基于DSSAT模型的吉林省黑土作物-土壤氮循环和土壤有机碳平衡

应用DSSAT模型中的CERES-Maize作物模型和Century土壤模型,分析了作物管理参数、施肥量、土壤初始氮含量和作物桔杆还田对吉林省黑土地区玉米生长、氮循环以及有机碳氮生态平衡的影响.结果表明:在玉米目标产量为12000～15000kg.hm-2条件下,最佳施氮肥量为200～240kgN.hm-2.在该氮肥用量下,玉米地上氮吸收量为250～290kgN.hm-2,其中,120～140kgN.hm-2来自土壤,130～150kgN.hm-2来自肥料;提高氮肥用量(250～420kgN.hm-2)将导致土壤残留氮明显增加(63～183kgN.hm-2);延迟追肥时间同样导致土壤残留氮增加;当玉米秸杆还田量超过6000kg.hm-2时,模拟的土壤活性有机碳、氮可以维持当年的供需平衡.建议在吉林省中部地区黑土玉米带,化肥施氮量控制在200～240kgN.hm-2,适时追肥,秸杆还田量在6000kg.hm-2以上,以确保高产和维持土壤养分生态平衡.     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系土壤硝态氮的适宜含量

采用冬小麦季不同施氮处理(夏玉米季不施氮)研究了华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系夏玉米季土壤硝态氮的适宜含量.结果表明:在播前土壤无机氮含量较高的条件下,冬小麦季施用150kgN.hm-2即可满足冬小麦/夏玉米两季作物的氮素需求;各氮肥处理在冬小麦季的氮肥施用当季的利用率仅为11%～23%,在夏玉米季氮肥残效利用率则高达30%～52%.当夏玉米播前0～90cm土层硝态氮含量达到82kg.hm-2时,无需施氮即可保证夏玉米十叶期的生长,达到151kg.hm-2时,无需施氮即可保证整个生育期的生长.夏玉米十叶期和收获后0～90cm土层硝态氮含量低于46和65kg.hm-2时,则影响作物正常生长.综合考虑产量和环境效应,冬小麦/夏玉米轮作体系中0～90cm土层硝态氮含量应控制在65～151kg.hm-2之间.     

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。     

几种控释氮肥减少氨挥发的效果及影响因素研究

采用“静态吸收法”和“土柱淋溶法”、室内模拟试验,研究几种控释氮肥施入土壤后的氨挥发损失情况、N溶出速率、土壤脲酶活性及pH值变化的关系．结果表明,施氮450mg·kg^-1土时,3种控释氮肥氨挥发损失氮总量分别比普通尿素减少49．7％、28．0％和71．2％;施氮600mg·kg^-1土时,3种控释氮肥氨挥发损失氮总量分别比普通尿素减少34．6％、12．3％和69．9％．控释氮肥能显著降低土壤氨挥发量,减少因施肥而引起的大气环境污染．控释氮肥氨挥发量与不同氮肥引起的土壤脲酶活性、pH值、土壤中氮溶出速率密切相关．土壤的氨挥发总量与肥料在土壤中溶出总量的相关系数达到0．9533,在肥料施入的前期土壤氨挥发量同土壤脲酶活性、pH值的相关系数达到0．9533和0．9908。     

黄淮海平原玉米施氮量对后茬小麦土壤剖面硝态氮和产量的影响

在冬小麦-夏玉米一年两熟模式下,玉米品种“郑单958”（植株密度9株/m^2）和小麦品种“93-9”（基本苗704株/m^2）,冬小麦基施144kg N/hm^2,研究了玉米5个施N量（0、90、180、270和360kg/hm^2）对后茬小麦期间土壤剖面硝态氮含量、无机氮总量,以及小麦氮素吸收利用和产量的影响.结果表明：（1）与不施氮相比,玉米施氮显著增加小麦季0～200cm土壤硝态氮含量;自拔节起,0～40cm、0～130cm和0～200cm硝态氮含量均随施氮量增加而递增,在硝态氮含量较高的小区增幅也大.（2）轮作一周期后,不施氮和施氮360kg/hm^2显著影响0～130cm和0～200cm无机氮总量,但在90～270 kg/hm^2之间,施氮量的影响不明显.（3）施氮小于180kg/hm^2时,成熟期小麦植株氮素和籽粒氮素积累量、氮肥利用率均随施氮量增加而递增,但不明显.（4）与不施氮相比,施氮90kg/hm^2的小麦产量和麦玉轮作总产均增加但不明显,施氮180 kg/hm^2均显著增加,施氮270kg/hm^2与180kg/hm^2无明显差异.本试验条件下,夏玉米施氮90～180 kg/hm^2是适宜的.     

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.     

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%.     

包膜尿素在华北平原夏玉米上的应用

通过连续2a的大田试验,比较研究了尿素与包膜尿素对夏播玉米郑单958和农大108产量、水分利用效率（WUE）、氮肥利用率（NUE）与土壤无机氮动态的影响,结果表明：产量与WUE随施氮量增大而增大,两种氮肥间差异不显著;包膜尿素NUE较尿素高,2004年郑单958N90kg／hm^2与农大108N180ks／hm^2条件下提高显著;施氮对土壤无机氮动态的影响具有年际间差异：2004年不施氮条件下一般呈“V”型变化趋势,施氮使其向“N”型或倒“V”型转变,而2005年施氮与不施氮条件下均呈“N”型变化趋势;施氮使土壤无机氮含量明显提高,包膜尿素较尿素效果更明显;土壤无机氮含量,包膜尿素处理以表土层最高,而尿素处理,特别是尿素N180kg／hm^2处理9叶展至吐丝期以下层土壤较高,2004年表现尤为明显。可见在降水量较多的年份,包膜尿素缓释效应明显,能有效控制无机氮的下移。华北平原夏玉米季以包膜尿素替代尿素、以一次性基施替代基肥＋追肥是完全可行的,能达到省工、增效、环保目的。     

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.     

基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响

通过田间小区试验研究了氮肥一次基施对高肥力土壤上冬小麦产量,吸氮量及氮肥利用率的影响,旨在了解高肥力土训上减少基肥氮的可行性,结果表明,高肥力土壤上冬小麦产量对氮肥的反应不明显,而施用氮肥显著增加了冬小麦吸氮量,根据差值法计算结果,当施氮量为75,112．5和150kg/hm^2时冬小麦的氮肥利用率分别为16．0％,14．5％和13．5％,表明多达84％－86．5％以上的基肥氮未被作物吸收利用,氮平衡计算的结果进一步表明,未被当季小麦利用的肥料氮主要以无机氮的形式残留于0－1m土体中,当施氮量分别为75,112．5和150kg/hm2时氮肥的土壤残留率依次为83．3％,46．0％和58．8％,而相应的表观损失率为0．5％,38．9％和19．0％,由此可见,在高肥力土壤上应严格控制基肥氮的用量或不施基肥,否则将造成氮素资源的大量浪费。     

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。     

A model to predict transformations and losses of nitrogen in UK pastures grazed by beef cattle

The model simulates the cycling of N in grassland systems grazed by beef cattle and predicts the annual amount of N in liveweight gain, and the amounts lost through ammonia volatilization, denitrification and leaching, on the basis of fertilizer application and soil and site characteristics. It aims to provide a better understanding of the way in which these various factors interact in their influence on N transformations. The model has been programmed to run on IBM-compatible personal computers and responds rapidly to changes in input parameters. The model has been constructed from the average annual amounts of N passing through various components of the N cycle in ten field systems grazed by beef cattle. The amounts were either measured directly or were calculated from empirical sub-models, assuming a balance between inputs to, and outputs from the soil inorganic N pool. The model is given wide applicability through the inclusion of a mineralization sub-model which is sensitive to soil texture, sward age, previous cropping history, and climatic zone. Another important sub-model determines the partitioning of soil inorganic N to either plant uptake or the processes of loss: the proportion partitioned to plant uptake decreases as the total amount of soil inorganic N increases. Outputs from the model indicate that fertilizer N has a strong influence on ammonia volatilization, denitrification and leaching at a given site but that, over a range of sites with a given rate of fertilizer N, total loss and the proportions lost by the three processes are greatly influenced by the amount of N mineralized by the soil. The model indicates how fertilizer N should be matched with mineralization to limit gaseous and leaching losses and to achieve optimum efficiency of N use in grazing systems.     

不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式、灌溉量对槟榔土壤氨挥发速率和挥发量的影响。结果表明：槟榔恢复期和出花期追肥灌水后,不同施肥处理均在第3天出现氨挥发速率峰值（0.50-3.42 kg.hm-2.d-1）,而后迅速下降并进入低挥发阶段。出花期氨挥发速率峰值（1.50-4.42 kg.hm-2.d-1）比恢复期氨挥发速率峰值明显高。灌水量小(300 m3. hm-2)的氨挥发率和总量比灌水量大(600 m3. hm-2)的明显减小。在同一氮水平下,有机质含量较低的氨挥发率较高。在同一有机质含量条件,氨挥发率随着N肥含量增加而升高。与单施N肥处理相比,有机肥与N肥配施可明显减少氨挥发速率和总量,可减少氮损失。     

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.     

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。     

Clinoptilolite zeolite and cellulose amendments to reduce ammonia volatilization in a calcareous sandy soil

Leaching of nitrate (NO₃ ^–) below the root zone and gaseous losses of nitrogen (N) such as ammonia (NH₃) volatilization, are major mechanisms of N loss from agricultural soils. New techniques to minimize such losses are needed to maximize N uptake efficiency and minimize production costs and the risk of potential N contamination of ground and surface waters. The effects of cellulose (C), clinoptilolite zeolite (CZ), or a combination of both (C+CZ) on NH₃ volatilization and N transformation in a calcareous Riviera fine sand (loamy, siliceous, hyperthermic, Arenic Glossaqualf) from a citrus grove were investigated in a laboratory incubation study. Ammonia volatilization from NH₄NO₃ (AN), (NH₄)₂SO₄(AS), and urea (U) applied at 200 mg N kg^–1 soil decreased by 2.5-, 2.1- and 0.9-fold, respectively, with cellulose application at 15 g kg^–1 and by 4.4-, 2.9- and 3.0-fold, respectively, with CZ application at 15 g kg^–1 as compared with that from the respective sources without the amendments. Application of cellulose plus CZ (each at 15 g kg^–1) was the most effective in decreasing NH₃ volatilization. Application of cellulose increased the microbial biomass, which was responsible for immobilization of N, and thus decreased volatilization loss of NH₃–N. The effect of CZ, on the other hand, may be due to increased retention of NH₄ in the ion-exchange sites. The positive effect of interaction between cellulose and CZ amendment on microbial biomass was probably due to improved nutrient retention and availability to microorganisms in the soil. Thus, the amendments provide favorable conditions for microbial growth. These results indicate that soil amendment of CZ or CZ plus organic materials such as cellulose has great potential in reducing fertilizer N loss in sandy soils.     

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.     

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.     

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.