土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

土壤硝态氮时空变异与土教育界氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算,结果表明：0-100cm土体内,夏玉米生中土壤硝态氮均表现为在中国土层含量低,上层和下层含量高,一般以表层最高,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象,施氮肥提高了土壤硝态氮含量,而且提高程度与用量成正相关,降雨时土壤硝态氮可随水下移,在干旱条件下也可随水上移,土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响,还取决于硝态氮含量,含量越高,向下移动的越深,淋失的可能性越大;在本试验条件下,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种9叶展和9叶展-吐丝两个生育阶段,吐丝-收获则出现土壤氮素的亏缺,随着氮肥用量的增加,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大,最高平均可达274.12kgN/hm^2。研究结果表明,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏研究Ⅰ.冬小麦

不同氮肥用量下对冬小麦生育期间土壤硝态氮时空变化特征及土壤氮素表观盈亏量的研究结果表明,氮肥用量不同,硝态氮分布特征有差异,并且随着冬小麦的生长,其变化也不同。在冬小麦快速生长阶段,作物吸收可在一定深度的土层出现硝态氮亏缺区。由于灌溉的影响,土壤表层硝态氮向深层淋洗严重,即使在低氮肥水平,土壤深层仍可观察到硝态氮含量升高现象,存在淋出2m土体的可能性。并且氮肥用量越高,土壤硝态氮含量越高,硝酸盐向深层淋洗也越严重,淋出2m土体的可能性和也相应增大;在冬小麦生长前期（播种－拔节）,即使在不施氮肥处理也有土壤氮素的表观盈余,随着施肥量的增加,在拔节－扬花也出现了土壤氮素表观盈余,而扬花后各个氮肥处理均出现土壤氮素的表观亏缺,氮肥用量越高,小麦一生中土壤表观氮盈余量越大,1m土体内平均最大盈余量达199.8kgN/hm^2。研究表明,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向,而硝态氮淋洗是冬小麦生育期间土壤氮素损失的一个重要的途径。     

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。     

节水栽培冬小麦对下层土壤残留氮素的利用

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,试验在大田和原状土柱条件下进行了深层土壤放置15N标记氮肥试验,重点研究节水栽培冬小麦对夏玉米生育期淋洗到下层土壤的氮素利用能力。试验结果表明,大田条件下冬小麦根系空间分布与夏玉米存在明显差异,冬前苗期根系下扎深度可达1.0m,开花期最大根深已经超过2.0m。而且,小麦节水栽培(春季不灌水、春季灌2次水)相对于传统充分灌水模式(春季灌4次水)明显提高了根群中的下层根系比例。大田春不灌水和春灌2水条件下,冬小麦对于100~200cm深层土壤放置的15N标记氮肥均能吸收利用。土柱条件下15N标记氮肥试验进一步验证了春灌2水条件下小麦对深层土壤氮素的吸收作用,并表明植株对100~110cm、120~130cm、140~150cm各层土壤标记15N的回收率分别为16.26%、7.33%和4.38%。研究表明,节水栽培促进冬小麦根系深扎,较多的深层根系增强了小麦对深层土壤氮素的吸收和利用能力,有利于截获夏玉米季淋溶到下层土体的肥料氮,从而可减少肥料氮损失。     

春灌模式对晚播冬小麦水分利用及产量形成的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦耗水规律及高产高效灌溉制度,在大田条件下设置不灌水(W0)、1水(W1,拔节水)、2水(W2,拔节水+开花水)、3水(W3,起身水+孕穗水+开花水)和4水(W4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)等五种春季灌溉模式,研究了不同灌溉模式下晚播冬小麦水分利用特征及产量形成特点.结果表明,在晚播且免浇冬水条件下,春季每增加750m3/hm2的灌溉水量则减少土壤水消耗量约440 m3/hm2,增加小麦总耗水量约230m3/hm2;从播种到拔节,小麦阶段耗水强度低,此生育阶段控制灌溉可显著降低总耗水量;春季第一水推迟至拔节期可提高土壤水消耗量占总耗水量比例至50%,土壤水利用率增加;开花前仅灌一次拔节水可基本满足拔节-开花期耗水需要,其群体库容量与开花前灌起身水+孕穗水模式无显著差异,且由于相对降低了开花期群体叶面积,显著增加了群体粒叶比; 晚播密植条件下,单位面积穗数是群体库容形成的主要贡献因素,在保证大库容建成条件下,灌浆期灌水会降低开花前贮藏物质向籽粒再转运比例,而后期控水可显著提高开花前贮藏物质再转运比例和对库容填充的贡献率,且较高的群体库源比增强了库对源的反馈促进作用,使花后单位叶面积的物质生产能力提高,这可补偿后期水分亏缺对叶片光合生产的不利影响.连续两年试验结果显示,晚播密植条件下,春季灌拔节水和开花水可以实现高产与水分高效利用的统一.