长期施肥对黄土旱塬区土壤—植物系统中氮、磷养分的影响

对1984年建立的长期试验田,分析了2005年小麦产量、养分吸收及土壤养分变化。结果表明,单施磷肥增产25.6%,单施氮肥增产48.1%,其吸氮、磷量也相应增加,但收获指数显著低于对照;氮磷配施增产幅度为101.3%3～02.8%,养分吸收量增加显著,最佳施肥量为N2P2(N.90.kg/hm2、P.56.4.kg/hm2)。施肥明显改变了耕层土壤养分的含量,也影响了养分在土壤剖面的分布。氮磷配施是培肥土壤的有效途径,耕层土壤全磷增加了8.3%～45.2%,速效磷增加54.8%9～17.8%。中等施氮(N.90.kg/hm2)水平下,随着磷的增加,耕层土壤全磷累积和施磷量的关系为y=0.002x-0.112。速效磷含量增加和磷肥用量的关系为y=9.6537Ln(x)-35.371,施肥对60.cm以下磷素影响较小。     

减施磷肥提高设施番茄氮磷钾生理效率并减少土壤速效磷累积

【目的】设施蔬菜生产中过量施肥现象普遍存在,本研究针对设施番茄磷肥过量施用问题,定位研究减施磷肥对番茄产量、干物质量、养分吸收、分配及土壤速效磷状况的影响,旨在为设施栽培磷肥减量提供科学依据。【方法】以习惯施肥为对照 (CK),2015年设磷肥减量50% (P1)、磷肥减量70% (P2) 2个减磷处理,2016年增设不施磷 (P0) 处理,共3个减磷处理。2016年在膨果期、盛果期采集植株样品,测定根、茎、叶、果干重,及各器官氮、磷、钾养分含量;在定植前、盛果期和拉秧期采集0—60 cm土层土壤样品,测定土壤速效磷含量。【结果】在基础速效磷含量较高 (约220 mg/kg) 的土壤,连续两年减磷70%或一年不施磷肥不影响番茄产量,2015年和2016年番茄产量分别为53.9～55.1 t/hm2和50.2～52.7 t/hm2。各减磷施肥处理与CK相比,均显著提高盛果期果实干物质量和N、P、K养分分配率,降低叶片干物质量、干物质分配率和N、P、K养分分配率。膨果期番茄植株62.8%～65.7%干物质分配于叶片,植株氮、磷、钾携出量分别为83.2～89.9 kg/hm2、10.3～11.1 kg/hm2、75.0～85.9 kg/hm2,此时番茄叶片和茎杆是养分的主要累积部位,茎叶氮、磷、钾分配率之和分别为84.4%～86.4%、79.4%～83.4%、76.9%～82.3%,番茄氮、磷、钾吸收比例为1∶0.12∶0.84～0.96。盛果期43.0%～44.6%和37.0%～44.6%的干物质分配于果实和叶片,此时番茄果实和叶片为养分主要累积部位,果实和叶片氮、磷、钾分配率之和分别为84.6%～86.7%、78.5%～82.7%、81.4%～83.9%,植株氮、磷、钾携出量分别为197～226 kg/hm2、33～37 kg/hm2、200～247 kg/hm2。CK处理番茄叶片、果实全钾含量及钾吸收量显著高于减磷处理,可见减施磷肥可降低番茄对钾素的奢侈吸收。经过两年的减磷处理,表层土壤速效磷累积量显著降低,但各处理土壤剖面出现磷素向下迁移,膨果期0—20 cm土层土壤速效磷含量较种植前减少27.0～60.9 mg/kg,20—60 cm土壤速效磷增量在11.8～50.1 mg/kg,减磷处理显著降低20—60 cm土壤速效磷增加量。【结论】在基础磷素含量较高的土壤上,较农民习惯施磷连续两年减少70%的磷肥用量没有影响番茄产量,降低番茄对钾素的奢侈吸收,减缓土壤速效磷累积。两年连续减施磷肥的土壤速效磷含量仍处于较高水平,可见该研究区域设施蔬菜生产减磷潜力仍较大。     

有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。     

稻草及氮调控对紫云英 (Astragalus sinicus L.) 生长和土壤性状的影响

  【目的】   研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响，为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据，进而实现紫云英–水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。   【方法】   设置稻草和氮肥双因素盆栽试验，3个稻草添加量 (RS) 分别为0 (RS0)、3000 kg/hm2 (RS1)、6000 kg/hm2 (RS2)，4个施氮量 (N) 分别为0 (N0)、45 kg/hm2 (N45)、90 kg/hm2 (N90)、135 kg/hm2 (N135)，共12个处理。测定紫云英鲜草产量及地上部氮、磷、钾累积量，分析土壤基础理化性状、微生物量碳、可溶性有机碳含量及6种与碳、氮、磷循环相关的土壤酶 (β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶) 活性，探讨紫云英生长与土壤性状的关系。   【结果】   添加稻草和施用氮肥均显著提高紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量，与N0RS0处理相比，两者配施显著提高紫云英鲜草产量57.5%~323.8%；在N45、N90、N135水平下紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量均以RS2处理最高。紫云英地上部当季氮素回收率以N45RS1处理最高，与N90和N135施氮水平下各处理无显著差异。偏最小二乘法路径模型结果表明，相对稻草处理，氮肥处理对紫云英鲜草产量和养分累积量有更强的正效应。添加稻草和施用氮肥显著提高土壤酶活性，其中土壤亮氨酸氨基肽酶活性在4个施氮水平下均随稻草量的增加先上升后下降，另外5种土壤酶活性在N0、N45、N135水平下均以RS2处理最高，在N90水平下以RS1处理最高。聚合增强树分析表明，土壤速效钾含量和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性对紫云英鲜草产量的贡献程度最大，贡献率分别为52.6%和30.0%。   【结论】   适量的稻草添加并配施氮肥可以显著提高紫云英鲜草产量、养分累积量和土壤酶活性，促进紫云英养分吸收，为紫云英高产创造条件。添加稻草可显著提高紫云英养分累积量和土壤速效养分含量，施氮对紫云英地上部氮磷钾养分累积量亦有显著影响。在本研究条件下，根据紫云英产量和养分吸收特征，并结合稻草资源化利用的目的，稻草6000 kg/hm2、氮肥45～90 kg/hm2为较适宜的施肥配比，具体施氮量可根据当地土壤肥力调整。     

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。      

过量施用氮磷和有机肥对大白菜产量和氮磷吸收的影响

采用田间肥料试验研究过量施用氮、磷和有机肥对大白菜产量和吸收氮、磷养分的影响.结果表明,与不施氮肥比较,N用量225 kg/hm2,大白菜增产102.4%;与不施磷肥比较,P2O5用量180 kg/hm2,大白菜增产21.5%;施用有机肥大白菜产量显著增加.N用量225、450、675 kg/hm2,P2O5用量180、360、540、720 kg/hm2各处理间,大白菜产量均无显著差异.过量施用氮、磷和有机肥,大白菜奢侈吸收氮、磷养分.依据土壤氮、磷收支平衡,N、P2O5、有机肥用量分别为225 kg/hm2、180 kg/hm2、150 t/hm2,基本上可满足大白菜对养分的需求,在此基础上过量施用氮、磷和有机肥均导致氮和磷养分的浪费.     

氮肥和磷肥的施用量对杂交水稻产出效应的影响

对湖北省谷城县中稻主产区之一的盛康镇96户农民2005年杂交水稻大田氮肥、磷肥及钾肥施用量和水稻产量进行了抽样调查。分析结果表明,杂交水稻产量与土壤有机质、全N、速效磷和速效钾含量均呈正相关。其中产量对土壤磷含量高低的反应最为敏感。配方施肥能提高杂交水稻产量,N施用量以150 kg/hm2,P2O5施用量以75 kg/hm2以上为宜。杂交水稻大田每增施一个单位的纯N和P2O5,其相应的增产幅度比为1∶1.37,增收幅度比为1∶1.43,因此,稳氮增磷是盛康镇杂交水稻施肥增产的主攻方向。     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化，及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化，为旱地小麦合理施用氮肥，保持土壤肥力，提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验，2015—2017连续3年取样，研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量，小麦氮磷钾素吸收利用，籽粒氮、磷、钾含量，地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比，长期施氮小麦平均增产67.1%，生物量提高52.0%，收获指数提高9.5%；穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%，千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系，获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加，磷含量降低，钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关，小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg；有效磷含量随施氮量增加而降低，速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量，研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2，施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2，播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

半旱地不同栽培模式及施氮下农田土壤养分表观平衡状况研究

以在陕西关中地区连续7年的夏玉米冬小麦轮作体系定位试验为对象,采用养分投入量与作物养分携出表观平衡法分析了不同栽培模式及施氮量下土壤氮磷钾养分的平衡状况及其与土壤养分含量间的关系。结果表明,两种秸秆覆盖的模式（即覆草模式和垄沟模式）土壤氮磷钾养分的亏缺状况均较常规模式及控水模式低,说明秸秆还田在平衡土壤养分状况方面具有重要作用。当施氮量为每季N 120 kg/hm2时,土壤氮素基本达平衡状况;而施氮量达N 240 kg/hm2时,土壤氮素盈余量显著增加,平均达1471 kg/hm2。不同处理土壤氮平衡值与土壤 02 m剖面累积的硝态氮以及土壤磷、钾的总平衡值与土壤有效磷及速效钾间呈极显著正相关,土壤氮平衡值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约 38.3 kg/hm2;土壤磷、钾的平衡值每降低 100 kg/hm2,土壤有效磷和速效钾含量分别降低约 3.5 mg/kg和1.0 mg/kg,说明农田养分平衡盈亏决定了土壤养分的消长规律。     

长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响

【目的】等氮、磷、钾养分投入条件下,探索黄淮海小麦主产区化肥和有机肥施用对小麦的增产效果以及土壤养分的演变规律,为小麦科学施肥及土壤肥力的提升提供依据。【方法】本研究以8年长期定位试验为平台,在冬小麦—夏玉米的传统种植制度下,有机肥和化肥处理均分别设置5个施氮 (N) 量:0、120、240、360、600 kg/hm2,共9个处理。化肥处理的磷、钾用量等同各有机肥处理带入的量。于每年小麦收获期测定小麦产量和土壤养分含量。【结果】在土壤养分方面,土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量均随有机肥用量的增加而增加,并且呈逐年增长的趋势。化肥在提高土壤有机质及全氮方面与施肥量无明显关系,年际间差异不明显,基本处于同一水平。增施化肥在开始几年能够缓慢提高土壤有效磷和速效钾的养分含量,之后保持稳定。在同一施氮水平下,有机肥处理土壤有机质、全氮、有效磷钾养分含量均显著高于化肥各处理。在作物增产方面,施氮240、360、600 kg/hm2的有机肥处理小麦产量均显著高于施氮120 kg/hm2的有机肥处理,但三个处理之间差异不显著;化肥各处理间均差异不显著。除施N 120 kg/hm2水平下,化肥处理产量显著高于有机肥处理外,其他相同氮水平下化肥处理与有机肥处理无显著差异。【结论】有机肥在培肥土壤方面,效果明显优于化肥,并且有机肥处理随施肥量的增加能够持续提高土壤养分库容量,而化肥对于土壤养分的提升效果不大,始终处于一个相对较为稳定的水平。有机肥和化肥施用均对小麦产量具有显著的提升效果。在N 120 kg/hm2的低氮条件下,化肥对小麦的增产效果优于有机肥,而在高于N 240 kg/hm2的养分条件下,有机肥与化肥增产效果基本一致。另外,当产量提高到一定水平后,增加施肥量无助于作物产量的提高。     

长期有机培肥提高红壤性水稻土生物学特性及水稻产量的微生物学机制

  【目的】  依托位于江西红壤研究所的有机肥长期定位试验，探究长期施用紫云英、猪粪和秸秆还田对土壤微生物量、酶活性和产量的影响，阐明土壤微生物学特性对土壤肥力的生物指示功能，揭示影响作物产量和微生物学特性的关键环境因子。  【方法】  长期定位试验始于1981年，选取的6个处理分别为:CK (不施肥)、NPK (单施化肥)、M1 (早稻施绿肥)、M2 (早稻加倍施绿肥)、M3 (早稻施绿肥+晚稻施猪粪) 和M4 (早稻施绿肥+晚稻秸秆还田)，此外，有机处理 (M1、M2、M3和M4) 在施用有机物料的基础上，每季还补充一定量化肥（N 69 kg/hm2、P₂O₅ 30 kg/hm2、K₂O 67.5 kg/hm2）。于每季收获后测定水稻产量。2018 年早稻收获后，采集耕层 (0—20 cm)土壤，测定土壤化学指标、微生物量碳氮、脲酶及其他参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性。  【结果】  1) 2009—2018年间，长期施肥处理明显提高了水稻产量，其中M3处理的产量最高，其次为M2处理，二者均明显高于NPK处理；2) 土壤微生物量及酶活性均以有机处理 (M1、M2、M3和M4) 较高，其中M3处理土壤微生物量碳含量及各类土壤酶活性最高，M2处理土壤微生物量氮含量最高。有机处理较CK和NPK处理提高了土壤微生物熵。此外，微生物量碳氮和土壤酶活性与有机碳、全氮间存在显著或极显著相关关系；3) 有机碳与土壤微生物量 (0.895)、碳循环相关酶活性 (0.903)、氮循环相关酶活性 (0.854) 及水稻产量 (0.827) 呈显著正影响 (P < 0.05)；土壤pH与土壤碳循环相关酶活性 (0.378) 和氮循环相关酶活性 (0.365) 呈显著正影响 (P < 0.05)，对水稻产量 (0.211) 也表现为正影响，但不显著 (P > 0.05)。相较于pH，土壤有机碳含量在提高水稻产量、改善土壤微生物学特性上发挥了更为重要的作用。  【结论】  土壤微生物量碳氮和参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性均可作为土壤微生物学指标表征土壤肥力的变化。土壤有机碳含量是提高作物产量、调控土壤微生物量和酶活性的关键因子。在供试条件下，长期实行早稻施绿肥+晚稻施猪粪的有机培肥，是提高土壤微生物量及酶活性并提高水稻产量的最佳选择。     

长期施肥褐土有效磷对磷盈亏的响应

【目的】研究长期施肥条件下土壤磷素供应能力、累积状况与土壤有效磷变化速率,阐明土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,为黄土高原旱作农业区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以农业部寿阳旱作农业示范区褐土肥力与肥料长期定位试验为研究平台,选择试验中9个处理进行研究分析,分别为不施肥处理(CK)、4个单施无机肥水平处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N-4P_4),3个有机无机肥配施水平处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N-4P-2M_2)单施有机肥处理(N_0P_0M-6)。以5年一个周期测定土壤0-20 cm有效磷含量,明确土壤有效磷的变化规律。计算玉米收获后植株生物量以及测定磷含量得出作物携出量与磷素年累积量,分析不同施肥处理下土壤磷素盈亏与土壤有效磷的变化特征。【结果】长期不施用磷肥情况下,土壤磷素一直处于亏缺状态,有效磷年均下降速率为0.02mg/(kg·a)。单施无机肥后,随着磷肥投入量的增加,土壤有效磷随之增加,N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N_4P_4处理年均增速分别为1.04、1.08、1.70和2.13 mg/(kg·a)。有机无机配施处理土壤有效磷普遍高于单施化学磷肥处理含量,N_2P_1M-1、N_3P_2M-3、N_4P_2M_2处理年均升高速率分别达1.70、3.73和4.72 mg/(kg·a)。单施高量有机肥N_0P_0M_6处理土壤中有效磷增速最高,年均升高5.63 mg/(kg·a)。长期不施肥导致土壤磷素亏欠,土壤中每亏缺P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量平均降低0.5 mg/kg。施用无机肥条件下,土壤每累积P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量可以平均提高4.3 mg/kg。有机无机配施有协同作用,其土壤P每累积100 kg/hm~2,土壤有效磷含量平均提高9.1 mg/kg。N_2P_1M_1处理为推荐施肥处理,即每年投入P_2O_5 65 kg/hm~2,后土壤有效磷增加最多,土壤每累积P100 kg/hm2,土壤中有效磷含量平均提高17.1 mg/kg。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当P_2O_5;每年投入量为37.5~65 kg/hm~2时基本可以满足作物生长需求磷肥当季利用率较高,磷素在土壤中累积量较少。当P_2O_5;每年投入量达到112 kg/hm~2,后会造成磷素在土壤中大量累积不仅作物产量对磷肥几乎没有响应还会对农田环境产生危害。     

施氮、磷肥对秦岭北麓华北落叶松人工林地土壤生物学特性影响

为了研究施肥对秦岭北麓地力衰退的中龄林华北落叶松人工林地的土壤生物学特性影响,评价施肥对缓解地力衰退的作用。在陕西省太白县南滩苗圃选取20年的华北落叶松人工林地,并对其进行施肥处理,通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究了施肥对华北落叶松人工林地土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性和土壤微生物数量的影响。结果表明:不同施肥处理均不同程度地提高了土壤过氧化氢酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性和蔗糖酶活性;其中在5和7月,氮磷配施处理对酶活性的影响最大。施肥处理对酶活性的影响9月不及5和7月显著。不同的施肥处理提高了华北落叶松林地土壤放线菌数量,氮磷配施效果最明显,单施氮肥降低了细菌的数量,施氮肥75 kg/hm²和磷肥75 kg/hm²处理降低了土壤真菌的数量。土壤酶活性和土壤微生物数量都随着月份推进呈先升高后降低的趋势。研究表明,施肥处理对秦岭北麓中龄林华北落叶松人工林地的生物学特征有一定的改善作用,可以有效缓解20年华北落叶松人工林地的衰退问题。     

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。      

秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究

【目的】作为最重要的速生造林树种,50多年前华北落叶松就被引入陕西并造林,引种初期华北落叶松生长良好,而近年来生长势明显下降,地力衰退问题也日益受到关注。本文研究了秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征,以期为华北落叶松幼龄期人工林的合理经营、中幼龄林地土壤生态系统结构、功能及其可持续利用提供科学依据。【方法】本试验选取立地条件基本一致的5 a、10 a和20 a的华北落叶松人工林地,每个样地设置20 m×20 m的标准地,用土钻在每个标准地沿"S"型采集5个点的0—20 cm、20—40 cm和40—60 cm的土样,各层混均,用四分法取样,分析不同林龄华北落叶松人工林地土壤剖面的p H值、有机质及氮、磷养分和酶活性。【结果】研究结果表明,土壤p H值在5 a林地随土壤深度的增加逐渐升高,而在10 a和20 a林地表现为先降低后显著升高(P0.05),不同林龄林地0—20 cm土层的p H值变化范围为6.21~6.71,表现为10 a5 a20 a;40—60cm和20—40 cm土层均表现为5 a10 a20 a。不同林龄林地的表层(0—20 cm)土壤有机质含量变化范围为18.68~25.89 g/kg,均显著高于下层(20—40 cm和40—60 cm)土壤,随着林龄的增加没有明显的变化趋势。土壤全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量随着土壤深度的增加呈明显下降的趋势(P0.05),而在0—20 cm土层中,20 a林地的氮含量显著高于5 a和10 a林地的(P0.05),10 a林地的速效磷含量最高。不同林龄的土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性在0—20 cm土层显著高于20—40 cm和40—60 cm土层(P0.05),过氧化氢酶活性却呈相反的变化趋势。0—20 cm土层,不同林龄林地的蔗糖酶和脲酶活性表现为10 a5 a20 a,磷酸酶和过氧化氢酶活性在20 a林地土壤中最大,不同林龄林地土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性的变化范围分别为25.93~71.07Glucose mg/g、0.15~0.52 NH3-N mg/g、0.28~0.41 Phenol mg/g和3.95~4.58 m L 0.01 mol/L KMn O4/g。相关性分析表明,土壤有机质、全氮和速效磷含量与土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性呈极显著的正相关性(P0.01),与过氧化氢酶呈极显著的负相关性(P0.01)。【结论】华北落叶松的生长对土壤p H、有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷的变化产生了明显影响,同时也影响了土壤酶活性;由于该地区土壤的有效氮和速效磷含量较低,加上林木的快速生长,20 a华北落叶松林地力呈现衰退趋势。基于以上研究结果,建议在该地区对于接近20 a的华北落叶松人工林地采取施肥措施,以补充土壤养分,保证林木的正常生长。     

氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

  【目的】  土壤微生物数量和结构普遍受到碳 (C)，氮 (N)、磷 (P)等养分有效性的影响，研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响，深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律，为提高土壤生物肥力提供理论依据。  【方法】  试验设在黑龙江省哈尔滨市，土壤类型为黑土，种植制度为玉米单作。试验开始于2019年，共设9个处理:不施肥 (CK)、习惯施肥 (FP)、推荐施肥 (OPT)、推荐施肥不施氮 (–N)；有机氮替代推荐施氮量的10% (M1)、20% (M2)、30% (M3)、40% (M4) 和50% (M5)。玉米收获后，采集0—20 cm土壤样品，测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶 (酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  与OPT处理相比，有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量 (可溶性有机碳、有效磷、速效钾) 和微生物量 (微生物量碳、微生物量氮)，其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%；MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理 (FP、OPT、–N) 和有机氮替代化肥氮处理 (M1、M2、M3、M4、M5) 下的土壤酶活性具有显著差异；RDA分析进一步表明有效磷 (F = 14.1，P = 0.002) 是影响酶活性变化的主要理化因子，解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制，FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外，与CK相比，有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值，但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。  【结论】  在本试验区中，未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制，习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力，解除土壤微生物的碳限制，并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加，考虑到有机肥养分释放较为缓慢，具体的有机替代比例还需开展长期试验。     

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。      

基于GIS的河南省不同区域小麦氮磷钾推荐量与施肥配方

  【目的】  河南省是我国小麦种植大省,明确河南省不同区域小麦氮、磷、钾肥推荐用量,建立施肥配方图,对于当地小麦配方肥生产与合理施肥具有重要意义。  【方法】  河南省按照地理条件划分为平原适宜区、稻麦轮作区、南部盆地区、中部丘陵区、西部山地区5个区域。本研究共收集了2829组小麦田间试验和83.71万组土壤养分数据 (1247组“3414”试验和1582组“三区示范”试验),分析了其中农民习惯施肥产量、目标产量及单位籽粒磷素需求量;根据氮肥肥效反应,计算各个区域的小麦氮肥推荐总量;根据土壤有效磷、速效钾含量与缺素区相对产量的关系,以相对产量80%、85%、90%、95%为标准,建立土壤有效磷、速效钾的丰缺指标;进一步根据“磷肥恒量监控”、“钾肥肥效反应”方法,计算各个区域的小麦磷、钾肥推荐施用量;借助ArcGIS软件,将河南省小麦氮、磷、钾肥推荐施用量图层进行叠加,换算成含量为45%的施肥配方,建立河南省不同区域的小麦施肥配方与配方图。  【结果】  河南省小麦目标产量以平原适宜区最高,为8671 kg/hm2,稻麦轮作区为5950 kg/hm2,南部盆地区为7780 kg/hm2,中部丘陵区为7590 kg/hm2,西部山区为7400 kg/hm2。各区域经济最佳施氮量拟合结果,推荐施氮量以南部盆地区最高,为178 kg/hm2,其次为平原适宜区 (170 kg/hm2),稻麦轮作区为160 kg/hm2,中部丘陵和西部山地区合并调整为150 kg/hm2。依据相对产量水平,河南省土壤有效磷极低、低、中、高、极高5个丰缺指标的值为 < 10、10～15、15～24、24～37、> 37 mg/kg,速效钾为 < 80、80～105、105～140、140～180、> 180 mg/kg。将土壤丰缺指标、校正系数与目标产量、磷需求量相结合,得到土壤有效磷由高到低5个磷肥 (P₂O₅) 推荐水平分别为63、75、81、95、105 kg/hm2;按照速效钾含量 < 80、80～105、105～140、140～180、> 180 mg/kg,钾肥推荐量 (K₂O) 分别为73、64、58、48、43 kg/hm2。在氮磷钾推荐用量基础上,建立了8个基肥+追肥配方和9个一次性基施配方,并建立了河南不同区域的施肥配方图。在基肥+追肥配方图中全省N–P₂O₅–K₂O 以15–19–11、16–17–12、17–16–12覆盖面积较大,在一次性基施配方图中以24–12–9和25–12–8所占的区域最大。  【结论】  河南省不同小麦种植区域的产量和土壤磷钾养分含量变异很大。氮肥推荐量依据目标产量而定,磷钾肥在目标产量需求量的基础上,结合土壤含量水平分别推荐了5个磷、钾肥水平。经校对与合并,基于小麦基追两次施肥和一次基施,分别提出了8个和9个专用肥配方。     

基于GIS和丰缺指标法的区域施肥管理体系的构建

  【目的】  采用GIS定位和养分丰缺指标相结合的方法,研究西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特点,建立直观、精准的推荐施肥系统。  【方法】  西辽河平原包括科尔沁区、开鲁县、奈曼旗、科尔沁左翼后旗、科尔沁左翼中旗。以该区域的15421个土壤测试数据和143个玉米“3414试验”数据为基础,运用GIS方法计算耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间插值结果,结合土壤丰缺指标,将西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾养分分区,确定不同土壤氮磷钾养分组合下的施肥量,并制作玉米氮磷钾分区施肥图。  【结果】  西辽河平原耕地土壤养分空间分布不均,大部分土壤碱解氮含量较低,有效磷、速效钾含量中等。耕地土壤有效氮、磷、钾养分含量呈低氮–中磷–中钾 (碱解氮 ≤ 69.5 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–中钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–高钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾 > 152.5 mg/kg) 的面积占比分别为42.4%、14.1%、13.5%。土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量 (x) 与经济最佳施肥量 (y) 之间存在较好的对数关系,氮施肥模型y = –102.5ln(x) + 617.22,磷施肥模型y = –36.11ln(x) + 174.1,钾施肥模型为y = –25.89ln(x) + 180.96。不同土壤养分组合种植玉米所需的经济最佳N–P₂O₅–K₂O用量 (kg/hm2) 组合分别为202–110–58、168–107–57、164–102–47。  【结论】  土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与相对产量存在较好的对数函数关系。西辽河灌区土壤有效氮磷钾丰缺指标的划分以75%和85%作为相对产量的分级区间较为合适。在土壤有效氮磷钾养分大数据的支撑下,采用GIS和丰缺指标法相结合的方法,可以准确快捷地构建区域施肥管理体系。     

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。