添加脲酶/硝化抑制剂条件下基于^(15)N示踪的夏玉米当季肥料氮去向研究

【目的】以华北平原夏玉米为研究对象,利用高丰度15N同位素示踪方法,探究添加脲酶/硝化抑制剂条件下肥料氮的去向。【方法】于2022−06−25至2022−10−09在河北省廊坊市进行试验。设置5个处理:不施氮肥对照(CK)、单施尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂(UI)、尿素+硝化抑制剂(NI)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(UI+NI),测定了氮素吸收量,监测了累积NH3挥发和N_(2)O排放量,并计算了肥料氮的气态损失量和土壤氮肥残留量。【结果】与单施尿素处理相比,3个添加抑制剂处理UI、NI和UI+NI的地上部吸氮量分别显著提高了39.7%、33.1%和41.8%,氮肥利用率分别显著提高12.5、6.8和12.3个百分点,UI和UI+NI的提升效果显著高于NI。与U和NI相比,UI处理的土壤中肥料氮残留量分别提高了35.6%和27.9%,UI+NI分别提高了45.7%和37.4%。与U处理相比,NI处理的NH3挥发累积量无显著差异,而UI和UI+NI处理土壤的NH3挥发累积量分别显著减少了14.3%和11.6%;UI、NI和UI+NI处理土壤的N_(2)O累积排放量分别显著降低了17.2%、19.9%和34.5%,UI+NI处理土壤的N_(2)O累积排放量又比UI和NI处理分别显著降低了20.9%和18.2%。【结论】尿素配合脲酶/硝化抑制剂施用显著提高了夏玉米的氮素吸收量,添加脲酶抑制剂显著提高了土壤中肥料氮残留量,减少了累积NH3挥发量和N_(2)O累积排放量,而添加硝化抑制剂增加土壤中肥料氮的残留量和减少NH3挥发的效果不显著,但降低了N_(2)O累积排放量。同时配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂处理增加了土壤中肥料氮的残留量,降低NH3挥发量和N_(2)O累积排放量的效果显著优于配施一种抑制剂,肥料氮的损失率降至3.7%。因此,在华北平原典型潮土区,夏玉米生产中推荐尿素同时配施脲酶抑制剂和硝化抑制剂,以减少肥料氮的气态损失,提高氮肥当季利用率。

添加聚天冬氨酸对土壤氮素淋失及烟株氮素利用的影响

为探究添加聚天冬氨酸(PASP)对土壤氮素淋失及烟株氮素利用的影响,设置不同PASP添加比例土柱淋失试验和不同氮肥梯度下添加PASP烤烟盆栽试验,研究PASP对土壤矿质氮淋失和烟株生长、叶绿素含量、净光合速率、碳氮代谢关键酶活性、化学成分及氮肥利用率等的影响。结果表明,添加PASP能够减少土壤中硝态氮和铵态氮的淋失,且PASP添加比例越大,减少淋失效果越好。常规施氮和减氮10%条件下添加PASP均可使烟株的长势变好,净光合速率提高,碳氮代谢关键酶活性和根系活力增强,干物质和氮素积累量增多,氮肥利用率较CK分别提高了57.74%和42.54%。与CK相比,减氮20%条件下添加PASP后的处理烟株长势稍弱,除蔗糖合成酶(合成方向)活性外,其他生理指标整体上略有降低,总氮和糖含量降低,氮素积累量下降,氮肥利用率与CK相当。综合分析认为,可考虑在减氮10%条件下配施5%PASP以降低土壤氮素淋失、提高烟株氮肥利用率。

尿素配施不同用量纳米碳对桃幼树生长及氮素吸收利用的影响

【目的】明确纳米碳对桃树生长的作用并筛选出纳米碳与尿素配施的最佳比例,为果树栽培过程中施用纳米碳材料及提高氮素肥效提供理论依据。【方法】试验采用同位素示踪技术,以2年生‘瑞蟠21’/毛桃为试材,在盆栽条件下利用^(15)N尿素配施不同用量(设5个处理:CK:0,T1:5 mL,T2:10 mL,T3:15 mL,T4:20 mL)的纳米碳溶胶进行试验,探究纳米碳对土壤理化性状、桃树生长发育及氮素吸收利用的影响。测定盆土的pH、氧化还原电位、电导率,植株嫁接口上部2 cm处干径及植株各器官干重,叶片的叶绿素SPAD值、净光合速率,根系构型、植株各部分全氮含量及^(15)N丰度。【结果】施用纳米碳显著降低了土壤pH,提高了土壤氧化还原电位,影响了土壤溶液的氧化还原状态;土壤电导率随纳米碳用量的增加呈现处理前期降低后期增大的趋势。纳米碳的施用促进了桃幼树须根系的生长;显著提高了桃树叶片净光合速率、叶绿素含量及干径增量;桃幼树总物质积累量以T3处理最高,为778.0 g,比对照提高了28.4%。纳米碳的施用提高了桃树细根、粗根、侧枝、春梢叶等器官的Ndff值;与对照相比,T1处理显著提高了主干、中心干的氮素分配率,T3、T4处理降低了主干的氮素分配率;施用纳米碳对桃植株的氮素利用率均有显著提高,以T3处理的植株氮素利用率最高,为45.2%,比对照提高了66.5%;随纳米碳用量增加,土壤氮素残留率显著提高,T1、T2、T3、T4处理分别为对照的1.06、1.35、1.62和1.70倍,氮素损失率明显降低。【结论】尿素配施纳米碳可改善土壤理化性状,有效吸附土壤中的氮素,显著降低氮素损失率,显著提高植株氮素利用率和土壤氮素残留率,促进桃树须根系的生长和植株形态建成。

施用生物炭对农田土壤氮素转化关键过程的影响

生物炭作为一种土壤改良剂,施入土壤后不仅能有效改善土壤结构,提高土壤对营养元素的吸附能力,还可减少温室气体的排放,增强生物固氮能力,因此在农业生产和缓解气候变化方面有着巨大的应用前景。生物炭的输入将直接影响农田土壤氮素的循环和转化,本文结合国内外大量文献,综合分析总结了施用生物炭对土壤氮素转化过程的影响,重点从生物炭对土壤氮素矿化、氮素损失以及硝化、反硝化作用和生物固氮过程的影响过程展开阐述。并在此基础上,提出今后应加强生物炭对氮素转化的作用机理及对环境的长期正负效应研究,特别是对相关微生物群落的多样性、丰度以及土壤酶活性方面的研究,同时提出相关研究应建立在统一的生物炭标准之上,以明确区分生物炭的作用效果及其作用机制。

菜地追施猪粪沼液后NH_3和N_2O排放特征及氮损失率

将厌氧发酵残留物作为肥料还田是其资源化利用的有效途径，但国内外对其还田后氨气（NH3）和氧化亚氮（N2O）的排放特征及氮素利用率的报道较少。本研究通过微区试验，探讨了冬季和夏季大棚菜地追施猪粪沼液（DPS）后NH3和N2O的排放速率及氮素损失率。结果发现， 追施DPS后菜地NH3挥发激增，通常发生在施肥后的48 h 内；而N2O排放量在第一次施肥后大幅增加，随后逐步趋于稳定。追施DPS的处理其NH3和N2O的排放量均显著高于施用化肥的处理，冬季和夏季二者的损失量分别占肥料总量的16.4%～23.2%和24.7%～27.5%。土壤温度、水分和pH对沼液中氮素以NH3和N2O的形式损失的影响较大。

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展，试验在盐化潮土条件下，通过设计不同施氮量（0，70，140，210kg N hm^-2）处理，重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加，施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势，但明显增强了其变化幅度；（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态，表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势；（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加，且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。

氮在紫色土中的移动和水稻氮素利用率的研究

利用养分渗漏池研究了紫色土中氮肥品种、用量对氮素移动、淋失和水稻氮肥利用率的影响。结果表明:淹水期间淋失的氮素基本形态是NH+4 N,主要分布在土壤表层,并随时间而下移;NH+4 N 淋失量与降雨量呈显著正相关;氯化铵促进了NH+4 N 的淋失,但其氮肥利用率比尿素高8 个百分点,说明水稻上可酌施含氯化肥;增施氮肥增加了NH+4 N 的淋失量,减少了氮肥利用率,建议水稻施氮控制在150kg/hm2 。

控释氮肥减量施用对春玉米土壤地表径流氮素动态及其损失的影响

在自然降雨条件下的南方丘陵山地典型区域田间径流小区进行定点观测,比较了不施肥处理(T1)、普通尿素处理(T2)、控释氮肥处理(T3~T6)的TN、DN、NO_3^--N和NH_4^+-N的流失浓度变化及其损失负荷特征,为有效控制旱地氮素径流损失从施肥管理角度提供借鉴。结果表明,在168~240kg/hm^2施氮水平变化内,施肥量的增加或减少对径流量的影响不显著(P>0.05);与施用普通尿素处理(T2)相比,等氮量的控释氮肥处理(T3)的TN、DN、NO_3^--N和NH_4^+-N的平均流失浓度及损失负荷变化无显著差异(P>0.05),当控释氮肥施氮量减少20%时,TN平均流失浓度降低达极显著水平(P<0.01)和损失负荷减少达显著水平(P<0.05),DN平均流失浓度降低达显著水平(P<0.05),损失负荷却始终差异不显著(P>0.05);控释肥处理减氮30%的TN损失较T2、T3分别下降39.86%(P<0.01)和32.50%(P<0.05),较减氮20%处理的效果更好。旱地春玉米种植控释氮肥的施氮量控制在168~192kg/hm^2能够有效减少氮素径流损失,降低环境污染风险。

猪粪干、湿法厌氧发酵过程中碳、氮的流失

试验以新鲜猪粪为发酵原料,研究湿法和干法两种不同厌氧发酵过程的碳、氮排放量。湿发酵和干发酵组发酵料液的总固体（TS）含量分别为8%和20%,发酵液pH为6.8-7.4,发酵温度为35℃,体积为1.2 L,周期为21 d。试验期间每天测产气量,每4天取发酵样,测其全氮含量和TS降解率。结果表明,湿法和干法发酵组的CH4总产气量分别为9114 mL和12537 mL;CO2的总产气量分别为251.90 mmol和343.67 mmol;TS降解率分别为52.5%和29%。湿发酵的碳流失率和全氮流失率极显著高于干发酵（P〈0.05）。

纳米碳对草莓氮素吸收利用及植株生长的影响

以盆栽妙香7号草莓为试材,利用15 N同位素示踪技术探究尿素配施0,2,4,6,8mL纳米碳溶胶(CK、T1、T2、T3)对土壤理化性状、植株氮素吸收利用及生长发育的影响。结果表明:施用纳米碳显著提高了土壤氧化还原电位和土壤脲酶活性;随纳米碳用量的增加处理前期土壤的电导率呈现降低趋势后期呈现增大的趋势。纳米碳的施用促进了草莓植株对氮素的吸收利用,提高了草莓各器官的Ndff值;与对照相比,T1、T2、T3处理草莓植株的氮素利用率分别提高了71.2%,126.8%,98.9%,土壤氮素残留率分别提高了8.2%,16.7%,16.1%,显著减少了氮素的损失。纳米碳的施用不同程度提高了植株叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素SPAD值,干物质比对照增加了17.5%,45.8%,32.3%。研究表明,尿素配施纳米碳可改善土壤理化性状,有效吸附土壤中的氮素,提高植株氮素利用率和土壤氮素残留率,减少氮素损失,促进了草莓植株的生长。

MF树脂羟甲基化度对MF/PVA共混纤维结构及性能的影响

采用不同羟甲基化度的三聚氰胺甲醛(MF)树脂与聚乙烯醇(PVA)溶液共混湿法纺丝,制备MF/PVA共混纤维;借助扫描电子显微镜研究了MF与PVA的相容性,凯氏定氮法分析了共混纤维在纺丝过程中氮流失率,并对纤维的力学性能、阻燃性能、耐热水性能及热稳定性进行了测试表征。结果表明:改变甲醛与三聚氰胺的比例可以获得不同羟甲基化度的MF树脂;随着MF树脂羟甲基化度的提高,共混纤维的氮流失率逐渐降低;当MF树脂的羟甲基化度增大至1.15时,共混纤维氮流失率为0.20%;高羟甲基化度MF制成的共混纤维经220℃处理后,断裂强度和断裂伸长率分别为3.19 cN/dtex和25.1%,极限氧指数为33.2%,水中软化点为86℃,在氮气氛围下的初始热分解温度为258.8℃,600℃时残炭量为24.63%。

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、减少氮污染具有重要意义。【方法】2009 2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0);副区为氮肥用量(N),设置N 120、180、240和300 kg/hm^24个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、分蘖期、穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、淋溶损失率、土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm^2处理产量最高;水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4 3.4 kg/kg和1.8%4.2%;水稻田氨挥发损失量、氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm^2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、土壤残留氮量增加10.1 kg/hm^2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm^2为最优组合。

冬小麦-夏玉米轮作制度下腐植酸氮肥去向与平衡

为促进新型肥料的应用,减少环境污染,提高玉米、小麦产量,通过同位素示踪技术研究新型腐植酸氮肥对玉米和小麦产量、氮肥吸收利用、氮肥在土壤中分布、氮肥损失以及土壤氮素盈亏的影响。结果表明:脲基活化腐植酸氮肥和常规掺混腐殖酸氮肥可显著增加玉米和小麦产量,提高氮肥利用率,增加氮肥残留量,减少氮肥损失,增加土壤氮素盈余,增加土壤氮素矿化,增加作物对土壤氮素的吸收,其中脲基活化腐植酸作用效果更加明显。脲基活化腐植酸氮肥和常规掺混腐殖酸氮肥与普通尿素相比,玉米产量分别增加20.6%和9.8%,小麦产量分别增加50.5%和19.2%;玉米季氮肥利用率分别提高5.8%和3.4%,小麦季分别增加22.7%和8.6%;玉米季氮肥损失率分别减少18.3%和10.9%,小麦季分别减少20.2%和6.3%;玉米季氮肥残留率分别增加12.5%和7.5%,小麦季分别减少2.7%和2.2%。施用腐植酸氮肥能改善氮素在土壤中的分布,满足作物根系需肥特性。

氮肥对菜园土壤硝态氮淋溶流失的影响

过量施用N肥可导致土壤中硝态氮的大量积累,对环境构成威胁。笔者通过盆栽试验收集测定土壤渗漏水硝态氮浓度,研究了不同施氮水平对土壤氮素淋溶流失浓度的影响。结果表明,在较大施氮量范围内,施氮量与土壤渗漏水硝态氮浓度之间呈非线性关系,但在中低施氮量时则表现为线性关系,可以应用"双速率转折点"概念评价菜园土壤硝态氮流失潜力。当施氮量超过双速率转折点X0后,土壤淋溶排水中硝态氮浓度将以非线性形式急剧增加。从环保角度看,氮用量不应超过X0。空心菜和菜心栽培试验表明氮肥X0分别为每盆N0.31g和0.32g,二者间的氮肥用量X0差异很小。以环保为目标的氮肥用量X0和以产量为目标的经济施氮量的差异与土壤质地有关。

广东蔬菜地土壤氮磷流失风险研究

[目的]了解广东省蔬菜地土壤氮磷状况,减少氮素磷素大量流失,指导广东蔬菜地施肥。[方法]对广东部分地区74个地点的施氮量进行调查并测定57个土样土壤中Olsen-P、Mehlich1-P和Mehlich3-P含量。[结果]发现调查地区的平均施氮量为328.7kg/hm2,95.9%的调查数据高于引起流失的临界值(90kg/hm2)。66.7%的Olsen-P含量大于流失临界值(60mg/kg),96.0%的Mehlich-1P含量大于流失临界值(31mg/kg),55.8%的Mehlich3-P的含量大于临界值(150mg/kg)。[结论]广东蔬菜地土壤氮磷含量都很高,具有很大的流失风险,对广东蔬菜地施肥有指导作用。

添加硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响

为研究不同浓度硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响,以羊粪和小麦秸秆为堆肥材料,分别配置浓度为1、2、3 mol/L的硫酸作为添加剂,采用条垛式堆肥进行50 d的试验,监测堆肥过程中的温度、pH值、EC值、种子发芽指数、C/N及氮损失率。结果表明:添加硫酸处理的堆体温度升到50℃以上需要的时间比未添加硫酸的CK处理缩短4~6 d,堆体的高温保持时间随加入硫酸浓度的升高而延长,EC值、种子发芽指数随硫酸浓度的升高而增大,硫酸浓度为2和3 mol/L处理的种子发芽指数分别为83.0%和84.2%,堆肥产品的全氮含量分别比CK处理提高16.32%和13.16%。硫酸浓度为2 mol/L时,总氮损失率最低为24.03%,保氮效果最好。羊粪条垛堆肥过程中,分别在第0、10、20 d添加浓度为2 mol/L的硫酸2 L/m^(3),不仅可以加快堆肥腐熟进程,而且可以提高堆肥产品的全氮含量,保氮效果显著。本研究为硫酸添加剂应用于畜禽粪污堆肥生产优质有机肥提供理论依据。

江苏句容水库农业流域农田土壤反硝化作用的研究

2008年6月、8月、12月和2009年3月,在江苏句容水库农业流域采集农田原状土壤样品,使用乙炔抑制实验室培养法测定土壤的反硝化速率,同时测定土壤的含水率、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的含量,研究农田土壤反硝化速率变化、影响因素及其对流域氮损失的贡献。结果显示,旱地土壤反硝化速率范围在0.13～51.96kgN.hm-.2a-1之间,水田土壤的反硝化速率范围在3.16～12.29kgN.hm-.2a-1之间。相关分析表明,反硝化速率与土壤硝态氮(NO3--N)浓度、铵态氮(NH4+-N)浓度之间不具有显著相关关系;在12月和3月,反硝化速率与土壤含水率之间有显著相关关系,其他月份无显著相关关系。流域内农田土壤反硝化损失的总氮量为31.93tN.a-1,低于流域施氮总量的3.19%,可见,反硝化作用不是该流域氮损失的主要途径。

竹炭包膜对肥料氮淋溶和有效性的影响

以普通化肥、竹炭包膜肥和矿物包膜肥等自制缓释肥作为供试肥料,采用土壤淋溶和室内盆栽的方法,研究了竹炭包膜对氮素淋溶损失和对肥料氮素利用率的影响。结果表明,尿素施加到土壤中后淋失比较严重,矿物包膜、竹炭包膜、塑料包膜、复合肥包膜I以及复合肥包膜Ⅱ的N淋失率均低于尿素(P<0.1),其中塑料包膜肥、竹炭包膜和复合肥包膜Ⅱ的淋失率极显著低于尿素对照(P<0.01)。在盆栽情况下,经过竹炭等包膜材料包膜处理后的尿素,其氮素利用率可提高10%￣25%。

湖北省油菜-棉花轮作系统地表径流氮磷流失特征

通过5年田间定位监测和分析,研究了油菜-棉花轮作系统氮磷养分流失规律。结果表明,农民习惯施肥处理(FP)的油菜子和皮棉产量均高于对照(CK);年产流系数差异较大,2008、2009、2010、2011、2012年产流系数分别为20.2%、43.1%、49.1%、57.2%和59.6%;FP处理流失的TN量、NO3--N量和PN量均显著高于CK处理,但是2个处理间流失的NH4+-N量没有显著差异,氮素流失的形态主要为NO3--N,CK和FP处理流失的NO3--N占流失TN比例分别为69.1%和78.4%;CK和FP处理间各形态磷素流失量没有显著差异,CK处理流失的磷素形态主要为PP,占流失TP的59.5%,而FP处理流失的磷素形态主要为DP,占流失TP的58.3%;氮、磷流失率分别为11.8%和3.2%。

氮肥追施时期及包膜控释氮肥对冬小麦产量和氮素吸收的影响

采用盆栽试验,研究了氮肥追施时期和包膜控释尿素对冬小麦产量、产量构成、氮肥利用率和土壤氮素表观损失等方面的影响。结果显示:冬小麦氮肥最佳追肥时期为拔节期;与40%普通尿素底施+60%普通尿素拔节期追施(F2)相比,30%普通尿素+35%控释期90d包膜尿素+35%控释期120d包膜尿素配合(F4、F6)一次性底施的氮素释放与冬小麦对氮素需求吻合较好,F4小麦植株总氮吸收量增加6.11%,减氮25%条件下(F6)增加8.48%;与F2相比,F4使冬小麦增产5.02%,经济系数提高6.43%,氮肥利用率提高10.22%,同时土壤氮素表观损失降低。F4通过提高千粒重和单穗重来提高产量,而F6通过维持穗粒数保证产量。