控释尿素条施深度对鲜食玉米田间氨挥发和氮肥利用率的影响

为提高鲜食玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响,通过田间试验,以不施氮处理为对照(CK),研究了控释尿素不同条施深度(0、5、10、15、20 cm)对鲜食玉米田间土壤氨挥发特征、鲜穗产量和氮肥利用率的影响. 结果表明: 玉米种植带和宽行非施肥带的土壤氨挥发主要发生在施肥后的前2周,而窄行施肥带的土壤氨挥发在施肥后持续约1个月. 与CK相比,控释尿素表施(0 cm)处理不仅大幅度地提高了窄行施肥带的氨挥发损失量,同时也显著增加了玉米种植带和宽行非施肥带的氨挥发损失量. 不同深度施肥处理全生育期土壤氨挥发损失总量差异较大,为3.1～25.5 kg N·hm^-2,占施氮量的1.7%～14.2%.其中控释尿素条施10、15和20 cm深度处理的全生育期土壤氨挥发损失总量相差不大,分别较表施(0 cm)和浅施(5 cm)处理显著降低了85.9%～87.8%和67.0%～71.6%. 在一定范围内增加控释尿素条施深度有利于提高鲜穗产量、植株氮积累量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥表观利用率,各指标均以15 cm深度处理最高. 综上所述,控释尿素合理深施可以显著降低氨挥发损失,提高鲜穗产量和氮肥利用效率,本研究条件下控释尿素的最适宜施用深度为15 cm.     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

施用缓/控释尿素对玉米苗期土壤生物学活性的影响

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究了施用不同种缓/控释氮素底肥对玉米苗期土壤硝酸还原酶、脲酶活性及微生物量碳、氮的影响.结果表明,施用硝化抑制剂(双氰胺)和脲酶抑制剂(n-丁基硫代磷酰三胺)涂层大颗粒尿素肥料的土壤硝酸还原酶活性最高;施用大颗粒尿素,脲酶活性最强,微生物量碳、氮最高.施用醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素、包膜双氰胺涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜双氰胺涂层大颗粒尿素与不施氮肥土壤脲酶活性较高;每种处理微生物量碳与氮变化完全一致.施用醋酸酯淀粉包膜硝化和脲酶抑制剂涂层大颗粒尿素肥料,土壤微生物量碳、氮最低.同种膜材料包膜抑制剂涂层大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对土壤生物学活性的影响效果好于直接包膜大颗粒尿素;丙烯酸树脂包膜大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对氮素的控释效果明显好于醋酸酯淀粉包膜.     

不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响

为了探索包膜控释尿素土壤氨挥发损失规律特征和提高肥料氮素利用率,采用小麦玉米轮作田间试验,通过与普通尿素进行对比,运用土壤氨挥发原位测定方法——通气法系统研究了硫包膜和树脂包膜控释尿素的施用对小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的影响.研究结果表明:在两种施氮量水平下(210 kg/hm2和300 kg/hm2),与普通尿素相比,硫包膜和树脂包膜控释尿素在小麦基肥期、小麦追肥期和玉米施肥期的施用均减少了土壤氨挥发的累积损失量,分别达35.1％-54.3％、59.6％-75.2％、65.6％-98.1％;有效降低了土壤氨挥发通量峰值且延迟其出现时间3-8 d,并能延缓土壤氨挥发主要阶段的时间分别为4-12 d、5-12 d.在小麦玉米轮作周年中,控释尿素土壤氨挥发累积损失量为28.39-43.35 kg/hm2,土壤氨挥发损失率为4.48％-5.63％,控释尿素时段土壤氨挥发通量比普通尿素降低了51.0％-70.8％;且树脂包膜控释尿素的施用降低小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的效果优于硫包膜控释尿素.     

水氮互作对冬小麦田氨挥发损失和产量的影响

2015-2017年利用水肥渗漏研究池,以‘石麦15’(SM15)为材料,采用随机区组设计,设置2个氮肥类型(尿素和有机肥牛粪)、2个施氮水平(180和90 kg·hm^-2)、2个灌溉水平(500和250 mm)进行试验,探讨水、氮及其互作对冬小麦田土壤氨挥发损失量和籽粒产量的影响.结果表明: 施肥以后土壤氨挥发持续7 d左右.2015-2016年施肥后各处理土壤氨挥发损失总量为13.36～46.04 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为8.9%～41.1%,2016-2017年各处理土壤氨挥发损失总量为14.78～52.99 kg·hm^-2,氨挥发氮肥损失率为9.2%～45.8%;两年试验内氨挥发损失量最多的处理为W₂U₁(施尿素N 180 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),氨挥发损失率最高的处理为W₂U₂(施尿素N 90 kg·hm^-2,灌溉量250 mm),合理的水氮管理可以显著降低土壤氨挥发损失率,施用尿素造成的土壤氨挥发损失为有机肥的2～3倍.两年试验均以W₁M₁(施牛粪N 180 kg·hm^-2,灌溉量500 mm)的小麦产量最高,灌溉量、肥料类型和施氮量互作对冬小麦产量影响极显著.综合氨挥发损失量和冬小麦籽粒产量,本试验条件下,水氮互作效应显著,冬小麦生育期内总灌溉量500 mm、施有机肥180 kg·hm^-2时冬小麦季土壤氨挥发损失率较低,产量最高,施用有机肥的增产效果优于尿素,可作为黄淮海地区冬小麦实际生产中增产增效的水肥优化管理方式.     

土壤理化性质与生物活性对持续施用缓/控释尿素肥料的响应

为了明确连续施用缓/控释尿素肥料对潮棕壤的基本理化性质和生物活性的影响,对持续6年施用不同种缓/控释尿素肥料种植玉米土壤的基本理化性质和生物活性指标进行了测定和分析。结果表明:连续6年施用缓/控释尿素肥料后土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾含量均显著增加,而全钾、碱解氮及pH值下降;持续施用缓/控释尿素可以减缓土壤pH的下降,缓释尿素肥料的pH显著高于包膜尿素的pH;施用缓/控释肥料的土壤脲酶活性高于施用普通尿素肥料,长期施用脲酶抑制剂和硝化抑制剂结合及包膜的尿素肥料硝酸还原酶活性最高,且激活了土壤硝化作用潜势,包膜尿素肥料提高了土壤微生物生物量氮,添加硝化抑制剂类肥料提高了土壤中微生物生物量碳。总体来说,持续6年施用NBPT+DMPP+U和PCU肥料土壤生物活性高于其他处理,考虑到肥料成本和经济效应,NBPT和DMPP配施的尿素肥料更适用于潮棕壤上连续施用。     

灌溉方式和施氮量对棉田氮肥利用率及损失的影响

在田间条件下,研究不同灌溉方式(滴灌和漫灌)和不同施氮水平(0、240、360、480kg N·hm-2)对棉田氮肥利用率及损失的影响,并定量分析了氮肥被植株吸收、土壤硝态氮残留,以及氨挥发、硝态氮淋溶损失、硝化反硝化损失等氮素循环转化途径.结果表明:滴灌棉花籽棉产量、植株吸氮量和氮肥利用率均显著大于漫灌.漫灌土壤硝态氮残留量显著高于滴灌;在不同施氮量处理中滴灌土壤氨挥发损失量占肥料氮施用量的比例为0.06％～0.14％,且显著高于漫灌;滴灌和漫灌硝态氮淋溶损失量占肥料氮施用量的比例分别为4.4％和8.8％,与漫灌相比,滴灌能显著降低淋溶水中硝态氮淋失量;滴灌和漫灌肥料氮的硝化-反硝化损失量分别占肥料氮施用量的17.9％和16.8％.硝态氮淋溶和硝化-反硝化损失是新疆棉田氮素损失的主要途径.     

脲酶抑制剂氢醌对土壤脲酶活性,氨挥发和硝化的抑制动态

1.氢醌对土壤脲酶活性的抑制率及其持续的时间同氢醌浓度成正相关,与土壤脲酶活性成负相关。2.氢醌能有效地抑制施入土壤中尿素氨的挥发,而对铵盐和尿素的硝化强度产生强烈抑制。3.在麦秸还田土壤中,由于脲酶活性增高而提高了施入尿素的水解速度,故需提高氢醌用量;但由于麦秸的“氮因子效应”又固定了尿素分解产物及其氧化产物,从而弥补了氢醌失效后可能造成氮素的继续损失。     

控失尿素对稻田氨挥发、氮素转运及利用效率的影响

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明: 普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8%、13.4%和19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm^-2,降幅达18.0%,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm^-2,增幅达24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6%,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.     

不同缓控释肥对鲜食玉米产量、品质及氨挥发的影响

采用田间试验,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(U)、增效尿素(DU)、包膜尿素(CU)、缓控释掺混尿素(CDU)共5个处理,研究了常规施肥(240 kg N·hm^-2)和不同缓控释肥料一次性减量施用(180 kg N·hm^-2)对鲜食玉米产量、品质与土壤无机氮变化和氨挥发的影响。结果表明: U处理氨挥发总量最高,追肥是产生氨挥发损失的重要因素;与U处理相比,DU、CU、CDU处理氨挥发减排78%～81%。收获后U处理80～100 cm土层硝态氮浓度最高,为51.6 mg·kg^-1,氮淋溶风险较高,而DU、CU、CDU处理同土层硝态氮含量均较低,降低了淋溶风险。与U处理相比,减氮25%的3个缓控释肥处理没有减产,并增加了籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量;缓控释肥处理之间,DU处理的氮肥农学效率和经济效益最高。综上,减量施用新型缓控释肥可以实现鲜食玉米稳产提质,显著降低氨挥发损失和硝态氮淋失风险。与成本较高的树脂包膜控释肥相比,双效抑制剂增效肥(DU)成本低、制作便捷,是鲜食玉米专用肥的较好选择。     

辽河下游平原不同水分条件下稻田氨挥发

应用通气密闭室法,研究了辽河下游平原不同水分条件下潮棕壤稻田生态系统施用氮肥后的NH3挥发.结果表明稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生长期间总挥发量为11.64～34.01 kg N·hm-2,占施氮量的4.66%～11.66%;不同施肥时期的损失量为分蘖期＞孕穗期＞移栽前,挥发高峰出现在施氮肥后的2～4 d内.稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,田面积水条件下NH3挥发总量和肥料氮损失率都较大,且不同施氮水平间差异显著(P＜0.05),挥发量随施氮量的增加而增加;田面不积水条件下NH3挥发量相对较小.氮肥用量、田面水NH4 浓度和pH是影响NH3挥发的重要因素;氮肥用量为180 kg N·hm-2时,不同磷水平对NH3挥发的影响不显著.     

施用坡缕石对黄绵土中尿素氮的挥发和淋溶损失的影响

通过室内模拟试验,采用吸收法和土柱淋溶法研究了施用坡缕石对黄绵土中尿素氮的挥发和淋溶的影响.结果表明：施用坡缕石+尿素处理能降低尿素氨挥发高峰期的挥发速率,比单施尿素处理的氨挥发损失减少了13.6%～15.0%.坡缕石施用量为0.3和0.6 g·kg^-1时,降低了NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋溶速率,无机氮淋溶损失比单施尿素处理分别减少13.7%和13.6%;而坡缕石施用量为0.9 g·kg^-1时,加快了NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋溶速率,无机氮淋溶损失比单施尿素处理增加了6.1%.施用低量（0.3 g·kg^-1）坡缕石+尿素处理土壤的NH₄⁺-N含量比单施尿素处理提高了0.20 mg·kg^-1,而施用高量（0.9 g·kg^-1）坡缕石+尿素处理土壤的NH₄⁺-N含量比单施尿素处理降低了0.42 mg·kg^-1;施用坡缕石+尿素处理土壤的NO₃^--N含量比单施尿素处理增加1.24～2.52 mg·kg^-1.表明施用坡缕石能减少土壤中尿素氨的挥发损失,在一定用量范围内能降低NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋失,提高土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量.     

施用南荻生物炭对不同类型土壤氨挥发的影响

在洞庭湖区农田施用秸秆生物炭不仅能实现秸秆资源化利用,还可降低环境污染压力。本研究于2020年采用水稻盆栽试验,研究了不同南荻秸秆生物炭施用量对土壤氨挥发速率、累积氨挥发量、表面水pH值和NH₄⁺-N浓度的影响。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥和花岗岩发育的麻砂泥水稻土,设置6个南荻秸秆生物炭添加处理,即分别以土柱0～20 cm土壤重量的0%、1%、2%、4%、6%和8%比例添加生物炭,每盆施用复合肥200 kg N·hm^-2。结果表明: 施用生物炭导致两种土壤之间或不同生物炭处理之间的氨挥发速率和累积量均存在显著差异。麻砂泥施用生物炭处理在施肥后第2天出现氨挥发峰值,且较不施生物炭处理峰值降低了23.6%～53.4%;红黄泥氨挥发峰值出现在施肥后第7～13天,且其峰值随着生物炭添加量的增加而升高。整体上,麻砂泥土壤的氨挥发速率均高于红黄泥。麻砂泥土壤＜4%生物炭添加量能抑制土壤氨挥发速率及累积量,其中以2%处理降幅最大(46.9%),但生物炭添加对水稻生长前期表面水pH值的影响不显著;红黄泥土壤随着南荻生物炭用量的增加,表面水中pH值和NH₄⁺-N浓度增加,导致氨挥发速率及累积量增幅达1.3～10.5倍。回归分析显示,生物炭添加量是影响两种土壤氨挥发的关键因素。Elo-vich方程能较好地拟合两种土壤的氨挥发累积量随时间的变化动态,各施炭处理的相关系数均达极显著水平。总体上,对于偏中性的麻砂泥土壤,施用一定量的南荻生物炭对氨排放有一定的抑制作用,而对于酸性的红黄泥土壤,增施南荻生物炭会通过提高表面水的pH值和NH₄⁺-N浓度促进氨挥发,因此针对不同类型土壤施用南荻秸秆生物炭应注意选择适宜用量,以降低氮素损失。     

控释肥料与普通氮肥混施对春白菜产量、品质和氮素损失的影响

在京郊露地生产条件下,研究了控释肥料与速效化肥混配施用对春白菜产量、品质、氨挥发、土壤硝态氮累积和淋失的影响.结果表明：与习惯施肥处理（施N 300 kg·hm^-2）相比,控释肥料与普通化肥按纯氮比2∶1混配施用（共施N 150 kg·hm^-2）没有造成白菜减产,并显著降低了菜叶中硝酸盐和有机酸含量;与半量施肥处理(施N 150 kg·hm^-2)相比,控释肥与化肥混施处理产量和叶片硝酸盐含量无显著差异.控释肥与化肥混施处理提高了白菜氮肥利用率,减少了N₃-N淋失量和氨挥发总量.白菜收获后,控释肥与化肥混施处理在20～40、60～80、80～100 cm土层的NO₃^--N含量显著低于习惯施肥处理.     

施肥对巢湖流域稻季氨挥发损失的影响

采用通气法对巢湖流域稻季土壤氨挥发原位监测,研究了不同施肥量及秸秆还田处理对稻季氨挥发的影响。结果表明,氨挥发峰值发生在施肥后的第1-3 天,氨挥发损失主要集中于施肥后的1周。2010年整个稻季氨挥发净损失量为7.22-14.20 kg/hm²,占氮肥施用量的4.59%-6.64%,基肥期是主要的氨挥发时期,约占总氨挥发量的60%,穗肥期氨挥发总损失量最小。常规施肥处理氨挥发总损失量最大,与常规施肥相比,优化施肥、减量化施肥均能减少稻田土壤氨挥发损失1%-2%,氮磷肥减量同时秸秆还田处理氨挥发量最小,其总氨挥发量占常规处理的54%。施肥后的1-2d内田面水中的NH₄⁺-N浓度达到最大值,且各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的NH₄⁺-N浓度呈线性正相关。结合经济效益和环境效应分析发现,秸秆还田处理可减少氨挥发损失,同时获得较高的经济效益,适宜在巢湖流域水稻季推广。     

减量施氮对玉米-大豆套作体系土壤氮素残留和氮肥损失的影响

通过田间试验,研究了玉米单作、大豆单作、玉米-豆套作3种种植模式和不施氮、减量施氮(180 kg N·hm^-2)、常量施氮(240 kg N·hm^-2)3种施氮水平对玉米和大豆植株氮素吸收、土壤氮素残留和氮肥损失的影响.结果表明: 玉米-豆套作体系下,施氮提高了玉米土壤中残留的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量,但在大豆土壤中则降低.与单作相比,玉米套作的土壤氮素残留量增加,氮肥损失量降低,大豆套作的土壤氮素残留量和氮肥损失量均降低.减量施氮处理下,玉米-豆套作系统的氮肥残留率、损失率和氨挥发损失率分别比玉米单作低17.7%、21.5%和0.4%,比大豆单作高2.0%、19.8%和0.1%.与常量施氮相比,减量施氮降低了玉米-豆套作系统的氮肥残留量、残留率、损失量和损失率,同时还降低了由氨挥发所引起的氮肥损失,其中氮肥残留率、损失率和氨挥发损失率分别降低12.0%、15.4%和1.2%.     

Soil biological activity and their seasonal variations in response to long-term application of organic and inorganic fertilizers

The objectives of this study were to explore the effects of long-term and continued application of fertilizers and manures on microbial biomass, soil biological activity and their seasonal variations in surface and subsurface soils in relation to soil fertility. For this, soils were sampled in spring, summer and autumn from Shenyang Long-term Experimental Station, northeastern China. The results showed that soil total nitrogen (N), organic carbon (C), basal respiration, microbial biomass and enzymatic activity increased in manure-amended surface soils, but decreased with soil depth. Long-term application of inorganic fertilizers significantly decreased soil pH value, sucrase activity and microbial biomass C, but increased soil metabolic quotient (qCO₂). However, no significant effect of inorganic fertilizers on soil total N, urease activity and microbial biomass N was observed in comparison with CK0 (neither tillage nor fertilization) and CK (no fertilizers). There was no significant difference between CK0 and CK in soil total N, organic C and microbial activity in surface soil layer (0–20 cm), but these parameters in subsurface soil layer (20–40 cm) were higher in CK than in CK0. Moreover, seasonal changes were observed in terms of soil nutrient contents, enzymatic activity, microbial biomass and soil respiration. There were significant correlations between soil microbial biomass C and N, between organic C and sucrase activity and between total N and urease activity, respectively. It is recommended that combined use of organic manure with inorganic fertilizers should be considered to maintain higher microbial biomass, soil biological activity and soil fertility. Considering considerably high nutrients reserve and microbial activity in subsurface layers of soil and wind-erosion-caused nutrient loss in spring in north China, we also propose that low tillage should be considered to make use of nutrients in soils.     

模拟氮沉降下南方针叶林红壤的养分淋溶和酸化

以中国科学院红壤生态实验站林草生态试验区针叶林红壤为研究对象,在恒温(20 ℃)条件下,通过大土柱（直径10 cm、高60 cm）,8个月间隙性淋溶试验模拟研究了不同氮输入量（0、7.8、26和52 mg N/月/柱）对针叶林红壤NO₃^-、NH₄⁺、H⁺和土壤盐基离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺⁾淋溶以及土壤酸化的影响.结果表明,土壤交换态盐基总量、Ca²⁺和Mg²⁺淋溶量随氮输入量的增加而增加,土壤交换态Na⁺和K⁺则无明显影响.4种N输入处理的土壤交换态盐基总量净淋溶（淋溶出的盐基与淋洗液累计输入的盐基之差）分别占土壤交换性盐基总量的13.9%、18.6%、31.8% 和57.9％,土壤交换态Ca²⁺净淋溶分别占土壤交换性Ca²⁺总量的19.6%、25.8%、45.3%和84.8%,土壤交换态Mg²⁺净淋溶分别占土壤交换性Mg²⁺总量的4.4%、6.1%、10.9%和17.1%.随氮输入量增加,表层土壤pH值逐渐下降,4种N输入处理的表层土壤pH（KCl）分别为3.85、3.84、3.80和3.75;随氮输入量增加,淋溶液中无机氮、NO₃^-和H⁺逐渐增加.氮沉降可促进针叶林红壤的有机氮矿化,加速养分淋失和土壤酸化.