河北省太行山苹果产区土壤肥力与施肥现状评价

为综合评价河北省太行山地区苹果园土壤肥力与施肥现状,通过实地调查该地苹果园不同养分投入量、投入类型以及各养分在0~60 cm土层分布状况,并进一步采用产量差法探究最佳养分投入量。结果表明,河北省太行山地区苹果园有机肥平均施入量为5934.72 kg/hm^2,以鸡粪、羊粪、牛粪为主;无机肥N、P2O5、K2O投入量分别为777.63 kg/hm^2、421.86 kg/hm^2、543.39 kg/hm^2。土壤养分随土层加深呈降低趋势,其中0~20 cm土层有机质、有效磷、速效钾、有效铁含量均达到了丰富水平,但有效锰含量处于较低水平,有效铜、有效锌处于适量水平。产量差模型分析显示,河北省太行山苹果园最高产量N、P2O5、K2O投入量分别为821.87 kg/hm^2、580.73 kg/hm^2、676.99 kg/hm^2。建议在实际生产中应降低氮、钾肥投入,适当补充磷、锰肥,同时搭配有机肥。

河北平原城市近郊农田大气氮沉降特征

【目的】随着人类活动引起大气活性氮排放的增加,大气氮沉降亦迅速增加,进而影响各区域生态系统。明确河北平原城市近郊农田大气氮沉降的动态变化,可以为农田氮素资源综合管理提供科学依据,也为中国氮素沉降网络提供关键基础数据。【方法】在河北省保定市河北农业大学实验教学基地进行了为期6年(2006—2011年)的湿/混合沉降监测试验以及1年(2011年)的干沉降监测试验。湿/混合沉降通过雨量器自动采集降水;干沉降中气态NH_3、HNO_3和颗粒态铵离子和硝酸根(_pNH_4^+和pNO_3^-)样品通过主动采样DELTA(DEnuder for Long-Term Atmospheric Sampling)系统采集,气态NO_2样品通过被动扩散管采集。【结果】河北保定地区多雨季节为6—9月,占全年(2006-2011年)降雨量的88.6%、81.5%、89.3%、88.9%、74.5%和83.1%;大气氮湿/混合沉降浓度冬、春季较高,夏季最低,冬春两季NH+4^+-N、NO_3^--N、TIN和TDN浓度分别占全年的74.5%、72.6%、74.1%和71.3%;氮湿/混合沉降量亦存在明显的季节性变化,夏季最大,冬季最小;各形态氮湿/混合沉降浓度高低表现为:TDN>TIN>NH+4^+-N>NO_3^--N,且与降雨量呈极显著负相关;监测区6年间平均湿/混合沉降总量为32.8 kg N·hm^(-2),其中2008年大气氮湿/混合沉降量最大,达40.4 kg N·hm^(-2),2010年大气氮湿/混合沉降量最小,为28.9 kg N·hm^(-2);大气氮湿/混合沉降中TIN占TDN沉降量75%以上,其中NH+4^+-N是TIN的主要组成部分,占其总量的56.6%—69.7%,平均为64.4%;各形态氮(NH+4^+-N、NO_3^--N、TIN和TDN)湿/混合沉降量与月降雨量、月降雨频次呈极显著正相关;大气氮干沉降中各无机氮(NH_3、NO_2、HNO_3、pNH_4^+、pNO_3^-)浓度有明显的季节性变化特征,且各形态氮的月沉降量变化趋势与氮浓度一致;总体来看,气态氮NH_3、HNO_3、NO_2及颗粒态氮pNH_4^+、pNO_3^-的年沉降量分别达到10.1、7.60、4.39、6.47及3.81 kg N·hm^(-2)。【结论】监测区大气氮沉降量受周边地区工业与当地农田施氮量共同影响,且由干湿沉降共同决定。该地区大气氮沉降量较高,2006—2011年大气湿/混合沉降总量在28.9 kg N·hm^(-2)(2010年)—40.4 kg N·hm^(-2)(2008年)之间,平均为32.8 kg N·hm^(-2);干沉降无机氮总量(2011年)为32.3 kg N·hm^(-2);干湿沉降无机氮总量(2011年)为58.6 kg N·hm^(-2)。

新型尿素对农田土壤N2O排放、氨挥发及土壤氮素转化的影响

以华北平原农田土壤为研究对象,通过室内静态培养系统研究新型尿素施入土壤后对N2O排放和氨挥发的影响。供试肥料为聚能网尿素、腐殖酸尿素、控失尿素、普通尿素,脲酶抑制剂为氢醌(C6H6O2),硝化抑制剂为2-氯-6-三氯甲基吡啶(NP)。结果表明,所有施肥处理N2O排放通量峰值均出现在第2天,其中控失尿素土壤N2O排放通量最低,为20168.1μg/(kg·d);与普通尿素相比,控失尿素减少了58.0%的N2O排放,减排效果最佳。不同新型尿素均能显著降低土壤氨挥发损失量,其中腐殖酸尿素对减少氨挥发损失量的效果最好,聚能网尿素其次,控失尿素最差。培养期间,在0~3d土壤NO3-含量与N2O排放量显著相关;土壤NH4+含量与氨挥发损失量呈极显著相关(P<0.01)。

葡萄园土壤呼吸特征及CO2排放监测方法比较

基于开路式土壤碳通量测量系统和静态箱法对酿酒葡萄园和鲜食葡萄园的碳通量进行全年观测,观测结果表明:开路式土壤碳通量测量系统和静态箱法均能观测到施肥、翻耕或降水后引起CO2的剧烈排放,施肥后高水平排放通常持续7 d左右,峰值一般在第3到5天时出现;在对葡萄园的土壤CO2通量观测中,2种方法测得结果一致性较好,开路式土壤碳通量测量系统测得结果普遍高于静态箱法结果,不同季节存在8.30%到387.41%的差异,差值大小随通量降低而增高;在全年观测中,春季累计排放通量最大,随季节更替逐渐降低。葡萄园CO2排放主要集中于春、夏2季,其土壤CO2排放量占全年总排放量额75%以上。开路式土壤碳通量测量系统观测结果与静态箱法观测结果趋势一致性较好,2种方法在对葡萄园土壤CO2通量观测中均取得良好的效果。因此,开路式土壤碳通量测量系统的观测结果具有可信性,而开路式土壤碳通量测量系统具有操作简便,自动化程度高,可直接获得观测数据的优点,较静态箱法有一定改进和提高。

滴灌施肥对红地球葡萄产量、品质及土体氮磷钾分布的影响

【目的】研究滴灌施肥对‘红地球’葡萄产量、品质与土体氮磷钾分布的影响,为科学合理制定河北省葡萄水肥管理策略提供理论及技术依据。【方法】以河北省怀来县15年生‘红地球’葡萄为试材,设置5个不同水肥投入水平,分别为传统灌溉施肥(CK)、传统施肥+滴灌(FCK+D)、滴灌施肥Ⅰ(F1+D)、滴灌施肥Ⅱ(F2+D)、滴灌施肥Ⅲ(F3+D)。滴灌用水量为传统灌溉用水量的55%,CK与FCK+D施肥总量相同(N、P_2O_5、K_2O总施入量分别为2708.7、2615.45、1315.2 kg/hm^2),与CK相比,F1+D总N、P_2O_5、K_2O施入量分别降低了68.32%、87.61%、40.47%;F2+D较F1+D减少17.31%的磷和12.54%钾肥量,F3+D又降低了18.53%的氮肥量。对葡萄的产量与品质和氮、磷、钾等养分在0—100 cm土体中的分布进行了分析,并计算了养分利用效率及成本收益。【结果】2012年和2013年CK处理葡萄产量分别为24115 kg/hm^2和23020 kg/hm^2,F1+D处理显著高于CK,分别为28830、27272 kg/hm^2,平均提高了19.0%,而F2+D、F3+D和FCK+D与CK处理间差异不显著。品质方面,F3+D的千粒重显著高于CK,在2012与2013年分别为11.39、11.47 kg,平均提高了7.2%,而F1+D、F2+D和FCK+D与CK处理间差异不显著。2012年和2013年CK处理果实Vc含量分别为14.36、14.42 mg/100 g,F1+D、F2+D和F3+D显著高于CK,分别平均提高了16.7%、15.2%和15.6%。在土体养分分布方面,土体中上层(0—60 cm)滴灌施肥处理养分含量与传统水肥处理不存在显著差异,但60—100 cm土层中,F1+D的硝态氮、速效磷含量最低,分别为21.37、28.56 mg/kg,F1+D、F2+D和F3+D的速效钾含量分别为126.11、117.75、139.00 mg/kg,均显著低于CK,但三者间无显著差异。滴灌施肥各处理的灌溉水利用效率和肥料偏生产力最高可比CK高出209.1%和266.3%;F1+D、F2+D、F3+D在水肥投入及用工成本上较传统管理分别平均节省了17857.5、18547.5、17752.5元/hm^2,实现了增产增效。【结论】葡萄生产中采用滴灌施肥技术,并根据葡萄生育期养分需求(前期补充氮磷,膨大期后适当增施钾肥),能够显著提高葡萄产量,改善果实品质,降低养分淋失,增加农民经济收益。综合比较,以不降低氮磷钾施肥量、以滴灌施肥代替土施的F1+D在产量、品质及节本增效等方面综合表现最优,氮、磷向60 cm以下的土层淋洗量也大大减少,比CK增收47145～51024元/hm^2。

冬小麦–夏玉米轮作体系不同新型尿素的氮素利用率及去向

【目的】以华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系为研究对象,探究新型尿素对作物氮素吸收及去向的影响。【方法】于2016年10月至2017年9月,在河北省辛集市河北农业大学马庄试验站进行小麦15N田间微区试验,微区面积为1 m2,设置施用普通尿素、普通尿素+硝化抑制剂(Nr)、控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素5个处理,各施肥处理氮素施用量均为N 225 kg/hm^2,并以不施氮肥处理为对照。【结果】5个氮肥处理相比,控失尿素处理的冬小麦产量最高,为8123 kg/hm^2;腐植酸尿素处理次之,为8083 kg/hm^2;再次为聚能网尿素处理,为8049 kg/hm^2。控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素、普通尿素+Nr、普通尿素的15N当季利用率分别为43.6%、41.1%、37.8%、34.2%、32.2%;控失尿素、腐植酸尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素+Nr和普通尿素处理,聚能网尿素的15N当季利用率显著高于普通尿素,普通尿素+Nr处理则与普通尿素处理的15当季利用率无显著差异;控失尿素的15N当季利用效果最为突出,较普通尿素15N当季利用率提高了35.4%,腐植酸尿素、聚能网尿素较普通尿素15N当季利用率显著提高了27.6%、17.4%。后茬玉米能吸收利用前茬小麦残留在土壤中的氮素,但后茬玉米的土壤残留15N利用率仅为2.98%~3.62%,4种新型尿素处理间后茬玉米15N利用率无显著性差异。小麦收获后,4种新型尿素均显著提高了土壤上层(0—40 cm)硝态氮残留量,有利于后茬玉米对氮素的吸收,减少氮素淋溶的可能性。肥料氮总损失表现为控失尿素、聚能网尿素<腐植酸尿素、普通尿素+Nr<普通尿素。【结论】新型尿素显著促进作物对氮素的吸收利用,减少氮素损失,获得高产。4种新型尿素相比,控失尿素增产增效最为突出,土壤中氮残留少,损失率低,其当季利用率、残留率和损失率分别为43.6%、40.8%和15.6%;腐植酸尿素氮当季利用率仅次于控失尿素,而损失率较高达19.8%;聚能网尿素有利于氮素固持在土壤中,其残留率、损失率分别为46.1%、16.1%;普通尿素+Nr处理的氮素当季利用率偏低而土壤残留率最高,分别为34.2%和47.4%。

氮肥与双氰胺配施对温室番茄生产及活性氮排放的影响

【目的】研究田间条件下氮肥与硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)配施对温室番茄产量、品质及活性氮损失的影响,明确DCD在棚室蔬菜生产体系中的作用及其硝化抑制效果,为氮肥减施增效提供依据。【方法】试验在河北省永清县番茄主产区北岔口村进行,供试作物为番茄。试验设5个处理,分别为不施氮对照(N0)、传统施氮(Con)、传统施氮+双氰胺(Con+DCD)、减量施氮(Opt)和减量施氮+双氰胺(Opt+DCD),定期对温室番茄追肥期间土壤无机氮、N2O排放量和NH3挥发损失量等指标进行测定。利用流动分析仪测定土壤无机氮含量,气相色谱仪测定N2O排放量,硼酸吸收-标准稀酸滴定法测定NH3挥发量。应用SAS软件对不同处理的产量、品质和各个指标进行方差分析。【结果】氮肥与DCD配施可以提高番茄产量,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别提高了20.2%和2.4%,其中Con+DCD产量显著高于Con;同时,Con+DCD和Opt+DCD的氮肥农学效率(NAE)和氮肥偏生产力(PFP)均显著高于Con和Opt,其中Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的NAE分别提高了176.7%和22.3%;此外,配施DCD显著降低了棚室番茄果实的硝酸盐含量,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别降低了28.6%和19.3%,其他品质指标处理间差异不显著。氮肥与DCD配施显著降低了NO_3^--N在0—100 cm土层的累积,Con+DCD和Opt+DCD的NO_3^--N累积量分别为607.1和441.8 kg·hm^(-2),较Con(708.4 kg·hm^(-2))和Opt(524.2 kg·hm^(-2))降低了14.3%和15.7%。各处理N2O排放通量和NH3挥发速率的峰值分别出现在施肥后第3天和第2天,总体来看,DCD能有效降低N_2O排放和NH3挥发损失,Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的N2O累积排放量和NH_3挥发累积量分别降低了51.2%、75.4%和17.2%、21.9%。【结论】在本试验条件下,氮肥与DCD配施提高了温室番茄的产量、氮肥农学效率和氮肥偏生产力,减少了土壤NO_3^--N在0—100 cm土层的累积,降低了N_2O排放量和NH_3挥发损失量,且以减氮50%并配施DCD(Opt+DCD)的效果最好。因此,在温室番茄生产中,适当减氮并配施DCD是一种科学有效的施肥管理方式。

基于不同监测与估算方法的设施菜田N2O排放量比较

【目的】为了分析微气象学方法中反演式气体扩散模型在设施菜田N2O排放测定分析中的应用效果及精确度,本研究结合静态箱/气相色谱法同步观测结果,比较了两种观测值之间的差异及其形成的各因素,以验证该方法在测定温室气体排放中的可行性。【方法】在设施蔬菜大棚中,设置了施肥区和非施肥区,通过箱式法和微气象学方法分别对设施菜田种植区进行72 h的高频监测和全生长季监测,构建N2O浓度特征曲线和排放通量特征曲线。【结果】田闲期棚区上方3.5 m处N2O浓度明显低于种植期,但田闲期夜间浓度较高,种植期白天浓度较高。棚室内N2O浓度随高度增加呈下降趋势,且差异明显,而且都高于棚室外背景浓度。静态箱/气相色谱法和反演式气体扩散模型测得棚区N2O日排放特征具有较好的一致性,但前者测定结果普遍高于后者,静态箱/气相色谱法测得平均排放通量为252.51μg/(m^2·h),反演式气体扩散模型测得平均排放通量为192.21μg/(m^2·h),前者比后者高26.75%;在设施番茄全生长季观测中,两种方法测定的N2O排放通量特征曲线趋势一致,静态箱/气相色谱法测得土壤净排放通量为1817.49 g/hm^2,排放系数为0.45%;反演式气体扩散模型测得土壤净排放通量为1250.95 g/hm^2,排放系数为0.32%,较静态箱/气相色谱法测得结果降低了29%。【结论】反演式气体扩散模型、静态箱/气相色谱法对设施菜田种植区N2O排放通量的测定结果,趋势上一致性较好,但反演式气体扩散模型观测结果明显低于静态箱/气相色谱法,不过反演式气体扩散模型自动化程度高,可以高密监测设施菜田N2O排放全过程,且适用于较大区域的观测,为建立多元化的N2O排放监测体系提供了新的研究方法和思路。