不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465 kg N·hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P《0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66 μg·m-2·h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13 μg·m-2·h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55 g N·hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.     

新疆灰漠土区不同肥料配比土壤氨挥发原位监测

在17a的新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验区,采用通气法对春小麦种植体系8种处理,即(1)对照(种植、不施肥,CK)、(2)施氮肥(N)、(3)施氮磷肥(NP)、(4)施氮钾肥(NK)、(5)施氮磷钾肥(NPK)、(6)施氮磷钾肥+有机肥增量(NPKM1)、(7)施氮磷钾化肥+有机肥常量(NPKM2)、(8)施氮磷钾化肥+秸秆还田(NPKS)的氨挥发损失与不同肥料配比、长期不同施肥土壤特性变化之间关系进行研究.结果表明:(1)在当地春小麦种植典型施肥模式,即"基肥撒施后机械翻耕,追肥撒施后灌水"下,在施氮量为84.97～241.5 kg · hm-2的条件下,不同处理基肥氨挥发累积量为0.194～2.236 kg N · hm-2之间;追肥氨挥发累积量在0.078～0.210 kg N · hm-2之间,远低于基肥氨挥发量;基肥和追肥氨挥发损失氮素之和占总施氮量的0.39%～1.23%.(2)相同施氮量241.5 kg · hm-2的N、NP、NK、NPK 4个处理,氨挥发累积量分别为1.017、0.944、1.988、2.437 kg N · hm-2,氨挥发量与不同处理土壤速效钾含量相关性达显著水平(r=0.951, P<0.05,n=4).(3)施氮量分别为151.8、84.9、216.7 kg · hm-2有机肥处理NPKM1、NPKM2、NPKS的氨挥发累积量分别为1.404、1.041、1.583 kg N · hm-2,氨挥发量与氮肥使用量呈显著正相关(r=0.581,P<0.05,n=18).以上结果表明,氨挥发不是新疆灰漠土长期定位试验春小麦体系氮肥损失的主要途径;不同肥料配比和长期不同肥料配比造成土壤特性的变化是7种施氮肥处理氨挥发差异的主要原因.     

三江平原典型小叶章湿地土壤氨挥发特征及影响因素

采用通气法对三江平原典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤的氨挥发进行了原位测定,并对其主要影响因素进行了分析。结果表明,二者的氨挥发速率在生长季内的变化趋势基本一致,7月中旬前出现两次挥发高峰和一次低值,之后整体呈严格单调下降趋势,后者的氨挥发速率较高,平均为前者的1.35±0.53倍;二者累计氨挥发量的变化趋势也基本一致,7月中旬前增加迅速,且值比较接近;之后增加缓慢,但其值发生明显分异,表现为后者大于前者;生长季内,典型草甸小叶章湿地土壤的氨挥发总量为6.35 kg N.hm-2,而沼泽化草甸小叶章湿地则为6.87 kg N.hm-2,二者之比为1∶1.08;氮素物质基础不是影响二者氨挥发过程的重要限制因素,大气温度及其所引起的其它温度波动是影响氨挥发速率变化的重要因素;降水及土壤水分波动与散失是引起氨挥发速率局部波动的重要原因;土壤pH和质地是导致氨挥发速率普遍较低的根本原因;而各种因素综合作用的结果则是引起二者氨挥发速率和氨挥发量变化及差异的主要原因。     

不同施肥措施对黄河上游灌区油葵田土壤N2O排放的影响

农田土壤已成为大气氧化亚氮(N2O)最大的人为释放源,为了解长期有机肥与无机肥配施对后茬作物土壤N2O排放的影响,本研究基于宁夏河套地区典型冬小麦-油葵复种农田生态系统,利用静态箱-气相色谱法对后茬作物(油葵)种植期内土壤N2O通量特征进行了测定.结果表明:前茬施肥对后茬油葵土壤N2O排放具有显著的刺激效应,N300-OM(210kg N·hm-2无机肥、90 kg N·hm-2有机肥)、N240-OM1/2(195 kg N·hm-2无机肥、45 kg N·hm-2有机肥)、N300(300 kg N·hm-2无机肥)和N240(240 kg N·hm-2无机肥)处理下土壤N2O生长季平均通量为(34.16!9.72)、(39.69!10.70)、(27.75!9.57)和(26.31!8.52)μg·m-2·h-1,分别是对照样地的4.09、4.75、3.32、3.15倍.施肥处理下油葵生长季内N2O总累积排放量高达1242.5~796.7 g·hm-2,是对照组的4.67~2.99倍;在整个生长季,有机肥与无机肥配施处理N2O排放速率都维持在较高水平,各月累积排放量间无显著差异;而单施化肥处理N2O排放速率逐渐下降,生长季初期为主要排放阶段,7月累积排放量占总排放量的41.3%~41.8%;不同施肥方式下,有机肥与无机肥配施处理N2O总累积排放量显著高于单施化肥,但相同施肥方式下高氮量处理与减氮优化处理(N300-OM与N240-OM1/2,N300与N240)间差异不显著.受干旱影响,土壤水分是控制油葵田土壤N2O排放的主要环境因素.有机肥与无机肥配施处理下N2O排放速率与NH4+-N含量呈显著正相关,而所有处理下N2O排放速率与土壤NO3--N含量均不相关,表明添加有机肥会持续改善土壤NH4+-N供给进而增加N2O排放.     

曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟

以污染河道为研究对象,模拟研究污染河道在曝气充氧(底泥曝气,ES组;水曝气,EW组)条件下氨挥发的特性,探讨主要影响因素及其作用过程.研究表明,污染河道水体具有一定氨挥发潜力,在实验室模拟条件下,氨挥发速率平均为2.51mg·m-2·h-1,相当于0.50 kgN· hm-2·d-1;曝气污染河道水体的氨挥发有一定的促进作用,与对照相比(EC组)氨挥发速率和累积氨挥发量存在显著差异(P＜ 0.05);不同曝气方式对氨挥发过程影响不同,氨挥发速率存在显著差异(P＜0.05);至实验结束,EW组的累积挥发量为2809.76 mg/m2,分别是ES组和EC组的1.17和2.25倍;各实验组的氨挥发累积量用一级动力学方程能很好地拟合,根据模型可以预测氨挥发量;同一温度条件下,pH值、铵氮浓度和通气频率是影响氨挥发的主要因素;曝气可以通过增加通气频率和提高水体pH值来促进氨挥发进行;在曝气作用下随着硝化过程的进行对氨挥发有一定的限制作用;曝气条件下,氨挥发作用在硝化过程启动阶段最为明显.     

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.     

水肥耦合对玉米籽粒全氮含量的影响

采用四因素五水平(1/2实施)二次通用旋转组合设计,选取灌水、施氮肥、施磷肥和秸秆覆盖四因素作为试验因素,在辽西半干旱区褐土农田进行了水肥耦合效应长期定位试验。按照二次通用旋转组合设计统计分析方法建立回归模型,分析了水肥耦合对玉米籽粒全氮含量的影响。结果表明:水肥单因子对籽粒全氮的含量有较明显的影响,影响顺序为施氮秸秆覆盖施磷灌水;当灌水量为700m3.hm-2、施氮量为180kg.hm-2、施磷量为120kg.hm-2和秸秆覆盖量为7500kg.hm-2时,它们每个因素对玉米籽粒全氮含量的影响都集中11.7g·kg-1,此时籽粒蛋白质含量为73g·kg-1,产量为12000kg.hm-2,表明该处理组合下,玉米的经济效益和生态效益达到最佳,推荐生产上以此进行施肥。     

中国小麦季氮素养分循环与平衡特征

通过汇总2000—2011年文献数据以及国际植物营养研究所实测试验数据,研究了华北、长江中下游和西北地区小麦季经过土壤界面的氮素输入和输出各项养分循环参数,分析并评估了3大区域的氮素养分平衡状况.结果表明:华北、长江中下游和西北地区小麦季氮肥平均施入量分别为170、183和150 kg N·hm-2,上季作物秸秆氮素还田量分别为74.6、15.2和8.1 kg N·hm-2,种子带入量分别为4.9、4.2和3.5 kg N·hm-2.华北地区来自非共生固氮、大气沉降和灌溉水氮素养分输入量分别为15、12.9和9.9 kg N·hm-2,长江中下游地区分别为15、14.5和5.8 kg N·hm-2,西北地区分别为15、9.4和7.7 kg N·hm-2.小麦收获时华北、长江中下游和西北地区地上部作物吸收的氮分别为174.3、144.4和122.3 kg N·hm-2,华北地区通过氨挥发、N2O排放和淋溶损失的氮素分别为19.9、2.6和11.8 kg N·hm-2,长江中下游地区分别为9.4、2.4和15.5 kg N·hm-2,西北地区小麦季氨挥发和N2O排放量分别为3.4和0.7 kg N·hm-2,不计淋溶损失的氮素.由此计算的小麦季氮素养分平衡结果显示,华北、长江中下游和西北地区的氮素养分均表现为盈余,盈余量分别为78.7、66.0和67.3 kg N·hm-2,超出了养分允许平衡盈亏率,应适当调整氮肥投入,避免氮肥的不科学施用带来的负面环境影响.     

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.     

不同施肥模式下夏玉米田间土壤氨挥发规律

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式对夏玉米田间土壤氨挥发的影响.结果表明:单施化肥与秸秆还田配施化肥处理的田间氨挥发速率日变化与白天田间土壤表层温度(简称地温)变化表现基本一致,呈现由低到高的"单峰"趋势.夏玉米田间氨挥发损失的高峰期主要发生在白天11:00～13:00.但持续时间较短,单施化肥与秸秆还田配施化肥处理均在氮肥施入当天田间氨挥发速率达最高值,此后迅速降低,氨挥发损失主要集中于前7d,累计氨挥发量占总量的88.57%～96.72%.与单施化肥相比,秸秆还田配施化肥可显著减少氨挥发损失4.06～8.25 kg · hm-2,氨挥发损失率降低0.37%～1.17%.夏玉米大喇叭口期后对氮素需求较多,较高的田间土壤持水量均可以削弱氨挥发损失.确定适宜的秸秆与氮肥配比量,适量增加大喇叭口期的氮肥追施量配合及时浇水,是提高氮肥利用效率的有效途径之一.     

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.     

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.     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.     

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.     

旱地小麦深施磷肥对土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响

为探明磷肥在旱地小麦生产上的作用,寻求旱地小麦最佳施磷方式,在山西省闻喜县进行了低磷(75kg·hm~(-2))、中磷(112.5 kg·hm~(-2))、高磷(150 kg·hm~(-2))3个施磷量条件下20 cm、40 cm 2个深度施磷的田间试验,研究其对旱地麦田土壤水分及植株氮素吸收、利用的影响。结果表明:增加施磷量,越冬期-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量提高,且深层施磷效果较好,尤其有利于返青期土壤蓄水量提高。增加施磷量,各生育时期植株含氮率提高,各生育时期植株氮素积累量显著提高,且深层施磷效果较好,尤其开花期含氮率。增加施磷量,花前各器官氮素运转量显著提高,深层施磷叶片氮素运转量对籽粒的贡献率提高,成熟期叶片氮素积累量及其所占比例显著降低。40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)花后氮素积累量最高。此外,越冬-孕穗期0~100 cm土层土壤蓄水量与花前氮素运转量关系密切,尤其与叶片氮素运转量关系密切,开花期土壤水分与花后氮素积累量关系系数最大。总之,增加施磷量,有利于提高花前1 m内土壤水分,有利于促进植株氮素积累、运转,且深层施磷效果显著,尤其可促进叶片氮素转移到籽粒,有利于开花期含氮率提高,有利于花后氮素积累。最终,40 cm深度施磷150 kg·hm~(-2)可显著提高旱地小麦氮肥吸收效率、氮肥生产效率、氮素收获指数。     

稻田氮肥的氨挥发损失与稻季大气氮的湿沉降

通过田间小区与大田试验,对稻季期间氮肥的氨挥发损失和大气氮湿沉降状况进行了收集和监测。结果表明,每次施肥后的1～3日内氨挥发损失达到最大值,氨挥发损失受当地气候条件(如光照、温度、湿度、风速、降雨量)、施肥时期以及田面水的NH4^+-N浓度等因素的影响,大气氮湿沉降与施肥量和降雨量有关,稻季内由湿沉降带入土壤或地表水中的氮为7．51kg·hm^-2。其中,NH4^+-N的比例为39．8％～73.2％,平均为55．5％;稻季中总氨挥发量与湿沉降的NH4^+-N平均浓度和总沉降量的相关系数分别达到0．988和0．996,呈显著相关性。