农田氮素去向及其对氮肥利用率的影响(刘学军、张福锁)
基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响
基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响刘学军;赵紫娟;巨晓棠;张福锁【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2002(022)007【摘要】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,旨在了解高肥力土壤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150 kg/hm2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.【总页数】7页(P1122-1128)【作者】刘学军;赵紫娟;巨晓棠;张福锁【作者单位】中国农业大学植物营养系,北京,100094;中国农业大学植物营养系,北京,100094;中国农业大学植物营养系,北京,100094;中国农业大学植物营养系,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】S158【相关文献】1.不同基施氮肥量对冬小麦产量的影响 [J], 李彬;张旭;仲敏;仲兆万;李曼2.春季分施氮肥对新麦草种子产量及氮肥利用率的影响 [J], 江生泉;李德荣;韩建国;刘富渊;张泽宏;王赘文3.摘薹前后追施氮肥对"一菜两用"油菜产量及氮肥利用率的影响 [J], 邢烈火;刘波;吴海亚;李小坤4.基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响 [J], 黑扎提·哈力克5.基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响 [J], 黑扎提·哈力克;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
农田氮素去向及其对氮肥利用率的影响(刘学军、张福锁)
其他与氮肥利用率有关的概念
• 氮肥农学效率（kg 增产粮食/kg 肥料N） AE = 氮肥的增产量 / 氮肥用量 • 氮肥生理效率（kg增产粮食/kg吸收肥料N） PE = 氮肥的增产量 / 多吸收的肥料氮 • 氮肥偏生产力 (kg 粮食/kg 肥料N） PFP = 作物产量 /氮肥用量
目前人类活动固定的活性氮已经大大 超过自然过程产生的活性氮
5000
600
135
湖泊富营养化面积（km2）
1980’s 2000 2007
1970’s
2007年太湖蓝藻爆发，影响饮用水安全
报告指出，农业源污染物排放对水环境的影响较大， 农业源是化学需氧量、总氮、总磷排放的主要来源， 其排放量分别占排放总量的43.7%, 57.2%和 67.4%。
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 农业源 全国 化学需氧量 总氮 总磷
排放量（万吨/年）
中国的大气活性氮污染已引起全球普遍关注
(Richater et al., 2005. Nature 437, 129-132)
Emission trends of NOx and NH3 in China since 1980 (a. NOx-N; b. NH3-N)
Total emission: 7.5 Tg N (1980); 19.5 Tg N (2006) NH3-N: NOx-N ratio: 6.0 (1980); ≈ 2.0 (2006)
a
15
Three major sources for NOx:
NH3 emissions
NOx emissions
1) Traffic vehicles
12
4 3 2
不同肥力土壤残留肥料氮去向及其机理的研究
不同肥力土壤残留肥料氮去向及其机理的研究
黄金喜
【期刊名称】《农技服务》
【年(卷),期】2015(000)012
【摘要】中国是农业大国，粮食产量是影响中国农业经济的重要方面。
研究显示氮肥在粮食增产中起着巨大作用。
由于氮肥带来的增产益处，中国农业在对氮肥的使用上没有加以控制。
过多的氮肥投入导致了一系列的生态环境问题，引起了人们对于农业氮肥的使用的关注。
【总页数】1页(P133-133)
【作者】黄金喜
【作者单位】山西省朔州农业学校，山西朔州036002
【正文语种】中文
【相关文献】
1.长期不同施肥对小麦-玉米轮作体系土壤残留肥料氮去向的影响 [J], 赵伟;梁斌;杨学云;周建斌
2.不同肥力土壤残留肥料氮去向及其机理探讨 [J], 程红霞
3.富士苹果营养转换期肥料氮去向和土壤氮库盈亏研究 [J], 王芬;田歌;彭玲;何流;刘晓霞;葛顺峰;姜远茂
4.高肥力土壤冬小麦生长季肥料氮的去向研究Ⅰ.冬小麦生长季肥料氮的去向 [J], 巨晓棠;潘家荣;刘学军;陈新平;张福锁;毛达如
5.高肥力土壤冬小麦/夏玉米轮作体系中化肥氮去向研究 [J], 潘家荣;巨晓棠;刘学军;张福锁;毛达如
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不同氮肥施用后土壤各氮库的动态研究
不同氮肥施用后土壤各氮库的动态研究3巨晓棠 刘学军 张福锁(中国农业大学植物营养系 北京 100094)摘 要 盆栽试验研究不同N 肥施用后土壤各N 库的动态结果表明,等N 量均匀混施下尿素、碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸钙4种N 肥处理小麦生物量和吸N 量均无显著差异。
NH 4+2N 肥和酰胺态氮肥的硝化作用在14d 内完成。
尿素、碳酸氢铵和硫酸铵处理土壤微生物N 含量均随作物生长呈下降趋势,这可能是作物对微生物N 库的消耗所致。
作物对“老固定态”铵的利用能力很弱。
施入NH 4+2N 肥或酰胺态氮肥前期显著增加土壤固定态铵含量,并被作物生长后期吸收利用。
4种N 肥表观回收率、表现损失和固定率均无显著差异。
关键词 N 肥 NH 4+2N NO 3-2N 土壤微生物N 土壤固定态铵Dynamics of different soil nitrogen pools after applying different types of nitrogen fertilizers.J U Xiao 2Tang ,L IU Xue 2J un ,ZHAN G Fu 2Suo (Department of Plant Nutrition ,China Agricultural University ,Beijing 100094),CJ EA ,2004,12(1):92～94Abstract The dynamics of different soil nitrogen pools after applying different types of nitrogen fertilizers were studied by pot experiment.The results show that the wheat biomass and nitrogen uptake have no significant difference by mixed ap 2plication of Urea ,NH 4HCO 3,(NH 4)2SO 4,and Ca (NO 3)2with the same rate of nitrogen applied.Nitrifications of am 2monia and urea type nitrogen fertilizers were completed in 14days.The soil microbiomass N decreases with cro p growth under Urea ,NH 4HCO 3,and (NH 4)2SO 4treatments ,which may be caused by crop uptake.The utilization of old fixed NH 4+by crop is weak.S oil fixed NH 4+is increased after the application of nitrogen fertilizers ,and this kind of fixed NH 4+can be uptaken by crop in growing period.The apparent nitrogen recovery rate ,loss rate and fixed rate have no significant difference among four nitrogen fertilizer types.K ey w ords Nitrogen fertilizer types ,NH 4+2N ,NO 3-2N ,S oil microbiomass N ,S oil fixed NH 4+目前农业生产使用大宗N 肥主要有酰胺态氮肥、铵态氮肥和硝态氮肥,国内外已对不同N 肥土壤N 素转化进行大量研究[1,2],而对施肥后土壤主要N 库动态研究尚少见报道。
中低产田施氮对冬小麦氮素利用及土壤硝态氮累积的影响
关键词 ：中低产 田； 冬小麦 ； 氮量 ； 施 产量 ； 素利用率 ； 氮 硝态氮累积
中图分 类号 ： １３ ￥５ Ｓ ５ ；１７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ２—１０ 【０ ２ ０ ０ ５ ０ １０ ３２ ２ １ 】６— ０ ６— ４
２０ｋ／ ｎ 处理较高 ， ０ ｓｈ１ ２ 分别为 ６ ． ％、６ Ｏ ８ ２ ６ ． ％。在 ０～１０ｃ ８ ｍ的土层中 ， 施氮水平 土壤 硝态氮均呈 现不 同程度 的累 各 积， 其中当施氮量为 ２ ０ｋ／ ｍ 时累积量最小 ， ３０ｋ／ ｍ 处 理低 ６ ０ｋ／ ｍ 。综合考虑产量和环境 因素 ， ０ ｇｈ 比 ０ ｇｈ ３ ｓｈ 在本试
在强降雨和过量灌水条件 下向下淋溶进 入深层土壤 ， 进一 步
可能会污染地下水。硝态氮在土壤剖面中的含量及其空间分 布特征是表征 硝态氮 淋失 风险 的重要指 标 。因此合理施 Ｊ 用氮肥是兼顾产量、 提高经 济效益和控制 地下水污染 的重要
措施 。
中低产 田是 中国重要 的耕地 资源 ， 有很 大 的粮食 增产 具 潜力。全国农业分县数据及全 国第 二次土壤普 查数据表 明 ， ２ ０ 年全 国共有中低产田 ６９ ３ ８ ０８ ３ ．８万 ｈＩ ， Ｔ 占耕地总面积 的 ｌ ２ ６ ． ％。据统计 ， ６５ 目前 的产量水平远未达到应有的生产能力 ， 具 有 较 大 的增 产潜 力 ｌ 。 为此 ， 本研究采用 田问试验法 ， 在河北 山前平原选择具 有 代表性的农 田进行 了氮肥 用量的 田间小 区试验 ， 旨在研究不 同施氮量对中低产 田冬小 麦 的氮素 吸收、 土壤 硝态氮 累积 以 及籽粒产量的影响效应 。在高产 、 高效 、 全生产 的 目标下 ， 安 根据 当地 的土壤条件、 气候特征和田间管理模式 ， 为氮肥的经 济合理施用提供数据支持 。
降低氮肥用量可保粮食产量和环境
降低氮肥用量可保粮食产量和环境我国学者首次发现氮肥过量施用是导致农田土壤酸化的主要原因。
而一向被当做“元凶”之一的酸雨，却对农田土壤的酸化影响并不大。
相关论文《中国主要农田发生显著酸化》2月19日发表在国际顶级学术刊物《科学》上。
土壤的pH值对植物生长至关重要。
大多数农作物都适应在中性或微酸土壤中生长，一旦土壤pH值下降（酸性增强），所带来的病虫害将阻碍植物的生长，而强酸环境还会加速有毒金属的滤出。
中国农业大学资源与环境学院教授张福锁团队从对过去20多年来的中国农田土壤pH值变化的研究中发现，高达90%的农田土壤均发生不同程度的酸化现象，土壤pH值平均下降约0.5个单位，相当于土壤酸量在原有基础上增加了2.2倍。
其中，以大棚蔬菜和果园为主的经济作物土壤酸化比大田粮食作物更为严重。
即使过去被认为对酸化不敏感的华北石灰性、碱性土壤也同样出现了酸化现象。
此前，人们更多地关注酸雨导致的土壤酸化，全球氮肥大量施用所引发的土壤酸化一直未引起重视。
而相关数据显示，上世纪80年代以来，中国氮肥用量相当惊人，在占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。
中国粮食年产量从1981年（3.25亿吨）至2019年（5.29亿吨）增长了63%，而氮肥消费量却增长了近2倍。
张福锁团队进一步发现，通过区域总量控制和分期调控等新的施肥技术，可在保证粮食产量的前提下降低氮肥用量30%—60%，既不造成污染，也不影响土壤质量，还能实现作物增产、资源高效、土壤培肥和环境保护。
如果这项技术能大范围推广，农田土壤酸化现象将会得到缓解。
氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响
氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响裴雪霞;王秀斌;何萍;张秀芝;李科江;周卫;梁国庆;金继运【摘要】采用田间试验研究了氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响.结果表明,与农民习惯施氮(N 300 kg/hm2,基肥和拔节肥各占1/2)比较,氮肥后移处理(N 210 kg/hm2,基肥、拔节肥和孕穗肥各占1/3)在不降低小麦产量的同时,大大提高了氮肥利用率,且全生育期氮素表观损失极低.过量施用氮肥(N 300 kg/hm2)明显提高了60 cm以下土层硝态氮含量,增加了其向地下水淋溶迁移的风险.氮肥后移町提高小麦成熟期0-20 cm土层硝态氮积累量,降低其在20-100 cm 土层的积累.基于冬小麦不同生育阶段的氮素吸收量而进行氮肥后移是可行的,氮肥后移可节省氮肥30%,是较为理想的施氮方式.【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2009(015)001【总页数】7页(P9-15)【关键词】氮肥后移;冬小麦;土壤硝态氮;氮肥利用率【作者】裴雪霞;王秀斌;何萍;张秀芝;李科江;周卫;梁国庆;金继运【作者单位】中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;山西省农业科学院小麦研究所,临汾,041000;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;河北省农林科学院旱作所,衡水,053000;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081;中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】S147.3;S512.1施氮量和施氮方法直接决定着小麦产量高低和氮肥利用率，因此氮肥施用技术一直是植物营养与肥料科学研究的热点［1-4］。
氮肥用量与追氮时期对泰山9818生理指标及品质的影响
水率较低 ， 造墒保证了苗全苗旺 ， 该地块地势平坦 ， 浇水、
排水 条件 良好 。
１４ 试验 方法 ．
品种的选育进度加快 ， 种植面积逐年增加 ， 但由于受到传 统栽培措施的影响， 如何合理地利用氮肥对该类 品种的 研究应用相对较少 ， 因此， 在前人对氮肥用量及追氮时期
对小麦品种生理指标和产量影响研究的基础上， 以山东 省泰安市农业科学研究院选育的大穗型小麦泰 山９ １ ８８
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2005/06
(/ifa/statistics/indicators/tablen.asp and /ifa/statistics/IFADATA/DATA/chn.xls)
Hale Waihona Puke 过去20年来氮肥的过量使用导致中国 主要农田土壤pH值下降0.5个单位！
NH3
3 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Year
Year
(Liu et al. 2010, Env. Pollut., in press)
研究发现，环境来源氮(大气沉降和灌溉水带入氮) 数量大、对农田氮输入和水体环境影响不可忽视
100
带入农田的环境氮(kg N ha-1)
富营养化 35%
贫营养化 4%
中营养化 61%
富营养化 69%
贫营养化 4%
中营养化 27%
富营养化 85%
贫营养化 0%
中营养化 15%
1970年代
1980年代
1990年代以后
湖泊富营养化日益严峻！
（金相灿，2009） 大中型湖泊 出现 城市中型湖泊出 现 城市小型 湖泊
大中型湖泊 大量出现
8700
30.0 25.0
N consumption (Tg N/yr)
China
20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 1960/61 1970/71 1980/81 1990/91 1995/96 2000/01
North America West Europe
中国氮肥年用量已突 破3000万吨，产量 超过4000万吨！ 中国氮肥环境代价 成为全球关注热点！
带入农田的环境氮(kg N ha-1)
太湖地区
80 60 40 20 0 1980s 灌溉水 干湿沉降
89
120
华北平原
100 80 60 40 20 0 灌溉水 干湿沉降
99
30
30.5
2000s
1980s
2000s
太湖地区和华北平原大气干湿沉降和灌溉水输入农田的氮素数量 1、太湖地区和华北平原环境来源氮随着人为活性氮的增加而显著增加 2、环境来源氮占土壤自然供氮量的67%
每季作物氮肥用量150 kg N/ha, 施肥12年后的土壤pH （1990年试验开始时的土壤pH为5.7） M pH 6.2 NPKS pH 4.6 NPKM pH 6.1 pH 4.5 NPK PK pH 5.3 NK pH 4.3
NP pH 4.5
N
pH4.2
不施肥 pH5.5
（徐明刚，2010）
农田氮素去向及其对氮肥利用率
的影响
刘学军，张福锁 中国农业大学资源与环境学院 2011.1.17
报告提纲
• • • • 国内外背景 中国农田氮素去向与氮肥利用率 实现作物高产与氮素高效利用的途径 结论与展望
氮肥利用率及其计算公式
氮肥利用率是指当季作物从所施氮肥中吸收 氮素占施氮量的百分数，其实质是当季作物 对所施氮肥的表观回收率。
排放量（万吨/年）
中国的大气活性氮污染已引起全球普遍关注
(Richater et al., 2005. Nature 437, 129-132)
Emission trends of NOx and NH3 in China since 1980 (a. NOx-N; b. NH3-N)
Total emission: 7.5 Tg N (1980); 19.5 Tg N (2006) NH3-N: NOx-N ratio: 6.0 (1980); ≈ 2.0 (2006)
2000
Fertilizer (Tg)
80 60 40
1000 0 1900
NOx(Tg)
1920 1940 1960 1980
20 0 2000
(Erisman, 2008. Nature Geoscience 1: 636-639)
fertilizer input, NOx emission, Total Nr production
Nitrogen budget (kg ha-1) showing N inputs and N outputs together with measured N losses in a 2-year winter wheat-maize rotation.
Items
N inputs
N0
57
0 430
350(sea) 800
• Assuming the ratio of N wet to dry deposition 1:1. N concentrations in rainwater are summarized from all literatures available, annual rainfall means average precipitation during each specific period (referring 10-year here) .
Fertilized to death(施肥到死!)
Nicola Nosengo
“Countries such as China have no intention of reducing their use of nitrogen”, says Moldan. “In fact they are firmly committed to increasing it. ”
a
15
Three major sources for NOx:
NH3 emissions
NOx emissions
1) Traffic vehicles
12
4 3 2
2) Industry
Wang et al.,2009a. Wang et al.,1997. Streets et al.,2000. Klimont et al.,2001. Sun and Wang,1997. 4 Oliver et al.,1998. FRCGC,2007
N120
57
480 430
N240
57
960 430
N360
57
1440 430
Initial soil NO3-N
Applied N N mineralization N outputs Plant N uptake Residual soil NO3-N Apparent N loss (1) NO3-N leaching (2) NH3 volatilization* (3) Denitrification
(Modified from Liu et al, 2010)
报告提纲
• • • • 国内外背景 中国农田氮素去向与氮肥利用率 同时实现高产与氮素高效利用的途径 结论与展望
中国农田氮素平衡(1990年代结果)
中国农田氮肥去向(1998)
27% 35%
作物回收 土壤残留 氨挥发
7% 11% 20%
N0 1998-1999 wheat 6.19 a# N120 6.38 a N240 6.36 a N360 6.38 a
1999 maize
1999-2000 wheat 2000 maize
#
4.15 b
4.65 b 6.04 b
4.88 a
7.16 a 7.07 a
4.33 ab
6.40 a 7.44 a
4.81 a
6.69 a 7.48 a
Values within the same crop followed by the same letter are not significantly
different at 5% level (method of LSD).
Liu et al., 2003, Field Crops Res. 83 (2): 111-124
Source in Nature 30 October 2003, 425:894 -895
Trends of fertilizer N consumption in China, North America and West Europe since 1960s
Dr. Brown’s question: Who will feed the Chinese people? Start of China’s economic reform
b
Three major sources for NH3: 1) NH -based fertilizer
9
2) Animal husbandry
3) Human beings
3) Power plants NOx
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
6
1 0 1975
7 6 5 Tian et al.,2001. China Environ. Yearbook,2008. Streets et al.,2001&2003 Ohara et al.,2007 Kato and Akimoto,1992. Zhang et al.,2007. Zhang et al.,2009a. Van Aardenne, et al.,1999. Klimont et al.,2001&2009
其他与氮肥利用率有关的概念
• 氮肥农学效率（kg 增产粮食/kg 肥料N） AE = 氮肥的增产量 / 氮肥用量 • 氮肥生理效率（kg增产粮食/kg吸收肥料N） PE = 氮肥的增产量 / 多吸收的肥料氮 • 氮肥偏生产力 (kg 粮食/kg 肥料N） PFP = 作物产量 /氮肥用量
目前人类活动固定的活性氮已经大大 超过自然过程产生的活性氮