过程较平稳。^(14)C羊粪碳的年矿化量较^(14)C秸秆碳低,仅为其1/4,且矿化过程较平稳。^(14)C羊粪配合无机氮肥施用,可提高^(14)C羊粪碳的矿化量,其提高幅度在石灰性土壤中为3.53％,非石灰性土壤为1.80％。