太湖地区稻田氮素损失特征及环境效应分析

通过氮肥减量小区试验,研究了太湖地区稻田氮素径流损失、渗漏损失、氨挥发损失以及氨挥发通量的动态变化特征,阐述了氮素损失量、水稻产量与施氮量之间的关系。结果表明：稻季氮素径流损失和氨挥发损失均随施氮量的增加不断增加,而渗漏损失与施氮量没有显著相关性。综合整个稻季,氨挥发损失以分蘖肥期最高,基肥期次之,穗肥期最低。稻季氮素总损失为13.7～59.8 kg·hm-2,占总施氮量的16.5%～22.2%,且随施氮量的增加而不断增加,其中氨挥发损失占42.2%～72.0%,径流损失占22.2%～38.4%,渗漏损失占5.8%～22.7%。稻季181 kg·hm-2的氮肥用量,较常规施氮量减少了33%的氮肥,增加了10.3%的产量,降低了48.5%的氮素损失,较好地兼顾了粮食产量和环境效应;而对于重要环境区域或高污染区域,还可以尝试更低的氮肥投入,以达到更好的环境效益。     

太湖流域稻田对3种低污染水氮的消纳利用及化肥减量效果

为探讨稻田对不同低污染水氮的消纳利用效果以及化肥减量潜力,选用生活污水处理尾水、沼液和富营养化河塘水3种来源的低污染水,采用盆栽试验研究稻田直接回用对水稻生长和产量、氮养分吸收、田面水氮径流风险、氨挥发和土壤养分的影响及对化肥减量的贡献。结果表明:(1)3种污染水回用均可保证水稻的正常生长,提高了氮肥利用率,对产量则无显著影响。(2)与清水灌溉相比,3种低污染水回用的田面水总氮浓度在基肥期降低21.6%~48.2%,蘖肥期基本持平,穗肥期及灌浆期则明显提高。(3)3种低污染水回用降低了基肥期和穗肥期的日均氨挥发量,增加了蘖肥期和灌浆期的日均氨挥发量,但稻季氨挥发总量(以N计)差异不明显,为41.58~45.45 kg·hm~(-2)。(4)3种低污染水回用均增加了土壤碱解氮、总磷、有效磷和有机碳含量,以生活污水处理尾水回用最为明显。(5)整个生育期稻田可消纳生活污水处理尾水、富营养化河塘水和沼液4 858~5 441 m~3·hm~(-2),回用的氮量分别为107.1、31.4和132.9 kg·hm~(-2),分别替代化肥用量44.41%、12.83%和55.11%。综合产量以及环境效益,生活污水尾水回用显著提高了氮肥利用率,降低了生育前期的径流损失风险,并具有提升土壤肥力的功效。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

基于增强回归树的红壤旱坡花生地气态氮损失影响因素分析

为探究红壤旱坡花生地气态氮(NH_3和N_2O)排放特征及其影响因素,采用通气法和密闭式静态暗箱-气相色谱法,原位监测翻耕和免耕条件下红壤旱坡花生地土壤NH_3挥发和N_2O排放的动态变化特征,并基于增强回归树(boosted regression tree, BRT)方法识别关键影响因子。结果表明:(1)整个花生生育期翻耕和免耕处理NH_3挥发速率(以N计)变化范围分别为0.02～1.55和0.02～1.05 kg·hm~(-2)·d~(-1),氨挥发累积量(以N计)分别为(17.19±8.56)和(18.38±7.41) kg·hm~(-2),占总施氮量的(11.77±5.86)%和(12.59±5.08)%,热点时段主要集中在施基肥后15 d内;翻耕和免耕处理N_2O排放通量(以N计)变化范围分别为0.07～2.90和0.02～3.97 mg·m~(-2)·d~(-1),累积量(以N计)分别为(0.81±0.27)和(0.68±0.10) kg·hm~(-2),占总施氮量的(0.55±0.17)%和(0.46±0.06)%,N_2O排放通量热点时段不明显;两种耕作条件下NH_3挥发无明显差异,但免耕降低了16.05%的N_2O排放累积量;氨挥发是红壤旱坡花生地氮素气态损失的主要途径。(2)采用增强回归树(BRT)分析发现,土壤铵态氮含量、施肥后天数、花生生育期、前3天降水量和土壤硝态氮含量是红壤旱坡花生地氨挥发的关键影响因子,贡献率分别为47.92%、14.78%、8.21%、7.44%和5.91%;而N_2O排放的关键影响因子分别为土壤含水量、土壤铵态氮含量、地温、前3天降水量、土壤硝态氮含量、施肥后天数和气温,相对贡献率分别为24.67%、20.34%、12.26%、9.93%、9.91%、9.64%和8.51%。上述研究结果表明,施肥是影响红壤花生地氮肥气态氮损失的重要因子,气态氮(NH_3和N_2O)损失最高可占施肥量的18.35%,微生物硝化过程及其环境控制因子可能在土壤氮损失过程中发挥了重要作用。这些结果可为提高南方红壤区坡地氮肥利用率、减轻环境污染提供理论依据。     

施用控释氮肥对早稻田面水氮素动态变化和水稻产量的影响

湖南是中国重要的水稻(OryzasativaL.)产区,随着农业现代化的发展,施用更多化肥成为水稻增产的主要途径,这不仅造成资源浪费,更加重了农业面源污染风险。通过水稻田间小区试验,设置了不施氮肥(WN)、常规施用尿素(CF)、控释氮肥(N100)、90%氮量控释氮肥(N90)、80%氮量控释氮肥(N80)、70%氮量控释氮肥(N70)6个处理,对田面水中各形态氮素含量进行动态监测,研究施用控释氮肥对早稻田面水各形态氮素动态变化特征和水稻产量的影响,以期探寻兼顾经济效益与环境效益的控释氮肥最佳用量,实现稻作清洁生产。结果表明:早稻田面水各形态氮素浓度均随施氮量增加而增加,且以施用尿素处理浓度较高或最高,不施氮肥处理最低,控释氮肥各处理居中;各形态氮素浓度均在施用基肥或追肥后1～4 d内达到峰值,随后不断降低;综合考虑施用基肥和追肥后各形态氮素浓度变化规律可知,施肥后10 d内是防止田面水氮素流失的关键时期;控释氮肥各处理水稻产量与尿素处理无显著性差异,施用控释氮肥能达到减氮、稳产效果。本试验中,理论施用控释氮肥101.46 kg·hm~(-2)时是兼顾经济效益与环境效益的施肥方案。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

减氮配施生物炭对水稻生长发育、干物质积累及产量的影响

探讨了化学氮肥减量配施秸秆生物炭对双季稻生长发育、光合作用、物质积累及产量的影响,为水稻作物的养分管理提供参考依据。通过两季田间试验,设置对照(不施氮,CK),常规施氮(180 kg·hm~(-2),N100)、减氮20%(144 kg·hm~(-2),N80)、减氮20%+15 kg·hm~(-2)生物炭(N80+BC),减氮40%(108 kg·hm~(-2),N60)、减氮40%+15 t·hm~(-2)生物炭(N60+BC)6个处理来对比研究减量施氮配施稻秆生物炭对水稻生长、光合特性、物质积累及产量性状的影响,为化肥减量化和生物炭的农业生产利用提供参考依据。结果表明,与常规施氮相比,单纯减氮(N80、N60)或减氮配施生物炭(N80+BC、N60+BC)对水稻株高无显著影响;移栽70 d后与单纯减氮相比,N60+BC提高水稻分蘖数8.37%;晚稻分蘖期N80+BC的最大光化学量子效率(F_v/F_m)比N80显著增加8.17%,配施生物炭对叶绿素含量(SPAD)无显著影响。在早稻分蘖期和晚稻成熟期,N80+BC比N80的干物质重量显著增加40.33%、20.43%;减氮20%、40%配施生物炭(N80+BC、N60+BC)比常规施氮2018年早稻分别增产11.64%和18.07%,晚稻则差异不大。研究表明,施用15 t·hm~(-2)稻秆生物炭可以在稳定水稻产量的同时减少20%—40%的化学氮肥施用量,实现水稻氮肥管理的"减量增效"。     

基于DNDC模型覆膜马铃薯N_2O减排增产的优化施氮量研究

为了探究马铃薯(Solanum tuberosum)田苗期不覆膜和苗期覆膜处理下土壤N_2O减排和增产兼顾的最优施氮量,并验证DNDC模型对于马铃薯田土壤N_2O排放和产量预测的适用性,以沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮肥(0 kg·hm~(-2))、低氮(75 kg·hm~(-2))、中氮(150 kg·hm~(-2))和高氮(225 kg·hm~(-2))4种施氮水平,每种氮肥水平包括苗期不覆膜与苗期覆膜两种处理,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用DNDC模型进一步探究马铃薯田减排增产最优施氮量,结果对于促进马铃薯田温室气体减排和增产协调兼顾的旱地农业可持续发展具有积极意义。结果表明,DNDC模型可以准确地模拟马铃薯田不覆膜处理下不同施氮水平N_2O排放状况,模型效率指数在0.72~0.94之间;在覆膜处理中,低、中、高施氮量模型效率指数较苗期不覆膜处理分别下降0.21、0.52和0.50,不施氮肥处理下,模型效率指数为负值,模型不能模拟N_2O排放;DNDC模型对于各处理下马铃薯产量均有较准确的模拟效果。DNDC模型进一步表明,不覆膜状态下马铃薯田增产兼顾减排的施氮量为90~105 kg·hm~(-2);减排兼顾增产的施氮量为75~90 kg·hm~(-2)。由于DNDC模型对于覆膜处理下马铃薯田N_2O排放模拟效果不佳,通过大田实验数据分析得出:苗期覆膜可以有效增产和减少土壤N_2O排放,综合马铃薯产量和土壤N_2O减排的环保施氮量可在75 kg·hm~(-2)的基础上有所增加,但需低于150 kg·hm~(-2)。     

施氮水平对河套灌区套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮的影响研究

通过田间试验研究了河套灌区套作小麦(Triticum aestivum L.)-玉米(Zea mays L.)在不同施氮水平下(小麦N0 0 kg·hm~(-2)、N1 90 kg·hm~(-2)、N2 180 kg·hm~(-2)、N3 270 kg·hm~(-2);玉米N0 0 kg·hm~(-2)、N1 135 kg·hm~(-2)、N2 270 kg·hm~(-2)、N3 405 kg·hm~(-2))土壤微生物量碳、氮的变化规律,为农业生产中定量施氮提供有益的生物参数和指标。结果表明:小麦全生育期内土壤微生物量氮、碳含量呈现出"升-降-升"趋势,抽穗期土壤微生物量氮达到最大值,灌浆期的下降幅度最大,土壤中的养分被小麦大量吸收消耗,此时微生物矿化出一部分微生物量氮以供作物吸收利用,土壤微生物量含量大幅下降。玉米土壤微生物量氮、碳含量随生育期进程推进而先增加后降低,在抽雄期出现峰值,土壤中的有效养分充足,同时,根系代谢活动旺盛,分泌物增多,使微生物代谢加快,为微生物的生长和繁殖提供了充足的营养环境。套作小麦-玉米土壤微生物量碳、氮含量均随着施氮水平的升高呈现出先增加后降低的趋势,在N2(小麦180 kg·hm~(-2)、玉米270 kg·hm~(-2))水平下,土壤微生物量碳、氮含量最高。N2处理的小麦微生物量碳较N0增加了53.7%,微生物量氮则是N0的3.29倍;N2处理的玉米微生物量碳、氮分别是N0的2.61、5.38倍。回归分析表明,土壤微生物量与施氮量之间表现为显著的二次型回归关系,适宜的氮肥施用量对微生物量碳、氮的负效应较低;根据边际分析及综合土壤微生物量碳、氮,推荐小麦最佳施肥量为165.9~187.5 kg·hm~(-2),玉米最佳施肥量为227.5~287.9 kg·hm~(-2)。     

秸秆还田下晚播稻茬麦适宜施氮量研究

研究了前荏水稻秸秆全量还田条件下,不同施氮水平(0、90、180、270和360 kg·hm-2)对晚播小麦土壤矿质氮积累、秸秆氮释放、氮素平衡特征和产量的影响.结果表明,基肥施用提高了越冬期0～ 30 cm土壤矿质氮量,追施氮肥提高了开花期0～15 cm土壤矿质氮量.施氮量高于180 kg· hm-2时会造成小麦成熟后土壤矿质氮量的显著增加.氮平衡分析结果表明,小麦全生育期氮素净矿化量为48 kg· hm-2;随施氮水平的增加,秸秆氮释放量、植株氮积累量、土壤矿质氮残留量和氮表观损失量均随之增加;N90、N180、N270和N360处理氮表观损失率分别为27.9％、37.6％、43.2％和47.6％;N90处理损失量以播种至越冬期最高,其余处理均以开花至成熟期最高.适量增施氮肥有利于提高籽粒产量,但施氮量若超过180 kg·hm-2,增产效果则不显著.综合考虑,水稻秸秆全量还田条件下氮肥施用量为180 kg·hm-2有利于兼顾晚播小麦生产和生态效益.     

施氮对海南橡胶林土壤碳排放的影响

阐明不同生态系统土壤呼吸碳排放特征及其影响因子,对于评估陆地生态系统碳平衡具有重要作用。当前,人们对不同生态系统土壤呼吸对施氮或氮沉降的响应的认识还很不一致。虽然目前已对橡胶(Hevea brasiliensis)林土壤呼吸进行了较多的研究,但对施氮对橡胶林土壤呼吸的影响还了解得不多。采用静态碱液吸收法,研究了4种施氮水平下(不施氮,N0;低氮100 kg·hm~(-2),N100;中氮230 kg·hm~(-2),配施有机肥氮30 kg·hm~(-2),N230;高氮400 kg·hm~(-2),N400)海南橡胶林土壤呼吸的碳排放速率、通量及其影响因子。结果表明,橡胶林土壤呼吸的碳排放速率具有明显的季节变化特征,全年呈多峰型曲线。土壤呼吸碳排放速率与施氮量、土壤湿度和土壤温度均存在显著或极显著相关性。不同施氮处理土壤碳排放速率介于1.27~1.96 g·m~(-2)·d~(-1),年排放通量介于4.62~7.12 Mg·hm~(-2)·a~(-1)。与不施氮处理相比,较低的施氮水平(N100)并没有显著影响土壤呼吸,而继续增施氮肥则显著激发了橡胶林土壤碳排放。与N100和N400相比,N230化肥配施有机肥并没有引起土壤碳排放的显著增加。综上所述,施氮能促进橡胶林土壤呼吸碳排放,但其促进程度与施氮量有关。     

不同灌溉方式下施氮水平对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响

水肥管理不当是设施春黄瓜生产中的常见限制因子。采用滴灌水肥一体化栽培方式,结合裂区试验研究灌溉方式和氮肥用量对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响,以期为设施春黄瓜合理水肥一体化管理提供理论依据。结果表明:滴灌水肥一体化栽培方式明显促进了设施春黄瓜的生长发育,提高了产量和氮肥利用率。相同氮肥用量下,滴灌处理设施春黄瓜的茎粗、株高和叶片数均有所增加,平均增幅分别达5.8%、8.5%和14.0%;滴灌处理单果重显著高于喷灌处理,但对果实纵径和果实横径的影响较小;滴灌处理可以明显增加黄瓜果实中干物质量、地上部氮素累积量和氮肥利用率。合理施氮能促进设施春黄瓜地上部的生长,滴灌最优施氮量(245.0 kg·hm~(-2))条件下,黄瓜产量最高可达82 913.4 kg·hm~(-2);喷灌最优施氮量(418.8 kg·hm~(-2))条件下,黄瓜产量最高可达63 792.6 kg·hm~(-2)。当氮肥用量超过最优施氮量时会抑制黄瓜生长,株高、茎粗、叶片数、单果重和果实纵径等指标均有所下降。设施春黄瓜选用滴灌方式进行灌溉施肥,能较好地发挥水肥耦合效应,与喷灌相比,其节肥稳产效果更好,且施氮量以245.0 kg·hm~(-2)为宜。     

控释肥与尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响

为明确控释肥和尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响,通过田间原位试验,采用人工密闭箱法,观测氮肥(尿素单施、控释肥与尿素配合施用)及不同施氮水平(0、80、160、240 kg·hm~(-2))下水稻生长季土壤CH_4和N_2O的排放通量,以寻求综合温室效应最小的施肥管理措施。结果表明:水稻生长季N_2O排放总量、水稻产量均随氮肥施用量的增加而增加,而CH_4排放总量、综合温室效应与氮肥施用量之间没有显著相关性。控释肥与尿素配合施用对水稻生长季CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响因氮肥施用量的不同而不同。与尿素单施相比,不同施氮水平下配合施用控释肥能有效降低N_2O排放总量3.6%~49.6%,其中,烤田期是控释肥发挥减排作用的关键时期。与尿素单施相比,在80 kg·hm~(-2)和160 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥分别增加CH_4排放总量48.1%和27.5%及稻田综合温室效应45.0%和22.8%,而水稻产量无显著差异;在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥处理土壤CH_4排放总量降低4.2~15.1%,水稻产量增加5.7%~13.9%,且综合温室效应降低7.5%~19.8%。在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,与尿素∶控释肥为3∶7、1.5∶8.5、0∶1的配施处理相比,尿素∶控释肥为4.5∶5.5配施处理的综合温室效应最小,且水稻产量最高。因此,施氮量为240 kg·hm~(-2),尿素和控释肥按4.5∶5.5比例混合施用可作为稻田控释肥推荐施用方式。     

硅肥和氮肥配施对优质稻植株养分含量、产量和品质的影响

硅和氮是水稻生长发育过程中起重要作用的营养元素,合理施用硅肥和氮肥对于改善稻田养分管理及提高产量、品质具有重要意义。通过田间试验,研究不同氮肥(120、180和240 kg·hm~(-2),分别记作N1、N2和N3)和硅肥(0、225和450 kg·hm~(-2),分别记作Si1、Si2和Si3)配施对桂农占和黄华占2个水稻品种植株的营养元素含量、产量构成因素及品质的影响。结果表明,硅氮处理能够显著增加分蘖期、抽穗期2个水稻品种叶片氮含量,在抽穗期N1-Si3处理桂农占和黄华占叶片氮含量比N1-Si1处理分别增加17.0%和44.4%。硅氮处理能够提高抽穗期黄华占叶片磷含量以及2个品种分蘖期和抽穗期Si含量。随着施氮和施硅水平的提高,产量也呈增加趋势,桂农占和黄华占产量分别以N2-Si1和N3-Si3处理为最高,分别达8 188.5和8 260.5 kg·hm~(-2)。此外,2个水稻品种整精米率均随硅含量增加而升高,而直链淀粉含量呈降低趋势,有助于改善稻米品质。综合研究结果表明,低氮高硅及中氮低硅的配比组合更适合桂农占的生长发育和产量品质的提高。     

减肥措施对稻田田面水氮、磷动态变化特征的影响

我国水稻种植面积大,过量施肥后稻田氨挥发、氮磷径流和渗漏等途径会引起农业面源污染等问题,而水稻淹水阶段田面水中氮、磷浓度是关键控制因子。通过设置田间小区隔板,开展肥料减量试验,研究稻季田面水不同形态氮、磷动态变化特征,同时探讨其潜在的环境效应。结果表明,磷肥施入后田面水总磷(TP)、总可溶性磷(TDP)和颗粒态磷(PP)浓度均呈先升高后降低趋势,9 d内下降迅速;基肥施入9 d,当氮、磷水平分别为214、90kg·hm~(-2)时,TP、TDP和PP质量浓度分别为0.76、0.71和0.03 mg·L~(-1);晒田结束后,田面水中TP和TDP浓度出现1次回升。各处理铵态氮和硝态氮浓度分别在基肥施入后第2天和第5天达到峰值;当施氮量为214、182和162 kg·hm~(-2)时,田面水铵态氮浓度分别为对照的15.83、9.16和7.86倍,5 d内铵态氮浓度下降迅速且不同施肥处理间差异趋同。此外,增施氮磷肥料并不能显著增加水稻产量,当氮、磷水平分别为214、90 kg·hm~(-2)时,水稻产量反而降低。因此,提出施磷后9 d内和晒田复水后是控制田面水磷流失的关键时期,而控制氮损失的关键时期是施肥后5 d内。综合水稻产量和肥料农学效率,证实试验田氮肥或磷肥减量25%是可行的,但仍需进一步通过大田试验验证其产量的持续性。     

不同施氮水平对玉米产量、氮素利用效率及土壤无机氮含量的影响

通过研究不同施氮水平对玉米产量、氮素利用率及土壤硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)残留量的影响,为氮肥的合理利用提供依据.在黑龙江省农业科学院科技园区布置田间小区试验,结果显示:玉米产量随施氮量增加而增加,施氮量为165 kg·hm-2时,氮肥利用率最高,当施氮量高于165 kg·hm-2,产量反而有降低的趋势,过量施氮也并不能增加玉米对氮素的吸收,因而氮素利用率也随施氮量的增加而降低.玉米收获后土壤剖面无机态氮质量分数的变化因施氮量的不同而表现出差异,0~80 cm土层硝态氮积累量随氮肥输入量的增加而显著增加,以表层(0~40 cm)硝态氮质量分数最高,中间层(60~80 cm)质量分数最低,100 cm以下土层以施氮量为165 kg·hm-2的处理土壤硝态氮积累量最低,降低了硝态氮淋溶风险;铵态氮的质量分数相对较低,不同的施氮量对土壤铵态氮质量分数的影响主要在0~20 cm土层,铵态氮质量分数与施氮量并无显著的相关关系.综合考虑玉米产量、氮素利用率与生态环境效益,以165 kg·hm-2(优化施氮量)为最佳氮肥施用量.     

施氮水平对小麦-玉米轮作体系氨挥发与氧化亚氮排放的影响

试验采用密闭室间歇通气法研究华北平原冬小麦（Triticum aestivum Linneaus）-夏玉米（Zea mays Linneaus）轮作体系在不同施氮水平下农田氨挥发和N2O排放。结果表明：冬小麦季和夏玉米季的氨挥发速率与N2O排放通量呈现出季节性动态变化,且随着施氮量的增加而增加,均在施肥后第2~3天出现峰值。玉米季氨挥发量和N2O排放量均高于小麦季,分别占整个轮作周期气态损失的53.5%~68.9%和54.7%~82.3%。轮作体系中氨挥发净损失量（以N计）为4.28~31.31 kg.hm-2,占施氮量的3.17%~5.80%;N2O净排放损失量（以N计）为50.95~1051.03 g.hm-2,占施氮量的比例为0.04%~0.23%。因此,施氮量是影响冬小麦-夏玉米轮作体系气态损失重要因素,且夏玉米季是控制控制气态损失的关键时期。     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

施氮量对洞庭湖区高密度条件下夏玉米产量形成特性的影响

为了探究洞庭湖区高密度条件下夏玉米的适宜施氮量,以郑单958和湘农玉27号为材料,在种植密度90 000株/hm~2条件下比较不同施氮量(150 kg/hm~2、225 kg/hm~2、300 kg/hm~2)对夏玉米产量形成特性的影响.结果表明:施氮量增大使夏玉米全生育期延长2 d～4 d;夏玉米总叶数与株高基本不受施氮量影响,但穗位高随施氮量增大而降低;夏玉米叶面积指数随施氮量增大而提高;郑单958在施氮150 kg/hm~2处理下产量最高,达到7 580.64 kg/hm~2,而湘农玉27号在施氮225 kg/hm~2处理下产量最高,达到7 252.35 kg/hm~2.表明两个夏玉米品种在洞庭湖区高密度种植条件下均能获得较高产量,但其适宜施氮量有所差别.     

华北平原夏玉米季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原夏玉米种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,对前人的15N示踪试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮、土壤氮三者之间的关系,探明夏玉米季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况。结果表明：华北平原地区玉米产量最高时施氮量平均为190 kg·hm-2;秸杆吸氮量高于籽粒,且吸氮量随施氮量增加而升高,土壤残留量和损失量有随施氮量增加而增加的趋势;土壤氮库盈亏量与施氮量之间呈现线性极显著正相关,在秸秆50%和100%还田的两种条件下,施氮量为198 kg·hm-2和137 kg·hm-2时,土壤氮库达到平衡;推荐施氮条件下夏玉米对氮肥的吸收利用率远高于传统施氮,过量施氮会引起作物产量和氮肥利用率降低的负效应,增加土壤氮素残留和损失;施氮量在40~360 kg·hm-2范围内时,3种秸秆处理方式下,氮肥各去向绝对量与施氮量之间均呈显著线性相关关系;而氮肥各去向比率与施氮量之间只有地上部吸收率和籽粒吸收率与施氮量之间呈显著线性相关关系。由此,明确了华北平原夏玉米合理施氮量：秸秆50%还田时,为198 kg·hm-2;秸秆100%还田时,为137 kg·hm-2,揭示了华北平原夏玉米施氮量与土壤氮库盈亏量呈线性极显著正相关。这为确定华北平原夏玉米合理施氮量,提高氮肥利用率,避免肥料浪费及其对环境的危害提供了理论依据。