耕作和施肥方式对陇中旱作春小麦氮素利用与硝态氮残留的影响

为解决黄土高原半干旱区土壤贫瘠、氮肥固持率低及化肥不合理施用问题,以陇中春小麦为研究对象,比较分析了不同耕作[传统翻耕(CT)和免耕(NT)]和施肥方式[不施氮肥(CK)、单施化学氮肥(N)、单施有机肥(M)和氮肥有机肥配施(NM)]下春小麦氮素积累量、氮素利用效率和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,NT-NM处理对各生育时期春小麦氮素积累具有显著的促进作用,使春小麦氮素偏生产力、氮素回收率、氮肥农学利用效率和氮素收获指数较CT-N处理分别提高了42.93%、20.13%、83.83%和2.55%;土壤硝态氮残留量表现为NM处理低于N和M处理、免耕处理低于翻耕处理,NT-NM处理下的0~100 cm土层土壤硝态氮残留较CT-N处理减少52.56 kg·hm^(-2);NT-NM处理优化了春小麦产量构成,提高了产量和生物量,其中产量达到了3258.26 kg·hm^(-2),比CT-N处理显著增加56.21%,有效穗数和千粒重提高是其增产的主要原因。因此,免耕结合氮肥与有机肥配施可实现春小麦增产和氮素高效利用,同时降低氮素残留对农田生态系统的潜在危害,是黄土高原旱作区春小麦生产中值得推广的耕作与施肥模式。

适量施肥提高土壤残留硝态氮利用率及菠菜产量

针对菜地耕层土壤硝态氮残留量较高和当季肥料氮利用率低的问题,该研究通过田间注射外源标记氮(15N)微区试验,在土体15 cm(N15)和30 cm(N30)设置标记点,同时设置不施氮肥(N0)、传统施氮量(N1)、传统施氮量的70%(N2)和传统施氮量的40%(N3)4个施氮处理,研究土壤耕层残留硝态氮对菠菜产量及当季氮肥利用率的影响。结果表明:土体15和30 cm标记处理下传统施氮量70%和40%处理,与传统施氮处理的菠菜产量相比较均未达到显著差异(p>0.05),但菠菜对标记氮的利用率随施氮量降低而提高,N3N15处理残留氮利用率为22.7%,分别是N1N15、N2N15处理的2.1倍、1.3倍;N3N30处理残留氮利用率为27.5%,分别是N1N30、N2N30处理的3.8和2.2倍。无论是有标记处理还是无标记处理,肥料氮利用率均随施氮量的增加而降低,15 cm标记处理中,N3处理当季氮肥利用率为45%,是N1处理的3.5倍,N2处理的3.4倍;30 cm标记处理中,N3处理当季氮肥利用率为43.8%,是N1处理的4.2倍,N2处理的3.7倍。说明氮肥施用量降低到传统施氮量的40%,不会明显降低菠菜产量,土壤中残留氮素却得到了充分的利用,明显提高当季氮肥利用率,为蔬菜生产中合理降低氮肥施用,减少无机氮素残留提供理论依据。

休闲与施肥对夏玉米生长季节土壤矿质氮的影响

采用田间试验方法研究了休闲、施肥与夏玉米生长季土壤矿质氮动态的关系。结果表明：种植玉米可明显降低0-200 cm土层硝态氮残留量,且主要减少100 cm土层以下的硝态氮残留量,但对铵态氮残留量及其剖面分布无明显影响。夏玉米吐丝期,种植玉米0-200 cm土层的硝态氮残留量是198.1 kg.hm^-2,休闲小区的残留量是562.2 kg.hm^-2,前者比后者降低364.1 kg.hm^-2。施肥可明显增加土壤中硝态氮残留,并影响其剖面分布,但对铵态氮的影响较小。夏玉米出苗期施用氮肥处理的0-200 cm土层的硝态氮残留量是857.3 kg.hm^-2,而不施氮肥处理仅为165.7 kg.hm^-2,前者比后者增加4.2倍;与不施肥相比,出苗期施肥不仅增加表层土壤硝态氮含量,且表层硝态氮随降水和灌水淋失到200 cm土层;施肥处理收获期60 cm以下土层硝态氮含量明显增加,特别是在180-200 cm存在硝态氮的累积峰。

施氮量对土壤水氮盐分布和玉米生长及产量的影响

【目的】探究盐渍化土壤下玉米适宜的施氮量。【方法】试验于2019年5—9月在太原理工大学水利科学与工程学院试验地的遮雨棚进行,采用桶栽方式种植玉米,设置4个施氮量水平N0(不施氮)、N1(225 kg/hm^(2))、N2(275 kg/hm^(2))和N3(325 kg/hm^(2))。【结果】施氮会明显改变水氮盐在土壤中的分布,0~40 cm土层的体积含水率随施氮量增加而显著(p<0.05)减小。各测定时期的土壤电导率随施氮量增加而增大,拔节—抽雄期比苗期升高0.968~1.542 dS/m,完熟期比抽雄期降低4.740~5.471 dS/m。土壤硝态氮和铵态氮量随玉米生育期推进而降低,且在各时期随施氮量增加而增大。施氮显著促进了玉米生长,提高其耗水量及水分利用效率,且各指标均随施氮量增加而增大,N2处理和N3处理间无显著差异(p>0.05)。与N3处理相比,N2处理节约肥料50 kg/hm^(2),且氮肥偏生产力高3.4 kg/kg,差异显著(p<0.05)。【结论】综合考虑不同施氮量对土壤水氮盐分布规律、玉米生长指标和耗水特性的影响,得出该地区盐渍化土壤下玉米较适宜的施氮量为275 kg/hm^(2)。

不同栽培模式下旱作春玉米产量及土壤水氮动态变化

为探讨黄土塬区玉米高产高效栽培模式及其环境效应,通过为期2 a的田间定位实验,研究了黄土塬区旱作春玉米不同栽培模式土壤水分时空变化特征、产量与水分利用效率以及硝态氮、铵态氮累积及其剖面分布的变化。试验设传统栽培模式(T1)、化肥有机肥高密度超高产模式(T2)、化肥有机肥中密度高产高效模式(T3)共3个处理,以郑单958为供试品种,测定了春玉米关键生育期土壤含水量,并于收获后测定实际产量和0~100 cm土层硝态氮、铵态氮含量。结果表明:土壤含水量变化受降雨影响较大,2017年生育期降雨量为374.2 mm,是干旱年,玉米不仅能有效吸收中上层(0~120 cm)土壤水分,又不造成下层(120~200 cm)土壤水分的亏缺;2018年生育期降雨量为490.8 mm,是丰水年,各生育期0~60 cm土层土壤含水量变化大,60~200 cm土层土壤含水量基本维持稳定。T2模式在60~80、80~100 cm土层硝态氮积累量高,淋溶现象明显,铵态氮含量无明显变化;2017年在60~80、80~100 cm土层T2模式硝态氮累积量分别比T3高8.2%、76.4%,2018年在60~80、80~100 cm土层T2模式硝态氮累积量分别比T3高50.3%、129.3%,施肥过多,随降雨入渗硝态氮淋溶到土壤深层。硝态氮积累量与春玉米产量显著相关,硝态氮是决定玉米产量的重要因素。2017年栽培模式T2和T3产量分别比T1高55.4%、64.4%,WUE分别高46.9%、55.9%,2018年栽培模式T2和T3产量分别比T1高49.7%、31.2%,WUE分别高58.9%、40.4%,均达到显著水平。化肥有机肥中密度高产高效模式(T3)既能保证高产、高WUE又能保证较少的硝态氮淋溶,减少环境污染,是该地区值得推广的旱作春玉米栽培模式。

硝酸铵在旱地土壤中后效的研究

本文采用玉米、高梁^(15)N示踪微区试验,对硝酸铵在白浆土、草甸黑土、淡黑钙土上施用的后效与残留分布进行了研究,结果表明:硝酸铵在三类土壤上施用,当年的残留氮平均占施入氮量的15～30％,施后第2、3年分别为12～22％,8～10％。在各类土壤中的残留量,三年结果都是白浆土>淡黑钙土>草甸黑土。残留氮集中分布在0～40cm的土层中,其量占残留氮量的84～93％,只有7～16％分布于40cm以下的土层中。硝酸铵施后三年总利用率平均为61.21％,硝酸铵施后第2、3年的总利用率为2.12％。硝酸铵有明显后效。

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。

长江上游马尾松人工林土壤铵态氮和硝态氮对采伐林窗的初期响应

为了解采伐林窗对马尾松人工林土壤有效氮的影响,在长江上游低山丘陵地区,选取人为采伐形成的马尾松(Pinus massoniana)人工林7种不同大小林窗(G1-G7,面积分别为100 m2、225 m2、400 m2、625 m2、900 m2、1 225 m2、1 600 m2)以及林下对照为研究对象,研究林窗中央和边缘铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的生长季变化.结果显示:林窗形成初期,其大小仅对土壤NH4+-N有显著影响,季节变化仅对NO3--N有显著影响,但两者对土壤NH4+-N、NO3--N均有显著的交互作用,林窗中央和边缘间土壤NH4+-N、NO3--N差异均不显著.具体为:(1)林窗土壤NH4+-N含量为4.30-11.99 mg kg-1,NO3--N含量为2.57-10.81 mg kg-1;不同大小林窗间NH4+-N、NO3--N仅在生长季中期总体随林窗增大先升后降;总的来看,面积为100-400 m2的林窗土壤NH4+-N、NO3--N较高.(2)在季节动态上,NH4+-N在生长季中期较低;NO3--N为中高末低.同时,生长季初期和末期NH4+-N高于NO3--N,而中期却相反.(3)较之林下,生长初期及末期部分林窗土壤NH4+-N、NO3--N降低.(4)相关分析表明,NH4+-N与微生物生物量氮(MBN)极显著正相关,NO3--N与土壤温度、MBN和有机质均极显著正相关,但土壤含水量对NH4+-N、NO3--N均无显著影响.因此,林窗对土壤温度及微生物活性的改变可能是影响土壤有效氮含量的主要因素.

提高铝毒胁迫下植物氮磷利用的策略分析

氮肥和磷肥利用率低是全球农业生产面临的突出问题。当前作物高产主要依赖于大量化肥的施用,这带来包括土壤酸化在内的一系列环境问题。铝毒是酸性土壤限制植物生长的主要因子。虽然在植物氮磷高效利用机制方面已开展了大量研究工作,但是如何提高铝毒胁迫下植物氮磷利用并未得到关注。铝毒最明显的表型是抑制根系生长,根系是植物吸收养分的主要部位,所以铝毒与植物养分吸收效率密切相关。本文首先简要介绍了土壤铝毒的产生以及植物铝毒和耐铝机制,然后深入分析了铝与氮、磷在土壤和植物中的相互作用,最后提出了提高铝毒胁迫下植物氮磷利用的策略。

农业废弃物还田对土壤不同形态氮含量及氮肥利用率的影响

采用田间试验的方法,对不同农业废弃物还田及不同还田量在0~100 cm土层全氮、铵态氮、硝态氮含量及产量和氮肥利用率的变化特征进行研究。结果表明:不同有机物还田对土壤全氮含量均表现为耕层土壤最高,随土层加深全氮含量逐渐减少,其中鸡粪还田对土壤全氮的含量影响最大,这表明农业废弃物与无机氮的配施在一定适宜的比例条件下,可以较为明显地提高土壤中全氮的含量。在施入等氮的条件下,土壤中铵态氮含量的变化较小,且各个时期土壤中铵态氮含量无明显变化;施肥对土壤中硝态氮含量影响较大,与化肥的施入量呈正相关,各个处理总体表现:单施化肥>25%有机肥+75%氮肥>50%有机肥+50%氮肥>75%有机肥+25%氮肥>不施肥处理,且对耕层土壤中硝态氮的含量影响较显著,对深层土壤硝态氮含量影响较小。各有机肥处理中以25%鸡粪+75%氮肥玉米产量最大,为9 331.1 kg/hm^2,氮肥利用率也达最高,为49.75%。综上,25%鸡粪+75%氮肥处理为最优。