灌淤土施氮后土壤硝态氮的动态变化

通过室内模拟试验，探讨不同水分条件下灌淤土施用不同氮肥后硝态氮随时间的变化规律，并在田间条件下，测定不同氮肥形态和数量对土壤硝态氮含量的影响。灌淤土施氮后土壤硝态氮含量变化与土壤含水量及氮肥种类有关。施肥9d后，土壤中的硝态氮迅速增加；土壤水分低于田间持水量的50％或水分过饱和都明显影响灌淤土的硝化作用；施用大颗粒尿素产生的硝态氮最少，淋失或流失的几率小。灌淤土土体中硝态氮的残留与施氮种类及数量有直接关系。施肥使土壤表层硝态氮显著增加，施用大颗粒尿素尤为突出，但施大颗粒尿素后，60cm土体中残留的硝态氮总量最少。随着施氮量增加，表层土体中硝态氮含量增加。合理的施肥水平一般不会造成硝态氮的大量累积，而过量施氮则导致硝态氮明显积累，对通气透水性好的灌淤土，容易造成硝态氮淋失。     

包膜控释和常用氮肥氮素淋溶特征及其对土水质量的影响

大量施用氮素化肥所引起的氮素损失和环境污染正日益受到重视。通过土柱模拟氮素养分的淋洗试验,探讨包膜控释氮肥和常用氮肥的氮素淋失特点及其对土壤和地下水质量的影响。研究结果表明,不同氮肥施入土壤后氮素的淋失率有着显著的差异,其中硝酸钾中氮素淋失率最高,其次为尿素,硫酸铵和碳铵的氮素淋失量明显较小。然而控释氮肥因其控制释放的特点,在氮素释放的高峰期,其模拟淋失量较高,但如果在田间条件下此释放高峰期与作物吸肥高峰期相吻合,则会显著地降低其淋失率。除尿素外,被淋失的氮素均以硝态氮为主,尿素则以酰胺分子态被淋溶。大量速效化肥的施入会形成土壤中的肥料"微域点",引起交换性Ca2+、Mg2+离子的淋失,从长远来看可引起土壤结构的破坏,而施用控释肥则很少形成这种"微域点",有利于土壤结构和肥力的维持。不同氮肥处理淋洗后对土壤pH值和有效氮含量变化的影响差异较大,其中以控释肥对土壤pH值变化的影响较小。大多数氮肥处理在淋洗后,土壤中各层速效氮含量较淋洗前有所降低,然而两种控释氮肥处理的土壤表层却能持续保持较高的有效氮含量。     

应用HYDRUS-1D模型模拟农田土壤水渗漏及硝态氮淋失特征

在定位试验基础上,应用HYDRUS-1D模型对黄淮海平原典型土壤(黄潮土)中土壤水渗漏及硝态氮淋失动态进行了模拟分析。结果表明:在传统水氮管理模式下,黄潮土2m土体深处的土壤水渗漏和硝态氮淋失非常严重,2个轮作期内,土壤水渗漏总量占地表总入水量的23.7%,硝态氮淋失总量占总输入N量的15.9%,冬小麦生长季的硝态氮淋失量大于夏玉米生长季;改良灌溉和改良施肥模式下产生的硝态氮淋失量比传统灌溉和传统施肥模式减少74.7%,节约灌溉水211.5mm、节省施N423.5kg·hm-2。     

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)     

施肥对华北高产区土壤NO-3-N淋失与作物NO-3-N含量及产量的影响

利用4a的平衡施肥定位试验，研究太行山山前平原高产区冬小麦、夏玉米轮作制度下施肥对潮褐土中硝态氮的分布、移动、积累、植株吸收以及作物产量的影响。结果表明，土壤剖面中硝态氮含量与施肥量直接相关，过量施用氮肥使硝态氮在土壤中大量积累并向下层快速移动；氮磷对作物的养分供应存在着既相互促进又相互竞争的关系，施用适量磷肥可以促进小麦、玉米对氮素的吸收，提高作物产量，减少氮素在土壤中积累和淋失，但施磷量太高，由于氮磷之间的竞争作用，作物吸氮量反而下降，从而导致土壤中硝态氮的积累和淋失加剧，施用钾肥抑制了土壤硝态氮积累，促进了两季作物植株对氮素的吸收，从减少土壤硝态氮积累和淋失的角度，提出该区合理的施肥配比为组合N2P2K2，即ρA(N)=200kg hm^-2，ρA(P)=32．5kg hm^-2，ρA(K)=150kg hm^-2。图6参13。     

长期施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响

在长期小麦和玉米轮作的基础上,通过单施化肥以及化肥与其它有机肥料的配合使用,研究不同施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响.采用1965年Bremner提出的土壤有机氮分级方法,对22年有机肥与化肥定位试验中的耕层土壤有机氮组成进行分级.结果表明,长期施用化肥和有机肥对河西灌漠土全氮和土壤有机氮组成有显著影响,施肥对不同形态有机氮的影响取决于肥料种类.与单施化肥相比,有机肥与化肥配合施用后显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,氨基酸态氮和酸解未知氮显著增加,氨基糖态氮含量也有所提高.与不施肥相比,施用氮肥显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,化学氮肥显著提高了铵态氮的含量,对氨基酸氮、氨基糖氮和酸解未知态氮影响较小.施用磷、钾肥对河西灌漠土全氮和有机氮各组分含量影响较小.     

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.     

稻壳炭施用对太湖滨岸灰潮土氮磷淋失及土壤性质的影响

探究稻壳炭施用对太湖滨岸灰潮土养分淋失的抑制效应,以及对灰潮土性质的改良作用,为太湖滨岸植被带恢复提供理论依据。通过16周的土柱淋溶试验,研究了不同施用率(0%,1%,2%和5%)稻壳炭与肥料(NH_4NO_3和KH_2PO_4)混施后,对太湖滨岸灰潮土氮磷淋失以及土壤性质的影响。结果表明,随着稻壳炭施用量的增加,灰潮土土柱渗滤液中铵态氮累积淋失量减少11.7%—26.6%,硝态氮累积淋失量减少32.4%—67.3%。然而,当稻壳炭施用率为2%和5%时,土柱渗滤液中磷酸盐累积淋失量分别显著增加了32.1%和54.2%。稻壳炭施用16周后,灰潮土土壤总氮含量显著增加,土壤有效磷含量在2%和5%施用率下显著增加。同时,添加稻壳炭使土壤铵态氮含量显著减少,而土壤硝态氮含量显著增加,这表明稻壳炭添加增强了滨岸灰潮土土壤硝化作用。灰潮土土壤微生物生物量碳在2%和5%的稻壳炭施用率下分别显著增加了22.4%和36.8%,土壤微生物生物量氮在5%的稻壳炭施用率下显著增加了48.4%。随着稻壳炭施用量的增加,灰潮土土壤容重减小,而pH值、土壤总孔隙度以及土壤持水能力增加。因此,施用稻壳炭减少了太湖滨岸灰潮土土壤氮素的淋失,但当施用率为2%—5%时,增加了土壤磷素淋失的风险;添加稻壳炭使土壤总氮,有效磷以及土壤微生物生物量增加,这将有利于太湖滨岸植被带的恢复。     

施氮对植物生长、硝态氮累积及土壤硝态氮残留的影响

施用N肥可提高叶类蔬菜的产量,但施用过量也会造成土壤N污染。为了研究当年施肥量对作物硝态氮累积及土壤无机氮残留量的影响,采用土壤盆栽试验,研究了5个施氮水平下3种叶类蔬菜(油菜、小白菜、菠菜)的生长、硝态氮累积和土壤硝态氮残留的变化。结果表明,施氮过高抑制了植物的生长,其中对菠菜的抑制作用最强。3种蔬菜硝态氮累积对施N的反应不同,油菜在施N0.40g时硝态氮含量达到最高,为N1742.2μg·g-1FW;小白菜在0.60g最高,为N1635.6μg·g-1FW;而菠菜则在0.80g最高,为N865.2μg·g-1FW。施N量与土壤硝态氮残留量之间呈显著正相关关系,说明施氮量越高土壤中硝态氮的残余就越大,对土壤的污染就越严重。     

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。     

Impact of nitrogen fertilizer source on nitrous oxide (N2O) emissions from three different agricultural soils during freezing conditions

ABSTRACT

Nitrogen (N) application is the main agricultural management that increases nitrous oxide (N₂O) concentration in the atmosphere. Freezing conditions are common phenomenon in the northern China that significantly affect soil N₂O emissions through alterations in nutrients availability and microbial population. To develop a comprehensive understanding of how N fertilizer managements affect soil N₂O emissions during the freezing process, a lab incubation was conducted in three typical cultivated soils (black soil, fluvo-aquic soil, or loess soil) by adding different N fertilizer sources, including ammonium chloride, sodium nitrate, or urea at different N levels (0, 80, 200, or 500 mg N/kg) at the start of freezing. The N₂O emissions in the fluvo-aquic soil were significantly higher than in other soils. The application of nitrate in the fluvo-aquic soil promoted N₂O emissions by five- and seven-fold higher compared to ammonium chloride and urea, whereas N₂O emissions in black soil were enhanced by application of ammonium chloride. Data indicate that denitrification is the major pathway for N₂O production in the fluvo-aquic soil during the freezing process, while ammonia oxidation responses accounts for elevated N₂O production in black soil. No significant influence of N fertilizer levels on N₂O emissions were found during soil freezing. These results suggest that agricultural practices that focus on mitigation of N₂O emissions need to avoid selection of nitrate as N fertilizer source in fluvo-aquic soil prior to the freezing season. Future studies need to focus on how the expression of enzymes and/or shifts in microbial communities respond to different N fertilizers during freezing conditions.     

Effect of water and temperature on ammonia volatilization of maize straw returning

ABSTRACT

Ammonia volatilization is an important nitrogen (N) loss pathway in agricultural production and consequent significant atmospheric pollutant. The primary objective of this study was to (1) examine effects of environmental factors such as temperature and soil water capacity, as well as crop residue (CR) addition as fertilizer, on ammonia (NH₃) volatilization, and (2) search for a comprehensive management strategy to reduce accumulative ammonia volatilization (AAV). A bench-scale cultivated experiment was conducted at two environment temperatures (15 or 25 °C), three forms of soil water capacity (30%, 50%, or 70% soil field moisture capacity), and two treatments of fertilizers (conventional fertilizer urea and straw returning – 10% of total N application arising from maize straw and remainder from conventional urea). Results showed that AAV was markedly decreased by adjusting soil water capacity, temperature, and CR addition. Significant quantified exponential correlation between AAV and soil moisture was observed. More than 70% AAV was reduced in intermediate 50% and high 70% soil moisture compared to low 30%. AAV was less sensitive to temperature than soil moisture using black soils. Only in low soil moisture, AAV rose with increasing of temperature. Straw restoration addition decreased significantly the AAV loss.     

未消化生活污泥中氮磷供应特性及其环境行为

采用土柱模拟试验，比较了生活污泥和化肥在水－旱耕作制下氮磷的肥效及其对地下水的影响。结果表明，污泥氮磷生物有效性在当季虽比等量的化肥略低，但仍有较大的肥效，且较化肥后效显著，有利于后茬作物的稳健生长。种水稻施用污泥或化肥都未发现有氮磷下渗现象；旱作条件下施化肥和污泥会产生较多的硝酸盐，且极易向下层土壤移动，但污泥的影响程度远没有化肥的大。作者认为在供试条件下按作物对养分的需要来施用污泥，不会构成氮磷对地下水污染的威胁。     

保护地番茄养分利用及土壤氮素淋失

在施用不同复合肥料的条件下,对保护地蔬菜蕃茄对N、P、K养分的吸收利用及保护地条件下土壤的硝酸盐淋洗进行了研究,结果表明,复合肥的品种及施肥水平对番茄的产量影响不大,与CK相比番茄果实增产12．．7％－18．4％;复合肥N、P养分的当季利用率不足10％,而K素的当季利用率也不超出25％,传统的大水漫灌条件,蔬菜保护地土壤硝酸盐的淋洗状态相当严重,并有可能造成地下水的硝酸盐污染,长期过量施肥及大小漫灌等措施是造成土壤养分累积、硝酸盐淋洗严重、肥料利用率低的根本原因,图2表3参11     

In-situ measurements of nitrogenous nutrient uptake by kelp (Ecklonia maxima) and phytoplankton in a nitrate-rich upwelling environment

Nitrogen uptake by the kelp Ecklonia maxima Osbeck and phytoplankton was examined under different conditions of nutrient availability in a kelp bed off the Cape of Good Hope by measuring nutrient depletion in large plastic bags by the kelp and ¹⁵N uptake by phytoplankton. E. maxima took up nitrate and ammonia, but not urea, and showed only a weak preference for reduced nitrogen. Phytoplankton absorbed all three forms of nitrogen available, with a preference for ammonia and urea. Ambient nitrate concentration exhibited a marked and rapid decrease with northerly winds and an increase in response to offshore southerly winds. Nitrogen uptake by E. maxima was linearly related to ambient concentration and did not saturate even at nitrate concentrations >20g-at N l^-1, resulting in a significantly higher tissue nitrogen content under upwelling conditions. Nitrate imported by upwelling was the chief source of nitrogen utilised within the kelp bed. Locally regenerated nitrogen (ammonia and urea) was calculated to contribute only ca 4% of total nitrogen uptake during upwelling and 30% during the relaxation or downwelling phase.     

施肥对落叶松人工林植物养分及生理特性的影响

以东北林业大学帽儿山实验林场的14年生落叶松人工幼龄林为研究对象，对白浆化的暗棕壤林地进行了施肥试验。采用完全随机排列的方法，在林分内设置了9个施肥处理和1个无肥对照。在生长旺盛期测定了叶片和根系的全N和全P质量分数以及光合速率、呼吸速率、叶绿素质量分数等指标。结果表明，单施520kg/hm^2尿素，在提高全N、全P质量分数的同时，还能促进根系对磷素的吸收和利用，增加光合速率和叶绿素质量分数；单施314kg／hm^2磷酸二铵，能加快根系对养分的转移速度，提高光合系数(光合速率／呼吸速率)，且是这些施肥处理中效果最好的施肥水平，这说明此林龄的落叶松林容易缺磷，应适量多施磷肥；处理436kg／hm^2尿素 236kg／hm^2磷酸二铵 133kg／hm^2氯化钾，由于K肥的混入，加快了根系对N、P的转移，使叶片中的质量分数增加，有利于光合作用的进行。因此，合理的施肥措施，不仅能提高落叶松人工林叶片与根系的养分质量分数，还能提高叶片的光合能力。对于此幼龄林，少N多P或N、P、K混合施肥效果最佳。     

氮肥品种及施肥方式对小白菜产量与品质的影响

氮肥在农业生产中起着重要的作用,但是氮肥的大量施用不仅造成养分比例失调及环境污染,而且会限制产量的提高和品质的改善。针对广东蔬菜氮肥施用不合理的现象,在田间试验条件下研究了不同氮肥品种和不同底追比对小白菜产量和营养品质的影响,旨在为华南地区的蔬菜施用氮肥提供参考。试验结果表明,施氮极显著提高了小白菜的生物量和产量,亦增加了硝酸盐的累积量,其中尿素处理增产效果最好,蔬菜专用肥(磷铵 尿素)处理小白菜硝酸盐累积量最低,其次是碳酸氢铵和氯化铵处理。各氮肥处理间Vc和可溶性糖含量差异达到极显著水平,其中蔬菜专用肥处理含量最高;不同底、追肥处理间产量和Vc含量的差异达到显著或极显著水平,而可溶性糖含量差异未达到显著水平。除底肥70%、追肥30%的处理外,其余处理均极显著提高了硝酸盐含量。在本试验条件下,蔬菜专用肥既可以提高小白菜产量,又可以明显改善小白菜营养品质与卫生品质,如果以尿素为氮源,底肥70%、追肥30%是兼顾产量和品质的优化处理。     

Effect of the nitrification inhibitor dicyandiamide on microbial communities and N<Subscript>2</Subscript>O from an arable soil fertilized with ammonium sulphate

Nitrous oxide (N₂O) affects climate change as a greenhouse gas and indirectly contributes to stratospheric ozone depletion. The main source of N₂O in soils is denitrification which requires high soil moisture, carbon and nitrate. Nitrification inhibitors can be used to mitigate emissions of N₂O from soils. In Portugal, fertilisers are often applied when soils are still relatively warm and moist conditions conducive to denitrification. A Portuguese arable soil was inhibited with dicyandiamide, a nitrification inhibitor and the effect on soil microbiological activity and composition was determined after 46 days. Soils were then incubated and received carbon and ammonium under high soil water conditions and mineral N and N₂O fluxes were measured during 22 days. We found that dicyandiamide decreased microbial populations and activity, but did not alter composition. Pre-conditioning of the soil with dicyandiamide was 80% more effective in reducing fluxes of N₂O than simultaneous application with fertiliser.     

施氮与凋落物去除影响下中亚热带阔叶林土壤氮素矿化潜势和硝化潜势研究

氮沉降影响土壤氮循环,而凋落物是土壤有机氮的主要来源,因此,为了探讨氮沉降和凋落物是否去除作用下,亚热带森林土壤潜在的氮素矿化与硝化作用,选择已进行8年模拟氮沉降试验的亚热带罗浮栲(Castanopsis fabri)常绿阔叶林土壤为研究对象,野外样地氮添加设置3个水平:对照(CK,0 kg·hm^?2·a^?1)、低氮(LN,75 kg·hm^?2·a^?1)、高氮(HN,150 kg·hm^?2·a^?1),两种凋落物管理方式(保留凋落物,L和去除凋落物,R),土壤采样后,通过室内间歇淋洗好气培养法,研究土壤氮素矿化潜势差异,以及不同底物条件下(铵态氮水平:N 0,100、150、200 mg·kg^?1)土壤硝化潜势的差异。结果表明:土壤氮素快速矿化主要在培养前7 d,矿化累积量(Nt)为102.81—153.71 mg·kg^?1,矿化潜势(N0)范围为193.84—289.80 mg·kg^?1,N0依次为:保留凋落物低氮(LN-L)>保留凋落物对照(CK-L)>去除凋落物低氮(LN-R)>去除凋落物对照(CK-R)>去除凋落物高氮(HN-R)>保留凋落物高氮(HN-L);两种凋落物处理方式下,LN水平土壤的Nt与N0均高于CK、HN。保留凋落物情况下,有较高的土壤硝化潜势;在无添加硝化底物(铵态氮水平为N 0 mg·kg^?1)的条件下,野外氮添加水平高的土壤硝化潜势也高;而在添加不同硝化底物(铵态氮)的条件下,土壤硝化潜势并未随硝化底物水平的增加而增加,且硝化底物水平为N 100 mg·kg^?1时硝化潜势最大。研究表明,虽然保留凋落物可以增加土壤氮矿化潜势,而氮沉降则影响氮矿化潜势。当研究土壤硝化潜势时,应当根据土壤类型等因素选择合适的硝化底物(铵态氮)添加量。