长期施肥条件下黄壤有机碳矿化对温度变化的响应

【研究目的】为了揭示长期施肥黄壤旱地有机碳矿化对温度的响应特征【方法】运用碱液吸收法,室内模拟不同温度（10℃、20℃）培养试验研究不施肥（CK）、施化肥（NPK）、单施有机肥（M）和有机无机配施（MNPK）对土壤有机碳矿化的影响。【结果】结果表明,在80天的培养中累积矿化量均为M>MNPK>CK>NPK,与长期施肥土壤SOC的含量变化趋势一致;C0/SOC（潜在矿化量/有机碳）在不同温度下均为NPK最高,除了M与MNPK未达到显著性差异,其余处理均达到显著性差异（p<0.05）;Q10范围是2.92~4.18。长期施有机肥（M、MNPK）的土壤的矿化受温度的影响显著高于长期单施无机肥和未施肥的土壤。【结论】有机无机配施（MNPK）、单施有机肥（M）的土壤对温度的响应特征显著高于单施化肥（NPK）和不施肥（CK）（p<0.05）,揭示了长期施有机肥土壤有机碳对温度的响应特征。     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

摘要：通过对不同施肥与水稻产量和氮肥利用率连续4年定位观测研究,结果表明：在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥（M）处理与化肥（NPK）处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥（M）处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施（NPKM）处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥（NPK）处理氮肥利用率仅为25.7%。     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平“国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地”的长期定位试验（1991-2004年）,研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK＋有机肥或秸杆〉NPK〉NP。氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK＋秸秆以及NPK＋有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%。可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用。     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平"国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地"的长期定位试验(1991-2004年),研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK 有机肥或秸杆＞NPK＞NP.氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK 秸秆以及NPK 有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%.可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用.     

有机肥全量替代化肥对茶叶产量和品质、土壤养分及氮素利用的影响

为促进区域茶园科学合理施肥,以当地茶园推荐的化肥施用量为对照(CK),设置了6个梯度有机肥施用量作为处理,即:3 000(FQ1),4 500(FQ2),6 000(FQ3),7 500(FQ4),9 000(FQ5),12 000 kg/hm~2(FQ6),分析了有机肥施用量对茶叶产量和品质、土壤养分及氮素利用的影响。结果表明:不同处理对茶叶产量及产量性状存在极显著影响(P0.01);与CK相比,养分投入量相当(或更少)条件下施用有机肥造成了茶园产量及产量性状不同程度地下降(降幅为4.32%～32.28%),进一步增加有机肥施用量才可获得较好的产量及产量性状。与CK相比,有机肥施用量≥4 500 kg/hm~2时提高了茶叶水浸出物含量,其中FQ6处理茶叶水浸出物含量得到显著提高(P0.05);施用有机肥对茶叶茶多酚和氨基酸含量的影响相对较小,仅2019年FQ5和FQ6处理显著提高了茶叶氨基酸含量及2020年FQ1处理显著降低了茶叶茶多酚含量(P0.05);有机肥施用量对茶叶咖啡碱及酚氨比不存在显著影响(P0.05),但一定程度提高了茶叶咖啡碱含量并降低了茶叶的酚氨比。与CK相比,不同有机肥施用量均可缓解茶园土壤酸化状况并显著提高茶园土壤碱解氮含量(P0.05);除FQ1处理,施用有机肥处理显著提高了茶园土壤有机质和速效钾含量(P0.05);FQ1显著降低了茶园土壤有效磷含量(P0.05),而FQ5(2019年)和FQ6处理显著提高了土壤有效磷含量(P0.05)。氮素盈余量和氮肥偏生产力随着氮肥施用量的增加分别表现出极显著增加和下降趋势(P0.01),其中:CK与养分投入量相当条件下施用有机肥(FQ3处理)的氮素盈余量和氮肥偏生产力差异不显著(P0.05);氮素盈余量、氮肥偏生产力与氮肥施用量的关系分别呈线性(y=0.786x-115.04,P0.01)和幂函数关系(y=635.28x~(-0.605),P0.01),即随着肥料氮投入的增加,氮素盈余量和氮肥偏生产力分别呈增加和下降趋势。基于2019,2020年的茶叶产量反应,应用线性加平台模型拟合每年有机肥最佳施用量为8 739.55～9 169.95 kg/hm~2,但造成氮素盈余量过大和氮肥偏生产力较低,并增加了环境污染的风险。综上,茶园施用有机肥虽然降低了产量,但提高了茶叶品质,改善了茶园土壤养分状况;同时,从氮素利用角度考虑,茶园施用有机肥时不应过分追求茶叶产量,可适当降低有机肥施用量以控制氮的投入。     

褐潮土长期定位不同施肥制度土壤生产功能演化研究

通过14年长期定位试验研究了褐潮土不同施肥制度对土壤生产功能、产量可持续性指数及农学效率的影响。结果表明，N、P为褐潮土作物高产的主要限制因子，14年产量平均，NPK比CK、N、NK、PK分别增产459%、386%、280%、205%（小麦）和154%、108%、87%、78%（玉米）；NPK+M(NPK配施厩肥)比NPK平均增产12%，NPK+S(NPK加秸秆)与NPK产量相当。NPK及NPK配施有机肥（包括厩肥和秸秆）处理的小麦、玉米产量可持续性指数高于N、P不均衡施用处理。化肥肥效因作物种类、施肥组合而不同，N肥单施时小麦和玉米N的农学效率降低，而NPK配施时N的农学效率有上升趋势，平均分别为16 kg/kg N（小麦）和14 kg/kg N（玉米）；磷肥肥效具有短期的叠加效应，P的农学效率小麦大于玉米，种植10年后P的农学效率最高可达最初的4.5～7倍；K的农学效率在试验进行十年后NK处理平均为负值，同期NPK处理中小麦K的农学效率却急剧增加，K成为作物高产的限制因素；有机肥对小麦和玉米的农学效率分别为21 kg/t和25 kg/t，秸秆对小麦和玉米的农学效率分别为负值和37 kg/t。NPK均衡施肥能提高土壤有机质、全N、全P、速效N、速效P等肥力指标；NPK配施有机肥能加快土壤有机质和N、P、K养分的积累；NPK不均衡施肥导致土壤中此种营养元素的耗竭。     

有机肥替代对土壤理化性状及产量的综合评价

为研究有机肥替代氮肥对土壤理化性状及产量的变化,以黑土为试验对象进行大田试验,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)、有机肥+化肥(OM100)、有机肥+氮肥减施30%(OM70)、有机肥+氮肥减施50%(OM50) 6个处理,于2018年取样,应用常规试验方法系统分析不同处理条件下土壤理化性状及玉米产量的变化,结果表明:在一定范围内,有机肥替代可显著降低土壤容重,显著提高土壤田间持水量,提高土壤毛管孔隙度。单施有机肥和有机肥替代能显著提高气相比例,降低土壤液相;对比单施化肥,短时间施用有机肥替代,土壤有机质提升不明显,外源有机物进入土壤对土壤物理性状有显著或极显著影响。适度有机肥替代,能够改善土壤理化性状,维持作物产量。     

长期不同施肥模式下砂姜黑土小麦根系和光合的差异性研究

为明确长期单一施肥模式效果间的差异,研究了5种长期定位(34年)施肥模式对砂姜黑土小麦根系和光合的影响。结果表明,CK(不施肥)的根系性状表现最差,MNPK(有机肥与化肥配施等氮)与HMNPK(有机肥与化肥配施高氮)的总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数显著高于NPK(单施化肥)和M(单施有机肥)处理,NPK与M间的总根表面积、平均根直径、总根体积差异不显著。长期有机肥与化肥配施(MNPK和HMNPK)相对于长期单施化肥(NPK)和有机肥(M)能提高小麦上3叶的长宽。在孕穗期,MNPK的光合速率、气孔导度和蒸腾速率最高,但与HMNPK差异不显著;在灌浆中期(MNPK与HMNPK发生倒伏),NPK和M处理的光合特性表现优于有机肥与化肥配施处理MNPK和HMNPK,MNPK的光合特性亦优于HMNPK(倒伏最重)。在孕穗期,有机肥与化肥配施相对于长期单施化肥和有机肥利于小麦叶绿素荧光参数的改善;灌浆中期,M处理的叶绿素荧光参数表现最优,MNPK的ΦpsⅡ、Fv/Fm、ETR、qP显著高于HMNPK。总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、总根尖数皆与光合高效叶片长宽及产量呈显著或极显著正相关关系;根系性状、产量与光合特性、叶绿素荧光参数Fm、ΦpsⅡ、Fv/Fm、ETR、qP呈显著或极显著正相关关系,与胞间CO_2浓度、Fo、qN呈极显著负相关关系。研究得出,有机肥与化肥配施虽有利于小麦根系及高效光合叶片长宽的改善,但有机肥与化肥配施高氮下遇特殊天气由于肥力较高易发生倒伏,造成光合速度的下降。     

长期施肥对褐潮土氮、有机质动态变化的影响

通过北京昌平“国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地”的长期定位试验（1991-2003年）,研究了长期施肥条件下对褐潮土氮、有机质动态变化的影响。结果表明：氮磷钾化肥配施有机物料提高耕层土壤全氮的效果最为明显,配施有机肥和秸秆处理分别比不施肥增加21.11%和14.35%,明显高于单一施用化肥。长期单施氮肥,或氮磷配合,或氮磷钾配合也显著增加了土壤全氮含量,分别比对照增加10.03%,8.32%和8.40%,而磷钾配合降低了土壤全氮含量。土壤碱解氮含量仍然是氮磷钾配施有机肥或秸杆处理优于单施化肥,分别比对照增加34.97%和32.96%,长期单施氮肥,或氮磷配合,或氮钾配合,或氮磷钾配合,分别比对照增加17.26％,21.55%,23.83%和26.41%。配合施用有机肥处理耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥处理;与不施肥比较,NPK＋秸秆以及NPK＋有机肥处理土壤有机质含量分别增加7.90％和14.56％,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51％和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%。可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加土壤有机质含量具有重要作用。     

有机氮肥替代部分化学氮肥对水稻产量及稻米品质的影响

为评价有机肥替代化肥应用效果、制定合理培肥措施提供科学依据,通过田间定位监测,研究不同比例有机肥等氮替代化肥对土壤肥力、水稻产量和稻米品质的影响。试验地位于湖南省长沙县高桥镇湖南农科院科研试验基地,共设置单施化肥处理(NPK)、15%有机肥替代处理(15M)、30%有机肥替代处理(30M)、60%有机肥替代处理(60M)4个处理。水稻收获后,测定0～20 cm土层土壤p H、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、有效钾含量和水稻产量与稻米品质。结果表明,各施肥处理年均产量表现为NPK<15M<30M<60M,60M显著高于NPK和15M,分别增产15.99%和8.71%;60M相比NPK提高了稻米胶稠度、直链淀粉和蛋白质含量,三者分别提高了4.72%、7.15%和10.67%。30M和60M增加了土壤全氮、有机质、碱解氮、速效磷和有效钾含量。有机氮肥部分替代化学氮肥通过提升土壤有机质、全氮含量促进水稻增产、改善稻米品质。本试验条件下以60%有机肥替代处理表现最好。     

长期不同施肥对黄潮土区玉米产量稳定性的影响

分析黄潮土区玉米产量稳定性对不同施肥方式的响应,为黄潮土区合理施肥管理、改善农田生态系统质量提供依据。以21年长期定位试验为研究平台,通过研究玉米的平均产量、产量年际波动及土壤养分状况对8种施肥方式(CK、N、NP、NPK、M、MN、MNP、MNPK)的响应,比较不同施肥方式下玉米产量稳定性的优劣及对土壤肥力的影响。结果表明:与CK处理相比,施肥处理产量均有显著增加。从21年产量平均值来看,以有机无机配施处理(MN、MNP、MNPK)平均产量最高,为7 240~7 503 kg/hm2;NPK处理次之,与当年CK处理相比,增产率为139.57%。N处理导致玉米产量变异系数(CV)偏高、可持续性产量指数(SYI)偏低,产量稳定性最低;有机无机配施处理的CV最低、SYI最高,产量稳定性最高,而M处理的产量稳定性和生产可持续性不及处理NPK。施肥处理肥料贡献率逐年递增,以有机无机配施处理贡献率最高,平均贡献率为59.59%~60.88%。在土壤养分方面,有机无机配施处理明显提高土壤全氮、有机质、有效磷、速效钾含量,且这些养分指标与玉米产量呈极显著正相关(P0.01)。因此,黄潮土区有机无机配施为最佳施肥方式,土壤养分供应较均衡,稳定性最佳,农田生态系统质量最优。     

长期施肥下红壤性水稻土固碳效应特征

明确长期施肥红壤稻田碳投入与碳储量、碳含量与产量间的关系,以及不同施肥措施的固碳效率差异。以红壤稻田长期定位施肥试验为试材,用连续监测的方法,测得长期不同施肥水稻产量、土壤有机碳含量和储量,水稻产量数据。所有处理土壤有机碳含量均呈上升趋势,37年后NPKM处理分别比CK、NPK、NPK2高30.5%、23.4%、24.7%;有机碳储量均随碳投入的增加而显著升高;NPK、NPK2和NPKM处理的固碳效率分别为32.7%、25.9%、35.0%;水稻产量与土壤有机碳含量显著直线正相关。双季稻种植模式下,施肥与不施肥处理土壤碳含量和储量均呈上升趋势;化肥与有机肥配施显著提高固碳效率;有机碳含量与水稻产量间显著正相关。     

长期不同施肥方式对淡涂泥土水稻产量和基础地力的影响

利用长期定位试验并结合裂区试验,研究长期不同施肥方式对淡涂泥土水稻产量、基础地力变化的影响。结果表明,连续不施肥显著降低了水稻产量,不施肥处理(CK)水稻产量水平逐年下降,在该试验周期内降幅达34.4%。长期施用不同肥料均有利于水稻稳产或增产,连续纯施化肥(NPK)、测土配方纯施化肥(N1PK)和测土配方有机无机混合施肥(N1PKS)处理的水稻产量比不施肥处理(CK)分别提高74.2%、89.0%和97.5%,达到极显著差异。长期施用不同肥料均有利于土壤基础地力的提升,其中测土配方有机无机混合施肥对于土壤改善效果最为显著,在该试验周期内,与长期不施肥处理相比,NPK处理、NIPK处理、N1PKS处理土壤基础地力产量分别提高了45.6%、60.8%和69.1%。各施肥处理土壤基础地力贡献率无明显差异。     

长期不同施肥模式对稻田土壤磷素及水稻营养的影响

基于16年长期定位试验,选取了无肥对照(CK)、无肥基础上的有机物循环利用(C)、NPK化肥配施(NPK)、NPK化肥基础上的有机物循环利用(NPK+C)、减量施肥(F+1/2C) 5个处理,通过测定各处理土壤P素肥力指标和水稻植株P含量,研究了不同施肥模式对土壤P素肥力特性和水稻P营养的影响。结果表明,长期不同施肥模式显著改变了0~20 cm土壤P素肥力特性和水稻对土壤P素的吸收利用,对20~40 cm土壤P素肥力影响不大。NPK化肥配施与无肥对照相比,耕层土壤Olsen-P和全P含量分别提高了108.8%和31.9%,各生育期水稻植株P含量(含稻谷)差异显著。NPK化肥配施基础上的有机物循环利用与NPK化肥配施相比,耕层土壤Olsen-P和全P含量分别提高了84.3%和19.4%,土壤P素活化系数达到2.96,差异显著,各生育期水稻植株P含量(稻谷除外)差异显著。无肥基础上的有机物循环利用与无肥对照相比,耕层土壤P素肥力指标、水稻植株P含量(含稻谷)差异均不显著。减量施肥处理与NPK化肥配施相比,土壤肥力性状无明显差异,植株中P含量略有下降,稻谷中P含量差异不显著。施NPK化肥基础上的有机物循环利用明显改善了土壤P素肥力性状,提高了土壤P素活化度,促进了水稻对P素的吸收利用。     

长期不同施肥制度对红壤性水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

以长期定位试验点的红壤性水稻土为研究对象,研究了长期不同施肥制度对红壤性水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。试验处理为：CK（不施任何肥）;NK（施氮钾肥）;NPK（施氮磷钾肥）;NK+PM（施氮钾肥＋猪粪）;NPK+RS（施氮磷钾肥＋稻草）。结果表明：红壤性水稻土中的活性有机质以中活性有机质为主,施肥对活性有机质组分影响明显。连续种植25年水稻后,CK处理的土壤活性有机质含量降低,CMI(碳库管理指数)下降。施肥能够提高土壤有机质、活性有机质各组份的含量和碳库管理指数,CMI以NPK+RS处理上升最大,NK处理最小,说明有机-无机肥配施对活性有机质组分影响较单施化肥更明显。土壤活性有机质含量和CMI的增幅大于土壤总有机质的增幅,水稻产量与CMI的相关性达到极显著水平。CMI是评价施肥制度对土壤质量影响的良好指标。     

生物炭与有机肥施用对黄褐土土壤酶活性及微生物碳氮的影响

研究了生物炭与有机肥配施对土壤酶及其微生物生物量碳氮的影响,为黄褐土障碍因子改良及合理施肥提供参考。在等氮条件下设置了6 个施肥处理：不施肥(CK)、单施生物炭(B)、氮磷钾配合施用(NPK)、氮磷钾+生物炭(NPK+B)、氮磷钾+有机肥(NPK+M)、氮磷钾+有机肥+生物炭(NPK+B+M)。采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法和化学分析法分别对土壤微生物量碳氮、酶活性和土壤化学性质和作物产量进行测定分析。结果表明：在黄褐土条件下,生物炭与有机肥处理均能显著提高土壤脲酶活性和土壤微生物生物量碳、氮含量,其中以NPK+M+B处理效果最好。有机肥能够促进β-葡萄糖苷酶酶活性,而生物炭与其作用相反。土壤微生物量碳氮、脲酶和β-葡萄糖苷酶与产量之间存在显著或极显著正相关关系。本试验条件下,生物炭与有机肥的添加能够提高土壤酶活性,提高土壤有机碳和全氮含量,以NPK+B+M处理对酶活性提升效果最好。     

不同施肥模式对砂姜黑土团聚体特征及有机碳的影响

采集32年砂姜黑土长期定位试验不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(MNPK)和高量氮肥下有机肥与化肥配施(HMNPK)处理耕层土壤,研究砂姜黑土区麦玉轮作系统中总有机碳、团聚体组成及不同粒径团聚体中有机碳含量对长期不同施肥模式的响应。结果表明,长期不同施肥方式显著影响土壤不同粒径团聚体分布及其有机碳含量。有机肥施用对表层土(0—10 cm)1—0. 5 mm、0.5—0.25 mm干筛团聚体和< 0.25 mm微团聚体含量的提高有促进作用。耕层土壤水稳性团聚体主要分布在1—0.5 mm、0.5—0.25 mm和<0.25 mm粒径中,施肥处理对各粒级水稳性团聚体含量没有显著影响。长期施肥显著提高了表层土1—0.5 mm和0.5—0.25 mm干筛中团聚体有机碳含量,HMNPK的增幅最高。施用有机肥对提高土壤水稳性团聚体有机碳含量有积极作用,尤其对1—0.5 mm、0.5—0.25 mm和<0.25 mm粒径水稳性团聚体有机碳含量的提高有显著影响,且均为M处理提高幅度最大。砂姜黑土区麦玉轮作条件下,长期有机肥施用可提高砂姜黑土土壤总有机碳含量、中团聚体数量以及有机碳含量,有利于改善土壤物理性状、提升地力。     

施用有机肥和秸秆还田对东北苏打盐碱地水稻营养与食味品质的影响

采用田间长期定位施肥试验和实验室分析的方法,研究了苏打盐碱地稻田不同施肥措施对稻谷品质的影响。试验采用了不施肥对照（CK）、氮磷钾肥配施（NPK）、单施有机肥（M）、有机肥与氮磷钾肥配施（MNPK）和秸秆还田与氮磷钾肥配施（RNPK）共5种不同施肥处理。结果表明,4种施肥处理均较CK提高稻谷糙米率、精米率和整精米率,一定程度改善了加工品质;NPK与M处理提高了稻米外观品质,MNPK与RNPK处理使稻米外观品质有所降低;氮磷钾肥配施可以提高稻米蛋白质含量、含水量和稻米食味性。综合来看,盐碱地稻田短期内无法通过有机培肥来实现稻米品质提升,化肥合理配施应是盐碱地种稻初期阶段的重要培肥措施,盐碱地有机培肥和稻米品质提升是一个长期过程,有待进一步深入研究。