红壤长期不同施肥对玉米氮肥回收率的影响

为阐明长期不同施肥下玉米氮肥回收率的变化特征,揭示影响红壤玉米氮肥回收率的关键土壤因素,为红壤氮肥合理施用和提高氮肥回收率提供科学依据,在湖南红壤上连续观测了18年不施肥,施氮、磷、钾化肥,化肥配施有机肥和单施有机肥条件下玉米氮肥回收率的变化特征及其原因。结果表明,与施用化肥相比,玉米的子粒产量和植株氮素积累量在化肥配施有机肥下分别增加了61.5%和63.1%。氮、磷、钾化肥施用8年后,玉米氮肥回收率呈显著下降趋势,年平均下降速率达3.34个百分点;而化肥配施有机肥下氮肥回收率以每年1.24个百分点的速率显著增加;单施有机肥下氮肥回收率保持持平并略有上升。土壤pH、全氮和有机质含量均与氮肥回收率呈显著线性正相关,其中土壤pH对氮肥回收率的影响最明显。在土壤pH 4.5～6.3范围内,红壤pH每降低1个单位,玉米氮肥回收率下降10.9%。长期施用化肥的土壤pH以每年0.06的速率下降;单施有机肥尽管可缓解土壤酸化,但玉米产量较低,而化肥配施有机肥能同时抑制土壤酸化和提高玉米产量及氮肥回收率。因此,化肥配施有机肥具有明显的增产和保肥效果,是红壤上农业生产可持续性的施肥模式。     

长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征

【目的】阐明长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征,为合理施肥缓解农田土壤酸化提供科学依据。【方法】对湖南省典型农田土壤一水稻土和红壤上设置的32个长期监测点10年间的土壤pH及相关数据进行统计分析。【结果】从整体上看水稻土在长期施肥下未呈现明显酸化;在水旱轮作模式下的水稻土出现显著酸化,其pH平均下降速率为每年0.076是持续种稻模式的10倍。化学氮肥施用量的增加是水旱轮作下土壤酸化的重要因素之一,有机肥的施用对水稻土酸化无显著影响。红壤在常规施肥10 a期间pH呈明显的阶段性变化特征,施肥4~6 a与1~3a相比土壤pH下降了0.19个单位显著酸化;持续施肥至7~10 a红壤pH保持相对稳定。起始pH相对较高(pH6)的红壤长期施肥下出现极显著酸化,pH平均下降速率为每年0.075,与化肥氮施用量呈显著正相关;pH相对较低(pH 4-5)的红壤长期施肥下未显著酸化。【结论】我国南方地区长期施肥下,与持续种稻模式相比水旱轮作模式加速了水稻土的酸化,化学氮肥施用量的增加是导致其酸化的重要原因;起始pH相对较高(pH6)的红壤显著酸化化学氮肥用量增加导致其显著酸化。因此,控制和减少化学氮肥的用量是防止水旱轮作模式下土壤及红壤旱地进一步酸化的重要措施。     

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。     

吉林省农田耕层土壤pH的时空变化特征

本研究通过分析2005~2013年测土配方施肥项目在吉林省采集的大量土壤样品,明确了不同地区农田耕层土壤pH的空间变异特征,并与第二次土壤普查数据对比探讨了土壤pH的变化趋势。结果表明,目前吉林省农田耕层土壤pH分布在3.8~9.1之间,平均值为6.5。不同类型农田土壤pH的高低顺序为:黑钙土风沙土草甸土黑土白浆土≈暗棕壤水稻土。空间上,吉林省农田耕层土壤呈现自西向东逐渐降低的分布特征,以西部白城市的通榆县最高而东部延边朝鲜族自治州的汪清县最低。时间上,与第二次土壤普相比,吉林省各种土类的pH存在共性的土壤酸化趋势。不同土类间pH的降幅存在较大差异,代表性的黑土下降约0.5个单位,酸化程度较大的草甸土和水稻分别下降了1.4和1.6个单位,而酸化程度较小的白浆土下降了0.1个单位。吉林省农业生产中应控制化肥用量,调整肥料品种,合理增施有机肥,大力推广秸秆还田,从而缓解土壤酸化趋势,改善土壤肥力。     

长期施用有机肥对紫色水稻土铁锰铜锌形态的影响

以长期定位试验为基本材料 ,研究了 9年连续施用有机肥对紫色水稻土铁、锰、铜、锌形态的影响。结果表明 ,有机肥是土壤铁、锰、铜、锌的良好给源。紫色水稻土长期施用有机肥与单施化肥比较 ,土壤中的全铁、全锰变化不大 ,全锌提高了 5.5%～ 30.0% ,交换态铁、碳酸盐结合态铁、有机态铁、无定形结合态铁分别提高了1.5%～12.7%、2.4%～8.9%、11.6%～19.5%、32.5%～72.5%。锰、锌的各形态数量均有不同程度的增加。同时 ,长期施用有机肥增大了土壤铜的消耗 ,全铜含量有下降的趋势。     

有机肥替代化学氮肥提升红壤抗酸化能力

  【目的】  长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。  【方法】  本研究基于2009年在湖南祁阳中国农业科学院红壤站开展的有机肥替代化学氮肥长期定位试验,其中4个处理分别为单施化肥(由于酸化严重,于2018年底添加石灰改良)、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%,供试有机肥为猪粪。采集2018和2020年的土壤样品,分析各施肥处理红壤pH、交换性酸铝、阳离子交换量、有机质、酸缓冲能力等指标的变化及相互关系。  【结果】  至2018年,单施化肥处理较试验之初土壤pH降低了0.48个单位,交换性酸、铝分别增加了2.74和1.06 cmol/kg;添加石灰改良后,土壤pH升高了0.58个单位,交换性酸、铝分别降低了2.62和1.45 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理均可有效防治红壤酸化,其中以替代60%处理效果最佳;至2020年60%有机替代处理土壤pH较初始值提高了0.78个单位,交换性酸和交换性铝分别降低了1.10和1.25 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理较单施化肥处理显著提高了土壤阳离子交换量,而石灰改良前后土壤阳离子交换量无显著变化。土壤酸缓冲曲线表明,土壤交换性铝含量随着pH的降低而显著升高,单施化肥、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%处理的斜率分别为2.71、2.42、1.93和0.16;土壤交换性铝对pH响应斜率与土壤pH、交换性镁、阳离子交换量、交换性钾、有机质含量呈极显著或显著负相关关系。  【结论】  有机肥替代40%以上化学氮肥既能防治红壤酸化,又能提升红壤抗酸化能力。土壤阳离子交换量和有机质可能是导致土壤交换性铝对pH响应差异的主要因素,即阳离子交换量和有机质含量高的土壤pH降低1个单位时,交换性铝增幅较小,但其作用机理还有待进一步研究。     

彭水县耕地地力现状与对策分析

用2008—2010年重庆市彭水县测土配方施肥化验数据与1984—1987年第2次土壤普查数据进行比较分析,结果表明:彭水县耕地普遍存在着酸化,土壤有机质、全磷含量下降,全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量上升等特点;笔者认为是有机肥施用不足和长期偏施化肥的结果;建议大力施用有机肥,推广平衡施肥。     

近30年山东省耕地土壤pH时空变化特征及影响因素

通过研究山东省第二次土壤普查省级汇总(1984年)和省级耕地地力评价(2015年)耕地土壤pH数据,分析了土壤酸化的总体情况和动态变化,探讨了土壤酸化的自然和人为驱动因素。结果表明,30年来,山东省耕地土壤pH平均值由7.6降至7.2,降低了约0.4个单位,整体表现为酸性耕地面积明显增加,弱碱性和中性耕地面积相对减少,局部耕地酸化。目前,山东省弱碱性、中性和弱酸性耕地土壤比较多,占92.74%,酸性耕地土壤占7.04%;酸性耕地土壤主要分布于胶东半岛和东南部沿海的威海、烟台、青岛、日照、临沂和枣庄等6个市。不同地市酸碱度变化差异较大,威海变化最大,降低了1.3个单位;其次是泰安、日照、烟台和青岛,分别降低了1.1、1.1、1.0和1.0个单位。全省耕地土壤pH变化由大到小依次为:水稻土(潮土型)、棕壤、粗骨土、砂姜黑土、褐土和潮土。全省耕地土壤酸化主要影响因素为土壤类型、植物收获以及化肥不适当施用。     

近40年来吉林省农田耕层土壤pH的时空变化特征

土壤pH是土壤在其形成过程中受生物、气候、地质、水文等因素综合作用产生的重要属性,是土壤化学与肥力的重要指标。通过空间插值分析2008(2005—2008)年和2018(2015—2018)年两个时间段中大量的吉林省土壤样品数据,明确了吉林省农田耕层土壤pH的时空变异特征,并与第二次土壤普查数据(1978年)进行对比,分析了土壤pH的变化趋势。时间上看,从1980年至今的近40年间,土壤平均pH从pH1978-pH2008的每年下降0.03个单位变化至pH2008-pH2018的每年下降0.02个单位,2008—2018年的10年间虽然农田土壤的平均pH仍有一定程度的下降,但与前30年(1978—2008年)时间相比较,酸化趋势有一定的减缓。不同类型的农田土壤的pH下降程度不同,草甸土、水稻土的pH下降较大,降低了1.3、1.6个单位;黑土的pH下降了大约0.4个单位;白浆土和暗棕壤酸化程度相对较小;而盐碱土pH却上升了1.5个单位,从pH1978-pH2008的每年增长0.01个单位变化为pH2008-pH2018的每年增长0.12个单位,盐碱耕地盐碱化有加重趋势。在空间上,吉林农田各耕层土壤pH整体上呈现自西向东逐渐降低。酸性土壤占耕地总面积的5.7%,弱酸性土壤占36.9%,中性土壤占32.4%,弱碱性占24.3%,碱性土壤占0.7%。与2008年相比较,酸性土壤下降了1.6个百分点,弱酸性土壤上升了2.9个百分点,中性土壤上升了2.5个百分点,弱碱性土壤下降了4.2个百分点,碱性土壤上升了0.4个百分点。在农业上应该积极地控制化肥的过量施用并合理添加有机物料如秸秆和有机肥,从而缓解土壤酸化和碱化的趋势,以实现吉林省土壤肥力的提高和养分平衡的稳定供应。     

长期施肥对菜田土壤微量元素有效性的影响

利用田间试验研究了长期定位施用有机肥和氮、磷、钾化肥对菜田土壤重要微量元素有效性的影响。结果表明,长期施用氮肥会提高土壤有效态铁、锰、锌、铜含量,随着氮肥用量增加,土壤酸化程度加重,土壤中铁、锰、锌、铜有效性亦随之增强。磷、钾化肥能够提高土壤有效铁、锰含量,对土壤锌有效性不会产生明显影响,在一定范围内可以提高土壤有效性铜含量,但效果不明显。长期施用有机肥对土壤微量元素的影响与配施的化肥种类有关。土壤有效铁、锰、铜含量与土壤pH呈极显著负相关,而有效锌含量与pH相关性不明显,而且关系比较复杂。总之,影响微量元素有效性的首要因素是土壤酸碱度。     

长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*

在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥（单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施）红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8～10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥（化学肥料配施有机肥和单施有机肥）,土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11～104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24～210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理（除氮磷钾配施处理的玉米外）作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。     

亚热带耕地土壤酸化程度差异及影响因素

准确揭示区域耕地土壤酸化程度及其原因对于耕地质量提升和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用地处亚热带的福建省1982年36 777个和2008年236 445个耕地表层土壤调查样点属性建立的1∶25万耕地土壤数据库,借助GIS技术与灰色斜率关联分析模型探讨了26年间全省耕地土壤酸化程度及其原因,为省域耕地土壤酸性调控提供科学依据。结果表明:1982—2008年间福建省67.60%的耕地土壤发生不同程度酸化,其中强度、中度和弱度酸化面积分别占全省耕地总面积的0.83%、18.26%和48.52%。就行政区域差异而言,强度酸化耕地主要分布在龙岩市,占全省强度酸化耕地总面积的86.88%,其次为泉州市,占比为8.39%;中度酸化耕地主要分布在南平市、龙岩市和泉州市,分别占全省中度酸化耕地总面积的29.88%、18.10%和16.94%,弱度酸化耕地则遍布全省各县市区。从土壤类型差异来看,潜育水稻土、渗育水稻土和酸性紫色土亚类的酸化面积比例较大,分别占相应亚类总面积的82.87%、72.37%和69.20%;但渗育和潴育水稻土亚类的酸化程度较为严重,强度、中度和弱度酸化的渗育和潴育水稻土面积分别占全省耕地相应酸化程度总面积的98.94%、84.51%和87.36%。从土地利用类型差异分析,水田和水浇地的酸化面积比例较高,分别占相应利用类型总面积的70.35%和60.78%。灰色斜率关联分析模型分析表明,1982—2008年间酸雨、高温多雨气候及化肥大量施用是引起福建省耕地土壤酸化的主要外因,故严控工业含硫等酸性废气排放进而控制酸雨和合理调整施肥结构是减缓全省耕地土壤酸化的必要途径。     

扬州市耕地土壤pH值30年演变及其驱动因子

【目的】土壤pH值是衡量耕地质量的重要指标,开展江苏省扬州市30年来种植制度、耕作制度、施肥、降雨等对耕地土壤酸化影响的研究,为预测和控制土壤酸化提供科学依据。【方法】调查了1984年、1994年、2005年、2014年四个时期耕地土壤pH、成土母质、土壤类型、土壤有机质含量,以及各时期的耕作制度、种植制度、降雨量和施用化肥品种和数量。数据来源于1984年第二次土壤普查的农化样点（4107个）、1994年的土壤普查点（2862个）、2005年土壤养分调查点（4018个）、2014年土壤养分调查点（6009个）,共16996个。参照《中国土壤》对我国土壤酸碱度分级指标将扬州市耕地土壤pH分为5级,分别为Ⅰ级（ 7.5）、Ⅱ级（6.5~7.5）、Ⅲ级（5.5~6.5）、Ⅳ级（4.5~5.5）、Ⅴ级（ 4.5）。应用地统计学中克里格法（Kriging）和相关的统计学方法,用ArcGIS10.1、SPSS19等软件进行了数据统计分析。【结果】扬州市1984年、1994年、2005年、2014年土壤pH平均分别为7.51（4107个）、7.07（2862个）、6.83（4018个）、6.74（6009个）;1984~2014年四个时期土壤pH空间分布格局基本不变,即里下河地区 沿江圩区 通南高沙土区 丘陵地区。1984、1994年和2005年,土壤pH以Ⅰ级、Ⅱ级为主,1984年占总面积的90%以上,1994年和2005年占总面积的75%以上;2014年土壤pH空间分布以Ⅱ级、Ⅲ级水平为主,占总面积的65.7%。30年间,土壤pH值下降0~1个单位的面积占总面积的47.2%,下降大于1个单位的面积占总面积的39.3%。前20年土壤pH值下降严重,下降了0~2个单位的面积占80%以上。30年间不同成土母质、土壤类型的整体土壤pH值呈下降趋势,分别下降0.9、0.8个单位;土壤有机质含量的变化与土壤pH变化呈负相关关系,30年间土壤有机质含量平均上升了6.01 g/kg,是土壤pH整体呈下降趋势的原因之一;30年间扬州市降水pH值整体呈下降趋势,其中丘陵、沿江地区下降最快,与丘陵、沿江地区土壤pH下降较快是一致的;30年间化肥投入量与土壤pH变化呈高度的负相关,2005年化肥投入量约505300吨,比1984年化肥投入量增加了2.42倍;2005~2014年化肥投入量呈稳定趋势,与30年土壤pH变化趋势是一致的;种植大棚蔬菜的田块土壤pH平均值比周边种植稻麦田块下降1.5~2个单位,表明土地利用类型改变也会影响土壤pH值。【结论】扬州市耕地土壤pH值30年间持续下降,前20年下降幅度较大,后10年渐趋稳定。影响土壤pH值空间分布因子主要有成土母质、土壤类型、土壤有机质含量;影响土壤pH时间分布因子主要有酸雨、施肥及土地利用类型,其中酸雨、施肥是导致土壤酸化的主要驱动因子。     

不同施肥管理对红壤性水稻土有机碳、氮形态的影响

A long-term experiment beginning in 1981 in Jinxian County of Jiangxi Province, subtropical China, was conducted in a paddy field under a double rice cropping system with four different fertilization regimes, including 1) no fertilizer as control (CK), 2) balanced chemical N, P, and K fertilizers (NPK), 3) organic manure using milk vetch and pig manure in the early and late rice growing season, respectively (OM), and 4) balanced chemical fertilizers combined with organic manure (NPKM). Samples (0-17 cm) of the paddy field soil, which was derived from Quaternary red clay, were collected after the late rice harvest in November 2003 for determination of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and fractions of organic C and N. Results showed that TOC and TN in the NPKM and OM treatments were significantly higher than those in other two treatments (CK and NPK). Application of organic manure with or without chemical fertilizers significantly increased the contents of all fractions of organic C and N, whereas chemical fertilizer application only increased the contents of occluded particulate organic C (oPOC) and amino acid N. In addition, application of organic manure significantly enhanced the proportions of free particulate organic carbon (fPOC) and oPOC in total C, and those of amino sugar N and amino acid N (P < 0.01) in total N. In contrast, chemical fertilizer application only increased the proportions of oPOC and amino acid N (P < 0.05). There were no significant differences in either contents or proportions of soil organic C and organic N fractions between the NPKM and OM treatments. These indicated that organic manure application with or without chemical fertilizers played the most significant role in enhancing soil organic C and N quantity and quality in the paddy field studied.     

长期施用尿素降低赤红壤旱地耕层pH的特征与预测

  【目的】  阐明长期不同施肥处理的赤红壤旱地耕层土壤pH变化特征,并以模型预测土壤pH的未来变化,为区域土壤高产稳产和可持续利用提供理论依据。  【方法】  在闽东南赤红壤旱地花生–甘薯轮作制连续进行16年化肥定位试验和14年化肥配施有机肥定位试验,测定各施肥处理的历年耕层土壤pH。以实测土壤pH为依据构建灰色预测模型,并进行模型可靠性验证。  【结果】  连续16年实测结果表明,不施肥CK处理和不施氮肥(尿素)处理(RF?N)的耕层土壤pH在16年间从基础土壤的5.90分别提高到6.24±0.18和6.21±0.17,分别年均递增0.021和0.019个pH单位;习惯施肥(FP)、推荐施肥(RF)、不施磷肥(RF?P)和不施钾肥(RF?K)处理均导致土壤酸化,且酸化程度没有显著差异。化肥配施有机肥可抑制土壤酸化或提高土壤pH。连续14年推荐施肥配施猪粪(RF+PM)处理的土壤pH从基础土壤的5.73提高到5.80±0.36,显著高于RF和推荐施肥配施商品有机肥(RF+COM)两个处理,年均递增0.005个pH单位,但与推荐施肥配施稻草(RF+S)处理的差异不显著;RF+COM处理抑制土壤酸化的效果较差,土壤pH年均递减0.019个pH单位,且与RF处理没有显著差异。土壤pH灰色预测模型显示,不同施肥处理的拟合误差在0.997%至4.321%;土壤pH变化存在明显的阶段性特征,拐点出现在试验开始后的第3或4年;土壤pH变化趋势受不同施肥处理的显著影响。CK和RF?N处理在试验开始后的第3年内土壤pH处于上升状态,但在第4年后就稳定在6.20左右。FP、RF、RF?P、RF+COM、RF+PM和RF+S处理在试验开始后的第3或4年内土壤pH处于下降状态;在定位试验持续到第3或4年之后,FP、RF、RF?P和RF+COM处理的土壤pH则稳定在5.50左右;但RF+PM和RF+S处理的土壤pH则处于上升状态,至第14年时分别达到6.26和5.91,比该试验地基础土壤pH 5.73分别提高0.53和0.18个pH单位。  【结论】  长期施用推荐施氮量或更高量的氮肥(尿素)是赤红壤旱地土壤酸化的主要原因,土壤pH变化存在阶段性特征,拐点出现在定位试验开始后的第3或4年。在推荐施肥基础上用腐熟猪粪或稻草替代1/3化学氮肥,在拐点后可显著提高土壤pH,效果是腐熟猪粪>稻草。     

Influences of Nitrification Inhibitor 3,4-Dimethylpyrazole Phosphate on Heavy Metals and Inorganic Nitrogen Transformation in the Rice Field Surface Water

Agricultural intensification has led to the use of high inputs of chemical fertilizers into rice-cultivated lands, and nitrogen and heavy metals in runoff loss from land were a major environmental problem. It is important to mitigate nitrogen and heavy metal pollution for the water body. The nitrogen and heavy metal transformation in the rice field surface water was studied by applied combined organic and inorganic nitrogen fertilizer plus the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) in the sandy loam paddy soil and blue clayey paddy soil. The results showed that, the application of DMPP in the rice field in organic and inorganic fertilizer combined application models decreased the heavy metal average concentration of total Cu, Zn, and Cd by 22.1 to 30.2, 33.1 to 36.9, and 10.9 to 17.5% in surface water, respectively. Furthermore, in the sandy loam paddy soil and blue clayey paddy soil, the nitrate, nitrite, and total inorganic nitrogen concentrations decreased by 44.4 and 59.6, 90.3 and 88.6, and 14.2 and 25.4% in the rice field surface water with the DMPP addition, in the organic and inorganic fertilizer combined application models in the rice field, respectively. DMPP could be used as an effective nitrification inhibitor to decline the potential nitrogen and heavy metals runoff loss in the combined application models of organic and inorganic fertilizers in some rice fields, minimizing the nitrogen and heavy metal transformation risk from agricultural fields to the water body and being beneficial for protecting the ecological environment.     

Effects of long-term fertilization with different substitution ratios of organic fertilizer on paddy soil

In recent years, the abuse of chemical fertilizers has caused numerous environmental problems, such as soil acidification and compaction. Replacing chemical fertilizers with organic fertilizers can effectively alleviate these problems. However, the effects of alternative organic fertilizers remain unclear. To explore the effects of organic fertilizer substitution on rice yield and paddy soil physicochemical properties and bacterial community structure, we conducted a 5-year experiment using different proportions of organic fertilizer substitution in a double-cropping rice field in Jiangxi, China. Our results showed that replacing chemical fertilizers with organic fertilizers can reduce soil acidification, increase soil organic matter content, nutrient contents, and enzyme activities, improve soil physicochemical properties and microbial community, and enhance soil metabolism. Appropriate organic substitution also had positive effects on rice production. These findings enhance our understanding of the effects of different alternative organic fertilization methods and have important theoretical significance for the promotion of the use of organic fertilizers in the future.