不同土壤肥力条件下施氮量对小麦氮肥利用和土壤硝态氮含量的影响

在土壤肥力不同的两块高产田上,利用15N示踪技术,研究了高产条件下施氮量对冬小麦氮肥吸收利用、籽粒产量和品质的影响,及小麦生育期间土壤硝态氮含量的变化.结果表明：1.成熟期小麦植株积累的氮素73.32%～87.27%来自土壤,4.51%～9.40%来自基施氮肥,8.22%～17.28%来自追施氮肥;随施氮量增加,植株吸收的土壤氮量减少,吸收的肥料氮量和氮肥在土壤中的残留量显著增加,小麦对肥料氮的吸收率显著降低;小麦对基施氮肥的吸收量、吸收率和基施氮肥在土壤中的残留量、残留率均显著小于追施氮肥,基施氮肥的损失量和损失率显著大于追施氮肥;较高土壤肥力条件下,植株吸收更多的土壤氮素,吸收的肥料氮量较少,土壤中残留的肥料氮量和肥料氮的损失量较高,不同地块肥料氮吸收、残留和损失的差异主要表现在基施氮肥上.2.当施氮量为105 kg/hm2时,收获后0～100cm土体内未发现硝态氮大量累积,随施氮量增加,0～100cm土体内硝态氮含量显著增加;施氮量大于195 kg/hm^2时,小麦生育期间硝态氮呈明显的下移趋势,土壤肥力较高地块,硝态氮下移较早,下移层次深.3.随施氮量增加,小麦氮素吸收效率和氮素利用效率降低,适量施氮有利于提高成熟期小麦植株氮素积累量、籽粒产量和蛋白质含量;施氮量过高籽粒产量和蛋白质含量不再显著增加,甚至降低;较高土壤肥力条件下,获得最高籽粒产量和蛋白质含量所需施氮量较低.     

华北地区夏玉米土壤硝态氮的时空动态与残留

为了进一步明确华北地区冬小麦-夏玉米种植体系周年氮肥利用效率及其影响因素与机制,在试验区夏玉米生育期年均降雨量400mm左右,轻壤质底粘潮土中等土壤肥力条件下,通过设计不同施氮量(0、90、180、270kgN/hm2)处理,重点研究了夏玉米大田土壤硝态氮动态与残留积累情况。试验结果表明,夏玉米根系生物量最大值出现在吐丝期,最大根系分布深度约为1.2m。根干重密度(g/m3)随土壤深度增加而明显降低。根群主要分布在表土层,0～80cm土体根重比例达95%以上,1m以下根重比例不足1%。土壤硝态氮测定表明,从播种前到收获期,各施氮量处理(0、90、180、270kgN/hm2)2m土体土壤硝态氮平均含量均表现出“N”型曲线变化趋势。在玉米收获期,施氮处理(90～270kgN/hm2)2m土体均有明显的硝态氮残留积累,并且残留积累量随着施氮量增加而增大,施氮处理下层土壤(120～200cm)硝态氮残留积累量比不施氮处理高出50.4～95.4kgNO3-N/hm2。这说明,在玉米生育期降水影响下氮肥发生了淋溶,有部分氮肥已经向下移出玉米根区以外,积累在下层土壤中。这些残留积累在下层土壤中的硝态氮对于玉米来说很难被吸收利用,不仅降低了氮肥的利用率,也成为污染地下水的潜在隐患。分析表明,各施氮处理籽粒产量和植株吸氮量都显著大于不施氮处理,但施氮处理之间比较,籽粒产量和植株吸氮量并无显著差异。90kgN/hm2、180kgN/hm2和270kgN/hm2施氮处理下,氮肥表观利用率分别为11.52%、13.37%、9.93%。根据本研究结果,从小麦-玉米种植体系考虑,玉米根区以下残留积累氮素的回收利用是提高周年氮肥利用率的一个重要方面,值得进一步研究。     

灌溉量和施氮量对冬小麦产量和土壤硝态氮含量的影响

研究了大田条件下灌溉量和施氮量对小麦产量和土壤硝态氮含量的影响.结果表明:增加灌溉量,0～200 cm土层硝态氮含量呈先降后升又降的趋势.0～80 cm土层硝态氮含量显著低于对照,而80～200 cm土层硝态氮含量显著高于对照.随灌溉量的增加,土壤硝态氮向深层运移加剧,在成熟期,0～80 cm土层硝态氮含量降低,120～200 cm土层硝态氮含量升高,并在120～140 cm土层硝态氮含量出现高峰.灌溉量不变,施氮量由210 kg·hm-2增加到300 kg·hm-2,开花期、灌浆期、成熟期0～200 cm各土层土壤硝态氮含量显著升高.随灌溉量的增加,小麦籽粒产量先增加后降低,以全生育期灌溉量为60 mm的处理籽粒产量最高.增加施氮量,籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量显著提高.本试验中,施氮量为210 kg.hm-2、两次灌溉总量为60 mm的处理籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量和收获指数均较高,且土壤硝态氮损失少,是较合理的水氮运筹模式.     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

施氮量及底追比例对小麦产量、土壤硝态氮含量和氮平衡的影响

研究了高产麦田中施氮量和底追比例对冬小麦籽粒产量、土壤硝态氮含量和氮素平衡的影响。田间试验在山东省龙口市中村进行,试验区小麦各生育阶段的降雨量和零度以上的积温分别为:82.9mm,649.8℃(播种~冬前)、33.3mm,578.7℃(冬前~拔节)2、8mm,359℃(拔节~开花)、84.3mm,837.6℃(开花~成熟)。试验设3个施氮量:0kg.hm-2(CK)、168kg.hm-2(A)、240kg.hm-2(B);在施氮量168kg.hm-2和240kg.hm-2条件下分别设3个底追比例:1/2∶1/2(A1和B1)、1/3∶2/3(A2和B2)、0∶1(A3和B3)。结果表明:不同施氮处理之间植株氮积累量无显著差异;与不施氮处理相比,施氮可显著提高籽粒产量和蛋白质含量,施氮量为168kg.hm-2、底追比例为1/3∶2/3的处理A2与处理B2、B3差异不显著,但处理A2显著提高了氮肥利用率,降低了土壤残留量和氮素表观损失量;施氮量相同,适当增加追施氮肥的比例可显著提高籽粒产量、蛋白质含量和氮肥利用率。试验还表明,在拔节期,底施氮量为84kg.hm-2和120kg.hm-2的处理A1、B1,在80~100cm和100~160cm土层分别出现硝态氮的累积;而底施氮量为56kg.hm-2的处理A2,在0~200cm土层硝态氮含量和累积量与不施氮处理无显著差异。在成熟期,追施氮量大于160kg.hm-2的处理B3、A3和B2,硝态氮在120~180cm土层出现累积高峰,已下移到小麦根系可吸收范围之外,易于造成淋溶损失;而追氮量为112kg.hm-2的处理A2,在100~200cm土层硝态氮累积量与对照无显著差异。试验中,施氮量为168kg.hm-2底追比例为1/3∶2/3的处理A2的籽粒产量、蛋白质含量、地上部植株氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和籽粒氮肥吸收利用率均较高,100~200cm土层未出现硝态氮的明显累积,氮素表观损失量最少,为最佳氮肥运筹方式。     

氮肥施用对冬小麦产量、品质和氮素表观损失的影响研究

通过田间小区试验,对施用氮肥造成的冬小麦产量、品质和环境效应进行了研究.结果表明,4个试验点最高产量施N量分别为0、0、79和118 kg·hm^-2,最高籽粒粗蛋白质含量施N量分别为122、100、127和174 kg·hm^-2,小麦收获后0～90 cm土壤剖面硝态氮残留量随施N量的增加呈极显著线性增加,而N表观损失则呈指数增加.在最高产量施N量条件下,小麦收获后0～90 cm土层硝态氮残留保持86～115 kg·hm-2,N表观损失为2～32 kg·hm^-2,低于最高籽粒粗蛋白含量施N量时的土壤剖面硝态氮残留量(106～168 kg·hm^-2)和N表观损失量(14～56 kg·hm^-2).综合考虑冬小麦产量、品质和环境安全,最高产量施N和氮肥施用的环境效应可以通过优化施N进行协调.     

施氮量及底追比例对小麦产量、土壤硝态氮含量和氮平衡的影响

研究了高产麦田中施氮量和底追比例对冬小麦籽粒产量、土壤硝态氮含量和氮素平衡的影响。田间试验在山东省龙口市中村进行,试验区小麦各生育阶段的降雨量和零度以上的积温分别为：82.9mm, 649.8℃ (播种～冬前)、33.3mm, 578.7℃(冬前～拔节)、28mm, 359℃(拔节～开花)、84.3mm, 837.6℃(开花～成熟)。试验设3个施氮量：0kg•hm^－2(CK)、168kg•hm^－2(A)、240kg•hm^－2(B);在施氮量168kg•hm^－2和240kg•hm^－2条件下分别设3个底追比例：1/2∶1/2(A1和B1)、1/3∶2/3(A2和B2)、0∶1(A3和B3)。结果表明：不同施氮处理之间植株氮积累量无显著差异;与不施氮处理相比,施氮可显著提高籽粒产量和蛋白质含量,施氮量为168kg•hm^－2、底追比例为1/3∶2/3的处理A2与处理B2、B3差异不显著,但处理A2显著提高了氮肥利用率,降低了土壤残留量和氮素表观损失量;施氮量相同,适当增加追施氮肥的比例可显著提高籽粒产量、蛋白质含量和氮肥利用率。试验还表明,在拔节期,底施氮量为84kg•hm^－2和120kg•hm^－2的处理A1、B1,在80～100cm和100～160cm土层分别出现硝态氮的累积;而底施氮量为56kg•hm^－2的处理A2,在0～200cm土层硝态氮含量和累积量与不施氮处理无显著差异。在成熟期,追施氮量大于160kg•hm^－2的处理B3、A3和B2,硝态氮在120～180cm土层出现累积高峰,已下移到小麦根系可吸收范围之外,易于造成淋溶损失;而追氮量为112kg•hm^－2的处理A2,在100～200cm土层硝态氮累积量与对照无显著差异。试验中,施氮量为168kg•hm^－2底追比例为1/3∶2/3的处理A2的籽粒产量、蛋白质含量、地上部植株氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和籽粒氮肥吸收利用率均较高,100～200cm土层未出现硝态氮的明显累积,氮素表观损失量最少,为最佳氮肥运筹方式。     

施氮量对夏季玉米产量及土壤水氮动态的影响

在黄土高原南部旱地有大量氮素残留背景的田块上,研究了不同氮肥用量对夏玉米生长及对土壤水分、硝态氮、铵态氮累积及其剖面分布的影响。结果表明：适量施氮可以提高作物产量;过量施氮没有表现出增产效果,其氮肥利用率只有3．9％,残留率则高达87．2％。施氮240kghm^-2时,0～200cm土层土壤水分达到593mm,且可以下渗到200cm土层;不施氮和施氮120kghm^-2以小区土壤的蓄水量分别为561和553mm,可下渗到180cm。对矿质态氮而言,施氮量可以显著影响土壤中硝态氮的累积和分布,但对铵态氮的影响较小;施氮0,120,240kghm^-2时．收获期土壤硝态氮累积量分别为78,148,290kghm^-2,硝态氮的下移前沿分别到达60,60,140cm。可见,适量施氮会促进作物对土壤水氮的利用。提高作物生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高硝态氮随水分淋溶危险;但硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分。     

施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响

研究了高产栽培条件下,不同施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响,同时计算了不同生育阶段土壤氮素的表观盈亏量.结果表明,与氮肥分期施用处理比较,氮肥全部用于拔节期追施处理降低了拔节期之前的土壤硝态氮含量,减少了拔节期之前土壤氮素的表观盈余量,降低了氮素向深层的淋洗;而挑旗期土壤硝态氮含量与氮肥分期施用处理无显著差异,但提高了土壤铵态氮含量;增加了成熟期0～60 cm土壤各土层土壤硝态氮含量和0～20 cm土壤铵态氮含量.氮肥全部用于拔节期追施的两处理间比较,在240 kg·hm^-2的基础上降低施氮量至168 kg·hm^-2,降低了挑旗期土壤硝态氮和铵态氮的含量,减少了挑旗期到成熟期土壤氮素的亏缺量,也使成熟期土壤硝态氮的含量降低.不同处理间籽粒产量和蛋白质产量无显著差异,施氮量为168 kg·hm^-2且全部用于拔节期追施的处理籽粒蛋白质含量最高.     

施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化及氨挥发的影响

研究了不同施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化和氨挥发的影响.结果表明,高产麦田土壤硝态氮在播种至冬前阶段不断向深层移动,并在140cm以下土层积累.施纯氮96～168 kg·hm^-2处理,增加了60 cm以上土层土壤硝态氮含量,降低了土壤氮素表观损失量占施氮量的比例,提高了小麦籽粒蛋白质含量和籽粒产量,且土壤氨挥发损失较低,基施氮氨挥发损失占基施氮量的4.23%～5.51%;施氮量超过240 kg N·hm^-2,促进了土壤硝态氮向深层的移动和积累,基施氮氨挥发损失、土壤氮素表观损失量及其占施氮量的比例均显著升高,对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,但籽粒产量降低.高产麦田适宜的氮素用量为132～204 kg N·hm^-2.     

施用控释氮肥对稻田土壤微生物生物量碳、氮的影响

借助农业部望城红壤水稻土生态环境野外观测试验站的控释氮肥试验,研究了施用控释氮肥对水稻不同生育期间稻田土壤微生物生物量碳、氮动态变化的影响。试验共设5个处理:①CK,(不施氮肥);②Urea(施用尿素);③CRNF(施用与处理②等氮量的控释氮肥);④70%CRNF(施用控释氮肥,用氮量为处理②的70%);⑤50%CRNF+M(施用控释氮肥和猪粪,总氮量为处理②的70%,其中控释氮肥用量为处理②的50%,猪粪含氮量为处理②的20%)。结果表明,施肥后10 d,施氮处理土壤微生物生物量碳和氮均达最高,随生育进程推进逐渐下降,成熟期有一定的回升;施肥初期,施用等氮量的控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)分别增加5.4%和22.5%,而水稻生育中后期,控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)下降幅度大,该处理向地上部提供氮素营养较尿素处理高;施氮量较高的CRNF处理,土壤微生物生物量碳低于控释氮肥节氮处理(70%CRNF),但在大多数取样时期,土壤微生物量氮高于控释氮肥节氮处理(70%CRNF);控释氮肥配施有机肥的节氮处理较其他单施化肥处理显著增加土壤微生物生物量碳、氮含量。控释氮肥与有机肥配施,不仅能节约氮肥用量,而且能明显地提高土壤微生物生物量碳、氮的含量。     

Uptake of fertilizer nitrogen and soil nitrogen by rice using15N-labelled nitrogen fertilizer

Data from five field experiments using labelled nitrogen fertilizer were used to determine the relative effects of soil nitrogen and fertilizer nitrogen on rice yield. Yield of grain was closely correlated with total aboveground nitrogen uptake (soil+fertilizer), less closely correlated with soil nitrogen uptake and not significantly correlated with fertilizer nitrogen uptake. When yield increase rather than yield was correlated with fertilizer nitrogen uptake, the correlation coefficient was statistically significant.Contribution from the Laboratory for Flooded Soils and Sediments, Agronomy Dept., Louisiana Agri. Exper. Sta., Louisiana State Univ., Baton Rouge, LA 70803, and Univ. of Florida, Agricultural Research and Education Center, Sanford, FL 32771.     

氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响

采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,研究了硝化抑制剂双氰胺(DCD)与纳米碳配合施用对尿素和碳酸氢铵在华北平原典型土壤潮褐土中转化的调控效果及其对油菜生长的影响.结果表明:尿素和碳酸氢铵在施入土壤后的2周内,土壤无机氮的供应强度差别较大,2周以后则基本相似.2种氮源对油菜生长及氮素利用的影响在生育前期(播种后34 d)差异显著,但最终达到商品生物量收获时,氮源之间差异不大.DCD对尿素和碳酸氢铵在潮褐土中的转化表现出显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间随DCD用量的增加而增强,且以对碳酸氢铵施入土壤后的硝化抑制效果更好.在本研究条件下,DCD用量以占肥料纯氮量的1.0％ ～1.5％相对较佳,可显著提高油菜产量,改善叶色,降低植株硝酸盐含量,提高氮肥利用率.纳米碳与DCD配合施用对土壤铵氧化有明显的协同抑制效果,且可以显著刺激油菜前期的生长发育和氮素利用,降低油菜硝酸盐含量.     

秸秆生物有机肥的施用对土壤供氮能力的影响

通过盆栽试验研究了秸秆生物有机肥的施用对土壤供氮能力的影响。结果表明,与原始秸秆相比,秸秆生物有以与尿素配合施用能明显提高土壤生物量碳,氮的含量,增幅约为3－4倍;土壤微生物量氮与土壤的供氮能力关系非常密切,前期发生强烈的微生物增殖过程,则中后期必会发生无机氮释放过程,这对作物的生长发育极为重要。同时提高了肥料氮利用率,揭示了秸秆生物有机肥配施无机氮肥改善土壤供氮能力的机理。     

氮肥调控剂对潮褐土中不同氮源氮素转化及油菜生长的影响

采用土壤培养和盆栽试验相结合的方法,研究了硝化抑制剂双氰胺(DCD)与纳米碳配合施用对尿素和碳酸氢铵在华北平原典型土壤潮褐土中转化的调控效果及其对油菜生长的影响.结果表明： 尿素和碳酸氢铵在施入土壤后的2周内,土壤无机氮的供应强度差别较大,2周以后则基本相似.2种氮源对油菜生长及氮素利用的影响在生育前期(播种后34 d)差异显著,但最终达到商品生物量收获时,氮源之间差异不大.DCD对尿素和碳酸氢铵在潮褐土中的转化表现出显著的硝化抑制作用,其抑制强度和有效抑制时间随DCD用量的增加而增强,且以对碳酸氢铵施入土壤后的硝化抑制效果更好.在本研究条件下,DCD用量以占肥料纯氮量的1.0%～1.5%相对较佳,可显著提高油菜产量,改善叶色,降低植株硝酸盐含量,提高氮肥利用率.纳米碳与DCD配合施用对土壤铵氧化有明显的协同抑制效果,且可以显著刺激油菜前期的生长发育和氮素利用,降低油菜硝酸盐含量.     

Global nitrogen fertilizer supply and demand outlook

This paper presents a brief overview of the world nitrogen fertilizer demand, high-lights trends in the global and regional developments of production capacity and provides a medium-term perspective of the global nitrogen supply/demand balance.     

Global nitrogen fertilizer supply and demand outlook

This paper presents a brief overview of the world nitrogen fertilizer demand, highlights trends in the global and regional developments of production capacity and provides a medium-term perspective of the global nitrogen supply/demand balance.     

过量施肥对设施菜田土壤菌群结构及N2O产生的影响

【背景】N_2O是一种很强的温室气体,其温室效应强度大约是CO_2的265倍。土壤氮肥施加量是影响N_2O排放的重要因素,而厌氧条件下微生物反硝化则是N_2O产生的重要途径。【目的】研究过量施肥条件下蔬菜大棚土壤菌群结构变化及其对N_2O气体排放的影响。【方法】利用自动化培养与实时气体检测系统(Robot)监测土壤厌氧培养过程中N_2O和N_2排放通量,比较过量施肥和减氮施肥模式下土壤N_2O排放模式的差异。通过Illumina二代测序平台对这2种不同施肥处理的土壤微生物群落进行高通量测序,研究不同施肥量对土壤菌群组成的影响。【结果】过量施肥土壤中硝酸盐的含量大约是减氮施肥土壤的2倍,通过添加硝酸盐使2种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg时,过量施肥土壤在厌氧培养前期N_2O气体的产生量及产生速度都明显高于减氮施肥土壤。另外,过量施肥导致土壤菌群结构发生显著改变,并且降低了土壤微生物的多样性。相对于减氮施肥,过量施肥方式富集了Rhodanobacter属的微生物。PICRUSt预测结果显示,传统施肥没有显著改变反硝化功能基因相对丰度。【结论】长期过量氮肥施用显著增加了土壤N_2O的排放,可能原因是施肥改变了包括氮转化相关微生物在内的土壤菌群组成,从而影响了土壤N_2O气体的形成与还原过程。