潮土累积磷的供磷能力及其有效磷消耗特征

  【目的】  长期过量施肥极大地提升了土壤中磷的累积量。研究土壤累积磷的有效性及其消耗特征,可为发掘土壤中的磷资源,保持土壤磷肥力的可持续性提供理论基础。  【方法】  依托“国家潮土肥力与肥料效益长期监测站”26年的长期定位试验,从中选取5个磷地力水平地块,其土壤基础Olsen-P含量分别为1.2、14.3、27.6、55.4、72.3 mg/kg,依次记为L1、L2、L3、L4、L5,设置微区试验。从2016年6月开始,只施用氮、钾肥,不施磷肥,连续进行了3年6季玉米小麦轮作种植。调查6季作物产量、土壤供磷能力,分析Olsen-P的消耗量及变化规律。  【结果】  潮土磷地力水平从L1提高到L2和L3时玉米和小麦产量快速增加,超过相应磷地力水平后,继续提升磷地力水平对增产贡献不大,L1、L2、L4、L5地块6季总产量分别是L3地块的37.4%、82.8%、104.7%和102.3%。相比玉米,小麦对土壤磷的需求更高。保障小麦-玉米高产所需的年供磷 (P) 量为203.2 kg/hm2;供磷能力低的L1、L2、L3地块总供磷量分别是高产所需供磷量的19.2%、65.4%和94.9%。基础磷地力超过L3地块水平,基本可保障小麦-玉米连续6季获得较高产量的供磷能力。每生产100 kg小麦籽粒和玉米籽粒作物吸磷 (P) 量分别为0.48和0.34 kg。在小麦玉米轮作体系下,Olsen-P的季消耗速率与土壤Olsen-P含量呈极显著线性关系 (y = 0.1219x?0.1557,R2 = 0.9894**),L5、L4、L3、L2磷地力水平地块每季Olsen-P的消耗量分别为8.37、7.06、3.03、1.59 mg/kg,消耗速率符合指数下降模型Y = 69.642e–0.169x,每季消耗基础Olsen-P的15.5%。  【结论】  长期大量施用磷肥可以快速提升潮土有效磷含量至很高水平,但是土壤的磷地力产量达到一定水平后,作物产量不再提高。停止施磷肥后,土壤的有效磷水平呈指数下降,下降至农学阈值仅需约9.1季。停施磷肥后,土壤的供磷能力下降也很快,小麦产量在第二年 (第三季) 即显著降低。因此,持续合理的磷肥施用量是维持潮土适宜的磷地力水平,提高磷肥利用率的有效手段。     

黑土累积磷的释放动力学特征及主要影响因素

  【目的】  长期大量施用磷肥致使农田土壤磷快速累积,磷肥增产效率和利用率下降。研究不同施肥措施下土壤累积磷的释放动力学特征及其机制,为累积磷的活化利用和磷肥高效施用提供理论依据。  【方法】  黑土长期定位试验位于黑龙江省哈尔滨市,在5个不同处理采集土样,分别标记为P1、P2、P3、P4和P5,其Olsen-P含量依次为15.5、20.2、93.2、199和216 mg/kg。采用0.5 mol/L NaHCO₃连续浸提法测定5个土壤样品中有效磷的释放量,以5个动力学方程拟合或描述有效磷的释放动力学。采用Hedley法测定了浸提前后土壤活性磷(Resin-P、NaHCO₃-P_i、NaHCO₃-P_o)、中活性磷(NaOH-P_i、NaOH-P_o、DilHCl-P)和稳性磷(ConcHCl-P_i、ConcHCl-P_o、Residual-P)含量。  【结果】  连续浸提过程中,供试5个土壤的Olsen-P释放均呈先快后慢的趋势,在浸提1400 min (10次)时基本达到平衡。以米氏方程(Michaelis)、一级方程、Elovich方程、抛物线方程和幂函数方程描述有效磷的释放动力学特征,拟合方程的决定系数(R2)均在0.964及以上(P<0.01),其中又以米氏方程和一级方程为佳,其R2分别为0.9955和0.9922。由米氏方程可知,供试5个土壤的有效磷最大释放量分别为59.8、60.9、332.6、589.7和717.0 mg/kg,随Olsen-P含量的增加而增加,Olsen-P每增加1 mg/kg,磷释放量平均增加3.12 mg/kg;5个土壤有效磷的最大释放量占土壤全磷的比例分别为13.68%、14.86%、45.44%、60.67%和66.45%,也随Olsen-P含量的增加而增加,但土壤浸提残留磷(全磷与可提取有效磷之差)均为373.99 mg/kg左右,说明施磷对土壤残留磷的影响较小,长期施肥累积的磷具有较高的活性。一级方程和Elovich方程表明,黑土有效磷的释放是以扩散为主的动力学过程。连续浸提后,土壤活性磷平均减少了82.9% (67.8%～93.5%),中活性磷平均减少了34.6% (17.2%～52.0%),稳定性磷无显著变化。活性磷中的Resin-P和NaHCO₃-P_i显著降低了89.8% (78.5%～96.0%)和84.5% (72.9% ～91.3%),这表明Resin-P和NaHCO₃-P_i的有效性最高。土壤活性磷库、中稳态磷库、磷释放的动力学方程参数与土壤有机质、Olsen-P、全磷呈显著正相关,与pH呈显著负相关,说明土壤累积磷的释放过程主要受到土壤活性磷、中活性磷、土壤有机质、pH和全磷含量的影响。  【结论】  黑土固定的残留磷量受施肥的影响较小,施肥累积的磷大部分可以释放,尤其Resin-P和NaHCO₃-P_i的有效性最高。黑土中磷的释放符合米氏方程和一级方程,磷释放量随Olsen-P水平的增加而增加。土壤有机质、pH和全磷含量是磷释放过程的主要影响因素。     

长期轮作施肥棕壤磷素对磷盈亏的响应

【目的】 研究长期轮作施肥条件下棕壤磷素盈亏状况及其与土壤磷素的关系,为棕壤科学施用磷肥提供理论依据。 【方法】 玉米?玉米?大豆轮作长期施肥定位试验始于1979年,设不施磷肥 (CK)、施氮磷肥 (NP)、施氮磷钾肥 (NPK)、低量有机肥配施氮磷肥 (M1NP)、低量有机肥配施氮磷钾肥 (M1NPK)、高量有机肥配施氮磷肥 (M2NP) 和高量有机肥配施氮磷钾肥 (M2NPK),共7个处理。测定1979—2015年不同施肥处理土壤Olsen-P和全磷含量,计算了土壤磷的盈亏状况,分析了全磷和有效磷与累积磷盈亏之间的关系。 【结果】 CK处理土壤磷素水平处于亏缺状态,平均土壤年亏缺磷为9.0 kg/hm2;磷肥处理 (NP和NPK) 和有机肥配施磷肥处理 (M1NP、M1NPK、M2NP和M2NPK) 土壤磷素均处于盈余状态,且M2NP和M2NPK盈余较多。所有施肥处理的有效磷增量与土壤累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01),CK处理土壤每亏缺磷100 kg/hm 2,Olsen-P下降0.84 mg/kg;磷肥及有机肥磷肥配施处理每盈余磷100 kg/hm2,Olsen-P上升范围为1.97～7.23 mg/kg。除CK外,所有施肥处理土壤全磷增量与累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01)。土壤每盈余磷素100 kg/hm 2,各施肥处理全磷增加范围为0.03～0.04 g/kg。 【结论】 磷肥投入是影响棕壤全磷和有效磷水平的关键因素。长期轮作不施磷肥,棕壤磷素亏缺;长期轮作施用化学磷肥 (年均投入P₂O₅ 70 kg/hm2) 和磷肥有机肥配施 (年均投入P₂O₅ 126～182 kg/hm2),棕壤磷素有盈余,增施高量有机肥的盈余量高于增施低量有机肥,高于单施磷肥。磷肥配施有机肥提升棕壤有效磷的速率高于单施磷肥。      

长期不同施肥紫色水稻土磷的盈亏及有效性

【目的】 研究长期施肥条件下土壤全磷、有效磷 (Olsen-P) 对磷素盈亏的响应,为西南紫色水稻土区科学施用磷肥提供依据。 【方法】 以四川遂宁34年 (1982—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验设8个处理,即不施肥 (CK)、氮肥 (N)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤磷素盈亏与全磷、Olsen-P的变化特征。 【结果】 不施磷肥 (CK和N) 作物每年从土壤中带走磷约13.22 kg/hm2,且维持在较低的变化水平;单施有机磷肥处理 (M与MN) 作物携出磷量比不施磷肥提高了约1.73倍,磷素携出量呈增加趋势;施用磷肥 (NP、NPK、MNP和MNPK) 作物携出磷量在41.71～45.62 kg/hm2之间,吸磷量随时间呈下降趋势。不施磷肥土壤磷素常年处于亏缺状态,施磷土壤磷素年均盈余量为8.76～88.79 kg/hm2,有机无机磷肥配施磷盈余量大于单施有机肥和单施无机磷肥,随施肥年限的延续磷盈余量呈上升趋势。土壤中磷含量随磷盈亏而变化,施用无机磷肥或有机无机磷肥配施土壤全磷和Olsen-P增量与磷盈亏呈显著正相关,而不施磷或单施有机磷这种响应关系不明显;土壤每盈余磷100 kg/hm2,NP、NPK、MNP和MNPK处理土壤中全磷分别增加0.14、0.16、0.015和0.018 g/kg,Olsen-P分别提高15.76、17.19、1.96和1.85 mg/kg。 【结论】 土壤磷素有效性随土壤磷素盈亏而变化,与加入磷素形态密切相关,西南紫色水稻土单施无机磷肥提升土壤磷含量的速率大于施用有机肥。      

潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。     

灌溉与旱作条件下长期施肥塿土剖面磷的分布和移动

利用12年长期定位试验研究了灌溉和旱作条件下不同施肥处理对土土壤剖面全磷与有效磷(Olsen-P)分布和移动的影响。结果表明,土施磷后主要累积在耕层,极大地提高了0—20cm土层全磷与Olsen-P含量。旱作条件下,施用磷肥或化肥配施有机肥提高了100cm以上土体全磷与Olsen-P含量;而化肥配合有机肥,Olsen-P含量在100—300cm土壤剖面中都高于对照(不施肥)和化肥处理。灌溉条件下,与旱作有相同趋势,但磷钾、有机肥配施氮磷钾处理,全磷和Olsen-P不仅在0—300cm剖面中高于对照和氮磷钾处理,而且也高于旱作条件下的相同处理。土上存在磷素的淋失。     

灌溉与旱作条件下长期施肥塿土剖面磷的分布和移动

利用12年长期定位试验研究了灌溉和旱作条件下不同施肥处理对土土壤剖面全磷与有效磷(Olsen-P)分布和移动的影响。结果表明,土施磷后主要累积在耕层,极大地提高了0—20cm土层全磷与Olsen-P含量。旱作条件下,施用磷肥或化肥配施有机肥提高了100cm以上土体全磷与Olsen-P含量;而化肥配合有机肥,Olsen-P含量在100—300cm土壤剖面中都高于对照(不施肥)和化肥处理。灌溉条件下,与旱作有相同趋势,但磷钾、有机肥配施氮磷钾处理,全磷和Olsen-P不仅在0—300cm剖面中高于对照和氮磷钾处理,而且也高于旱作条件下的相同处理。土上存在磷素的淋失。     

含铁秸秆腐熟物对砂姜黑土和潮土磷形态及有效性的影响

【目的】外源有机物输入对土壤磷素转化有重要影响，通过研究两种石灰性土壤（砂姜黑土和潮土）磷素有效性及磷形态对不同铁氧化物与秸秆混合腐熟物施用的响应特征，为含铁秸秆腐熟物的合理农用提供科学依据。【方法】采用土培试验，设置空白对照（CK）、施秸秆腐熟物（S）、施含水铁矿秸秆腐熟物（SF）、施含针铁矿秸秆腐熟物（SG）和施含赤铁矿秸秆腐熟物（SH）5个处理，分析土壤磷有效性和形态变化及其与土壤性质的关系。【结果】施用秸秆腐熟物均能显著提高两种土壤有效磷含量（P <0.05），培养60 d后，两种土壤有效磷含量分别增加10.2%～14.8%和24.7%～35.0%，秸秆腐熟物处理对砂姜黑土和潮土有效磷提升效果高低顺序分别依次为S> SG> SH> SF和SF> S> SG>SH。施用秸秆腐熟物，砂姜黑土活性磷库和中稳性磷库相对含量增加，而稳定性磷库相对含量降低；培养60 d后，SG处理活性形态磷累积量显著高于其他处理（P <0.05），较CK增加19.8%。潮土活性磷库相对含量增加，而中稳性磷库（除SG处理外）和稳定性磷库（除S和SH处理外）相对...     

长期弃耕降低红壤稻田土壤磷库

  【目的】  施用磷肥会显著提升土壤磷的活性,弃耕不仅导致土地资源浪费还会带来环境风险。探讨弃耕后稻田土壤全磷、各磷素组分的变化规律及趋势,为弃耕土壤管理提供理论依据。  【方法】  红壤稻田弃耕长期定位试验于2007—2014年在湖南桃源进行,弃耕前(1991—2006年)为双季稻定位试验,包括不施肥对照(CK)、施氮钾（NK)和氮磷钾(NPK)化肥3个处理。分析了弃耕前后(2006和2014年)土壤全磷、速效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MBP)及各个磷组分(Hedley法)含量。  【结果】  弃耕8年后,土壤全磷较弃耕初期下降了19.3～160.8 mg/kg,Olsen-P下降了0.7～14.1 mg/kg,下降幅度分别为5.4%～23.4%和11.0%～45.4%,其中NPK处理的全磷和Olsen-P分别显著下降了23.4%和45.4% (P<0.05)。Hedley-P分级结果表明,弃耕前、后稻田土壤各磷组分的含量高低均为Residual-P>NaOH-P_o>NaOH-P_i>Sonic-P_i>NaHCO₃-P_o>HCl-P>Sonic-P_o>NaHCO₃-P_i>Resin-P。除Resin-P和Sonic-P_o外,NPK处理土壤的其它磷组分含量均显著高于CK和NK处理(P<0.05),而NK和CK处理间多数磷组分含量无显著差异(P>0.05)。从磷组分的活性来看,稳定态磷含量 (Residual-P)弃耕后基本不变;活性磷(Resin-P、NaHCO₃-P_i和NaHCO₃-P_o)、中活性磷(NaOH-P_i、NaOH-P_o、Sonic-P_i、Sonic-P_o)和低活性磷(HCl-P)含量在弃耕后都呈下降趋势,下降幅度最大的是中活性磷,含量下降了10.0～100.8 mg/kg,贡献了磷下降总量的51.7%～78.6%;其次为活性磷,下降了2.8～29.1 mg/kg,贡献了磷下降总量的14.5%～18.1%。中活性磷含量的下降主要源于无机态磷(NaOH-P_i和Sonic-P_i)的显著降低,而只有NPK处理的有机态磷(NaOH-P_o和Sonic-P_o)下降达到显著水平(P<0.05)。MBP含量较为稳定,维持在15.1～16.7 mg/kg,CK和NK处理的土壤MBP是Olsen-P的3倍左右。弃耕后杂草固持磷量为21.3～48.3 kg/hm2,分别能解释CK、NK处理土壤磷库损失的40.6%和54.9%,但仅能解释NPK处理土壤磷库损失的14.9%。  【结论】  弃耕降低稻田土壤磷库,与低磷背景土壤相比,高磷背景土壤(NPK处理)对弃耕更为敏感,弃耕后土壤全磷、Olsen-P和各活性组分都有显著降低(P<0.05);中活性磷含量的降低对磷库损失的贡献率最高,达64.3%,而中活性磷的下降主要源于其无机态磷组分的降低。弃耕后杂草带走的磷素对磷库损失的解释度较低,微生物固定磷却不受弃耕的影响。因此,提高土壤有机质含量是维持弃耕土壤磷库稳定的有效途径。     

长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。     

河北省典型土壤磷库状况及对长期施磷和秸秆还田的响应

通过大面积田间土壤养分测定及与1978年第二次土壤普查结果比较,系统研究了河北省不同农业生态类型区典型褐土、潮土、水稻土土壤磷素状况及其演变规律,并基于肥料定位试验系统研究了河北省典型褐土、潮土上长期施用磷肥、秸秆还田对土壤各形态磷库的影响。结果表明:河北省主要农业生态类型区土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P含量均表现为太行山山麓平原褐土区海河冲积低平原潮土区冀东滨海平原水稻土区。1978年二次土壤普查至2014年的36年间,褐土、潮土、水稻土土壤全磷分别增加66.5%、32.8%、23.2%;Olsen-P分别增加了444.9%、533.4%和171.8%,有效磷占全磷的比重呈逐渐增加趋势。太行山山麓平原典型褐土上连续7年施用P2O575~210 kg/hm2,与P1相比,土壤Olsen-P占全磷比重以及Ca2-P、Ca8-P占全磷、无机磷的比重均随磷用量的增加呈增加趋势,O-P占无机磷比重随磷肥用量的增加呈降低趋势。山麓平原典型潮土中小麦秸秆还田22年,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P无显著增加,土壤无机磷中Ca2-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P均无显著变化,Ca8-P显著增加。     

潮土CaCl2-P含量对磷肥施用的响应及其淋失风险分析

【目的】 土壤有效磷 (Olsen-P) 与可溶性磷 (CaCl₂-P) 含量之间存在着平衡,研究磷肥施用量对潮土CaCl₂-P和Olsen-P及其比值的影响,评价磷素的淋失风险,可为潮土区合理利用养分资源、减少磷肥投入和流失提供理论依据。 【方法】 选择长期定位监测基地的5个处理 (对照、NPK、预备处理、NPKM和1.5NPKM处理,简称OP1、OP2、OP3、OP4、OP5),5个处理的土壤Olsen-P含量存在显著差异 (0.8、12.5、25.7、44.7、56.4 mg/kg),据此在每个处理上再设置5个施磷量水平 (F0、F1、F2、F3、F4),试验采取微区形式,随机区组设计,种植作物为夏玉米–冬小麦双季轮作。作物收获后,采集土壤样品,测定土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量,建立Olsen-P和CaCl₂-P之间的定量关系。 【结果】 土壤CaCl₂-P含量为0.07～2.68 mg/kg,约为Olsen-P含量的0.5%～5.6%。短期高量磷肥施用可以显著提高土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量,但土壤Olsen-P和CaCl₂-P的增加不同步。当土壤Olsen-P低于28.0 mg/kg时,CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加而降低,当Olsen-P增加至28.0 mg/kg后,CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加迅速增加,这表明磷肥施用首先提高土壤Olsen-P含量,Olsen-P增长到一定程度后CaCl₂-P才迅速增加。土壤CaCl₂-P和Olsen-P的关系符合双直线模型,突变点时土壤Olsen-P含量为30.2 mg/kg,对应的CaCl₂-P含量为0.3 mg/kg。当土壤Olsen-P含量超过30.2 mg/kg时,土壤磷素淋失风险增加。 【结论】 高量磷肥施用可以提高土壤CaCl₂-P含量,促进作物对磷的吸收,但同时增加了土壤磷素的淋失风险。研究区土壤磷素淋失临界值为30.2 mg/kg,微区试验中超过50%的小区土壤Olsen-P含量已经超过磷素淋失临界值,存在磷素淋失风险,应加强农田磷肥的科学施用和管理。      

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

长期施肥对塿土磷素状况的影响

利用塿土12年长期肥料定位试验,研究了不同施肥方式对耕层土壤全磷(TP)、有机磷(OP)与有效磷（Olsen-P）的影响。结果表明,施用化学磷肥提高了耕层土壤TP、Olsen-P含量,但并未提高OP含量;对照与磷钾处理的OP含量有降低趋势。当基于含氮量施有机肥时,土壤TP和Olsen-P含量大幅度提高,也提高了OP含量,但OP/TP比率在降低到一定程度后维持在一个较为稳定的水平;即使施用有机肥的处理,磷素也主要以无机形态累积。土壤Olsen-P与TP或两者的增加量都呈显著的线性相关,塿土TP每提高100 mg/kg,Olsen-P增加量约为20.8 mg/kg,且单位土壤全磷增加带来的Olsen-P增加有随施肥时间降低的趋势。在土壤Olsen-P含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量。基于有机肥中磷素含量来推荐有机肥施用或延长其施用的时间间隔,将有助于减少由于有机肥施用带来的磷素大量快速累积。     

小麦?大豆?玉米轮作体系长期不同施肥黑土磷素平衡及有效性

【目的】 黑土具有肥力高、养分供应能力强等特点,研究长期施肥措施下黑土磷素的平衡及其有效性变化,为黑土区磷肥的科学施用和管理提供理论依据。 【方法】 以黑龙江哈尔滨 (1979—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验包括10个处理,即,不施肥 (CK)、氮肥 (N)、磷肥 (P)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 磷肥 (MP)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤全磷、有效磷的变化特征和土壤磷素盈亏状况。 【结果】 长期施用磷肥处理 (P、NP、NPK、MP、MNP和MNPK) 的黑土全磷、有效磷含量增加;不施磷肥处理 (CK、N、M和MN),土壤全磷、有效磷含量随施肥年限的延长而降低。不施磷肥处理的土壤磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,施肥处理为上升趋势;有机肥与磷肥配施处理的PAC整体高于单施化学磷肥处理。在土壤盈余条件下,土壤全磷每盈余100 kg/hm2,P、NP、NPK、MP、MNP 和MNPK 处理土壤中Olsen-P分别提高1.56、1.45、1.69、0.63、0.53和0.96 mg/kg,而M和MN处理的土壤Olsen-P分别降低1.38和1.24 mg/kg。在土壤磷素亏缺状况下,每亏缺磷100 kg/hm2,CK、N处理有效磷分别减少1.83和1.46 mg/kg。 【结论】 施用磷肥及磷肥与有机肥配施可维持黑土的磷盈余,增加磷的有效性。单施氮肥和有机肥 (马粪) 会导致土壤磷的亏缺,降低土壤有效磷的含量。与单施化肥相比,有机肥磷肥配合施用能够更加有效地增加磷素活化系数。      

长期定位施肥对碱性紫色土磷素迁移与累积的影响

在25年稻麦轮作长期定位施肥试验点上,开展了碱性紫色土水旱轮作种植制不同施肥处理土壤剖面全磷、速效磷迁移和累积以及耕层土壤全磷、速效磷随时间的变化规律研究。结果表明,单施无机磷肥土壤磷可迁移至100 cm土层,Olsen-P可迁移至40 cm土层。有机无机磷肥配施不但使土壤磷可迁移至相同深度,且迁移量更大,Olsen-P可迁移至60 cm土层。耕作25年后,施磷处理土壤耕层磷素随时间的变化显著,MNPK处理耕层土壤全磷含量年增长率为0.033 g/kg,Olsen-P的年增长率为2.56 mg/kg。试验表明,连续数年施用足量磷肥后,作物施磷量可根据具体情况酌减,以节约磷肥资源和提高磷肥利用率;施用有机肥促进了磷素从耕层向底层的迁移,是造成土壤磷素迁移的一个重要因素。     

长期不同施肥下南方黄泥田有效磷对磷盈亏的响应特征

【目的】黄泥田为南方主要中低产田类型之一。通过研究长期施肥条件下南方黄泥田土壤磷素累积盈亏与有效磷的关系,为黄泥田科学施用磷肥提供理论依据。【方法】基于连续33年水稻长期定位试验,研究了不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施牛粪 (NPKM)、化肥配施秸秆 (NPKS) 四个处理土壤有效磷的变化规律及土壤磷累积盈亏状况,计算有效磷–磷盈亏响应系数。【结果】各施肥处理双季稻年份 (1983～2004年) 土壤有效磷与全磷含量呈年际上升趋势,以NPKM增幅最为明显,改为单季稻后 (2005～2015年) 则呈下降趋势,也以NPKM降幅最为明显。试验至2015年,NPK、NPKS处理有效磷含量分别为9.7 mg/kg、8.7 mg/kg,较试验初期分别下降8.3 mg/kg、9.3 mg/kg,NPKM处理与试验初期持平。CK、NPK、NPKM、NPKS处理的磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,其多年平均磷素活化系数值 (PAC) 分别为2.9%、3.5%、4.7%、4.1%,其中NPKM与NPKS处理显著高于NPK与CK处理。除双季稻NPKS处理外,不同施肥模式下双季稻与单季稻年份的土壤有效磷增减与土壤累积磷盈亏均呈显著正相关,其中双季稻年份土壤磷素 (P) 每盈余100 kg/hm2,NPK、NPKM处理有效磷分别增加4.5 mg/kg与11.2 mg/kg,而单季稻年份土壤磷素每亏缺100 kg/hm2,NPK、NPKM、NPKS处理有效磷分别减少14.6 mg/kg、23.9 mg/kg、25.9 mg/kg。双季稻磷肥年施用量 (P) 为26.2 kg/hm2时,土壤磷素呈盈亏持平状态。【结论】有机无机肥配施比单施化肥能够显著提高黄泥田土壤有效磷、全磷含量和磷素活化系数,有效磷含量与磷素累积盈亏密切相关,等磷素盈亏量下,有机无机肥配施的有效磷响应系数要高于单施化肥,而磷累积亏缺下,有效磷降幅响应比磷累积盈余下有效磷增幅响应大。     

味精尾液对石灰性潮土无机磷特性及pH值的影响

通过恒温培养试验,探究了以味精尾液为原料的土壤调理剂对北方石灰性潮土无机磷特性和p H值的影响。结果表明,施用味精尾液后土壤有效磷(Olsen-P)、Ca_2-P、Al-P、Fe-P分别增加了70%~120%、155%~288%、29%~42%、6%~10%,Ca10-P减少了7%~8%,且有效性较高的Ca_2-P和Olsen-P持续性好;能够显著降低土壤p H值,培养60 d时,与CK相比,p H值下降了1.17~1.27个单位,而且在一定程度上还能减缓施入土壤的磷肥向无效态转化,提高磷肥有效性。在石灰性土壤施用味精尾液后,运用SPSS软件对土壤Olsen-P及各形态无机磷进行相关性和回归分析得出,Ca_2-P和Fe-P是北方石灰性潮土Olsen-P的主要组分,并得出了Ca_2-P、Fe-P与Olsen-P的回归方程:Y(Olsen-P)=-18.724+1.173X_1(Ca_2-P)+0.905X_4(Fe-P)。     

长期有机无机肥配施提高黑土磷含量和活化系数

【目的】 长期不同施肥模式影响着耕层土壤磷库以及各形态磷的变化。研究不同施肥模式下黑土各磷素形态含量及有效性的变化,为黑土的肥力培育和合理施用磷肥提供理论依据。 【方法】 黑土长期定位施肥试验位于吉林省公主岭市,始于1990年,供试作物是连作玉米。肥料试验包括不施肥对照 (CK)、施氮、钾肥 (NK)、氮磷钾平衡施肥 (NPK)、氮磷钾 + 有机肥 (NPKM) 共4个处理。化肥处理施氮肥(N) 165 kg/hm2、磷肥(P) 36 kg/hm2、钾肥(K) 68 kg/hm2、猪粪21 t/hm2,NPKM处理的最终N?P?K养分投入量为165?75?145 kg/hm2。选取了1990、1995、2000、2005和2010年的土样,采用Hedley连续浸提法,分析了土壤全磷、有效磷及各有效磷形态含量,计算了土壤磷活化系数 (PAC)。 【结果】 与初始年份相比,NPKM处理土壤全磷、有效磷和磷活化系数,分别显著提高了88.47%、12.98倍和6.42倍。NPK处理对全磷含量影响较小,土壤有效磷含量和PAC值分别增加了1.65倍和2.67倍。CK和NK处理全磷含量降低了15.12%和32.67%,有效磷含量降低了33.47%和12.57%,土壤磷活化系数 (PAC) 分别降低了52.49%和2.55%。所有处理黑土磷库均以无机磷为主,占全磷的80.53%～90.43%。施磷肥处理的无机磷含量占全磷的比值显著高于不施磷处理,对有机磷含量影响不显著。不同处理均以中活性态磷含量最多,占全磷的50.37%～55.06%,活性态磷含量最少,占全磷的7.61%～19.02%。与不施磷处理相比,施磷处理显著提高了土壤活性态磷的比值,尤其是无机磷中的活性态磷的比值。CK、NK处理中Resin-P、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi、Conc.HCl-Pi、Residual-P无机磷形态均呈减少趋势;NPK处理中Resin-P、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi、Dil.HCl-Pi呈增加趋势,Conc.HCl-Pi和Residual-P呈减少趋势;NPKM处理中,各无机态磷含量均随施肥年限的增加呈增加趋势。相关分析结果表明有效磷含量的变化值与Resin-P、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi、Conc.HCl-Po变化值之间存在显著的相关性,其相关系数为0.972、0.665、0.860和0.605,说明活性较高的无机磷对有效磷效率的贡献最大。 【结论】 与施氮钾肥和氮磷钾肥相比,氮磷钾配合有机肥可显著提高土壤全磷、有效磷含量,显著提高土壤活性态无机磷的比例,进而提高土壤磷活化系数,提高磷素利用率。      

红壤长期肥料定位试验中土壤磷素肥力的演变

研究了长期施肥对土壤全磷、有效磷年份变化和剖面磷组分、土壤对磷吸附解吸性能、土壤需磷指数等方面的影响。结果表明:长期施用化学磷肥和化肥加有机肥,均可提高土壤全磷、有效磷数量。施用有机肥料(M)和有机肥料加化学肥料处理(NPKM),土壤中的磷组分变化以Ca-P和Al-P积累为主要表现形式,化学磷肥能够提高土壤的全磷含量,其无机磷组分变化以Al-P增幅为最大,在所有处理中均表现为土壤O-P相对稳定。随着施肥时间延长,土壤磷组分以有效性较高Ca-P和Al-P增加为特征。施肥对土壤的耕层磷组分影响最为显著,对深层土壤影响相对为弱,长期施用磷肥和有机肥料促使磷的下移,增加深层磷的含量。施用有机肥料(M)和有机肥料加化学肥料处理(NPKM)土壤,对外源磷的吸附强度明显小于施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料处理(CK),有机肥料能够显著提高吸附磷的再利用,其中有机肥料加化学肥料处理(NPKM)中解吸磷可占吸附磷的47.72%,单施有机肥处理(M)占42.89%,而施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料(CK)中解吸磷数量占吸附磷数量一般小于8%。有机肥料加化学肥料处理(NPKM)和单施有机肥处理(M)的PFI显著低于施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料对照处理(CK)。