小麦秸秆全量还田对土壤速效氮及水稻产量的影响

通过田间对比试验,研究了小麦秸秆全量还田后不同氮肥运筹模式下水稻产量及土壤氮素供应特征变化的差异.结果表明,总施氮量一致时,与秸秆不还田处理相比,小麦秸秆全量还田降低了后茬水稻生育前期(孕穗期之前)土壤速效氮(硝态氮和铵态氮)含量,而提高了生育后期(孕穗期之后)土壤速效氮含量,且同一生育期,秸秆还田氮肥优化运筹方案B[m(基蘖肥):m(穗肥)=6.5:3.5,m(基肥):m(分蘖肥)=8:2]较氮肥传统运筹方案A[m(基蘖肥):m(穗肥)=5:5,m(基肥):m(分蘖肥)=6:4]土壤速效氮含量高.秸秆全量还田促进水稻生育后期氮素吸收与生物量增加,而抑制前期增长,且同一生育期秸秆还田配套氮肥运筹方案B水稻氮素与生物量累积高于方案A.等量施氮条件下,小麦秸秆全量还田显著提高水稻产量,且氮肥运筹方案B增产幅度更大.施氮量为270 kg·hm-2时,秸秆还田配套氮肥运筹方案B和方案A分别较秸秆不还田处理水稻产量高9.3%和5.3%.秸秆全量还田主要通过增加水稻有效穗数实现增产,有效穗数分别较秸秆不还田处理高6.1%～14.5%.因此,小麦秸秆全量还田配套氮肥运筹方案B是实现水稻高产的有效措施.     

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.     

砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固碳效应分析

以安徽蒙城砂姜黑土4年秸秆还田定位试验为研究对象,研究了秸秆还田配施不同氮肥水平条件下砂姜黑土耕层土壤容重、有机质组分的变化特征,分析了土壤有机质含量与土壤容重的相关性以及秸秆还田和氮肥施用对土壤碳库管理指数、固碳效应的影响。结果表明,秸秆还田（S）显著降低了土壤容重,不同施氮水平间,秸秆移除的土壤容重在1.24~1.31 g·cm-3之间,而秸秆还田在1.14~1.20 g·cm-3范围内,后者较前者下降2.50%~9.20%（p〈0.05）,其中以秸秆还田配施N5（S＋N 720kg·hm-2）处理的降幅最高。S较秸秆移除（R）显著提高了耕层土壤有机质含量（TOM）和活性有机质（LOM）含量,增加幅度分别为2.38%~10.61%（p〈0.05）和9.10%~44.74%（p〈0.05）,其中分别以配施N2（N 450 kg·hm-2）、N3（N 540 kg·hm-2）水平的幅度最高。相同施氮条件下,碳库管理指数（CPMI）S较R高出2.42%~87.68%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥较秸秆还田不施氮肥显著提高了CPMI,提高幅度分别为41.71%、38.17%、74.62%、48.84%和48.86%（p〈0.05）,并以配施N3处理的为最高,较N1（N 360 kg·hm-2）、N2、N4（N 630 kg·hm-2）和N5高出23.22%、26.38%、17.33%和17.31%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥处理的CPMI较R＋N0依次高出2.42%、45.14%、41.51%、78.85%、52.44%和52.46%（p〈0.01）;秸秆移除各氮肥水平间的CPMI无显著差异。根据等质量土壤计算方法,等质量土壤为2615 Mg·hm-2（0~20 cm）,秸秆还田配施氮肥增加了耕层等质量土壤有机碳储量,增加范围为6.58%~14.83%;秸秆还田配施氮肥较不施氮肥显著高出10.29%~16.35%（p〈0.05）,较R＋N0高出25.99%~32.91%（p〈0.01）,均以配施N4水平的增幅最高;S＋N0较R＋N0提高14.23%（p〈0.05）。相关分析表明,SOM和LOM含量均随土壤容重的减小而增加,相关系数为0.5540和0.7575,分别呈显著线性负相关（p〈0.05）和极显著线性负相关（p〈0.01）。由     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。     

施N模式与稻草还田对土壤供N量和水稻产量的影响

通过田间试验研究了2 a定位试验后不同施N模式和稻草还田对双季稻作系统土壤供N能力和水稻生产的影响。结果表明:施用N肥显著增加土壤NH4 -N和可矿化N含量,显著提高稻田系统生产力,且随着稻草配合施用,施N效果更加明显。移走稻草情况下N肥增产率为30.3%~31.3%;稻草还田情况下,N2(全年施N量240kg.hm-2)处理N肥增产率为36.7%,1 kg纯N增产谷粒12.1 kg,均显著低于N1、N3(全年施N量180 kg.hm-2)处理,后者增产率为40.4%~41.1%,1 kg纯N增产谷粒17.7~18.0 kg,且N1、N3处理(施N量相同,但各时期施N比例不同)间差异不显著。配施N肥后稻草还田可以提高土壤供N能力,连续处理2 a,土壤可矿化N比移走稻草处理提高32.1%~50.0%。稻草还田时适当配施N肥增产效果明显,N1、N3处理下稻草还田增产率分别达8.7%和8.4%,而N2处理下稻草还田的表观增产效果降低,稻草还田增产率仅为5.1%。年稻草还田量为7 500 kg.hm-2的红壤稻田系统,年适宜配施N量为180 kg.hm-2,各时期施N优化比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%。     

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.     

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)。     

秸秆还田配施氮肥对砂姜黑土有机质组分与碳库管理指数的影响

在安徽蒙城砂姜黑土上进行4 a的秸秆还田定位试验,研究砂姜黑土耕层土壤有机质组分和碳库管理指数的变化特征,分析不同有机质组分、作物产量以及碳库管理指数之间的相关性。结果表明,秸秆还田显著提高了砂姜黑土耕层土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数(P0.05),秸秆还田配施360~720 kg·hm-2氮肥较秸秆还田但不施肥土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数分别提高10.1%~15.8%、20.4%~32.5%和41.7%~74.6%。秸秆还田且配施540 kg·hm-2氮肥处理土壤活性有机质含量增幅最高,且主要提高了惰活性有机质组分含量。玉米产量与土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数均表现为显著相关(P0.01)。秸秆还田配施氮肥促进了土壤有机质质量水平,尤其是与540 kg·hm-2氮肥配施对土壤有机质含量的提高效果显著。     

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.     

Anthropogenic nitrogen sources and exports in a village-scale catchment in Southeast China

An experimental village-scale catchment was selected for investigation of nitrogen (N) sources and exports. The mean N application rate over the catchment was 350.2 kg N ha⁻¹, but this rate varied spatially and temporally. The N leaching loss rate varied from 8.1 to 52.7 kg N ha⁻¹ under different land use regimes. The average N leaching loss rate was 13.4 kg N ha⁻¹ over the whole catchment, representing about 3.8% of the total N inputs. The N export rate through stormflows was 28.8 kg N ha⁻¹, about 8.2% of the total N inputs. Seasonal patterns showed that 95% of N exports through stormflows occurred during July to September in 2002. Overall, the maximum riverine N exports were 12.1% of total N inputs and 15.5% of the inorganic fertilizer N applied. Understanding N sources and exports in a village-scale catchment can provide a knowledge base for amelioration of diffuse agricultural pollution.     

影响土壤中微生物体氮的因子

综述了影响土壤微生物体氮的因子,以及微生物体氮与可矿化氮之间的关系。着重讨论了土壤有机质、有机物料、氮肥、作物根系、土壤温度和湿度对微生物体氮的影响及研究进展;评价了土壤微生物体氮与可矿化氮的关系的研究结果。     

冻融交替对高寒草甸土壤微生物量氮和有机氮组分的影响

采用Bremner氮素分级方法,研究冻融交替对高寒草甸土壤微生物量氮和有机氮组分的影响.结果表明:随着冻融时间的变化,微生物量氮含量先减少后增加,在冻融1 d后达到最小值,4℃、-4℃、-4～4℃和-20～4℃处理下分别下降了50.37%、57.47%、37.79%和37.51%;氨基酸氮和氨基糖氮变化趋势相同,先增加后减少,均在冻融1 d后达到最大值,各处理氨基酸氮含量分别为处理前的1.6倍、1.47倍、1.44倍和1.5倍,氨基糖分别为处理前的1.66倍、1.58倍、1.65倍和1.91倍;氨态氮含量先增加后减少,-20～4℃处理在冻融1 d后为处理前的1.25倍,其余3个处理在冻融3 d后达到最大值;各处理酸解未知氮的变化趋势大体相同,在冻融25 d后达到最小值.研究表明冻融时间对微生物量氮和有机氮组分影响显著,微生物量氮含量是有机氮组分变化的主要原因.     

大连市区大气氮湿沉降研究

雨水的主要成分是水并含有低浓度的含氮化合物,降落在春夏秋3季的雨水对植物生长有一定的影响.雨水除满足植物生理生态需水外,也为植物提供了一定的氮营养.确定雨水中的含氮量多少时空分布状况对植物生长状况的影响不论从环境科学还是植物生长科学都有一定的意义.通过2009—2010年对位于我国辽东半岛最南端的大连市区的雨水连续收集,利用流动分析仪测定雨水中的活性氮化合物含量及变化趋势,可能对生态环境有一定的影响.结果表明:两年的降雨次数分别为34和51次,降雨量分别为687.55和630.22 mm,介于常年年平均降雨量(550~950 mm)的范围内.雨水的总含氮量分别为22.94和41.65 kg·hm-2,总无机含氮量分别为17.67和18.67 kg·hm-2,其中,前1年铵态氮和硝态氮的通量分别为7.99和9.68 kg·hm-2;后1年铵态氮和硝态氮的通量分别为7.72和10.95 kg·hm-2,降雨量大的7和8月份氮沉降通量大,氮沉降通量的变化趋势与降雨量一致.降氮强度各月分布不均,2年的月平均值分别为0.42和0.55 mg·L-1·h-1,总氮的沉降强度按季节排序为冬季>秋季>春季>夏季.随降雨沉降的活性氮化合物可以作为植物生长的氮源,每年平均沉降的总氮相当于使用69.15 kg·hm-2的尿素.一般来说雨水中的无机氮化合物能被植物直接利用,含量多少对不同生态系统产生不同的影响;在农田生态系统有利于作物和杂草的生长,在江河湖海边缘有利于植被的生长,产生富营养化.大连市区2年的月平均降氮质量浓度为4.90 mg·L-1,已远远超出富营养水体中氮质量浓度的阈值,周边水体存在富营养化的隐患.     

关于氮肥利用率的思考

应用作者近10年在华北地区冬小麦／夏玉米中氮肥转化与去向的研究资料，对施氮量、产量、氮肥利用、残留、损失关系进行分析；认为简单的氮肥利用率很难反映不同农业生产水平条件下的氮肥利用状况；要准确反映氮肥利用状况，应综合考虑产量水平、氮肥利用、残留及损失的情况。论证了我国氮肥利用率具有很大的变幅，平常所说的30％-35％只是一个整体概念，不能以此来说明我国氮肥损失量大，对环境的污染严重。在我国农业生产中，必须研究解决既能获得尽可能高的产量，又能最大限度地减轻对环境压力的氮肥施用技术及其理论基础，而不应该一味追求多么高的氮肥利用率。     

凉水和宝天曼地区乔木叶片氮素再吸收过程中δ15N的变化

植物自然丰度的稳定性N同位素(δ15N)在植物N吸收和N转运过程中会发生变化,但植物叶片在凋落之前的N素的再吸收如何影响δ15N变化还不清楚.本研究以凉水地区的14个常见树种和宝天曼地区的16个常见树种为研究对象,测定各树种新鲜叶和凋落叶及其对应土壤中的C、N质量分数和δ15N值.结果表明,凉水树种新鲜叶N质量分数和δ15N值显著高于宝天曼树种,这与凉水土壤的N质量分数和δ15N值都高于宝天曼土壤相对应.此外,凉水树种叶片N吸收率(47%)与宝天曼树种(40%)无显著差异.宝天曼树种凋落叶中的δ15N显著高于新鲜叶中的δ15N值,即叶片N再吸收过程中存在N同位素的分馏效应,而凉水树种凋落叶与新鲜叶中的δ15N无显著性差异.本研究首次报道在植物叶片N再吸收过程中存在显著的同位素分馏效应,而且分馏效应的程度与N再吸收率显著负相关.此外,植物叶片N再吸收过程中是否存在同位素分馏效应可能取决于叶片的N再吸收率;乔木新鲜叶片N质量分数和δ15N值在地区间的差异可能取决于土壤N质量分数和δ15N值的地区差异;叶片N再吸收率可能与N在叶片中的存在形态有关,而与土壤N质量分数不相关.     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

接种蚯蚓对红壤氮素矿化特征的影响

在室内恒温培养、间歇破坏性采样的条件下,研究了蚯蚓活动对红壤氮素矿化以及土壤氮素肥力的影响。试验共设置以下四个处理:(1)不接种蚯蚓不施用秸秆的对照处理(S);(2)单接种蚯蚓处理(E);(3)单施秸秆处理(O);(4)蚯蚓 秸秆处理(OE)。分别于培养后的第6,12,18,24,30d进行5次破坏性采样。试验结果显示:在整个培养时期中,无论是否施用秸秆,接种蚯蚓处理(E,OE)的土壤铵态氮含量均较同期相应对照处理(S,O)有显著性提高(p<0.05),到培养结束时,铵态氮含量分别是相应对照处理(S,O)的9.27倍和6.76倍。通过计算不同培养期土壤氮素的矿化速率和累积矿化速率发现,无论有无施用秸秆,接种蚯蚓后(E,OE),土壤氮素矿化速率和累积矿化速率均显著高于(p<0.01)同期相应的无蚯蚓对照处理(S,O),并且在单接种蚯蚓(E)的条件下最高。在整个培养时期中,单接种蚯蚓处理(E)的土壤全氮含量较同期对照处理(S)显著提高了6.7%~32.7%,蚯蚓 秸秆处理(OE)的全氮含量除了在培养第6d外,其它培养时期均较同期单施秸秆处理(O)显著提高(p<0.05)了7.4%~25.4%。     

污泥林地处理氮素负荷的研究

通过污泥要地小区试验及示范工程,以树木生长所需的营养元素“氮素”为设计参数,计算污泥负荷量。探讨污泥作为商品肥料补充的可行性方案。既为污泥找到了最佳出路,达到了处理污泥的目的,又可以废物利用,并同时做到保护环境不造成二次污染,为污泥的处理提供了有利的技术保障。