碱性水田土壤施用硅肥的效应

选取碱性水田土壤,采用盆栽试验的方法,研究了施用硅肥后水稻生育期土壤溶液pH、Eh、硅浓度及对水稻产量的影响。结果表明,各处理pH经历了一个迅速降低,趋于中性的过程。单施硅肥对pH影响不大;施用葡萄糖或葡萄糖与高炉渣配施可明显降低水稻生育前期土壤溶液pH。各处理Eh的变化基本呈现为近似“W”形。淹水初期,施肥各处理土壤Eh均低于对照;后期施硅处理的Eh高于对照,而单施葡萄糖和高炉渣与葡萄糖配施处理Eh低于对照。各处理土壤溶液硅的浓度都经历了一个先上升达到高峰,然后逐渐下降,最终趋于稳定的过程。与对照相比,施用硅肥可不同程度地提高水稻生育期土壤溶液硅的浓度和不同生育期水稻植株含硅量;施用葡萄糖可提高水稻营养生长期土壤溶液中硅的浓度,但对提高水稻植株硅含量的作用不大;施用硅肥可以显著提高水稻产量,施用葡萄糖没有增产作用。     

酸性和中性水田土壤施用硅肥的效应研究 Ⅱ.对水稻吸收硅素及产量的影响

分别选取酸性和中性水田土壤进行盆栽试验,研究施用硅肥对水稻不同生育期硅素吸收状况及产量的影响,以期揭示施用硅肥提高不同类型土壤供硅能力、改善植株硅素营养及增加产量的作用机制。结果表明,从拔节期到抽穗期水稻植株体内硅的含量有较大幅度的降低,而后又逐渐升高。施用硅肥可明显提高水稻植株体内硅的含量,尤以高炉渣与葡萄糖配合施用和单施高炉渣两个处理效果最好,极显著高于对照及其他处理。在酸性水田土壤上施用硅肥的增产效果较为明显,高炉渣与葡萄糖配施处理的增产率高达16.99%,且成熟期水稻植株含硅量与稻谷产量间存在显著的直线正相关关系;在中性水田土壤上施硅则无显著增产效果。总之,高炉渣与葡萄糖配合施用能更有效地改善土壤的供硅能力,进而提高水稻产量,其在酸性水田土壤上的施用效果尤为显著。     

施用废渣后土壤硅素释放特性及其影响因子的研究Ⅱ土壤硅素释放特性及其与pH的关系

选取5种工矿废渣进行室内模拟试验,研究不同种类工矿废渣作为硅肥施用对土壤硅素释放特性及pH的影响。结果表明:y=kxm方程可以很好地描述土壤硅素释放的动力学特征;施用废渣可显著提高水田土壤硅素释放速率,增加土壤硅素释放量,提高土壤溶液的pH值,土壤溶液pH与培养127天硅素累积释放量间呈极显著直线正相关关系;三种高炉渣(A、B、F)的施用效果明显好于粉煤灰(H)和金刚石矿渣(J),即三种高炉渣更适于作为生产硅肥的原料。     

不同施氮水平下配施硅肥对水稻根部周围土壤微生物群落结构的影响

为研究不同水平氮肥、硅肥配施对水稻根部周围土壤微生物群落结构影响,为水稻的硅肥、氮肥合理配施提供参考。以Na₂SiO₃作为硅肥硅源,设置了6组硅肥、氮肥处理组,采用变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术探究不同施氮水平下配施硅肥处理对水稻根部周围土壤细菌、真菌和古细菌群落结构的影响。结果显示在施加低氮和中氮处理组中水稻根部周围土壤细菌群落多样性没有显著变化,施高氮处理组的细菌群落多样性呈上升趋势,但在不同施氮水平下加硅处理对细菌的群落结构影响不明显。施低氮水平和中氮水平下硅对水稻根部周围土壤真菌群落结构的影响亦不明显;与施中低氮水平相比,在施高氮水平下,水稻根部周围土壤中真菌的多样性显著下降,但施硅能显著提高水稻根部周围土壤真菌的多样性,能促进真菌类群（Coniochaeta prunicola）、粉质拟青霉（Paecilomyces farinosus）、子囊菌（Ascomycota sp.）与浅黄褐色嗜热菌（Thermothelomyces hinnuleus）等类群的生长,同时抑制水稻病原真菌木贼镰刀菌（Fusarium equiseti）类群的生长。随着施加的氮水平升高,古细菌群落多样性呈升高趋势,各氮水平下加硅处理对水稻根部周围土壤的古细菌群落结构没有显著影响。研究表明,在不同施氮水平下,施加以Na₂SiO₃为硅源的硅肥对水稻根部周围土壤的细菌、古细菌群落结构没有显著影响;但在施加高氮水平后,加硅肥能显著提高水稻根部周围土壤真菌群落的多样性。     

辽宁省水田土壤硅素肥力状况的初步研究

通过田间调查、田间试验和室内分析,研究了辽宁省不同类型水田土壤的硅素肥力状况,结果表明,醋酸-醋酸钠(pH4)缓冲液法测定的辽宁省水田土壤的有效硅含量不能准确反映土壤的供硅能力,淹水培养法的测定过程同水稻的生长过程相似,测定出的水浸态硅含量同硅肥的增产效果密切相关,因此,这种方法的测定结果可以用于评价水田土壤的供硅能力;田间试验结果表明,合理施用硅肥可提高水稻的产量,增产幅度和水浸态硅含量的关系可用CateandNelsen校验曲线进行描述;通过该曲线初步确定的辽宁省硅素丰缺的临界标准为水浸态硅含量80mg/kg;根据初步确定的临界标准,辽宁省绝大多数的水田土壤硅素缺乏,合理施用硅肥将成为辽宁省水稻产量提高的重要措施之一。     

不同施肥处理对长期不施肥区稻田土壤微生物生态特性的影响

采用室内恒温培养方法,研究了不同施肥处理对水稻长期肥料试验中不施肥区（CK）和全肥区（NPK）土壤酶活性及微生物群落结构的变化。结果表明,施肥处理（单施化肥、施猪粪和施秸杆）可以显著提高土壤的微生物量碳以及脲酶、酸性磷酸酶的活性,施用有机肥的效果明显大于单施化肥; 有机肥在无肥区（CK）的施用效果与在全肥区（NPK）的效果接近。PLFA分析表明,施肥使无肥区（CK）土壤微生物群落结构发生了显著的变化,施用有机肥显著增加了土壤微生物群落结构的多样性。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥主要增加了细菌和真菌的特征脂肪酸如不饱和脂肪酸、环状脂肪酸cy19∶0等的相对含量,而降低了放线菌标记性脂肪酸10Me18∶0的相对含量。     

不同施肥措施对植烟土壤酶活性和供肥能力的影响

通过田间小区试验,在等氮、磷、钾施用的条件下,研究不同施肥措施（不施肥、单施无机肥、牛粪与无机肥配施、施用有机无机复合肥）对提高烤烟生育期内植烟土壤酶活性和供肥能力的影响。结果表明,除牛粪配施化肥会降低土壤过氧化氢酶活性外,各施肥处理较不施肥处理均能增加烤烟生育期的土壤酶活性和供肥能力。施用有机无机复合肥效果最好,不仅能提高土壤酶活性和供肥能力,其脲酶、酸性磷酸酶、速效氮、速效磷变化规律与烤烟需肥规律相符;施化肥对土壤酶活性和供肥能力的提高主要表现在烤烟生育期的前期,而牛粪配施化肥对各项指标的提高作用出现在后期。相关分析表明,土壤脲酶、酸性磷酸酶活性可以反映土壤养分含量的变化,可作为评价土壤供肥能力的生物指标。     

长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响,探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期,采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比,所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%,化肥处理有机质略有下降,而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加,化肥有机肥配施增加幅度更大;与2014年不施肥处理相比,施用氮肥处理土壤pH最低,而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升,其中配施有机肥效果最明显;施用化肥处理土壤Eh增加,而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加,亚铁含量下降,而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低,亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥,土壤pH显著下降,有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显,磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位,有利于氧化态铁向还原态铁转化,更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

玉米硅的阶段营养与土壤有效硅关系研究

在壤质草甸土上设置田间试验。结果表明,玉米４叶期以前吸硅量较低,拔节期吸硅增加,抽雄初期为吸硅高峰期。硅主要分配在叶（４３％）和根（３９％）,籽实和茎分别占１１％和７％。ＮＰＫ配施硅肥能促进植株对硅的吸收。基施硅肥明显提高土壤有效硅浓度,比不施肥区提高２００ｍｇ／ｋｇ;追施硅肥,使抽穗初期土壤有效硅提高到７５７．８ｍｇ／ｋｇ。基施、追施硅肥比对照增产５．６％和７．１８％。     

鄱阳湖地区长期施肥双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥处理作物产量及土壤有机质含量等测定数据结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理（不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）、单施钾肥（K）、氮磷肥配施（NP）、氮钾肥配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）、两倍氮磷钾配施（2NPK）、有机肥与氮磷钾肥配施（NPKM））双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益。结果表明,有机肥和化肥配施（NPKM）既提高了系统的作物固碳量又显著增加了土壤的固碳量,使得其净碳汇效应最大,为8．78tC·hm^-2·a^-1;两倍氮磷钾配施（2NPK）系统的净碳汇效应为8．11tC·hm^-2·a^-1,二者均高于氮磷钾配施（NPK）处理的7．03tC·hm^-2·a^-1,不施肥及单施一种或两种无机肥配施系统的净碳汇效应均明显减弱,其中不施肥处理（CK）最小为4．52tC·hm^-2·a^-1,单施N肥比单施P、K肥在提高系统净碳汇效应上作用明显。配施有机肥（NPKM）稻田的作物产量和经济效益也高于无机肥配施处理（NPK和2NPK）,不施肥、单施一种或两种无机肥配施稻田的作物产量和经济效益明显偏低。因此,稻田施用一定量的无机肥是提高稻田生态系统碳汇效应和经济效益的保证,而配施有机肥可以明显提高稻田生态系统的碳汇效应和经济效益。     

施用废渣后土壤硅素释放特性及其影响因子的研究Ⅰ硅素释放与钙、镁、铁、铝的关系

选取5种工矿废渣进行室内模拟试验,研究不同种类工矿废渣作为硅肥施用对土壤钙、镁、铁、铝释放的影响及其与硅素释放间的关系。结果表明:y=kxm方程可以很好地描述土壤钙、镁、铁、铝释放的动力学过程,Ca释放动力学方程yCa=kCaxmCa中的参数kCa与Si释放动力学方程ySi=kSixmSi中的参数kSi表现为极显著的直线正相关关系;钙镁累积释放量之和及铁铝累积释放量之和分别与硅素累积释放量呈极显著的幂函数正相关和直线正相关关系。施用废渣可降低土壤中铁、铝的活性,甚至可增加钙、镁的含量,从而在提高土壤供硅能力的同时起到改良土壤的作用,且高炉渣A和高炉渣F的施用效果要优于高炉渣B、粉煤灰H和金刚石矿渣J,是加工硅肥的适宜原材料。     

配施有机肥对潜育化水稻土的培肥效果

为探索潜育化水稻土的培肥措施,通过田间试验研究了有机无机肥配施对潜育化低产水稻土产量和土壤养分有效性的影响。结果显示:连续2季施用有机肥后,潜育化水稻土产量显著提高,以早稻配施紫云英-晚稻配施猪粪处理的产量最高。添加有机肥降低了潜育化水稻土耕层土壤p H值。早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的有机质提高明显,比NPK处理提高了15.22%;早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的潜育化水稻土全氮含量比单施化肥处理提高4.19%;早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的潜育化水稻土有效磷含量提高最多,比NPK处理提高了4.92%;相比于NPK处理,早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的土壤速效钾含量比两季均单施化肥处理提高了13.2%。因此,潜育化水稻土适当配施有机肥可以提高土壤养分有效性,增加水稻产量,可以作为培肥改良潜育化水稻土的参考方法。     

施用钢渣对水稻土pH、水溶态硅动态及水稻产量的影响

测定了盆栽水稻生育期土壤淋滤液pH和水溶态硅浓度 ,探讨了其变化规律。结果表明 ,与对照相比施用钢渣提高了土壤 pH ,且这种影响随钢渣施用量的增加和粒度变细而加强。在水稻生育期内各处理土壤水溶态硅都经历了一个先上升达到高峰 ,然后逐渐下降 ,最终趋于稳定的过程 ;施用钢渣各处理土壤水溶态硅浓度在插秧后 3～ 4周内低于对照 ,以后则高于对照 ,这种情况随钢渣施用量的增加或粒度变细而更为显著。试验结果还表明 ,施用钢渣可以明显提高水稻产量。     

旱改水对水稻幼苗生长的影响及秸秆的改良作用

本研究以江汉平原旱改水为研究背景,采用土壤盆栽试验和室内淹水培养相结合的方法,以多年水稻土为对照,研究了多年棉田土旱改水及添加秸秆(9 g·kg-1)对水稻幼苗生长和矿质元素吸收的影响以及土壤氧化还原电位和有效态铁、锰、铜、锌含量变化,为旱改水水稻的种植提供参考。结果表明,棉田土旱改水后,水稻幼苗生长缓慢并出现失绿黄化症状,其地上部干重和叶绿素含量仅分别约为水稻土处理的30%和20%。旱改水处理水稻植株Fe含量显著低于、而Cu和Zn含量则显著高于水稻土处理。棉田土旱改水土壤氧化还原电位(Eh)显著高于水稻土;淹水处理10 d,土壤DTPA-Fe含量仅为水稻土的7%左右,而DTPA-Cu和DTPA-Zn含量则分别是水稻土的1.4~2.5倍和1.6~1.8倍。随着淹水时间的延长,棉田土旱改水土壤有效态铁含量逐渐增加,有效态锰、铜和锌含量呈先升高后降低趋势;到淹水处理的第28 d,棉田土旱改水土壤有效态铁、锰、铜和锌含量与水稻土之间的差异逐渐缩小。Fe不足及Cu过量可能是导致旱改水水稻幼苗生长缓慢、失绿黄化的主要原因。旱改水条件下添加秸秆可以降低土壤的Eh值,提高土壤DTPA-Fe含量及降低土壤DTPA-Cu和DTPA-Zn含量,显著提高旱改水初期水稻幼苗叶绿素含量,但对水稻生物量无显著影响。添加秸秆并不能完全消除旱改水对水稻幼苗生长的抑制作用。     

过氧化钙及硅钙肥改良潜育化稻田土壤的效果研究

【目的】潜育化水稻土是我国最主要的低产水稻土类型,长期渍水导致的土壤缺氧及活性还原物质过度积累是其最主要特征,这严重影响了水稻的根系发育和产量提高。本研究以鄱阳湖区潜育化稻田土壤为对象,通过田间试验研究过氧化钙和硅钙肥单施或配施对潜育化稻田土壤的改良效果,旨在为探索潜育化稻田的轻简化改良方法提供理论依据。【方法】田间试验于2012 2013年在鄱阳湖区潜育化双季稻田进行,试验设单施化肥(T1)、化肥+硅钙肥(T2)、化肥+过氧化钙(T3)和化肥+硅钙肥+过氧化钙(T4)4个处理。通过2年4季的田间试验研究了过氧化钙和硅钙肥单施或配施对鄱阳湖区潜育化稻田水稻产量、土壤还原物质总量及土壤物理化学性质的影响,分析了过氧化钙和硅钙肥改良潜育化稻田土壤的效果和应用前景。【结果】过氧化钙和硅钙肥单施或配施均可以提高潜育化稻田的水稻产量,二者配施每季可以提高水稻产量1.06 t/hm22.06 t/hm2,并可促进磷、钾养分向籽粒转移。施硅钙肥对土壤还原物质总量没有明显影响,而施过氧化钙可以显著降低土壤还原物质总量,二者配施可以减少耕层土壤还原物质总量1 cmol/kg以上。随着土层的加深,土壤还原物质总量呈增加的趋势。硅钙肥与过氧化钙配施可以明显提高小于10 mm的中小团聚体的含量。施硅钙肥或过氧化钙对土壤养分含量没有明显影响,但二者配施可以明显提高土壤有机碳、速效磷的含量,但对腐殖质碳、速效钾和全氮含量影响不明显。【结论】施用硅钙肥可以提高潜育化稻田的水稻产量,但对土壤还原物质总量没有明显影响。施用过氧化钙既可以提高水稻产量,又可以降低潜育化稻田的潜育化程度。而硅钙肥和过氧化钙配施不仅可以明显提高水稻产量、降低潜育化稻田的潜育化程度,还可以改善土壤养分供应状况和土壤结构。因此,施用过氧化钙和硅钙肥可以作为改良鄱阳湖区潜育化稻田土壤的一种参考方法。     

Effect of biochar amendment on soil‐silicon availability and rice uptake

Rice growth and its resistance to pests had been often constrained by soil‐silicon (Si) availability. The purpose of this study was to assess the potential of biochar soil amendment (BSA) to improve Si availability in paddy soils. A cross‐site field trail with BSA was conducted in six locations with different climatic and crop‐production conditions across S China. Plant‐available Si content before field‐trials establishment and after rice harvest, as well as Si content in rice shoot were determined. Varying with site conditions, plant‐available Si content of soil was observed to increase significantly with BSA in most sites. Significant increase in rice shoot Si was detected in four out of the six sites, which was well correlated to the concurrent increase in soil pH under BSA treatment. This study demonstrates an important role of BSA to improve Si availability and uptake by rice mainly through increasing soil pH of the acid and slightly acid rice soils.     

Silicon elution from three types of steel slag fertilizers in a paddy field analyzed by electron probe micro-analyzer (EPMA)

Elution of silicon (Si) from three types of slag fertilizers was tested in a paddy field. They were made from granulated blast furnace slag, dephosphorization slag and decarburization slag, respectively. Each fertilizer, embedded in epoxy resin to expose the cross section, was analyzed to get initial two-dimensional distribution images of Si, calcium (Ca), oxygen (O), magnesium (Mg), aluminum (Al), manganese (Mn) and iron (Fe) by electron probe micro-analyzer (EPMA). These resin specimens were set in a paddy field for 75 d. Then the second two-dimensional distribution images of Si, Ca, O, Mg, Al, Mn and Fe at the same site were analyzed again by EPMA. A comparison of the two-dimensional distribution images before and after setting in paddy field elucidated the following results: (1) Si eluted clearly from dephosphorization slag and decarburization slag; (2) Si, Ca, Mg and Al distributed homogeneously in granulated blast furnace slag. X-ray diffraction (XRD) clarified that granulated blast furnace slag was amorphous. The content of plant-available Si in each slag fertilizer was evaluated by the cation exchange resin extraction method. It was the highest in dephosphorization slag fertilizer. This result corresponded to Si elution from dephosphorization slag observed by EPMA. The content of plant-available Si was low in granulated blast furnace slag but high in air-cooled blast furnace slag. Although the content of plant-available Si in decarburization slag was low, the efficacy of Si elution was the highest in decarburization slag. From X-ray diffraction analyses, calcium silicate or larnite (Ca₂SiO₄) was considered to be the causative substance for efficient Si elution from decarburization slag and dephosphorization slag. Because of the high content of plant-available Si, dephosphorization slag and air-cooled blast furnace slag are recommended as silicate fertilizers in paddy fields.