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Effect of Green Manure and Other Materials on Carbon and Nitrogen Transformation in Lycium chinense Orchards of Ningxia
ZHANGXueke, LIHuixia, ZHANGTianyi, MALanlan, YANHaixia, TIANXuexia
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (12) : 67-73.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Effect of Green Manure and Other Materials on Carbon and Nitrogen Transformation in Lycium chinense Orchards of Ningxia
A field test was conducted by control and urease inhibitor, water retaining agent, intercropping arrow pea and rapeseed green manure (marked as by CK, T1, T2, T3 and T4) in 8 years Lycium chinense orchards in Yellow River irrigation area of Ningxia. The aim was to study the nitrogen transformation and leaching characteristics in the soil, providing theoretical and technical references for efficient utilization of nutrients in farmland and water quality protection in the Yellow River Basin. The results showed that: (1) soil pH reduced significantly under T1 treatment, surface soil water content was increased under T2 treatment in the second year. After planting two kinds of green manure, the bulk density of the surface soil decreased significantly and the soil moisture content increased significantly. (2) In the first test year, the microbial biomass carbon (MBC) of T3 and T4 treatments increased by 33.2% and 48.4% respectively compared to CK. However, in the next year, the total soil organic carbon (SOC) increased by 3.65% and 4.59% respectively, and the MBC increased by 50.3% and 59.2% respectively. (3) The soil MBN of T3 and T4 treatment increased by 45.1% and 42.6% respectively compared to CK in the first year, and they increased by 95.9% and 80.7% in the second year, respectively, and T1 decreased by 28.5% compared to CK. After two years of application of T1, the soil NH4+-N increased by 71.7% and 75.4%. NO3--N of T3 and T4 increased by 46.7% and 41.8% respectively in the first year compared to CK, and in the next year they increased by 22.5% and 13.4%. (4) The changes of NH4+-N content in soil profiles over two years mainly occurred in 0-40 cm, while NO3--N content mainly occurred in 0-40 cm in the first year and 0-60 cm in the second year. The upper soil NH4+-N and NO3--N (above 60 cm) by T1, T3, and T4 treatments were significantly higher than those in other treatments. In a conclusion, application of urease inhibitors leaded to a decrease in soil pH and MBN, resulting in the formation of more NH4+-N; planting two types of green manure could loosen the soil, increase MBC and MBN, and promote organic nitrogen mineralization. Moreover, the two types of green manure had a significant inhibitory effect on NO3--N leaching into deeper layers in Lycium chinense orchards in Ningxia. Therefore, it was recommended that intercropping arrow pea and rapeseed manure in Lycium chinense orchards had significant effects on efficient nitrogen fertilizer utilization and prevention of water pollution.
Lycium chinense / soil organic carbon / nitrogen / transformation / leaching / farmland in the Yellow River irrigation area
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【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应，为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区，设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先，应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验，然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大，而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2；两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3；氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径，农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2；氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的，并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此，为了保证该地区的农业可持续发展，必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。
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【目的】研究田间条件下氮肥与硝化抑制剂双氰胺（dicyandiamide，DCD）配施对温室番茄产量、品质及活性氮损失的影响，明确DCD在棚室蔬菜生产体系中的作用及其硝化抑制效果，为氮肥减施增效提供依据。【方法】试验在河北省永清县番茄主产区北岔口村进行，供试作物为番茄。试验设5个处理，分别为不施氮对照（N0）、传统施氮（Con）、传统施氮+双氰胺（Con+DCD）、减量施氮（Opt）和减量施氮+双氰胺（Opt+DCD），定期对温室番茄追肥期间土壤无机氮、N<sub>2</sub>O排放量和NH<sub>3</sub>挥发损失量等指标进行测定。利用流动分析仪测定土壤无机氮含量，气相色谱仪测定N<sub>2</sub>O排放量，硼酸吸收-标准稀酸滴定法测定NH<sub>3</sub>挥发量。应用SAS软件对不同处理的产量、品质和各个指标进行方差分析。【结果】氮肥与DCD配施可以提高番茄产量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别提高了20.2%和2.4%，其中Con+DCD产量显著高于Con；同时，Con+DCD和Opt+DCD的氮肥农学效率（NAE）和氮肥偏生产力（PFP）均显著高于Con和Opt，其中Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的NAE分别提高了176.7%和22.3%；此外，配施DCD显著降低了棚室番茄果实的硝酸盐含量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别降低了28.6%和19.3%，其他品质指标处理间差异不显著。氮肥与DCD配施显著降低了NO3--N在0—100 cm土层的累积，Con+DCD和Opt+DCD的NO3--N累积量分别为607.1和441.8 kg·hm-2，较Con（708.4 kg·hm-2）和Opt（524.2 kg·hm-2）降低了14.3%和15.7%。各处理N<sub>2</sub>O排放通量和NH<sub>3</sub>挥发速率的峰值分别出现在施肥后第3天和第2天，总体来看，DCD能有效降低N<sub>2</sub>O排放和NH<sub>3</sub>挥发损失，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的N<sub>2</sub>O累积排放量和NH<sub>3</sub>挥发累积量分别降低了51.2%、75.4%和17.2%、21.9%。【结论】在本试验条件下，氮肥与DCD配施提高了温室番茄的产量、氮肥农学效率和氮肥偏生产力，减少了土壤NO3--N在0—100 cm土层的累积，降低了N<sub>2</sub>O排放量和NH<sub>3</sub>挥发损失量，且以减氮50%并配施DCD（Opt+DCD）的效果最好。因此，在温室番茄生产中，适当减氮并配施DCD是一种科学有效的施肥管理方式。
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种植绿肥是培肥改良果园土壤、提高水果产量品质的有效措施。为筛选适宜江西红壤幼龄橘园种植的冬绿肥品种，在橘园行间播种毛叶苕子（Viciavillosa Roth）、肥田萝卜（Raphanus sativus）、黑麦草（Lolium perenne）、鼠茅草（Vulpia myuros）等4种冬绿肥，研究种植不同冬绿肥对土壤化学性质、微生物量碳、氮和酶活性的影响。结果表明，与自然生草相比，短期种植冬绿肥对土壤pH、有机质和全氮的影响较小，对土壤速效养分有一定的提升效果，但均未发生显著变化。种植冬绿肥明显改善了土壤生化性质，使土壤MBC和MBN分别增加47.9%－114%和75.9%－292%，使MBC/MBN降低14.2%－53.7%，其中鼠茅草和黑麦草处理效果最佳；种植冬绿肥还提高了土壤过氧化氢酶（1.70%－20.0%）、酸性磷酸酶（15.8%－78.9%）、脲酶（13.8%－46.6%）、转化酶（13.7%－55.5%）、过氧化物酶（120%－218%）、多酚氧化酶（4.70%－55.2%）等6种酶的活性，仍以鼠茅草和黑麦草的效果最佳。运用主成分分析对各处理的土壤生化性质进行综合评价，其得分排序为：鼠茅草 (1.07)>黑麦草 (0.93)>毛叶苕子 (0.20)>肥田萝卜 (−0.24)>自然生草 (−2.31)，进一步运用聚类分析可将其分为3类：鼠茅草和黑麦草（第Ⅰ类）、毛叶苕子和肥田萝卜（第Ⅱ类）、自然生草（第Ⅲ类）。综上，种植冬绿肥可明显改善红壤幼龄橘园的土壤肥力状况，对土壤微生物量碳、氮含量和酶活性等生化性质的提升尤为明显，在实际生产中优先推荐鼠茅草、黑麦草作为冬绿肥品种。该研究为红壤区幼龄果园的土壤肥力培育、绿色生态种植提供了技术参考，有助于南方特色水果的量质协同提升和相关产业的健康可持续发展。
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李亚林, 张旭博, 任凤玲, 等. 长期施肥对中国农田土壤溶解性有机碳氮含量影响的整合分析[J]. 中国农业科学, 2020, 53(6):10.
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The concentrations of six priority phthalic acid esters (PAEs) in intensively managed suburban vegetable soils in Nanjing, east China, were analyzed using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The total PAE concentrations in the soils ranged widely from 0.15 to 9.68 mg kg(-1) with a median value of 1.70 mg kg(-1), and di-n-butyl phthalate (DnBP), bis-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and di-n-octyl phthalate (DnOP) were the most abundant phthalate esters. Soil PAE concentrations depended on the mode of use of plastic film in which PAEs were incorporated as plasticizing agents and both the plastic film and poultry manure appeared to be important sources of soil PAEs. Vegetables in rotation with flooded rice led to lower concentrations of PAEs in soil. The results indicate that agricultural plastic film can be an important source of soil PAE contamination and further research is required to fully elucidate the mechanisms of PAE contamination of intensive agricultural soils with different use modes of use of plastic film. Crown Copyright © 2013. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
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张芮, 汪林, 贾玲, 等. 区域污染负荷特征与控制分析:以宁夏沿黄经济带为例[J]. 水利水电技术, 2021, 52(3):83-93.
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胡启良, 杨滨娟, 刘宁, 等. 绿肥混播下不同施氮量对水稻产量,土壤碳氮和微生物群落的影响[J]. 华中农业大学学报, 2022, 41(6):16-26.
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寇长林, 巨晓棠, 张福锁. 三种集约化种植体系氮素平衡及其对地下水硝酸盐含量的影响[J]. 应用生态学报, 2005, 16(4):660-667.
选取中国北方3种重要的集约化种植体系小麦玉米轮作、大棚蔬菜和果园,研究了3种体系年度氮素输入输出关系、土壤硝酸盐的累积、不同体系地下水硝态氮含量的动态变化.结果表明,大棚蔬菜年度化肥氮、有机肥氮、灌水带入的氮和总氮输入量分别为135.8、1881、402和36.56kg·hm-2,分别为小麦玉米田的25、37.5、83.8和5.8倍,为果园的2.1、10.4、6.82和4.2倍.不同系统降水输入的氮在142～189kg·hm-2之间.3个体系氮输出量分别为280、329和121kg·hm-2.氮素年度盈余分别为349、332.7和74.6kg·hm-2.0～90cm土层硝态氮累积量分别为22.1～2.75、1173和613kg·hm-2,90～180cm土层硝态氮累积量分别为2.13～2.42、10.32和976kg·hm-2.在0～180cm剖面中,小麦玉米田各层土壤硝态氮处于相对均一分布,大棚蔬菜以表层最高,30cm以下各层也远高于大田,果园土壤硝态氮累积随土壤深度而增加.3种体系均表现出硝酸盐的明显淋洗.大棚蔬菜区浅井地下水硝态氮含量99%超过了10mg·L-1.而大棚深井和果园浅井超标率均为5%,小麦玉米深井为1%.大棚蔬菜区地下水硝态氮含量与井深呈指数函数降低关系.
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张庆忠, 陈欣, 沈善敏. 农田土壤硝酸盐积累与淋失研究进展[J]. 应用生态学报, 2002, 13(2):233-238.
农田土壤硝酸盐淋失是导致地下水硝酸盐污染的主要原因,影响农田土壤中硝酸盐积累和淋失的因素很多,主要有施肥、降水、灌溉、土壤性质以及耕种制度等.过量施用氮肥,不论是单独施用无机肥、有机肥还是有机、无机混施都能造成硝酸盐在土体中大量积累;耕作和种植制度均能影响硝酸盐在土体中的积累和迁移;降水和灌溉带来的下渗水流是累积在土壤中的硝酸盐向下迁移直至淋失的必要条件,也是运载工具,而土壤中的大孔隙则是下渗水流的主要通道.农田土壤硝酸盐的积累与淋失是多种因素综合作用的结果.模型是研究和预测硝酸盐淋失的理想工具,近年来发展很快,并且得到了很好的应用.
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王旭刚, 郝明德, 陈磊, 等. 长期施肥条件下小麦农田氨挥发损失的原位研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(1):71-79.
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