关中农田氮肥利用及NO3--N淋移特点

论文摘要

为研究氮肥在农业中的面源污染,2007至2009年在陕西杨凌国家黄土肥力与肥料效益监测基地安排了田间定位试验,通过小麦、玉米轮作,研究了不同施氮量和秸秆覆盖对作物产量、氮肥利用率、土壤养分及土壤氮素淋洗的影响,并结合试验对关中灌区小麦/玉米轮作农户施肥情况进行了调查,取得的重要研究结果如下:1.不同施氮量和秸秆覆盖对冬小麦、夏玉米产量和氮肥利用率的影响在小麦/玉米轮作条件下,试验设不施氮（N1,0 kg?hm-2?a-1）、常规施氮（N2,471 kg?hm-2?a-1,小麦、玉米两季作物施肥量,以下同）、推荐施氮（N3,330 kg?hm-2 ?a-1）、减量施氮（N4,165 kg?hm-2?a-1）、增量施氮（N5,495 kg?hm-2?a-1）和推荐施氮+秸秆覆盖（N3+S）6个不同施肥处理。结果表明,2008年小麦产量,除N4外,各施肥处理与不施肥相比均显著增加,但各施肥处理间差异不显著,以N3+S处理产量最高,为4729 kg/hm2,比N1提高48.5%,氮肥利用率以N4最高,但其小麦产量与N1没有显著差异。2009年小麦产量各施肥处理与不施肥相比,均显著增加,以N3处理最高,为6240 kg/hm2,比N1增加了44.4%,比N4增加了16.2%。N3的氮肥利用率达到53.6%,显著高于N2、N4、N5处理。2008年玉米产量以N3最高,为8739 kg/hm2,比N1显著提高49.5%,氮肥利用率以N4最高,为27.4%,但N4产量与N1处理没有显著差异。2009年玉米产量,施肥处理与不施肥处理相比显著增加,以N3+S最高,比N1增加77.6%,氮肥利用率为35.3%。N2处理产量比N1提高77.4%,但氮肥利用率只有17.9%。在本试验条件下,比较合理的施氮量为小麦150 kg/hm2,玉米180 kg/hm2,但秸秆覆盖与否对其影响还未明确,仍需进一步研究。2.不同施氮量和秸秆覆盖对土壤剖面养分累积的影响通过田间原位淋溶装置研究了不同施氮量和秸秆覆盖对小麦/玉米轮作农田01 m土层硝态氮累积的影响。小麦/玉米轮作两年后,不同处理0-1 m土壤中残留NO3--N总量在39.1～345.4 kg/hm2之间,顺序从高到低依次为:N2>N5>N3+S>N3>N4>N1,施肥处理中N4处理最低为51.01 kg/hm2,N2处理总累积量最高,为345.4 kg/hm2,比N1和N4显著增加。年施氮量330 kg ? hm-2（N3）时,秸秆覆盖与否不影响NO3--N的剖面分布。同一土层NH4+-N含量不同处理间没有显著差异。N5处理在60-80 cm NH4+-N累积量达到峰值,为7.49 kg/hm2,比0-20 cm、20-40 cm和80-100 cm土层显著增加,分别增加84.9%、48.9%和59.0%。N3+S处理在60-80 cm累积量为8.62 kg/hm2,比0-20 cm、20-40cm和80-100 cm土层显著增加,分别增加60.8%、57.7%和85.6%。不同处理有效磷含量在土壤剖面分布相似,在0-20 cm土层含量较高,下层含量降低并趋于稳定。N3+S处理0-20 cm土层有效磷含量最高,为20.45 mg/kg,比N1处理和N5处理显著增加,分别增加106.7%和65.5%。不同处理对土壤耕层全氮、全磷、有机质含量没有显著影响。N3+S处理显著增加了耕层土壤有效钾含量,分别比N1和N2提高26.4%和17.0%。年施氮量330 kg/hm2时,可减少NO3--N在土壤剖面的残留量,同时秸秆覆盖可提高耕层土壤肥力。3.不同施氮量和秸秆覆盖对土体中氮素淋溶的影响NO3--N淋溶量随施氮量的增加而增大,氮肥的过量施用及秸秆覆盖易造成NO3--N淋溶。2008年N3+S处理90 cm处年NO3--N流失量最大,为22.32 kg ? hm-2,施肥造成的氮流失量为16.44 kg ? hm-2,比相同施氮量不覆盖处理（N3）高158.9%,2009年NO3--N流失量以N5最高,为3.33 kg /hm2。施肥处理年总氮淋溶量均高于N1处理,以N2处理最高,为3.74 kg/hm2,比N1处理高152.3%,与N5相比,年施氮量减少4.65%,总氮淋失量却增加20.5%。可见,在大水漫灌时,秸秆覆盖易造成氮素淋失,而在本地区的自然降雨条件下,秸秆覆盖对淋溶有缓冲作用。4.陕西省关中灌区大田施肥现状调查2009年对关中地区杨陵、武功和扶风3地农民大田施肥情况进行了调查,结果表明,冬小麦的化肥纯N平均用量为218.7 kg/hm2,P2O5平均用量为133.4 kg/hm2。夏玉米的化肥纯N平均用量为277.9 kg/hm2,P2O5平均用量为15.9 kg/hm2,各农户间施肥差异较大。依据作物养分系数和专家推荐施肥制定的合理施肥量范围,冬小麦氮肥施用合适的农户只占19.8%,氮肥投入偏低的占36.6%,很高的占35.6%。夏玉米氮肥投入合适的农户占13%,76%的农户施氮量超出合适范围。年总P2O5投入合适的农户占50%,投入偏低的农户占34%。农民磷肥施用主要在小麦季,氮磷肥多作基肥一次性施入,追肥较少。当地农民存在不合理施肥习惯,各部门应相互配合,指导农民掌握合理的施肥技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 农田氮素损失与环境污染
• 3^--N 淋溶的因素'>1.2.2 影响 NO₃^--N 淋溶的因素
• 1.2.3 减少氮素淋溶的措施
• 第二章 陕西省关中灌区大田施肥现状调查
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 调查内容与方法
• 2.1.2 评价标准
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 调查农户的基本情况
• 2.2.2 关中灌区大田作物养分平均用量及标准差
• 2.2.3 关中灌区冬小麦、夏玉米的养分投入分布
• 2.2.4 关中灌区大田作物不同投入时期养分数量及比例
• 2.3 结果与讨论
• 第三章 不同施氮量和秸秆覆盖对冬小麦、夏玉米产量和氮肥利用率的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验地概况
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 测定项目与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同施氮量和秸秆覆盖对冬小麦产量和氮肥利用率的影响
• 3.2.2 不同施氮量和秸秆覆盖对夏玉米产量和氮肥利用率的影响
• 3.3 讨论
• 第四章 不同施氮量和秸秆覆盖对土壤剖面养分累积的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验地概况
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 测定项目与方法
• 4.2 结果与分析
• 3^--N 累积的影响'>4.2.1 不同施氮量和秸秆覆盖对土壤 NO₃^--N 累积的影响
• 4-N 累积的影响'>4.2.2 不同施氮量和秸秆覆盖对土壤 NH₄-N 累积的影响
• 4.2.3 不同施氮量和秸秆覆盖对土壤有效磷的影响
• 4.2.4 不同施氮量和秸秆覆盖对耕层土壤全氮、全磷、有效钾、有机质的影响
• 4.3 讨论
• 第五章 不同施氮量和秸秆覆盖对土体中氮素淋溶的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验地概况
• 5.1.2 试验设计
• 5.1.3 地下水采样方法和评价标准
• 5.1.4 测定项目与方法
• 5.2 结果与分析
• 3^--N 含量'>5.2.1 杨凌地下水 NO₃^--N 含量
• 5.2.2 不同施氮量和秸秆覆盖对硝、铵态氮淋溶的影响
• 5.2.3 不同施氮量和秸秆覆盖对淋溶水量的影响
• 5.2.4 不同施氮量和秸秆覆盖对总氮淋溶的影响
• 5.2.5 不同处理对土壤-作物系统氮素平衡的影响
• 5.3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介