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黄土高原土壤氮素循环理论与技术研究成果显著

  本报讯 近日,由我国著名植物营养学家、西北农林科技大学博士生导师李生秀教授主持完成的国家科技项目“黄土高原旱地土壤氮素循环与氮肥合理施用理论和技术研究”成果,在陕西杨凌通过了陕西省科技厅组织的鉴定。

  据了解,氮素是植物营养三要素中需要最多、而土壤供应较少,供求之间存在着尖锐矛盾的元素。

要合理施用氮肥,必须认识土壤氮素特征,正确评价土壤供氮能力,明确作物吸收与利用氮素规律和制约作物氮素高效利用的环境与人为因素、确定氮素高效利用的施肥、栽培和管理技术。

  据悉,项目组从1964年开始,立足我国西北黄土高原地区,通过大量、长期的田间和室内试验,对土壤有机氮矿化、铵态氮矿物固定、固定铵的生物有效性、土壤氨挥发等进行深入系统的研究,经过40多年的艰苦探索和坚持不懈的努力,取得了可喜成果。

  一是提出了采用淋洗硝态氮或耗竭硝态氮后评价土壤可矿化氮的测定方法;建立了区分农田水分蒸发和作物群体蒸腾的覆膜—建模方法;根据固定铵在高温下易于释放, 建立了“低温加热”代替振荡过程的方法;证明了测定固定铵的Silvo-Bremner比Mogilevkina方法更有理论上的合理性;提出了用植物吸收的15N与微生物固持15N比率评价微生物固持氮对植物的相对有效性;改进了测定氨态氮素挥发的田间通气法和瞬间密闭收集法。

  二是证明了固定态铵在100 mg kg-1以上的土壤,用凯氏法测定的全氮不能完全包括土壤中的固定态铵;测定了全国35种土壤的黏土矿物,确证固定铵与2∶1型黏土矿物密切相关;固定铵与土壤颗粒之间的关系,只有在黏土矿物一致的条件下才能成立;证明短期通气培养过程中可矿化氮主要来自酸解氨基酸态氮和酸解氨态氮,而在淹水培养中主要来自酸解氨基酸态氮;发现土壤剖面累积的高量硝态氮是影响土壤可矿化氮测定结果的主要因素;发现覆盖栽培改善土壤水分状况,增加N2O排放量和有机质矿化,也能增加矿质氮在土壤中的残留和淋失风险。

  三是研制出新的植物氨挥发捕获装置,提高了氨吸收效率和测定准确度;证明了植物生长期间能挥发损失气体氮素,氨是主体,N2O数量甚微。提出的植物硝态氮的研磨浸提法,便于操作,适用于大量新鲜植物样品快速处理和准确分析;证明了累积硝态氮是蔬菜和禾谷类作物的共性,营养生长旺期是累积主要时期;采用铵硝态氮等量供应培养液,在作物有均等机会选择铵、硝态氮的条件下,证明作物不同阶段对铵、硝态氮偏好不一;发现了水分胁迫条件下,合理施氮可提高根系活力,改善植物的氮代谢机能,增强了对干旱的适应能力;证明水分、养分胁迫对作物生育影响有阶段性和双重性,早期胁迫一般易于补偿,后期胁迫补偿效果减小,甚至无效。提出了水培营养液中适量增加铵态氮、设施栽培中补给CO2,降低蔬菜硝酸盐累积的途径。

  四是采用覆膜集水、适氮、低密措施,小麦和玉米水分利用效率分别达到22 和24.4 kg/ (ha·mm),为旱地水分养分高效利用提供了技术支撑;提出氮肥应和有机肥配合施用,氮磷肥配合施用,磷肥和有机肥分开施用的原则;提出根据土壤供磷水平施用氮肥的比例和指标;提出小麦在施氮同时注意施磷,玉米施氮不施磷;提出根据土壤1m 深土层硝态氮累积量施用氮肥的指标;提出了根据氮素矿化势和作物生长期间的土壤水分和温度估计作物生长期间矿化氮的数量;提出了氮肥深施和与耕层土壤混合施用的应用条件。

  由土壤农业化学家朱兆良院士和旱农生理生态学家山仑院士等专家组成的鉴定委员会一致认为:该项目紧密结合农业生产实际,在黄土高原旱地土壤氮素循环和施肥理论与技术等方面取得了创新性成果,进一步完善和发展了旱地农业施肥技术,研究达到了国际同类研究的领先水平。

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