稻田土壤中N的渗漏损失研究

应用大型原状土柱渗漏计研究稻田中Ｎ渗漏损失的基本规律及其机制,初步探明硝态氮淋失是稻田土壤中Ｎ淋失的重要形式之一,双季稻种植期间的硝态氮淋失量可达２０ｋｇ·ｈａ－１,Ｎ肥用量及品种对Ｎ淋失有明显影响,建议每季水稻的Ｎ肥用量不超过１５０ｋｇ·ｈａ－１     

控释尿素减施对双季稻田氮素渗漏淋失的影响

大量施用氮肥引起的土壤氮素淋失是稻田氮素损失的一个重要途径.为探究自然降雨过程中典型双季稻田氮渗漏淋失特点,采用田间渗漏池法,通过大田小区试验,研究控释尿素减施对稻田土壤60 cm深处渗漏水中氮淋失和水稻产量的影响.结果表明: 施肥初期出现氮渗漏淋失峰值,这是防控的关键时期;双季稻生长季控释尿素减氮20%(0.8CRU)和减氮30%(0.7CRU)处理全氮淋失量分别为42.3和37.7 kg·hm^-2,均显著低于常规尿素(CU)处理(53.9 kg·hm^-2),且0.7CRU处理显著低于等氮量控释尿素(1.0CRU)处理(51.3 kg·hm^-2);各施氮处理全氮渗漏淋失率为11.9%～13.5%,处理间差异不显著.0.8CRU和0.7CRU处理较CU处理明显提高了水稻产量和氮肥吸收利用率,显著增加了氮收获指数.总之,控释尿素减氮 20%～30%能保证水稻产量和防控稻田氮渗漏淋失.     

施肥对水稻产量和稻田土壤理化性质的影响

稻田土壤中养分的平衡主要取决于养分的输入与输出,其又主要受肥料的输入与植物所带走的养分所制约。不同的肥料品种、不同的施肥时期都影响养分在土壤中的吸收、转化与淋失,从而影响养分的输入与输出。稻田土壤生态系统中养分循环的研究已有很多报道。主要是不同耕作制度、不同施肥水平下,各输入输出因子的研究以及对土壤肥     

我国23个土壤磷素淋失风险评估Ⅱ.淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系

从13个省（市）采取23个耕地表层土壤,通过室内模拟试验测定其磷素淋失临界值和pH、有机质、＜0.01mm、＜0.002mm、交换性钙镁、活性铁铝、磷等温吸附特性等,以建立土壤磷素淋失临界值与土壤基本理化性质和磷吸附特性之间的关系.结果表明：土壤pH＜6.0时,随土壤pH提高临界值增加,土壤pH与临界值之间呈显著的指数关系;而当土壤pH＞6.0时,随土壤pH提高临界值减小,在pH6.5左右土壤磷素淋失临界值最高.土壤磷素淋失临界值与土壤有机质、活性铁（铝）、交换性钙之间存在显著的相关,而与交换性镁、CEC、＜0.01mm、＜0.002mm、K、Qm的相关性受土壤酸碱度影响.可以通过测定土壤有机质或活性铁的含量,来计算土壤磷素淋失临界值,评价土壤磷素淋失的风险.供试的23个土壤,除了采自湖北潜江的20号水稻土存在比较大的磷素淋失风险,其余土壤发生磷素淋失的风险很小.     

不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究

利用排水采集器法结合田间原位试验,研究了夏玉米不同施肥处理对棕壤土养分淋失的影响.结果表明:在夏玉米生长期内,影响玉米田土壤水分淋溶的主要因素是大量降雨和灌溉,夏玉米生长前期的土壤淋溶水量较大,但随夏玉米生育进程的推进而递减,各处理差异也逐渐减小;与施氮肥处理相比,秸秆还田配施氮肥处理可加剧土壤水淋溶.在夏玉米生长期内,施肥处理的土壤淋溶水硝态氮浓度均呈"双峰"曲线变化趋势,而铵态氮浓度则呈先升后降的变化趋势.玉米田土壤氮素淋失以硝态氮形式为主,其累计淋失量为12.90～46.53 kg·hm-2,铵态氮的累计淋仅为1.66～5.11 kg·hm-2,两种形态氮的淋失量都随施氮量的增加而升高.秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失率比单施氮肥处理高6.53%～13.07%,低氮处理的氮素淋失率比高氮处理高3.66%～10.10%;玉米田土壤速效磷的累计淋失量较小,仅为0.148～0.235 kg·hm-2,而速效钾的累计淋失量较大,为7.08～13.00 kg·hm-2.在夏玉米生长后期,秸秆还田配施氮肥处理使土壤速效磷淋失量升高,并可加剧土壤速效钾的淋失,而单施氮肥处理作用不明显.     

农田土壤磷素淋溶及其预测

农田土壤磷的淋溶损失,不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升,还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上,阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法,并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。     

固磷基质(无定形铁)淋失特征及其与磷素淋失的关系

采用淋洗试验研究了水田土壤固磷基质（无定形铁）淋失特征及其与磷素淋失的关系。结果表明,添加柠檬酸和葡萄糖培养处理对无定形铁、络合态铁的淋失具有极显著效应,水分和温度等因素对无定形铁和络合态铁的淋失交互效应显著;相关分析表明,固磷基质（无定形铁）淋失与磷素淋失的相关关系显著,说明对磷素淋失有一定的影响。     

控释配方肥氮素在芥菜连作期的去向和平衡

采用小型渗漏计,在施用水溶性肥料及其与控释肥料组成的控释配方肥条件下,研究了3个生长季连作芥菜的吸氮量、N₂O排放损失、氮素淋溶损失、氮素残留和其他损失量.结果表明： 在含25%控释氮素的控释配方肥处理下,芥菜的吸氮量逐季增加,后期显著高于水溶性肥料处理.水溶性肥料处理的N₂O累积排放量和氮素淋溶损失量明显高于控释配方肥处理,各肥料处理氮素淋失的形态均以NO₃^--N为主.相对于水溶性肥料,控释配方肥能改变氮素的去向,氮素吸收利用率提高75.4%,土壤残留增加76.0%,淋溶损失和其他表观损失分别减少27.1%和66.3%.施用控释配方肥是减少氮素各种形式损失、显著提高氮肥利用率的有效途径,控释肥料是氮素养分高效利用的环保型肥料.     

上海郊区农田生态系统的养分循环和施肥

农田生态系统的氮、磷、钾营养元素的输入,主要是通过肥料、种子、灌溉水及降水,氮素还可从大气通过土壤自生固氮进入系统;另一方面,农田生态系统的氮、磷、钾营养元素输出,则通过收获作物、淋失及流失,氮素还可通过反硝化和挥发损失而输出该系统。本研究的数据资料,主要有三个方面来源: 1.调查研究有关农田生态系统养分循环的许多资料,例如有机肥料和化学肥料的施用量、灌水定额及降水量、种子用量、作物籽粒和茎秆的净生物量、各种种植制度的种植面积等,可通过调查搜集有关资料,而取得代表上海郊区情况的     

基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略

生态化学计量学是评价水体营养状态的重要手段,利用其氮磷比指标探讨了我国太湖主要入湖河流苕溪的营养状态。野外监测结果显示,苕溪水体氮素超标严重,磷素污染轻度,硝酸盐、颗粒态磷为氮磷的主要赋存形态,且氮磷浓度呈现相似的季节变化规律,表明苕溪主要受农业面源污染影响。氮磷比分析表明,苕溪水体春、秋季处于磷素限制状态,夏季适合藻类生长,冬季低温条件下不利于藻类的大量繁殖;苕溪生物量增长受磷素限制,线性拟合亦显示其氮磷比主要受磷素波动的调控;苕溪干流大面积暴发蓝藻水华的风险较部分支流及死水区低,苕溪水入湖后,特别是夏季其暴发风险将显著提高。针对苕溪水体的富营养化现状,提出若干条水质改善应对策略。     

Nitrogen fate and environmental consequence in paddy soil under rice-wheat rotation in the Taihu lake region, China

Field undisturbed tension-free monolith lysimeters and ¹⁵N-labeled urea were used to investigate the fate of fertilizer nitrogen in paddy soil in the Taihu Lake region under a summer rice-winter wheat rotation system. We determined nitrogen recovered by rice and wheat, N remained in soil, and the losses of reactive N (i.e., NH₃, N₂O, NO₃ ^?, organic N and NH₄ ⁺) to the environment. Quantitative allocation of nitrogen fate varied for the rice and wheat growing seasons. At the conventional application rate of 550 kg N ha^?1 y^?1 (250 kg N ha^?1 for wheat and 300 kg N ha^?1 for rice), nitrogen recovery of wheat and rice were 49% and 41%, respectively. The retention of fertilizer N in soil at harvest accounted for 29% in the wheat season and for 22% in the rice season. N losses through NH₃ volatilization from flooded rice paddy was 12%, far greater than that in the wheat season (less than 1%), while N leaching and runoff comprised only 0.3% in the rice season and 5% in the wheat season. Direct N₂O emission was 0.12% for the rice season and 0.14% for the wheat season. The results also showed that some dissolved organic N (DON) were leached in both crop seasons. For the wheat season, DON contributed 40–72% to the N- leaching, in the rice season leached DON was 64–77% of the total N leaching. With increasing fertilizer application rate, NH₃ volatilization in the rice season increased proportionally more than the fertilizer increase, N leaching in the wheat season was proportional to the increase of fertilizer rate, while N₂O emission increased less in proportion than fertilizer increase both in the rice season and wheat season.     

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5年平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥（NK）、平衡施用氮磷钾无机肥（NPK）、无机氮磷钾肥配施硅肥（NPKSi）、无机氮磷钾肥配施有机肥（无机肥占3/5）、NPK基础上增施磷肥（NKhP）、NPKM基础上增施磷肥（NKhPM）处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥（NK）平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳（MBC）平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理（NKhP）虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳（MBC）降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理（包括NKhP、NKhPM）易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。     

不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

为优化双季稻水肥管理措施,在福建省东部双季稻区设置田间径流小区试验,研究了T₀(对照,未施肥+常规灌溉)、T₁[习惯施肥(273 kg N·hm^-2, 59 kg P·hm^-2, 112 kg K·hm^-2)+常规灌溉]、T₂[优化施肥(240 kg N·hm^-2, 52 kg P·hm^-2, 198 kg K·hm^-2)+常规灌溉]和T₃(优化施肥+节水灌溉)4种水肥耦合处理下双季稻产量、养分吸收利用及田面水氮、磷流失变化。结果表明: 与T₀相比,T₁、T₂和T₃处理早稻稻谷产量显著提高了0.7、1.0和1.1倍,晚稻稻谷产量显著提高了0.9、1.1和1.0倍;T₁、T₂和T₃处理早、晚稻植株地上部分,尤其稻谷氮、磷吸收量增加显著,早稻稻谷氮吸收量分别增加1.1、1.2和1.2倍,磷吸收量增加0.9、1.4和1.6倍,晚稻稻谷氮吸收量增加0.8、1.0和1.0倍,磷吸收量增加0.7、0.9和0.9倍。T₃比T₁处理早稻氮、磷肥农学利用率分别显著增加71.1%和69.2%,晚稻分别显著增加26.4%和25.0%,但田面水可溶性总氮流失量减少了16.0%,并以硝态氮流失为主;T₂与T₃处理早晚稻氮、磷肥农学利用率差异均不显著。本试验中的优化水肥管理措施(T₃)既能促进水稻氮、磷吸收利用,提高双季稻产量,又能降低早稻田面水氮素尤其是硝态氮的流失。本研究可为福建省东部双季稻区水肥利用管理和氮、磷面源污染防治提供理论支持。     

Effects of 15N application frequency on nitrogen uptake efficiency in citrus trees

Two irrigation systems were used to compare nitrogen uptake efficiency in citrus trees and to evaluate the NO₃⁻ runoff in «Navelina» orange trees [Citrus sinensis (L.) Osbeck] on Carrizo citrange rootstock (Citrus sinensis × Poncirus trifoliata Raf.). These were fertilized with 125 g N as labelled K¹⁵NO₃ and grown outdoors in containers filled with a sand-loamy soil. Two groups of 3 trees received this N dose either in five equally split applications by a flooding irrigation system or in 66 applications by drip. Trees were harvested at the end of the vegetative cycle (December) and the isotopic ratios of ¹⁵N/¹⁴N were measured in the soil-plant system. The N uptake efficiency of the whole tree was higher with drip irrigation (75 percnt;) than with flooding system (64 percnt;). In the 0-90 cm soil profile, the N immobilized in the organic fraction was similar for both irrigation methods (around 13 percnt;), whereas the N retained as NO₃⁻ was 1 percnt; of the N applied under drip and 10 percnt; under flooding. In the last case, most of NO₃⁻ remained under root system and it could be lost to leaching either by heavy rainfalls or excessive water applications. These results showed that a drip irrigation system was more efficient for improving water use and N uptake from fertilizer, in addition to potentially reduced leaching losses.     

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。     

水氮配合对绿洲沙地农田玉米产量、土壤硝态氮和氮平衡的影响

在黑河中游边缘绿洲沙地农田研究了不同的水氮配合对玉米产量、土壤硝态氮在剖面中的累积和氮平衡的影响.结果表明,施氮处理较不施氮处理产量增加48.22%～108.6%,施氮量超过225 kg hm-2,玉米产量不再显著增加.受土壤结构影响土壤硝态氮在土壤中呈"W"型分布,即土壤硝态氮含量在0～20 cm、140～160 cm和260～300 cm土层均出现峰值,并随施氮量增加,峰值增高.在常规高灌溉量处理硝态氮含量峰值最高值出现在260～300 cm土层,节水25%灌溉处理硝态氮含量峰值最高值出现在土壤表层0～20 cm土层.在常规高灌溉量处理0～300 cm土层中200～300土层硝态氮累积量所占比例最高,介于27.56%～51.86%之间;节水25%灌溉处理在0～300 cm土层中100～200土层硝态氮累积量所占比例最高,介于32.94%～38.07%之间;表明低灌溉处理下土壤硝态氮在土壤浅层累积较多,而高灌溉处理使更多的硝态氮淋溶至土壤深层.与2006年相比,2007年不施氮处理0～200 cm土层土壤硝态氮含量和积累量均明显减少;而施氮处理变化很小,在低灌溉处理甚至表现出硝态氮含量和积累量增加,表明施氮是土壤硝态氮累积的主要来源,而灌溉则使硝态氮向土壤深层淋溶.0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量平均介于27.66～116.68 kg hm-2、氮素表观损失量平均介于77.35～260.96 kg hm-2,和施氮量均呈线性相关,即随施氮量增加,土壤硝态氮累积量和氮素表观损失量均增加,相关系数R2介于0.79～0.99之间,相关均显著.随施氮量增加,玉米总吸氮量和氮收获指数增加,氮的农学利用率降低,而灌溉的影响较小.施氮量超过225 kg hm-2时,地上部植株氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率开始有降低趋势.所以,在沙地农田,节水10%～25%的灌溉水平和225 kg hm-2的施氮水平可以在避免水肥过量投入的基础上减少土壤有机氮淋溶对地下水造成的污染威胁.     

长期不同养分投入对土壤养分和水稻生产持续性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站15a长期田间定位试验为研究对象,分析了不同养分投入对稻田土壤养分和水稻产量可持续性的影响.结果表明,化肥与系统内循环的有机物料循环的肥力效力和产量效应基本一致,有机物料循环更有利于土壤有机质和氮素的积累;在不同养分投入下,土壤耕层有机质和全氮均呈上升趋势,年均增长率分别为1.5%～5.8%和2.5%～9.4%;与试验前相比,不同养分投入耕层磷素变动幅度在-18.3%到30%之间,钾素养分有所亏缺,下降幅度在8.1%～22.6%之间;通过可持续性指数的分析得出,土壤N素养分的可持续性对化肥的依赖性较大,而P、K养分的可持续性则对有机肥的依赖性更高.稻田生态系统具有良好的自维持能力,系统内有机物循环有利于提高稻谷产量的稳定性和可持续性.     

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。     

水氮互作对小麦土壤水分利用和茎中果聚糖含量的影响

通过田间试验,以强筋小麦济麦20为材料,设置3个施氮水平：0 kg·hm^-2（N₀）、180 kg·hm^-2（N₁）、240 kg·hm^-2（N₂）;4个灌水处理：不灌水（W₀）、底墒水+拔节水+开花水（W₁）、底墒水+冬水+拔节水+开花水(W₂)、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W₃),每次灌水量为60 mm,研究水氮互作对土壤水分含量、旗叶光合速率、倒二茎中果聚糖含量及氮肥和水分利用效率的影响.结果表明：施氮水平为180 kg·hm^-2处理的旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量较高,籽粒产量、氮肥表观利用效率、氮肥农学利用率和水分利用效率最高;施氮水平为240 kg·hm^-2处理的茎中果聚糖含量较高;不施氮（N₀）或施氮过多（N₂）均不利于小麦籽粒产量、氮肥和水分利用效率的提高.W₁水分处理促进了倒二茎中果聚糖的积累和向籽粒的转运,有利于产量的提高.180 kg·hm^-2施氮水平配合灌溉底墒水+拔节水+开花水的水氮交互处理（N₁W₁）具有较高的籽粒产量及较高的氮肥和水分利用效率,在此基础上增加施氮量或灌水量,小麦旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量升高,籽粒产量无显著变化或降低,氮肥和水分利用效率降低.