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砂姜黑土麦玉轮作不同施氮量下土壤矿质氮运移规律及分布特征
1
作者 吕金岭 高燕哺 +2 位作者 骆晓声 郭战玲 李太魁 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第4期990-999,共10页
砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤,由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙,砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此,本研究设置CK(无氮磷钾肥)、TR(传统高氮)、OPT(优化施氮)和ZOPT(再优化施氮)4个处理,采用剖面取样和... 砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤,由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙,砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此,本研究设置CK(无氮磷钾肥)、TR(传统高氮)、OPT(优化施氮)和ZOPT(再优化施氮)4个处理,采用剖面取样和同位素示踪方法,探究砂姜黑土麦玉轮作氮素运移规律及作物吸收利用率。结果显示,长期施肥条件下,砂姜黑土NO_(3)^(-)-N残留量主要集中在0~20 cm土层,其次为50~60 cm土层,120 cm以下NO_(3)^(-)-N残留量低且变化不显著;从3季取样来看,不同施氮处理NO_(3)^(-)-N残留量主要在0~20 cm和40~60 cm层,20~40 cm层最低。其中第1季(玉米季)不同处理当季^(15)N残留量主要集中在0~20 cm土层,其余土层较低;第2季(小麦季)0~20 cm土层^(15)N残留量增加显著,其余土层增幅较小;第3季(玉米季)由于极端降雨的影响,0~20 cm土层^(15)N占比下降,^(15)N残留量占比由第2季的71.0%~83.0%降低至52.3%~56.5%,20~60 cm土层^(15)N残留量增幅明显,80~100 cm土层有小幅上升。各处理三季作物产量无显著差异(P>0.05),而^(15)N利用效率表现为ZOPT>OPT>TR,说明190 kg·hm^(-2)施氮量可满足砂姜黑土当季麦玉轮作氮素需求。除此之外,不同处理3季平均氮素损失在31.8%~36.4%之间,其中TR处理最高,ZOPT处理最低。研究表明,砂姜黑土常规气象条件下化肥氮主要以作物吸收和土壤残留为主,而极端降雨条件下,化肥氮主要以环境损失为主,淋溶不是当季化肥氮的主要损失途径。 展开更多
关键词 砂姜黑土 氮素运移 极端降雨 ^(15)N标记 麦玉轮作
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有机替代对砂姜黑土小麦季温室气体排放及净增温潜势的影响
2
作者 吕金岭 李太魁 +4 位作者 骆晓声 乔璐 纪朝凤 肖强 张辉 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第7期1289-1300,共12页
有机替代增碳固汇潜力较高,然而土壤类型和气候特点对有机替代固碳降温效果影响较大,对兼顾典型土壤区作物产量和减排效果的适宜有机替代比例还缺乏针对性研究。基于此,本文以砂姜黑土为研究对象,设置不施肥(CK)、优化施氮(OPT)及不同有... 有机替代增碳固汇潜力较高,然而土壤类型和气候特点对有机替代固碳降温效果影响较大,对兼顾典型土壤区作物产量和减排效果的适宜有机替代比例还缺乏针对性研究。基于此,本文以砂姜黑土为研究对象,设置不施肥(CK)、优化施氮(OPT)及不同有机(鸡粪)替代(1/4M、1/2M、3/4M和M)6个处理,开展两年土壤增汇试验,并在第2年监测小麦季两次施肥期温室气体(GHGs)排放。结果显示,砂姜黑土农田土壤有机碳随着有机替代比例的升高呈显著增加趋势,但年均固碳率(SOCSR)的增加幅度有所下降;关键温室气体N_(2)O的累积排放量随着有机替代量的增加呈先增加后减少的趋势,尤其1/4M处理N_(2)O的累积排放量最高,其次为OPT和1/2M处理,而CK和M处理的N_(2)O累积排放量最低;CH_(4)累积排放量除1/4M处理最低和OPT处理最高外,其余处理差异不显著,且整体不高。综合N_(2)O、CH_(4)和SOCSR,发现高量有机替代(M)的农田净增温潜势(Net-GWP)为-5097.6kg(CO_(2_eq))·hm^(-2),显著低于其他处理,其次为3/4M和1/2M处理,分别为-3523.1和-2541.7 kg(CO_(2_eq))·hm^(-2),而OPT和1/4M处理的Net-GWP相对较高,分别为-879.1和-501.1 kg(CO_(2_eq))·hm^(-2),显著高于其他处理(CK除外),Net-GWP随着有机肥从无到全量替代呈先增加后降低的趋势。此外,小麦基肥期N_(2)O排放和CH_(4)吸收量显著高于追肥期,其中基肥期N_(2)O排放占总排放量的58.1%~66.7%,基肥期CH_(4)吸收占总吸收量的55.3%~60.0%。不同有机替代处理中1/2M处理小麦产量最高,其次为1/4M处理,再次为3/4M和OPT处理,而全替代(M)和CK的产量最低。折中小麦产量和Net-GWP,本研究认为50%鸡粪替代短期施用既可以维持砂姜黑土小麦产量,也可实现较明显的固碳减排效果,是砂姜黑土麦田综合经济和生态效益的最佳替代比例。 展开更多
关键词 有机替代 温室气体 土壤固碳效率 砂姜黑土 田间增温潜势 产量效益
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不同农艺措施对丹江口库区坡耕地茶园氮素径流流失的控制效果 被引量：1
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作者 李太魁 张香凝 +2 位作者 郭战玲 寇长林 毛家伟 《江西农业学报》 CAS 2022年第4期112-116,共5页
为探明丹江口库区坡耕地低龄茶园氮素流失特征,采用野外天然降雨条件下的径流小区试验,研究了自然降雨条件下坡改梯(PT)和坡改梯+梯壁植草(PTS)2种农艺措施对水土流失和径流氮迁移的控制效果。结果表明:相对于当地传统种植区(CK),PT和PT... 为探明丹江口库区坡耕地低龄茶园氮素流失特征,采用野外天然降雨条件下的径流小区试验,研究了自然降雨条件下坡改梯(PT)和坡改梯+梯壁植草(PTS)2种农艺措施对水土流失和径流氮迁移的控制效果。结果表明:相对于当地传统种植区(CK),PT和PTS处理平均分别减少了20.9%、33.3%的径流流失和30.0%、42.0%的泥沙流失,表现出良好的水土保持效果,PTS处理减流减沙效果更显著。对地表径流水体氮素的形态及其比例分析表明,可溶性氮素是氮素流失的主要形态,占55.6%~70.4%;可溶性氮素以硝态氮为主,可溶性有机氮次之,铵态氮所占比重较低。PT和PTS处理均能有效降低径流氮的流失量,可分别降低39.1%和52.5%的氮素流失量,有助于水体环境的保护,这为库区坡耕地水土流失和面源污染的控制、重点水源地的水质保护提供了科学依据。 展开更多
关键词 丹江口库区 坡耕地 农艺措施 氮素流失
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聚脲甲醛缓释肥减量深施对小麦和玉米产量及氮肥吸收率的影响 被引量：1
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作者 吕金岭 尤克 +2 位作者 何斌 寇长林 李太魁 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期96-103,共8页
为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。... 为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。结果表明,对比传统尿素(OPT)处理,PF处理小麦、玉米产量显著高于OPT处理,尤其PFS处理较OPTX处理小麦和玉米季产量分别高12%和6.4%,较OPTS处理分别高3.4%和1.8%;与产量不同,PFS处理仅显示玉米季氮肥利用率(NUE)高于OPTX和OPTS处理,而小麦季NUE甚至低于OPTS处理,这可能与PF在小麦季深耕条件下养分释放速度慢有关。对比两种耕作方式,发现PFS处理小麦季产量与PFX处理产量无显著差别,而玉米季产量显著高于PFX处理;与产量不同,PFS处理小麦季NUE显著低于PFX处理,而玉米季无显著差别,这可能与玉米季更适宜的气象条件和小麦季PF养分的后续释放有关。对比土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)残留量和总氮浓度,发现作物收获后,PFS处理0~30和30~60 cm土层NH_(4)^(+)-N残留量与PFX处理无显著差异,NO_(3)^(-)-N残留量显著低于PFX处理,而总氮含量略高于PFX处理,这可能与PF处理在小麦季深耕条件下氮素未释放完全有关。总而言之,依据作物的产量和氮肥利用效率,聚脲甲醛缓释肥在深耕条件下显示出更高的产量效益和增产潜势,尤其玉米季作物吸氮量、产量和NUE有了显著提升,值得被推荐。 展开更多
关键词 聚脲甲醛缓释肥 小麦玉米轮作 深耕与旋耕 砂姜黑土 氮肥利用率
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减氮条件下砂壤质潮土区小麦-玉米轮作体系氨挥发特征及排放系数 被引量：12
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作者 吕金岭 王小非 +2 位作者 骆晓声 梁少民 寇长林 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期346-359,共14页
【目的】氮肥施用量影响农田氨挥发量和氮肥利用效率。研究减量施氮后土壤的氨挥发特征及排放系数,为科学评估化肥减施对环境的影响提供依据。【方法】选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦-玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包括不施... 【目的】氮肥施用量影响农田氨挥发量和氮肥利用效率。研究减量施氮后土壤的氨挥发特征及排放系数,为科学评估化肥减施对环境的影响提供依据。【方法】选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦-玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包括不施氮磷钾化肥(CK)、常规施氮肥(N)、优化施肥(OPT)、减量优化(LOPT)和优化加有机肥(mOPT)5个施肥处理。小麦季常规、优化和减量优化处理施氮量分别为315、225和135 kg/hm^(2),玉米季分别为330、240和150 kg/hm^(2)。试验采用密闭海绵法,在小麦、玉米基肥和追肥后,定期取样测定不同处理的氨挥发量,并计算氨排放系数。【结果】不同施氮量下,供试农田玉米季土壤氨挥发总量在12.8~20.4 kg/hm^(2),占总施氮量的5.9%~8.5%;小麦季氨挥发总量在6.8~12.0 kg/hm^(2),占总施氮量的3.3%~5.0%,玉米季氨总挥发量明显高于小麦季。4个施氮处理相比,N和LOPT处理的氨排放系数较高,小麦季分别为3.8%和5.0%,玉米季分别为6.2%和8.5%,而OPT和mOPT处理的氨排放系数相对较低,小麦季分别为3.6%和3.3%,玉米季均为5.9%。除此之外,OPT和mOPT处理小麦和玉米产量显著高于N和LOPT处理(P<0.05),说明过量或过少施氮不利于砂壤质潮土作物产量的提高,适当添加有机肥不仅增产还可以降低氨挥发量。对不同施氮量进行拟合,发现潮土小麦和玉米季常规施氮量处理的氨挥发量在施肥后均呈极显著指数增加趋势(P<0.01)。【结论】华北砂壤质潮土区小麦-玉米轮作体系中,玉米追肥期的氨挥发量高于基肥期,小麦基肥期的氨挥发量高于追肥期,玉米季的总氨挥发量高于小麦季。优化氮肥施用不论是否配合有机肥,均可显著降低小麦季和玉米季的氨挥发量和氨排放系数,提高两季作物的产量,而过量减施氮肥虽然减少了氨挥发量,但大大增加了氨排放系数。 展开更多
关键词 潮土 氨挥发 小麦-玉米轮作体系 氨累计挥发量 氨排放系数
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生物质炭和微生物菌肥对酸化黄褐土农田土壤改良及玉米生长的影响 被引量：19
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作者 吕金岭 李太魁 寇长林 《河南农业科学》 北大核心 2021年第6期61-69,共9页
为应对黄褐土农田土壤已经存在的酸化问题,探究合适的调控方法,以酸化黄褐土农田土壤为研究对象,设置不施肥(CK)、传统施肥(CT)、微生物菌肥(WJ)、高量(T20,炭∶土=1∶20)和低量(T200,炭∶土=1∶200)生物质炭添加5种处理,采用桶栽试验... 为应对黄褐土农田土壤已经存在的酸化问题,探究合适的调控方法,以酸化黄褐土农田土壤为研究对象,设置不施肥(CK)、传统施肥(CT)、微生物菌肥(WJ)、高量(T20,炭∶土=1∶20)和低量(T200,炭∶土=1∶200)生物质炭添加5种处理,采用桶栽试验开展玉米季土壤酸化调控研究。结果表明,与CK相比,CT处理在玉米收获后土壤pH值和土壤有机质(SOM)、交换性钙离子、交换性镁离子、交换性钠离子含量均无显著变化(P>0.05),说明常规施肥方式不利于酸化黄褐土土壤改良。而WJ、T20、T200处理土壤pH值和SOM含量均较CK显著提升,其中pH值在玉米收获后分别达到4.80、6.45、5.92,SOM含量分别达到14.5、26.5、17.3 g/kg,说明生物质炭和微生物菌肥添加可以显著缓解酸化,改善黄褐土土壤质量。同时,WJ、T20和T200处理土壤交换性钾离子、交换性钠离子、交换性钙离子和交换性镁离子含量显著高于CK和CT处理,说明添加微生物菌肥和生物质炭可有效固持黄褐土土壤中关键盐基离子。不同处理玉米关键生长期的光合指标显示,WJ、T20和T200处理玉米大喇叭口期叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和灌浆期叶片Pn、Gs、Tr均显著高于CK和CT处理,说明添加微生物菌肥和生物质炭不仅改善了黄褐土土壤酸化问题,而且提升了玉米的光合生理指标。且T20处理玉米生长季光合指标(Pn、Gs、Ci和Tr)、土壤pH值、玉米地上部干质量和根干质量等指标均较T200处理显著提升,说明加大生物质炭施用量可能更有益于黄褐土土壤酸化的缓解。综上,添加生物质炭和微生物菌肥是改良酸化黄褐土农田土壤的有效手段,而加大生物质炭用量可以进一步提升改良效果。 展开更多
关键词 黄褐土 酸化 土壤改良 玉米 光合响应 生物质炭 微生物菌剂
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施氮量对砂姜黑土小麦−玉米轮作体系N_(2)O排放的影响 被引量：8
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作者 吕金岭 高燕哺 +3 位作者 李太魁 孔海江 张金平 寇长林 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1846-1856,共11页
砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤,由于其剖面含有砂姜层,易产生裂隙,影响了氮素在土壤剖面的迁移分布,可能导致砂姜黑土的N_(2)O排放存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置4个处理,分别为... 砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤,由于其剖面含有砂姜层,易产生裂隙,影响了氮素在土壤剖面的迁移分布,可能导致砂姜黑土的N_(2)O排放存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置4个处理,分别为不施肥(CK)、传统施肥(TR)、优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT),通过静态箱-气相色谱法结合常规土壤参数的监测与分析,探究砂姜黑土不同施氮条件下N_(2)O排放特征、累积排放量及关键驱动因素。结果显示,砂姜黑土小麦季的N_(2)O平均排放通量为14.2~21.6μg·m^(−2)·h^(−1),累积排放量为0.82~1.24 kg(N)·hm^(−2);玉米季的N_(2)O平均排放通量为14.4~24.5μg·m^(−2)·h^(−1),累积排放量为0.42~0.71 kg(N)·hm^(−2);不同处理小麦季的N_(2)O累积排放量均高于玉米季。小麦季追肥期与基肥期的N_(2)O累积排放量分别为0.27~0.41 kg(N)·hm^(−2)和0.55~0.83 kg(N)·hm^(−2),玉米季分别为0.18~0.30 kg(N)·hm^(−2)和0.24~0.41 kg(N)·hm^(−2),追肥期N_(2)O累积排放量均高于基肥期。相关性分析结果显示,CK处理的N_(2)O排放量与土壤温度、含水量和硝酸盐含量均表现出明显的多元线性相关(P<0.05),TR、OPT和ZOPT仅与土壤硝酸盐含量呈极显著多元线性相关(P<0.01),而与土壤温度和土壤含水量未表现明显的相关性,说明施肥条件下,土壤硝酸盐含量的高低成为影响砂姜黑土农田土壤N_(2)O排放最关键的影响因素。除此之外,不同施氮量的N_(2)O累积排放量差别明显(P<0.05),TR处理的N_(2)O排放量最高,小麦玉米季分别为1.24 kg(N)·hm^(−2)和0.71 kg(N)·hm^(−2),显著高于OPT处理[0.99 kg(N)·hm^(−2)和0.51 kg(N)·hm^(−2)]和ZOPT处理[0.82 kg(N)·hm^(−2)和0.42 kg(N)·hm^(−2)]。无论小麦季还是玉米季N_(2)O的累积排放量均随施氮量的增加而呈指数增加趋势,相关性系数分别达0.997和0.977(P<0.05),说明砂姜黑土传统施氮N_(2)O存在过量排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N_(2)O高排土壤,但传统施氮量导致的N_(2)O排放量仍不可忽视。 展开更多
关键词 砂姜黑土 N_(2)O排放 施氮量 土壤硝酸盐含量 静态箱-气相色谱法 小麦-玉米轮作
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