太湖地区稻田减量施肥的环境效益和经济效益分析

通过设置不同幅度的氮肥减量施用,研究其在整个稻季中的环境效益、肥料效益和产量效益差异,为地区氮肥的减施增效提供依据.结果表明:稻田施肥后7 d之内,田面水中氮素含量维持较高水平,须谨慎控制田面水外排.在太湖地区现有肥力水平的基础上,适当减少氮肥用量是可行的.减少20%的常规施氮量可以有效降低田面水中氮素含量,进而降低向自然环境中排放的总氮量;并通过作用于水稻产量构成因素和提高氮肥农学效率,适当提高产量,最终达到协调产量效益、肥料效益和环境效益的目的.     

我国化肥施用量及其可能污染的时空分布特征

近年来，随着化肥施用量的增加，由化肥污染所引起的环境问题逐渐被人们所认识。文章利用我国各省历年主要农作物播种面积和化肥用量资料，提出了化肥施用量评价指数。我国总的化肥施用量没有超过适宜施用量；氮肥实际施用量基本接近于适宜施用量，而磷肥、钾肥的实际施用量严重不足。但对全国各省情况的研究表明，东部地区的氮肥施用量普遍超过或接近于适宜施用量，而中西部地区的氮肥施用量普遍小于适宜施用量；各省磷肥和钾肥的施用量普遍严重不足。因此，应降低东部的氮肥用量以减少污染，同时增加中西部的氮肥施用量。全国各省均应增加磷、钾肥施用量，调整氮、磷、钾肥的比例，有计划地安排我国氮、磷、钾肥的施用量及合理比例，从化肥污染的源头减少化肥污染。     

IFC增效微肥对小白菜产量和硝酸盐积累的影响

在江苏省沿江高沙土地区如皋综合试验示范基地进行蔬菜田间试验 ,研究IFC增效微肥对减少小白菜硝酸盐积累的效果。各处理在相同用量磷钾肥和不同用量氮肥的基础上将 30kg·hm-2 的IFC增效微肥拌入蔬菜基肥中一次性施用 ,以不施IFC增效微肥作对照 ,进行成对比较试验。研究表明 :适量施用IFC增效微肥能显著增加蔬菜产量和氮素累积量 ,降低作物体内含氮率和硝态氮含量 ,并降低氮素对土壤及地下水的污染。     

不同施氮水平对华北平原冬小麦土壤CO2通量的影响

针对当前碳、氮循环对生态环境影响以及碳源/汇问题的客观实际,设计了N 0、75、150、225、300 kg·hm-2 5个氮处理,对冬小麦(Triticum aestivum L.)返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期进行了土壤呼吸速率的测定,探讨了不同氮肥用量对华北平原潮褐土区冬小麦农田土壤CO2释放的影响.结果表明:土壤呼吸释放CO2与气温二次相关,25 ℃左右土壤呼吸速率达到最大,增幅随气温升高而减小,低于25 ℃时增幅较明显;随着氮肥用量增加土壤呼吸增强,土壤呼吸强度在N150达到最大;施用氮肥的冬小麦农田土壤CO2释放主要集中在孕穗、灌浆期;不施氮的则主要集中在灌浆、成熟期.     

不同施氮水平条件下烤烟对氮素的利用研究

大田中设置盆栽试验，采用１５Ｎ示踪法对不同施氮水平条件下的烤烟的氮素吸收、肥料氮素的利用和土壤ＡＮ值进行研究．试验结果表明，烤烟全生育期吸收的氮素主要来自于土壤可利用性氮．随着氮肥用量的增加，烤烟对肥料氮的吸收量增加，对土壤氮的吸收量减少，土壤对肥料氮素的固定和氮肥损失量增加．ＡＮ值有随氮素用量的增加而逐渐减小的趋势，但以处理４的（６７．５ｋｇ氮素／ｈｍ２）最小．肥料中的氮素利用率以处理４最高，达到５２．３％。     

减氮覆膜对黄土高原旱地小麦产量及氮素残留的影响

明确减氮覆膜措施下冬小麦的产量变化规律和麦田土壤氮肥的利用效率及残留情况,可为旱地冬小麦的环境友好科学施肥提供理论依据.于2013-2018年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,设置农户施肥种植模式(FP)、减氮测控施肥(MF)、减氮测控施肥+垄膜沟播(RFSF)和减氮测控施肥+平膜穴播(WFFHS)4种处理,分析在5年减氮覆膜条件下冬小麦产量、氮肥偏生产力、0-2 m土壤氮素残留分布和氮素平衡状况.结果显示,减氮测控施肥在5年总施氮量减少46.9%、平衡增施磷钾肥的情况下,能够保障冬小麦产量处于稳定状态,氮肥偏生产力比农户模式提高120.3%,0-2 m土壤硝态氮残留量减少30.5%,氮素累积表观损失量减少72.9%,且差异均达显著水平.在减氮测控施肥基础上覆膜种植后,使冬小麦产量提高9.46%-56.4%,氮肥偏生产力提高21.7%-41.4%,0-2 m土壤硝态氮残留量减少16.6%-25.8%,土壤累积表观矿化氮含量增加89.1%-127.8%,差异均达显著水平.本研究表明通过减少氮肥用量和平衡施用磷钾肥可提高氮肥利用效率,降低硝态氮残留量和表观损失,并达到稳产的目的;同时在减氮测控施肥基础上进行覆膜,可进一步促进小麦对土壤养分的吸收利用,在提高小麦产量、降低硝态氮积累和减小环境污染风险方面具有显著的效应.(图3表4参36)     

中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的影响

运用统计资料和调查研究资料，揭示中国氮肥用量在地区之间和作物之间分配的不平衡现象，经济发达的东南部地区和城郊地区氮肥施用量远高于西北部地区，经济作物远高于粮食作物，氮肥短缺和过量施用并存。中国北方某些地区土壤剖面硝态氯的大量累积对水体环境构成了某种程度的威胁。由于大田作物获得较高产量的“平均适宜施氮量(N150—180kg／hm^2)”与氮素环境安全指标尚有一定距离，中国完全可以实现水体环境安全和农业高产优质的双重目标。氮肥对水体环境的影响主要是由不合理大量施用氮肥造成的。因此，中国应制定施肥技术标准和法规，鼓励农民降低氮肥用量。     

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。     

氮肥种类及用量对赤红壤pH和可溶性盐的影响

为了探讨施用氮肥对赤红壤性土壤pH和可溶性盐的影响,以赤红壤上发育的水稻土为供试土壤,以油麦菜(Lactucasativa L)为栽培作物,采用盆栽试验,研究了在施等量的磷(P2O5 0.08 g·kg-1)、钾(K2O 0.16 g·kg-1)条件下,尿素、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵4个氮肥品利吸其不同用量水平(0、0.08、0.16、0.24和0.32 g·kg-1)下土壤的pH和可溶性盐的变化情况.结果表明,施用氮肥的利,类及用量对赤红壤性土壤的pH、可溶性盐及K 、Na 、Ca2 和Mg2 的质量分数有显著影响;随着氮肥用量的增加,土壤pH显著降低,而可溶性盐及K 、Na .、Ca2 和Mg2 的质量分数则升高;在各施氮水平下,(NH4)2SO4、NH4Cl对土壤pH、可溶性盐及K 、Na 、Ca2 和Mg2 的质量分数的影响总体上明显大于CO(NH2)2、NH4NO3.     

我国集约化种植业面源氮发生量估算

面源污染已经成为一个世界性问题,当前大尺度面源氮负荷核算方法主要通过区域收支法或考虑氮肥用量的输出系数法,存在很大的不确定性。基于全国187组文献数据,应用逐步回归分析方法,提取影响种植业面源氮发生量(氮素径流和淋洗)的关键因子,构建了关于氮肥用量、降雨量和土壤黏粒含量的多元回归模型。应用2011年统计年鉴数据,模拟得到全国种植业氮素径流总损失量为0. 96 Tg,占氮肥投入量的6. 0%,其中,旱地和水田径流损失量分别为0. 76和0. 20 Tg。而全国种植业氮素淋洗总损失量为1. 01 Tg,占氮肥投入量的6. 3%,其中,旱地和水田淋洗损失量分别为0. 87和0. 14 Tg。面源氮发生量较高的区域位于长江中下游地区、西南丘陵地区、山东半岛和华北平原。所建模型不仅能估算我国集约化种植业面源氮发生量分布情况,而且与传统的考虑单一氮肥用量的排放系数模型相比,能大大降低大区域尺度估算的不确定性。     

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。     

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N 0.31 g和0.32 g,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.     

施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放的影响

大气温室气体浓度的升高引起太阳辐射加强,导致全球变暖已成为不争的事实。农田是温室气体排放的重要来源之一,采用静态箱-气相色谱法探讨不同氮肥类型与施氮水平对华南稻田甲烷（CH4）与氧化亚氮（N2O）排放的影响。试验共设置5个处理,每处理3次重复,分别（以N计）为U6（90 kg·hm-2）,U10（150 kg·hm-2）,U12（180 kg·hm-2）,SR10（150 kg·hm-2,缓释肥）,CR10（150 kg·hm-2,控释肥）。各处理磷钾肥用量一致,分别为45 kg·hm-2（以P2O5计）和127.5 kg·hm-2（以K2O计）。研究结果表明：稻田CH4与N2O排放量随氮肥用量的增加呈增加趋势。晚稻CH4排放呈单峰型,其峰值出现在水稻移栽后16~23 d,N2O排放并未出现明显的排放峰。CH4累积排放主要发生在返青-分蘖初期和分蘖盛期-幼穗分化期两个时段,而N2O的累积排放主要集中在灌浆-成熟期（U6处理除外）。不同氮肥类型处理CH4季节排放总量与平均排放量表现为：处理SR10〉处理U10〉处理CR10,其中,控释肥处理甲烷排放总量较常规尿素处理减少了11.3%;而N2O季节排放总量与平均排放量表现为：处理CR10〉处理U10〉处理SR10。综上,初步认为氮肥的施用能够促进CH4与N2O的释放,缓释肥处理能有效减少稻田N2O的排放,而控释尿素处理能明显降低稻田CH4气体的排放,且稻田CH4与N2O的排放存在一定的互为消长关系,因此如何平衡稻田甲烷与氧化亚氮释放,使稻田增温潜势最小化是下一步研究的重点和方向。     

农田中氮肥的损失与对策

评述了我国有关农田中氮肥的损失及其对策的研究结果。主要涉及农田中氮肥的损失程度、途径和机理；氮肥损失对环境的影响；减少氮肥损失、提高氮肥利用率的技术原则和主要措施。这些措施包括确定适宜的施氮量，以及采用深施、水肥综合管理、平衡施肥、脲酶抑制剂、硝化抑制剂、液态分子膜等。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对土壤硝态氮累积和氮素利用效率的影响

提高氮肥利用效率,减少氮肥过量施用对环境造成的污染,是保障国家粮食生产和生态环境安全的关键.文章以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450 kg·hm-2氮水平下,探讨了小麦(Triticum aestivum L.)/玉米(Zea mays L.)和蚕豆(Vicia faba L.)/玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响.结果表明:随氮肥用量增加,0～60 cm土层土壤硝态氮相对累积量增加,100～200 cm土层降低.在3个氮水平下,蚕豆间作土壤硝态氮含量和累积量都低于单作.小麦间作在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作,但在0和450 kg·hm-2氮水平下,小麦收获后间作与单作近似,玉米收获后小麦间作土壤硝态氮累积量都低于单作.与小麦和蚕豆间作的玉米在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作玉米,在0和450 kg·hm-2氮水平下则表现不同.在300 kg·hm-2氮水平下,两种间作氮肥当季利用率都明显高于相应的单作,施氮量增加到450 kg·hm-2时,则表现不一样.     

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。     

华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原冬小麦种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,本研究对前人的试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮和土壤氮三者之间的关系,探索冬小麦季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况.结果表明:华北平原冬小麦当季化肥氮的吸收量随施氮量的增加而升高,对土壤氮素的吸收随施氮量的增加而降低;在秸秆50%还田和100%还田两种情况下,土壤氮库盈亏量与施氮量之间均呈线性极显著正相关,且土壤氮库达到平衡时的施氮量分别是 N 192和166 kg·hm-2;冬小麦对氮肥的吸收利用率推荐施氮远高于传统施氮,过量施氮不仅不会提高作物产量,还会降低氮肥利用率,增加土壤残留和损失;3种秸秆处理方式下的冬小麦氮肥各去向绝对量与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间均呈显著线性相关关系,秸秆不还田条件下的地上部吸收率、秸秆吸收率和秸秆50%还田下的地上部吸收率及秸秆100%还田下的0~100 cm土壤残留率均与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间呈显著相关关系.     

施肥量剧减会造成作物大幅度减产吗？

利用匈牙利Balaton湖流域200多个农场田块1981-2002年的作物产量、施肥量和土壤养分历史资料,分析施肥量和作物产量的关系,探讨施肥量剧减对作物产量的影响.结果表明,该区在经历上世纪80年代末社会经济变革之后,几种作物施肥量剧烈下降,其中氮肥降低了256%,而磷钾肥降低了80%以上;但这种剧烈降低并没有引起作物大幅度减产,小麦产量变化不大,其他作物产量降低幅度不到10%,也远远低于肥料降低幅度;同时,土壤有效磷钾含量也有下降;并且,化肥用量的下降也对Balaton湖水质量改善有一定贡献.该区的经验对我国改变目前这种过量施肥的局面、减少土壤养分过量积累、调整化肥发展方向等均有一定借鉴作用.     

稻季田面水不同形态氮素变化及氮肥减量研究

通过氮肥减量田间小区试验,研究了稻季3次施肥后田面水不同形态氮素的变化特征、水稻产量与氮肥农学效率和环境效应的关系。结果表明：施氮显著增加了田面水的氮素质量浓度,且氮素质量浓度随施氮量的减少而降低。田面水总氮,有机氮在施氮后1 d达到最大,随后快速下降;铵态氮和无机氮在基肥和分蘖肥施用1 d后也达到最大,而在穗肥施用后经历了一个先升后降的变化过程;无机氮是田面水氮素的主要形态,应将无机氮作为农田排水污染检测的主要指标;施氮后1周是防止稻田田面水氮素大量流失的关键时期;随着施氮量的增加,氮肥农学效率不断下降,氮素径流损失不断增大,综合水稻产量、农学效率和环境效应,试验区氮肥减量50%是可行的,但其产量持续性仍需进一步验证。     

不同水氮处理对糯小麦品质性状的影响

在盆栽试验条件下,以糯麦12为材料,研究3个水分水平(渍水、对照、干旱)和两个氮肥水平(不追施氮肥、追施氮肥)共6个处理对糯小麦糖类、淀粉、蛋白质含量等品质的性状影响.结果表明:糯小麦的主要品质性状存在显著的水氮效应,且在淀粉、戊聚糖含量、SDS沉降值、PPO活性性状品质上,水氮间存在着显著的互作效应.水分对照处理(水分含量适宜)下,追施氮肥可显著降低糯麦12可溶性糖含量,降低10.7%;干旱处理下糯小麦总糖含量最低,果聚糖含量提高;渍水处理下追施氮肥,糯麦12籽粒中戊聚糖和果聚糖含量分别提高66.8%和69.2%;水氮互作对淀粉含量的影响达显著水平,在水分对照处理+追施氮肥处理下,糯麦12的淀粉含量提高7.84%;水分对照处理下糯麦12的蛋白质含量最高,追施氮肥可进一步提高糯小麦籽粒蛋白质含量;追施氮肥可提高适宜水分和渍水处理条件下糯麦12的SDS-沉降值,并降低其PPO活性.干旱处理下糯麦12的峰值粘度、最终粘度、稀懈值最高,表明干旱条件下有利于提高糯小麦淀粉糊化特性各项指标.本研究结果表明,水氮合理运筹是改善糯小麦品质的重要栽培措施.