不同比例有机肥替代化肥对水稻产量和氮素利用率的影响

在江西双季稻区进行30 a的田间定位试验,比较不施氮肥(CK)、施用化肥(NPK)、等养分条件下70%化肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%化肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%化肥配合施用70%有机肥(30F+70M)施肥条件下水稻产量、氮素吸收、氮素利用率的变化。结果表明:与等养分量NPK处理相比,有机无机肥配施处理能显著提高30 a双季稻平均产量(P0.05),增产幅度在2.47%～5.73%,其中30F+70M处理产量最高,且不同比例有机无机肥配施处理之间有显著差异,30F+70M处理显著高于50F+50M处理(P0.05)。在不同时间段,不同有机无机肥配施处理产量表现不同,低量有机肥配施处理在试验前期具有明显的增产优势,高量有机肥配施处理在试验中后期增产效果明显。与等养分量NPK处理相比,有机无机肥配施处理30 a平均吸氮量无显著差异,不同施肥处理每生产1 t籽粒对氮素的需求不同,有机无机肥配施处理(20.57～20.94 kg)低于NPK处理(21.77 kg),其中30F+70M、70F+30M处理具有较高的氮素生产效率。有机无机肥配施处理30 a平均氮肥吸收利用率与等养分条件下NPK处理无显著差异,但氮肥生理利用率显著提高。有机无机肥配施能提高双季稻产量、氮素利用效率,不同肥力水平稻田应选择适合的比例,中低肥力水平稻田以30%有机肥配施较为合适,而高肥力水平稻田宜选择50%、70%有机肥配施较为合适。     

有机无机不同用量配施对煤矿复垦土壤氮素利用及矿质氮含量的影响

采煤塌陷新复垦土壤有效氮含量低而有机无机培肥过程中氮有效性变化尚不明确,依托定位培肥试验基地(山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤),设置8个不同处理包括3个有机无机不同用量配施处理(鸡粪与化肥1∶1氮量在100,150,200 kg/hm~2配施,表示为MF100、MF150、MF200),与单施不同用量化肥氮(0,100,150,200 kg/hm~2,表示为IF0、IF100、IF150、IF200)相比较,以不施肥为对照(CK)。通过测定玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用率及作物收获后土壤剖面矿质氮含量,确定适合该矿区复垦土壤施肥处理和最佳氮肥用量,从而为高产高效培肥矿区复垦土壤提供科学理论依据。结果表明:(1)施氮量为150 kg/hm~2的等养分条件下,MF150比IF150玉米籽粒产量提高了12.45%,差异显著(P0.05);同时MF150处理与IF200、MF200处理间差异均不显著(P0.05)。(2)玉米地上部吸氮量随施氮量的增加而增加,且等氮量条件下,鸡粪和化肥配施能显著提高玉米吸氮量(P0.05),增幅为39.45%～41.46%。(3)等氮量条件下,鸡粪和化肥配施较单施化肥处理能显著提高氮肥回收率;不同施肥模式的氮肥偏生产力均随施氮量的增加呈现下降趋势;IF100处理氮肥农学利用率最高为24.08 kg/kg,并且该处理与MF150无显著差异,而等氮量下MF150较IF150处理的氮肥农学效率显著增加(提高了49.56%)。(4)作物收获后0—40 cm土壤剖面矿质氮含量随土层深度而增加,但是等氮量各施肥处理间无显著差异,40—60 cm剖面中单施化肥氮各处理矿质氮残留量较配施各处理提高了约18%。总之,MF150施肥处理不仅提高作物产量、吸氮量和氮肥利用率,而且土壤剖面矿质氮残留较少,可作为培肥该矿区复垦土壤或与本试验土壤类型相似的低产农田的推荐施肥量。     

添加生物黑炭对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响

为了寻找一种既能使作物高产、优质又环境友好的施肥模式,在天然降雨条件下,通过田间小区试验,研究了5种不同施肥模式(不施肥、纯施化肥、生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭)对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响。结果表明:与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施和有机无机肥配施对玉米产量无明显影响,有机无机肥配施添加生物黑炭可使玉米产量显著提高21.14%;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可提高粗蛋白含量和氮、磷肥利用率,其中对粗蛋白含量提高幅度为12.14%~19.64%,并以有机无机肥配施添加生物黑炭对其提高幅度最大;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可显著减少氮、磷径流损失量,降幅分别为30.47%~59.69%和12.08%~31.22%,其中,有机无机肥配施添加生物黑炭的氮素径流损失降幅最大,生物黑炭与化肥共施的磷素径流损失降幅最大。因此,从提高玉米产量、品质,氮、磷肥利用率以及减少土壤氮、磷径流损失的角度综合考虑,在旱地作物种植施肥模式中推荐有机无机肥配施添加生物黑炭施肥模式。     

长期不同施肥模式下赤红壤旱地花生–甘薯轮作体系产量稳定性研究

  【目的】  研究不同施肥模式下赤红壤旱地花生–甘薯轮作体系中两种作物产量的稳定性，以优化作物养分管理。  【方法】  化肥定位试验和化肥配施有机肥定位试验在闽东南典型赤红壤旱地分别连续进行了15和13年，种植制度均为花生–甘薯轮作。化肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及在推荐施肥基础上不施氮、磷、钾的处理，以不施肥为对照；化肥有机肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及以商品有机肥、猪粪和稻草替代1/3推荐施氮量处理，以不施肥为对照。根据历年花生和甘薯产量，计算了产量的可持续性指数和变异系数，构建一元灰色线性模型，计算了不同施肥模式的长期趋势产量。  【结果】  长期化肥定位试验中，推荐施肥处理的花生和甘薯产量均值显著高于其它5个处理；在长期有机无机肥配合试验中，3个有机无机肥配施处理的产量均高于推荐施肥处理。花生和甘薯化肥推荐施肥的产量可持续指数 (SYI) 分别为0.729 ± 0.019和0.501 ± 0.028，化肥配施猪粪花生的SYI为0.689 ± 0.013，显著高于推荐施肥和化肥配施稻草处理，与配施商品有机肥处理差异不显著；化肥配施稻草甘薯的SYI为0.514 ± 0.029，显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理，与化肥配施猪粪处理的差异不显著。一元灰色线性模型显示，推荐施肥处理的花生和甘薯趋势产量均值分别为3780和19408 kg/hm2，均显著高于其他化肥处理。化肥配施猪粪的花生趋势产量均值为3492 kg/hm2，在95%置信区间，显著高于推荐施肥和其余两个有机无机肥配施处理；化肥配施稻草处理甘薯的趋势产量均值为17567 kg/hm2，显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理，与化肥配施猪粪处理没有显著差异。产量可持续性指数较变异系数可更加有效地区分不同处理之间的产量波动差异，与产量的绝对高低没有关系。  【结论】  化肥推荐施肥有利于提高赤红壤旱地轮作体系中花生和甘薯的产量；猪粪或商品有机肥替代1/3的化肥氮均可提高花生产量的稳定性和增产潜力，而稻草或猪粪替代1/3的化肥氮对甘薯产量及其稳定性最为有利。     

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。     

西南黄壤性水稻土长期不同施肥模式下作物产量及氮肥利用率演变特征

为了解西南黄壤性水稻土长期施肥效应,通过连续19年长期定位试验,分析了西南黄壤性水稻土单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥和1/2化肥配施(0.5MNPK)、全量有机肥和全量化肥配施(MNPK)4种施肥模式对作物产量、氮肥利用率的影响及变化特征。结果表明:长期施用化肥或有机肥可显著增加作物产量,NPK、M、0.5MNPK、MNPK比CK分别显著增产56.2%、57.8%、65.0%、74.0%;各施肥处理氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥内部利用率(IE_N)、氮肥回收利用率(RE_N)、氮肥累积利用率(ARE_N)分别为10.9~20.7kg·kg~(-1)、44.7~53.8 kg·kg~(-1)、13.6%~19.6%、12.0%~16.9%,均以0.5MNPK最高,MNPK最低,高量氮肥施用导致氮肥利用率较低;长期单施化肥处理氮肥利用率随时间保持持平或呈下降趋势,施用有机肥的各处理氮肥利用率随时间呈显著上升趋势,尤其是氮肥累积利用率呈极显著上升趋势。长期施用有机肥尤其是有机无机配施作物产量稳定且氮肥利用率稳步提高。因此,常年高量施氮的黄壤性水稻土可适量减少氮肥用量,相应的进行有机无机肥料的合理配施是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。     

有机无机肥配施对玉米-豇豆种植系统土壤N2O排放的影响

在等施氮量条件下,比较有机肥与无机肥施用后旱地玉米-豇豆复种系统土壤硝化与反硝化作用、N_2O排放与作物产量的变化,有助于正确认识肥料施用对N_2O排放的影响,为制定大田合理的丰产减排措施提供理论依据。本研究通过田间试验,利用静态箱技术和BaPS气压过程分离技术研究了不同肥料类型处理(无机肥、有机肥、有机无机肥配施)下玉米-豇豆种植系统土壤N_2O排放、硝化与反硝化作用的变化特征。结果表明:1)相对于单施无机肥或有机肥,有机无机肥配施可显著降低土壤硝化作用速率;在玉米生长季,有机无机肥配施处理平均土壤硝化作用速率分别比化肥和有机肥处理显著降低了28.74%和13.96%,豇豆生长季显著降低了24.66%和13.28%。土壤反硝化作用速率在各施肥处理间差异不显著。2)有机无机肥配施显著降低土壤N_2O排放;在玉米生长季,有机无机肥配施处理分别比无机肥处理和有机肥处理显著降低33.44%和32.29%,在豇豆生长季分别显著降低27.00%和15.14%。3)相关分析表明,土壤N_2O排放与硝化作用速率呈极显著相关,而与反硝化作用速率呈不显著相关。4)有机无机配施处理玉米和豇豆产量最高。因此,有机无机肥配施能有效降低玉米-豇豆系统土壤N_2O排放和提高作物产量,是一项丰产低N_2O排放的施肥技术,但长期有机无机肥配施对土壤N_2O排放和作物产量的影响还需要进一步研究。     

有机无机氮肥配施对莴苣土壤N2O排放的影响

采用静态箱–气相色谱法研究不同种类有机无机氮肥配合施用对盆栽莴苣土壤N_2O排放规律及排放量的影响。试验设置不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施纯化肥(NPK)、有机无机肥配施1(20%猪粪氮+80%化肥氮,NPKM1)、有机无机肥配施2(20%沼渣沼液氮+80%化肥氮,NPKM2)和有机无机肥配施3(20%猪粪堆肥氮+80%化肥氮,NPKM3)共6个处理。结果表明:莴苣生育期各处理施肥后土壤N_2O排放出现多个峰值,出峰时间和大小不一;累积排放量随着生育期的进程逐渐增加,处理间差异更为明显。莴苣生育期各处理土壤N_2O平均排放通量及累积排放量范围分别为0.10～0.25 mg/(m2·h)和1.37～3.42 kg/hm2,大小均表现为NPKNPKM2PKNPKM1NPKM3CK。土壤N_2O排放系数范围为0.13%～0.68%,大小表现为NPKNPKM2NPKM1NPKM3。与NPK处理相比,NPKM1、NPKM2和NPKM3处理莴苣土壤N_2O累积排放量均分别降低48.08%、25.75%和48.30%,产量分别增加48.66%、22.13%和53.76%。总之,施用纯化肥会促进菜地土壤N_2O的排放,而不同种类有机无机氮肥配施能有效减少N_2O排放且提高作物产量,以猪粪类配施效果最佳。因此,有机无机配施是菜地N_2O减排、降低蔬菜种植中氮素损失的重要途径。     

有机无机配施及亏缺灌溉对关中地区冬小麦生长及氮素利用效率影响

研究不同比例有机无机肥配施与亏缺灌溉耦合作用下,冬小麦氮素累积、转运利用效率以及土壤硝态氮分布等状况,探求提高关中地区冬小麦产量的适宜有机无机配施比以及相应的亏缺灌溉量,为该地区冬小麦的高产高效提供科学有效的水肥管理。结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),采用等氮的原则,对有机肥与无机肥按照不同比例混施(F1∶100%化肥、F2∶24%有机肥和76%化肥混施、F3∶48%有机肥和52%化肥混施),研究亏缺灌溉与有机无机肥配施对冬小麦氮素转运及利用效率影响和土壤硝态氮分布情况。有机无机配施能有效促进作物生长,显著增加作物籽粒产量以及显著提高开花期后氮素累积、分配和转运。在充分灌溉W1条件下,F2和F3处理的籽粒产量较F1处理提高12.0%～28.6%;亏缺灌溉W2条件下,有机肥处理的小麦籽粒产量提高16.6%～31.8%。在相同灌溉条件下,成熟期F2和F3处理相对F1处理,冬小麦氮素累积量、向籽粒转运量和氮肥生产效率分别提高了12.8%～40.4%、11.9%～36.5%、13.0%～31.6%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),冬小麦亏缺灌溉W2处理下各种氮素吸收利用指标高于充分灌溉W1处理10.0%～28.5%。有机无机肥配施能够显著提高不同土层土壤硝态氮含量,在相同灌溉条件下,在0～100 cm土层F3处理硝态氮含量分别较F1和F2处理增加了66.4%～76.4%和1.2%～13.9%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),在0～100 cm土层W1处理F1、F2、F3土壤硝态氮含量分别低于W2处理15.1%、9.9%、19.9%。48%化肥和52%有机肥配施、亏缺灌溉(50%)处理是该试验条件下冬小麦高产高效的最佳水肥管理模式。     

长期有机无机肥配施下玉米氮素利用率和红壤碱解氮含量的阶段性变化

  【目的】  充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。  【方法】  本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)、常量化肥(NPK)、两倍量化肥(DNPK)、有机肥(OM)与常量化肥+有机肥(NPKM) 5个处理,以10年为一个试验阶段,分析了35年来玉米产量、氮肥利用率、0—20 cm土层土壤碱解氮含量以及氮素表观盈余量等的阶段性变化规律。  【结果】  施肥处理(NPKM、DNPK、OM和NPK)玉米35年平均产量较不施肥对照(CK)分别显著提高了3.36～9.07、3.31～5.64、2.46～6.72和1.91～3.70倍,氮素吸收量分别显著提高了5.20～11.93、4.33～7.02、3.66～5.90和1.80～3.64倍。在试验0～10年,各施氮处理间玉米产量无显著差异,氮素吸收量NPKM、DNPK和OM处理间无显著差异,但均显著高于NPK处理。在试验11～20年,NPKM和DNPK处理产量与氮素吸收量显著高于NPK和OM处理;在试验21～35年,NPKM处理的产量和氮素吸收量均显著高于其他处理。NPK和DNPK处理的氮肥偏生产力在0～20年期间升高,在21～35年间下降,而NPKM和OM处理的氮肥偏生产力逐渐升高,至试验31～35年时,显著高于NPK和DNPK处理。各施氮处理土壤氮素均处于盈余状态,前30年均以NPKM处理氮素盈余量最高,较DNPK与NPK处理分别显著提升了13.63%～37.48%、133.95%～208.24%,而在试验31～35年,DNPK处理氮素盈余量与NPKM处理无显著差异。0—20 cm土层土壤碱解氮含量与氮素盈余量呈显著正相关 (P<0.05),氮素盈余量每增加 10 kg/hm2,0～10、11～20、21～30、31～35年耕层土壤碱解氮含量分别增加1.00、1.20、1.60、2.80 mg/kg。  【结论】  在试验前20年,单施化肥玉米氮素吸收量和肥料的偏生产力呈增加趋势,之后呈下降趋势。而有机无机肥配施或者单施有机肥可持续提高氮肥利用率,促进玉米增产。氮素盈余量的增加与耕层土壤碱解氮含量呈显著正相关;随施肥年限的延长,有机无机肥配施对土壤养分含量提升效果增强。     

秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理，为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田，2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验，在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS)，研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比，80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量，促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量；80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%；3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%)，提高氮肥利用率6.4%～10.3%；而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%，氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田，不仅增加了土壤有机碳氮含量，还减缓了土壤的硝化作用，增加了土壤铵态氮积累，实现对作物所需养分的持续供应，因而在维持和提高作物产量的同时，提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

【目的】紫云英（Astragalus sinicus L.）是南方稻区主要的冬种绿肥作物。本研究通过紫云英-化肥配施比例不同对水稻产量、 土壤养分和微生物学特性的影响探讨化肥的合理施用量,以期最大限度地减少化肥投入。【方法】紫云英水稻长期轮作定位试验始于2009年,试验设5个处理,对照（不施紫云英和化肥,CK）,全量化肥（100%F）,紫云英18000 kg/hm2+全量化肥（MV+100%F）,紫云英18000 kg/hm2+60%化肥（MV+60%F）,单施紫云英18000 kg/hm2（MV）。每个处理3次重复,小区面积15 m2。2012年10月份于水稻收获后采集土壤样品, 测定水稻产量、 土壤养分、 微生物量碳氮、 可培养微生物数量和土壤酶活性。【结果】1）与单施化肥相比,在翻压紫云英的条件下,化肥减量40%,对水稻产量没有影响,紫云英可替代部分化肥,达到减少化肥用量,保持产量的目的。2）不同施肥制度对土壤养分含量有一定的影响。与100%F处理相比,化肥结合翻压紫云英和单施紫云英处理能够提高土壤有机质和全氮含量; 施肥模式对土壤全磷和全钾含量无显著影响。与100%F处理相比, MV+100%F处理土壤的有效氮含量显著提高; 与100%F处理相比,MV和MV+60%F处理的速效磷含量显著减少; 100%F处理的土壤速效钾含量最高。不同施肥模式对土壤pH无显著影响。3）100%F、 MV+100%F处理的细菌数量较CK分别增加了102.3% 、 138.8%,而MV+60%F和MV处理与CK无显著差异,说明细菌对土壤养分有很强的依赖性。单施化肥或单施紫云英都不利于真菌和放线菌的生长,而化肥与翻压紫云英配合能显著提高其数量。4）相关性分析可以看出,细菌数量与土壤有效氮、 速效钾、 速效磷含量呈显著或极显著正相关; 真菌和放线菌的数量与铵态氮含量呈显著或极显著正相关,说明氮、磷、钾养分对土壤细菌数量的影响较大,而真菌和放线菌的数量主要受NH+4-N的影响。5) 与100%F处理相比,化肥配施紫云英可以显著提高微生物生物碳量（SMBC）和微生物生物氮量（SMBN）的含量。6) 除了过氧化氢酶,转化酶、 脲酶和酸性磷酸酶总体表现为紫云英与化肥混施大于单施化肥或紫云英。7)土壤酶活性、微生物生物量与土壤氮素的相关性最强。土壤转化酶、脲酶和酸性磷酸酶与水稻产量呈显著或极显著正相关,说明转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的大小可作为衡量水稻产量多少的依据之一。【结论】MV+60%F处理在保证水稻产量的同时能够减少40%的化肥用量,是一种高效节能的培肥模式。单施化肥不利于土壤有机质、 全氮和有效氮的积累,同时不利于微生物的生长和酶活的提高。MV+60%F 培肥模式有利于改良土壤的生物学性状,值得推广并有待今后进一步观察验证。     

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。     

长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及氮循环功能微生物数量的影响

  【目的】   稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一，在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。   【方法】   田间试验位于江苏省金坛市，在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。   【结果】   在施用肥料6年后，土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比，CSF和CMF处理土壤pH升高，全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显，不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示，CK与CMF处理细菌群落聚类更接近，CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近；与CK相比，CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高，其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明，施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。   【结论】   施肥导致的反应底物 (NH₄+、NO₃–含量) 及土壤理化性质的差异，是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近，施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显，但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量，特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因narG、nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高。     

长期绿肥和秸秆还田替代部分化肥提升红壤性水稻土酸解有机氮组分比例及供氮能力

[目的]氮是限制土壤生产力的重要营养元素.研究长期施用绿肥和秸秆下,红壤性稻田土壤氮组分含量的变化及其与氮素供应容量和强度的关系,深化理解有机肥提高土壤肥力的理论.[方法]长期定位试验位于江西农业大学科技园内,始于1981年,供试土壤为第四纪红色粘土发育的潴育性水稻土.设置4个处理:无肥(CK);单施化肥(F);翻压紫...     

不同施肥措施对黑土区玉米氮效率及碳排放的影响

[目的]以东北黑土区玉米生产体系为研究对象,探究不同施肥措施对玉米籽粒产量、氮肥利用效率及碳排放的影响,以实现该地区粮食平稳增产的同时降低农业生产碳排放.[方法]在黑龙江典型黑土区进行了两年玉米田间试验,试验设5个处理:不施氮肥(CK);推荐施肥处理(RF);推荐施肥+有机氮替代20％化肥氮(MRF);推荐施肥+秸秆还...     

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。     

塿土冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究

【目的】 有机肥替代部分化肥是实现我国化肥零增长目标的重要措施之一。探讨特定环境条件下有机肥替代化肥比例的作物产量效应及氮效率,可为合理利用有机肥资源提供科学依据。 【方法】 通过两年不同有机无机配施比例探讨陕西关中塿土冬小麦–夏玉米轮作体系产量及氮效率的响应。试验设对照不施肥 (CK)、氮磷钾100%由化肥提供 (NPK)、75%NPK + 25%有机肥氮 (25%M)、50%NPK + 50%有机肥氮 (50%M)、25%NPK + 75%有机肥氮 (75%M) 和全部氮由有机肥提供 (100%M),共6个处理。 【结果】 与对照相比,各施肥处理均能不同程度地提高小麦、玉米产量及其总产量。在不同有机无机配比的处理中,随着有机氮替代比例的增加产量表现为先增加后降低的趋势,75%M处理的作物产量最高。不同施肥处理,两个轮作年氮回收率的变化范围分别为35%～43%和38%～61%;氮农学效率的范围分别为12.3～18.3 kg/kg和17～24 kg/kg;氮偏生产力范围分别为41.4～46.5 kg/kg和44～51 kg/kg;氮生理效率范围分别为31～47 kg/kg和34～46 kg/kg。总体而言,75%M处理的氮效率高于其它处理。小麦–玉米轮作两年之后,施肥处理0—100 cm土层硝态氮残留量为11～133 kg/hm2,以NPK处理最高。氮平衡结果显示,50%M、75%M和100%M均有一定的氮素盈余,盈余量为33～120 kg/hm2,其中以100%M处理的盈余量最大。25%M和NPK处理有一定亏缺,分别为N 19.6 kg/hm2和40.3 kg/hm2。另外,两个轮作年的年均经济收益大小为75%M > 50%M > 25%M > NPK > 100%M,其中75%M处理的年收益最高为19906元/hm 2,100%M处理的年收益最低为16634元/hm2。 【结论】 经过小麦–玉米两个轮作年,有机肥替代75%化肥氮可以提高作物产量和氮效率,增加年经济效益,同时有效减少土壤硝态氮的残留量。      

好氧发酵猪粪部分替代化肥提高夏玉米氮素利用率和土壤肥力

  【目的】  化肥及畜禽粪便的不合理施用不仅影响作物增产，还严重威胁土壤健康和环境安全。探究不同发酵方式猪粪有机肥及有机肥替代化肥的比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳、氮含量的影响，为规模化养猪场粪便快速处理，及制定其与化肥的适宜配比提供理论依据。  【方法】  以‘先玉335’为供试材料，在中国农业大学丰宁动物试验基地进行田间试验。设置5个处理:不施肥 (CK)，100%化肥氮 (CF)，100%自然堆肥猪粪氮 (PM)，100%好氧发酵猪粪氮 (PC)，50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮 (FM)。分析猪粪不同发酵方式及有机氮替代比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响。  【结果】  在等氮条件下，与CF处理相比，FM处理产量、穗粒数、千粒重均以FM处理最高，其中FM处理显著增产13.2%，PC、PM处理与CF处理差异均不显著。FM处理玉米氮素积累量最高，两年平均为304.6 kg/hm2，较CF处理氮素累积量显著提高15.5%；PC、PM处理与CF处理氮素积累量差异不显著。与CF 处理相比，FM处理的氮素当季回收率、氮素农学利用率和偏生产力两年平均分别显著提高85.9%、59.5%和13.2% (P < 0.05)，PC、PM处理与CF 处理之间无显著差异。在玉米拔节期和抽穗期，FM处理0—40 cm土壤无机氮含量均最高，与 CF 无显著差异；在成熟期，FM处理土壤无机氮含量较CF处理显著增加41.8%，而PC和PM处理与CF处理无显著差异。此外，施用有机肥可不同程度地增加土壤有机碳和全氮含量，与CF处理相比，PC和FM处理使有机碳含量分别显著提高13.3%和9.8%；FM处理土壤全氮含量显著提高33.4%。  【结论】  在等氮条件下与单施化肥相比，50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮配施不仅显著提高了夏玉米产量和氮素累积吸收量，还提升了土壤全氮和有机碳含量以及0—40 cm土层土壤无机氮含量。单独施用自然堆肥、好氧发酵猪粪及化肥在产量和氮素积累方面没有显著差异，但可增加土壤全氮和有机碳含量，有利于土壤培肥，而施用好氧发酵猪粪的效果又优于施用自然堆肥。     

长期不同施肥对棕壤AM真菌群落结构的影响

【目的】 探明长期不同施肥条件下玉米–大豆轮作棕壤丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal, AM) 真菌群落结构的变化及其影响因素。 【方法】 以沈阳农业大学棕壤肥料长期 (38年) 定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,于2016年4月选取其中6个施肥处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施化学氮肥 (N);3) 施用化学氮磷肥 (NP);4) 施用化学氮磷钾肥 (NPK);5) 单施有机肥 (M);6) 有机肥和化学氮磷肥配施 (MNP)。采用PCR-DGGE和克隆测序,分析了棕壤AM真菌群落结构,并结合环境因素进行冗余分析和典型对应分析。 【结果】 施用有机肥处理土壤有机碳 (TOC)、全氮 (TN)、全磷 (TP)、全钾 (TK)、碱解氮 (AHN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、可溶性有机碳 (DOC) 含量显著高于单施化肥和不施肥处理,且趋势表现为有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与CK相比,单施化肥处理显著降低了土壤pH值,施用有机肥处理显著提高了土壤pH值。长期施肥显著改变了土壤中的AM真菌孢子密度,施用有机肥处理的孢子密度显著高于单施化肥处理和不施肥处理。冗余分析结果表明,土壤pH与AM真菌多样性指数和均匀度均呈显著负相关,而孢子密度与AP、TK、AHN呈显著正相关,AM真菌多样性指数与孢子密度则不相关。聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为两大类群,分别为不施肥区和施肥区,其相似度仅为42%。通过割胶克隆测序得出从土壤样品中分离的AM真菌种群主要为球囊霉菌,典型对应分析表明AP、AK、TOC、NH ₄+-N显著影响AM真菌的群落组成。 【结论】 长期定位施肥改变了棕壤的理化性质,从而对AM真菌的群落结构产生了显著影响。