不同植物轮作提取深层土壤累积硝态氮的效果

【目的】利用不同植物轮作,通过生物修复耗竭深层土壤剖面的累积硝态氮,从而控制集约化粮田过量施氮造成的硝酸盐淋洗。【方法】通过田间试验,比较小麦-玉米轮作、休闲-玉米、小麦-休闲、紫花苜蓿连作、紫花苜蓿+苇状羊茅间作、黑麦-苋菜轮作、黑麦-高丹草轮作、黑麦-甜高粱轮作对土壤剖面硝态氮累积和淋洗的降低效果。【结果】紫花苜蓿、高丹草、黑麦1—2 m土体根系占0-2 m土体总根系的比例最高;黑麦-苋菜、黑麦-高丹草和黑麦-甜高粱处理具有较高的年吸氮量(330-390 kgN·hm-2);与小麦-玉米传统轮作相比,夏季休闲增加了土壤硝态氮淋洗。经过1年的田间试验,5个修复植物处理0—1 m、1—2 m的硝态氮累积量分别降低124.3和81.2 kgN·hm-2,其中苋菜、甜高粱、高丹草对深层土壤中硝态氮的消减作用较大;甜高粱、高丹草、苋菜种植下1 m处土壤溶液中硝态氮浓度一直处于最低水平,平均仅8.6 mg·L-1。【结论】在本试验条件下,黑麦-高丹草轮作是一年内提取深层土壤累积硝态氮效果最好的种植模式。

蔬菜的硝态氮累积及菜地土壤的硝态氮残留

在不同季节对 1 1类、48种蔬菜的测定表明 ,硝态氮含量高于 3 2 5mg·kg- 1,达到 4级污染水平的有 2 0种 ,占调查总数的 41 7% ,包括全部叶菜类、部分瓜类、根菜类和葱蒜类蔬菜 .其中硝态氮含量高于 70 0mg·kg- 1,超过 4级污染水平的有 5种 ,均为叶菜类蔬菜 .叶菜硝态氮累积虽为严重 ,但其中部分蔬菜叶片的硝态氮含量却低于 3级污染水平 .对不同类型菜地和农田土壤的测定发现 ,菜地 0～ 2 0 0cm各土层的硝态氮残留量均高于农田土壤 ,常年露天菜地 2 0 0cm土层的硝态氮残留总量为 1 3 5 8 8kg·hm- 2 ,2年大棚菜田为 1 41 1 8kg·hm- 2 ,5年大棚则达1 5 2 0 9kg·hm- 2 ,而一般农田仅为 2 45 4kg·hm- 2 .菜地土壤的硝态氮残留严重威胁菜区地下水环境 .

不同氮肥用量对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响

在设施栽培条件下,采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究了不同氮肥用量:农民习惯施氮量(N1,尿素,纯氮1000kg·hm-2)、70%农民习惯施氮量(N2,尿素,纯氮700kg·hm-2)、70%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N(N3,尿素,纯氮700kg·hm-2)、50%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N和采用滴灌(N4,尿素,纯氮500kg·hm-2)对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响。结果表明,与农民习惯施用氮肥相比,减施氮肥处理(N2、N3和N4)的番茄产量没有降低,N4处理产量最高,比N1增产9.7%。N2和N4处理氮肥的农学效率和肥料的产投比均显著高于N1处理(P<0.05),其中N4处理最高,为28.9kg·kg-1和12.6,施肥效益最高。不同施氮肥处理间果实Vc含量虽没有显著差异,但N4处理是N1处理的1.2倍。番茄果实的硝酸盐含量随氮肥施用量的增加而增加,两者呈显著的正相关关系(R2=0.8307,P<0.05),N3和N4处理果实硝酸盐含量均显著低于N1处理(P<0.05)。0～100cm土层累积的硝态氮随氮肥施用量的增加而增加,N1处理土层累积的硝态氮含量最高,减施氮肥处理均降低了土壤对硝态氮的累积。土壤硝态氮多累积在0～40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%,这部分残留的氮素可被下季作物吸收利用。果实硝酸盐含量与土壤累积的硝态氮存在显著的相关关系(R2=0.8003,P<0.05),说明土壤硝态氮含量过高能够增加果实对氮素的吸收和积累。在寿光设施蔬菜生产条件下,在农民习惯施氮量基础上减氮30%～50%既可以保证较高产量和较好的果实品质,同时降低土壤中硝态氮累积,从产量、肥料效益和土壤可持续利用角度来看,N4处理更具优势,具有较好应用价值。

叶类蔬菜的硝态氮累积及成因研究

在菜园土壤上进行的田间试验 ,用禾谷类作物冬小麦作比较 ,研究了菠菜、小白菜、大青菜和油菜等叶类蔬菜累积硝态氮的特点。结果表明 :硝态氮累积是一般旱作作物的共性 ,苗期更为明显 ,无论蔬菜还是冬小麦均有较高的硝态氮含量 ( 367.8～ 1 4 1 3.4 μg/ g) ;但随生育期后延 ,蔬菜的硝态氮含量波动升高 ,冬小麦波动降低。盆栽试验表明 ,施入土壤的氮肥是蔬菜硝态氮累积的主要来源 ;过量施用氮肥所导致的蔬菜硝态氮吸收与还原转化不平衡是产生累积的根本原因 ;

不同氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响

利用盆栽试验，研究了氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响。结果表明，施用氮肥使蔬菜的生长量提高1.1～6.1倍，但增长并不与氮肥用量同步。氮肥用量较高时，蔬菜生长受到抑制，生长量有降低趋势;硝态氮含量却随氮肥用量增加而不断升高，两者呈显著正相关（r=0.933～0.957）。蔬菜各器官、部位的硝态氮含量存在明显差异。不施氮肥时，根的硝态氮含量大于茎叶，茎又大于叶;施氮后根的含量小于茎叶，茎小于叶;无论施氮与否，叶柄的含量均高于叶片。把蔬菜的生长、硝态氮吸收及还原转化联系起来分析，可以看出，增加氮肥用量虽然提高了硝酸还原酶活性，但硝态氮的还原作用仍小于吸收，从而导致蔬菜体内出现硝态氮累积。而且，随氮肥用量增加，硝态氮累积量的增加远超过了生长量的提高，使硝态氮含量迅速升高。

长期施用不同肥料对小麦玉米间作产量、氮吸收利用和土壤硝态氮累积的影响

对连续14年施用不同肥料后,春小麦 春玉米间作下,土壤硝态氮的累积和分布,作物产量及对氮素的吸收利用进行了研究。结果表明,在施农家肥120t hm2(M)、绿肥45t hm2(G)、秸杆10 5t hm2(S)、N375kg hm2(N)、农家肥60t hm2+N187 5kg hm2[1 2(M+N)]、绿肥22 5t hm2+N187 5kg hm2[1 2(G+N)]、秸杆5 25t hm2+N187 5kg hm2[1 2(S+N)]和CK等8个处理中,土壤剖面硝态氮的累积和分布以N处理最高,地上部N浓度和吸N量以N、1 2(M+N)和1 2(G+N)处理较高,但3处理间无明显差别。间作小麦子粒产量和生物学产量以M、G、1 2(M+N)和1 2(G+N)等处理较高,间作玉米子粒产量和生物学产量以1 2(G+N)、N、G和1 2(M+N)等处理较高。氮肥利用率以1 2(S+N)处理最高,1 2(M+N)和1 2(G+N)低于1 2(S+N)、S和N处理,但高于M、G处理。说明氮肥与农家肥或绿肥配合施用,既能增加作物产量,提高氮素吸收利用,又可减少土壤中硝态氮的累积。

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式:农民习惯施肥(N-farmer)、减施化肥氮26%(74%N-farmer)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N(74%N-farmer+S)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N和采用滴灌(74%N-farmer+S+D)、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N和采用滴灌(55%N-farmer+S+D)的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明,55%N-farmer+S+D模式下番茄产量最高为108349kg.hm-2,产投比最高为26.1;与N-farmer模式相比,74%N-farmer、74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55%N-farmer+S+D模式的氮素当季利用率为9.56%,氮素农学效率为43.67kg·kg-1,均显著高于N-farmer模式(P<0.05);氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55%N-farmer+S+D模式的效率最高为598.06kg·kg-1;55%N-farmer+S+D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493.81kg·kg-1和53.84%,均高于N-farmer模式。氮平衡结果表明,N-farmer模式的表观损失最高,55%N-farmer+S+D模式显著低于N-farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N-farmer模式,拉秧期N-farmer模式累积的硝态氮含量最高达705.24kg.hm-2,74%N-farmer+S+D模式累积的硝态氮含量最低为453.75kg.hm-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0～40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%。综合以上分析结果,集成模式55%N-farmer+S+D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。

缓释复混肥料对玉米产量和土壤硝态氮淋失累积效应的影响

在大田条件下，研究了4种缓释复混肥料对玉米产量和土壤硝态氮淋洗累积的影响。结果表明，缓释复混肥料较普通化肥的常规施肥方式增产10％左右，土壤剖面硝态氮累积量降低20％～70％，从而降低了地下水硝态氮污染的生态风险。与施用常规化肥的传统施肥方式比较，缓释复混肥料可作为基肥一次性使用，故其具有省工省时和环境友好的特点。

不同施肥处理对作物产量及土壤中硝态氮累积的影响

通过4a定位试验研究了小麦-玉米轮作制度下不同施肥处理对作物产量及硝态氮(NO3--N)在土壤中累积和分布的影响。结果表明:长期大量施用氮肥,会造成土壤NO3--N的累积,且土体NO3--N的含量随施氮量的增加呈直线上升趋势;在土壤空间差异不显著的情况下,NO3--N在400cm土体中的分布呈一定的规律性,分别在60cm和200cm左右存在累积峰;配合施用磷肥、钾肥可以降低土壤剖面NO3--N的含量,尤其是钾肥可显著降低土壤上层NO3--N的含量,但作物无法吸收的NO3--N却有整体下移的趋势。提出华北山前平原高水肥投入地区NPK合理施用量为:N肥200kg/(hm2·a),P肥32.5kg/(hm2·a),K肥150kg/(hm2·a)。

氮素用量对膜下滴灌甜瓜产量以及氮素平衡、硝态氮累积的影响

【目的】针对灌区膜下滴灌甜瓜栽培施氮不合理的问题,通过系统分析膜下滴灌条件下不同施氮量对甜瓜产量、土壤硝态氮累积及氮素吸收和平衡的影响,为河西灌区膜下滴灌甜瓜合理施用氮肥提供理论依据。【方法】试验采用膜下滴灌施肥模式,设置5个施氮水平:0(N_0)、60(N_(60))、120(N_(120))、180(N_(180))、240 kg·hm^(-2)(N_(240)),在苗期、伸蔓期、膨大期和成熟期测定土壤剖面硝态氮含量,并结合成熟期产量和氮素吸收量,分析不同氮素用量对甜瓜产量、品质以及氮素平衡和土壤中硝态氮分布、累积的影响。【结果】在施氮量为180 kg·hm^(-2)时甜瓜商品瓜产量达到较高值,果实吸氮量和氮收获指数达到最大,甜瓜氮素吸收利用效率、氮素农学效率和氮素生理利用率变幅分别为39.59%—40.22%、56.61—61.44 kg·kg-1和142.98—152.76 kg·kg^(-1);不同深度土壤NO_3^--N随施氮量的增加而增加,但同一处理中土层越深NO_3^--N含量越低;收获后NO_3^--N主要累积在0—40 cm土层,占试验监测土壤范围(0—100 cm)的46.74%—51.84%;施氮量与甜瓜吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量呈显著正相关,甜瓜吸收量占氮输出量的41.27%—41.36%,氮素残留量占42.62%—43.41%,表观损失占15.32%—16.02%。【结论】在河西沙漠绿洲灌区甜瓜膜下滴灌种植中,氮素施入量以180 kg·hm^(-2)为宜,有利于甜瓜氮素吸收利用能力保持在较高水平,降低氮素损失,达到氮素收支动态平衡以及高产优质高效的生产目的。

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(>12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(<8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(>10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。

长期施肥对不同类型土壤中作物产量及土壤剖面硝态氮累积的影响

在潮土、褐土、砂姜黑土 3种土壤上 ,分别自 1980和 1981年选点布置了氮、磷、钾定位试验。在各个处理中分别从 0～ 2 0 ,2 0～ 4 0 ,4 0～ 60 ,60～ 80 ,80～ 10 0cm 5个剖面层次中垂直取土样 ,然后进行室内分析。结果表明 :在不施肥处理、单施氮处理、氮磷配施处理、氮磷钾配施处理 ,NO- 3 -N累积量以砂姜黑土为最多 ,潮土次之 ,褐土最少。硝态氮在土壤中分布不仅与施氮量有关 ,而且还与土壤类型有直接关系。

土壤水分对蔬菜硝态氮累积的影响

采用耕层红油土进行盆栽试验，在每千克土施０．４０ｇＮ和０．３０ｇＰ２Ｏ５的基础上，种植小白菜（黑油菜）和菠菜（宁夏圆叶）。采样前１０ｄ设置１５０，２００和２５０ｇ／ｋｇ３个土壤水分等级，研究土壤水分对蔬菜生长和硝态氮累积的影响。结果表明，在土壤水分为２００和２５０ｇ／ｋｇ时，菠菜的生长量比水分为２５０ｇ／ｋｇ时提高１０８．７％和１７４．８％，小白菜提高１０８．９％和１０９．９％；而菠菜的硝态氮含量却分别降低２９．７％和１９．４％，小白菜降低２２．５％和２５．０％；２种蔬菜的硝酸还原酶活性亦明显降低。对蔬菜生长、硝态氮吸收及还原的分析表明，土壤水分增加不仅促进蔬菜生长，还促进硝态氮的吸收及向地上部分转移。但生长量和硝态氮吸收的增加并不同速，由于生长超前引起的植物体内养分释稀效应，是增加土壤水分蔬菜硝态氮含量降低的主要原因。

施氮对杂交苏丹草植株硝态氮累积及产量的影响

研究2个施氮水平(中氮300 kg/hm2和高氮600 kg/hm2)和2种施肥方式(一次基施和平均3次分施)对皖草2号植株茎杆、叶片硝态氮(NO3-N)累积及产量的影响。结果表明:皖草2号叶片NO3-N含量显著低于茎秆(P<0.05),其第3次收获草(H3)茎杆和叶片中NO3-N含量最高;施氮处理植株茎秆、叶片NO3-N含量均高于对照(N0)。同种施肥方式下,各茬收获草(H1、H2、H3)的NO3-N含量随施氮量增加而升高。所有氮素处理硝酸还原酶(NR)活性均高于对照,且随收获次数的增加NR活性升高。一次性基施处理,鲜干物质产量随施氮量增加而降低;分次施肥处理,鲜干物质产量随施氮量的增加而升高;相同施氮量分次施用(N3和N4)产草量显著高于一次性施用(N1和N2)(P<0.05)。施氮处理粗蛋白产量均显著高于对照(P<0.05),其中N4处理产量最高,达到5218 kg/hm2。随施氮量的增加干物质生产效率、粗蛋白生产效率和氮肥吸收利用率等降低。干物质生产效率和氮肥吸收利用率变化情况是相同施氮量分次施肥处理高于一次性基施处理,即:N3>N1,N4>N2,粗蛋白生产效率是高施氮量分次处理高于一次基施处理。

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力及硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。

不同施氮量对太湖地区新增设施菜地土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区大棚蔬菜不同施N量对土壤NO3--N累积及其土壤电导率、pH和蔬菜产量品质的影响。结果表明:土壤NO3--N的累积与施N量呈正比,种植两季蔬菜后,农民习惯施N下的土壤NO3--N从35 mg/kg上升到221.35 mg/kg;土壤电导率、pH与NO3--N含量显著相关,其中电导率与NO3--N的关系更为密切,相关系数达到0.832。NO3--N的累积导致蔬菜的产量与品质下降,与莴苣、芹菜施N量分别为312、384 kg/hm2的处理相比,农民习惯施N处理下的莴苣和芹菜产量分别下降了11.8%和33.9%,Vc含量下降了17%和36.6%,而硝酸盐含量增加了22.3%和32%,农民习惯施N处理下的两季蔬菜硝酸盐含量均达到三级污染,可危害人体健康。

施用氮肥对设施栽培土壤硝态氮累积量的影响

研究施用氮肥对蔬菜设施栽培土壤中硝态氮累积量的影响，结果表明：施氮量对土壤NO3^--N的累积量影响较大，随施氮量的增加，土壤各层硝态氮累积量呈递增趋势。其中对0～1m土层NO3^--N累积的影响尤为突出。设施栽培0-2m土层硝态氮累积总量远远高于相邻粮田，硝态氮的大量累积和高迁移能力对环境所造成的潜在威胁不容忽视。

小麦高产及超高产优化管理模式对氮素吸收分配、土壤硝态氮累积及产量的影响

为探讨实现小麦高产及超高产的优质高效安全管理体系，设计田间小区试验，研究了小麦传统管理高产（G）及超高产（CG）模式、小麦优化管理高产（YG）及超高产（YCG）模式下产量、氮素吸收、转运及土壤不同层次硝态氮累积动态。结果表明：优化管理模式能提高小麦开花成熟期对氮素的吸收，促进营养器官的氮素向籽粒转运；YG模式与YCG模式籽粒中氮素吸收量分别比G与CG模式明显增加8．9％、7．2％；对于产量而言，YG比G的籽粒产量明显提高8．3％，但是CG与YCG之间差异不显著；优化管理模式能显著降低硝态氮累积淋移程度，使硝态氮累积峰出现在相对较浅的30—60cm土层，且峰值较低，显著减少了土壤硝态氮累积淋洗损失。

3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率，减少过量施用氮肥对环境造成的污染，本文以甘肃省河西灌区为试验地点，在0和225kg（N）·hm^-2氮水平下，探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后，间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作，蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作，但表现的土层深度各异。玉米收获后，蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作；不施氮条件下，大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作，与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米；在225kg（N）·hm^-2氮水平下，与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米，间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期，不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作；225kg（N）·hm^-2氮水平下，蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作，而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明，蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作，而100～180cm土层则低于单作。

猕猴桃园氮素投入特点及硝态氮累积和迁移特性研究

为指导果园科学施肥及合理评价施肥对环境的影响,2014年对该区域的陕西省周至县俞家河小流域氮素投入状况进行了调查,并采集猕猴桃园土壤样品进行测定,评价了猕猴桃园土壤硝态氮(NO_3^--N)累积及降雨对坡地猕猴桃园NO_3^--N迁移特性的影响。结果表明:该区域猕猴桃园氮素投入量过高,盈余量高达1195 kg·hm^(-2),0~200 cm土壤剖面NO_3^--N累积量高达827kg·hm^(-2),且52.1%的NO_3^--N累积在100~200 cm土层;对于坡地猕猴桃园,坡下部0~200 cm土壤剖面NO_3^--N累积量明显高于坡上部,在经过一个雨季后,0~200 cm土壤剖面NO_3^--N发生明显的向深层土壤淋溶现象且坡下部与坡上部0~200 cm土壤剖面NO_3^--N累积量差异增大。俞家河小流域猕猴桃园大量氮素盈余,造成土壤NO_3^--N过分累积,在集中降雨条件下,NO_3^--N出现明显的向深层土壤淋溶且可能存在顺坡向下迁移的趋势,不仅造成氮肥的损失,而且对地表及地下水环境构成潜在威胁。