稻田经济草坪化种植后土壤理化性质与养分质量变化特点

  目的  揭示稻田经济草坪化种植后的土壤质量变化规律,以期为草坪化种植稻田复垦快速精准改良提供依据。  方法  基于海宁市丁桥镇近133.3 hm2 稻田被经济草坪化种植后存在需复垦为稻田的改良需求,选择稻田草坪化种植（0、1、2、3、4年）后的土壤为研究对象,分析土壤的机械组成、容重、pH值、有机质、阳离子交换量、氮、磷、钾总量及其有效态含量等理化与养分指标,并对其进行相关性分析和土壤肥力综合评价,探讨土壤理化性质与养分指标的时空变异特征,明晰经济草坪化种植后稻田关键肥力因子的变化特点。  结果  稻田草坪化种植后,随着种植年限增长,不同深度土壤（0 ~ 15 cm、15 ~ 30 cm、30 ~ 45 cm）的各理化性质与养分含量指标变化趋势具有一致性。随草坪化种植年限增长,土壤砂粒含量减少,粘粒含量增加,容重增大,pH逐渐升高,土壤有机质和阳离子交换量呈现出先快后慢的下降态势;土壤全量和速效氮、磷、钾含量逐渐降低,土壤速效氮、磷、钾含量在草坪化种植初期下降尤其显著。全量及速效养分含量总体以及土壤砂粒含量与草坪化种植年限呈极显著负相关（P < 0.01）,土壤pH和容重的变化量以及粘粒含量与草坪化种植年限呈极显著正相关（P < 0.01）,有机质和阳离子交换量的变化量与草坪化种植年限呈显著负相关（P < 0.05）,草坪化种植4年后,土壤肥力综合等级退化为瘦瘠水平。  结论  稻田经济草坪化种植后导致其土壤肥力显著退化。     

东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面肥力变化特征及验证

研究东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面特征,阐明东北典型县域高肥力土壤的特征及中、低肥力土壤的关键障碍因素,为进一步提升该区域稻田肥力和水稻产量提供科学依据。在黑龙江省方正县7个乡镇采集了9个稻田不同肥力土壤剖面样,测定了耕层和犁底层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硫离子(S2-)、锰离子(Mn2+)、阳离子交换量(CEC)、团聚体组分、微生物量碳/氮等指标,进行土壤综合肥力评价以及水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析,探究肥力差异的主控因子。结果表明,稻田不同肥力土壤剖面有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、CEC、Mn2+含量随剖面土层深度增加逐渐降低,且均表现为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤。方正县高肥力土壤(产量大于10000 kg/hm²)耕作层厚,容重低,耕作层有机质含量丰富,全氮含量高,全磷含量中等,且犁底层有机质、全氮和碱解氮含量高。中肥力土壤(产量介于7500～10000 kg/hm²)耕作层有机质含量高,全氮含量中等,全磷含量低。低肥力土壤(产量介于5500～7500 kg/hm²)耕作层薄,土壤S2-含量高,其他养分含量均低于高肥力土壤。高、中、低肥力土壤有效磷和速效钾养分达到丰富水平。高肥力土壤与中肥力土壤耕作层有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳、0.25～0.053 mm团聚体含量和Mn2+差异显著,中肥力土壤与低肥力土壤耕作层除全磷和阳离子交换量外,其他指标无显著差异。高、中、低肥力土壤耕作层和犁底层土壤综合肥力指数分别为0.70和0.83、0.42和0.49、0.21和0.26。水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析表明,有机碳和全磷对产量的影响最大,耕作层微生物量氮和pH以及犁底层有效磷和全钾对产量影响较小。耕作层土壤有机碳和全磷对产量的影响最大,中、低肥力土壤有机碳和全磷养分供应不充足,全氮和碱解氮含量中等,低肥力土壤耕作层薄,因此,中、低肥力土壤建议采用增施有机肥和磷肥等措施,同时加强改良和培肥管理,以实现高肥力土壤的产量目标。     

40年来宁乡市稻田土壤肥力时空变异分析

土壤养分具有较强的时空变异性，明确 40年来县域稻田土壤肥力时空变异特征，能为稻田土壤培肥管理提供科学指导。通过收集整理宁乡市第二次土壤普查及 2018年稻田土壤肥力数据，以地统计学为基础，借助GS+7.0、ArcGIS和 R等软件进行分析。结果表明，40年来稻田土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾及综合肥力指数分别增加13.1%、98.5%、20.1%、98.2%、13.7%和47.9%，但 pH降低0.58，土壤呈酸化趋势；土壤有效磷空间相关性较弱，受随机因素影响较大；有机质、全氮、碱解氮、速效钾、pH和综合肥力指数空间相关性较强，受地形和人为因素的共同作用；有机质、全氮和碱解氮是土壤综合肥力指数的重要因素，全氮的大幅增加是土壤综合肥力指数提升的关键驱动原因；当前水稻产量与土壤综合肥力指数呈极显著正相关。     

河北省农地土壤肥力特征时空变异分析及其质量评价

本文选取pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、碱解氮构成河北省农地土壤肥力评价指标;并采用层次分析法确定土壤肥力评价指标的权重,运用模糊数学法对河北农地土壤肥力进行了综合评价。经与第二次土壤普查比较,研究发现:土壤pH值较高,有机质、全氮、碱解氮含量中等偏上,全磷、有效磷、全钾、速效钾含量较高,速效钾含量呈下降趋势;河北农地土壤肥力综合隶属度在0.739～0.862之间,其中唐山、衡水、石家庄、邯郸土壤综合肥力较高,廊坊、邢台土壤综合肥力有待提高。     

近30年扬州市耕地土壤肥力变异特征及其驱动因素分析

  【目的】   揭示耕地土壤肥力变异特征及其影响因素，以指导长江中下游粮食主产区农业生产与耕地保育。   【方法】   江苏省扬州市是长江中下游粮食主产区的典型区域，选取扬州市1984年与2014年土壤pH、全氮、有效磷、速效钾和有机质作为土壤综合肥力评价指标，采用内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数，采用GIS和地统计学相结合的方法，确定各项肥力指标和综合肥力指数的时空变异特征和分布格局，通过回归分析探究土壤肥力差异的主控因素。   【结果】   1) 30年间 (1984—2014年) 长江中下游粮食主产区耕层土壤有机质、全氮和有效磷含量分别增加了6.01 g/kg、0.33 g/kg和21.21 mg/kg，速效钾含量降低了9 mg/kg，土壤pH降低了0.77。土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈中等变异性，土壤pH呈弱变异性；2) 30年间耕地土壤肥力指数增加0.31，年度间稳定，呈中等变异性和中等空间自相关性，耕地土壤肥力水平上升明显。耕地土壤肥力等级1984年以Ⅲ级为主、占总耕地面积的73.27%，2014年以Ⅱ级为主、占比76.20%；3) 成土母质、土类、亚类、土壤质地、土地利用方式对长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力变异达到极显著影响 (P < 0.01)。1984年和2014年土地利用方式能够独立解释53.9%和58.0%的耕地肥力演变差异，是长江中下游粮食主产区30年耕地土壤肥力变异最主要影响因素。   【结论】   长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力总的呈增加趋势，肥力等级由1984年的以Ⅲ级为主，提升到2014年的以Ⅱ级为主。土地利用方式是长江中下游粮食主产区 (扬州市) 30年间耕地土壤肥力变异的最主要驱动因素。     

黄土丘陵区空心村土地复垦后不同年限土壤肥力评价

为提升空心村土地整治质量,科学指导复垦耕地培肥及管理,以陕西省渭南市澄城县空心村为研究对象,采集了不同复垦年限村庄复垦前后土壤及周边荒草地土壤样品,选取物理、化学等8个评价指标,采用层次分析法确定因子权重,构建评价模型并进行了土壤肥力评价。结果表明:(1)复垦前后及周边荒草地土壤肥力指标的权重分别为容重0.028,质地0.75,pH值0.016,电导率0.041,有机质0.303,全氮0.159,速效磷0.159,有效钾0.159,CR<0.1,符合一致性检验;(2)村庄复垦前平均肥力指数为57.67,复垦后最高肥力指数为72.91,平均值达到68.59,不同利用的土壤综合肥力指数表现为:空心村复垦后>荒草地>空心村复垦前;(3)空心村复垦后土壤综合肥力指数与复垦年限正相关,复垦后肥力改良指数平均值为20.08%;(4)有机质对土壤肥力影响最大,与土壤综合肥力的指数相关系数R 2为0.5246,因子间影响大小表现为:有机质>速效钾>有效磷>全氮>电导率>pH值。综上,复垦可提升空心村土壤肥力,在复垦过程中调控有机质含量可较快提升土壤肥力。     

长江下游典型地区农田土壤肥力变化——以常熟市为例

根据2000年和2006年两次在常熟市农田土壤GPS定位采样获得的土壤肥力属性数据,分析该地区在经济高速发展背景下土壤属性的变化情况,并用综合指数法进行了土壤肥力评价。结果表明,土壤pH整体有所下降,土壤有酸化的趋势,有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量以及阳离子交换量(CEC)经过6 a的耕种后均有增加,其中全氮、全钾和有效磷含量增加达到显著水平。在本次调查取样研究中,全氮增量主要集中在0~0.4 g kg-1,全钾增量主要集中在1~2 g kg-1,有效磷增量主要集中在0~5mg kg-1。两次调查的土壤综合肥力指标(IFI)均主要分布在优和良好两个等级,2006年土壤综合肥力指标相对于2000年有所增加,土壤整体肥力状况有了一定程度的提高。     

广安区柑橘土壤养分状况及综合肥力评价

弄清柑橘土壤肥力状况,可为柑橘施肥管理提供科学依据。本研究在广安区柑橘种植区调查采集土样109个,以pH、有机质、大量营养元素为评价指标,分析其含量及分布状况,并应用模糊综合评判法对土壤肥力进行数值化综合评价。土壤pH中值为6.97,99.08%的土壤可以种植柑橘;有机质、全氮和碱解氮平均值分别为9.34 g kg?1、0.97 g kg?1和82 mg kg?1,含量缺乏;有效磷和速效钾均值分别为36.22 mg kg?1和133 mg kg?1,有效磷含量丰富,速效钾含量中等。该区土壤综合肥力指数（IFI）平均值为0.43,综合肥力中等（3级）,肥力等级为3级和4级的样点高达82.57%;各乡镇土壤平均肥力仅白马乡、花桥镇、崇望乡和东岳乡为4级,其余均为3级。主成分分析表明,有机质、全氮、碱解氮和pH是影响土壤综合肥力的最主要因素。结果表明广安区柑橘土壤综合肥力一般,有机质、全氮和碱解氮含量缺乏,需注重补充相应养分。     

20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量变化

通过大量样品分析和数据收集,研究了最近20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量主要指标——pH、有机质、速效磷、速效钾和黏粒的变化情况,并在地理信息系统和地统计分析的辅助下,研究了该5项肥力指标以及综合肥力指数的时空变异规律。结果表明:20年中该地区土壤pH、有机质和速效钾平均含量明显降低,速效磷平均含量有较大增加;速效磷的变异系数变化最大,pH变化最小;20世纪80年代该地区土壤肥力综合指数以一、二级为主(80%以上),但21世纪初土壤肥力质量几乎被二、三级地所占据(98%以上)。该地区土壤肥力质量明显降低可能与长期以来重种轻养有关。     

昆明市植烟土壤肥力状况评价

为了全面分析昆明市植烟土壤肥力状况,以1 000个代表性植烟土壤的理化指标为基础数据,运用模糊综合评价法(Fuzzy)对植烟土壤的肥力状况进行综合评价。结果表明:(1)昆明市植烟土壤质地以壤土为主,容重、孔隙度和持水量整体处于适宜烤烟生长范围,>0.25 mm水稳性团粒含量较高,土壤抗侵蚀能力强。(2)植烟土壤pH变异系数较小,微酸性土壤比例占48.10%;有机质含量丰富,全氮含量适宜,碱解氮含量中等,有利于烤烟种植中氮素的调控;速效磷含量变异程度较高,速效钾含量丰富;交换性镁、有效钼含量变异程度较大,有效硼含量中等,水溶性氯含量不均衡。(3)昆明市植烟土壤肥力综合评价指数(IFI)的变化范围是0.258～0.957,平均值为0.703,整体IFI分值较高。植烟土壤肥力综合评价中养分强度因素的有效钼、有效硼、交换性镁和速效磷指标相对其余指标对植烟土壤肥力的作用分值较小,是影响昆明市植烟土壤肥力的限制因子。     

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型,水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一,明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征,为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示,与监测初期相比,水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定,土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg),比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%;2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥,水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明,水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明,影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下,水稻土整体肥力略有提高,生产力水平明显提高,但土壤pH值降低,有酸化趋势;水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮,所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

福建黄泥田肥力质量特征与最小数据集

黄泥田为福建省主要中低产田类型之一,约占水稻土面积的30%。为解析关键限制因子及开展黄泥田肥力质量评价,进而实施针对性的改良措施,采用配对采样方法,采集福建省20对典型黄泥田与邻近同一微地貌单元内高产灰泥田表层土壤,分析了两种土壤类型28项属性因子指标差异及其原因,并采用主成分分析等方法构建福建省黄泥田肥力质量评价因子最小数据集,通过加权指数法分别计算最小数据集土壤肥力质量指数与差异显著因子构成的重要数据集土壤肥力质量指数。结果表明,与灰泥田相比,黄泥田的有机质含量低19.1%,全氮、全磷、全钾含量分别低14.8%、29.9%和25.4%,碱解氮、有效磷和速效钾含量分别低17.8%、56.7%和39.3%,CEC、交换性钙、交换性镁含量分别低12.9%、50.6%和30.8%,有效铁、有效硼和有效锌含量分别低25.6%、33.3%和44.1%。黄泥田的物理性黏粒、0.001 mm黏粒和容重分别较灰泥田高20.8%、25.6%和12.3%,而孔隙度低19.3%。黄泥田过氧化氢酶活性较灰泥田高20.4%,脲酶活性较灰泥田低40.4%。用主成分分析方法从上述19项有显著差异的因子构成的重要数据集中归纳出累计贡献率达76.22%并能反映黄泥田综合肥力特征的6个主成分,建立了由CEC、全钾、有效磷、有效硼和孔隙度5项因子组成的黄泥田肥力评价最小数据集,相应的黄泥田最小数据集土壤肥力质量指数仅相当于灰泥田的69.5%,通过与重要数据集的土壤肥力质量指数相关分析比较,最小数据集可代替重要数据集对福建省黄泥田土壤肥力质量进行正确评价。     

南方低产黄泥田与高产灰泥田基础地力的差异

【目的】黄泥田为南方红黄壤区广泛分布的低产田。定量评价黄泥田基础地力,明确与高产灰泥田水稻氮磷钾养分吸收利用的差异,可为黄泥田改良及水稻施肥提供依据。【方法】采集福建省20个县的典型黄泥田0—20cm土壤,同时采集与其邻近且由同一微地貌单元发育的高产灰泥田土壤,进行了水稻盆栽试验。试验设施肥(每盆N0.60g、P2O50.24g、K2O0.42g)和不施肥两个处理。氮肥采用15N丰度10%的尿素,磷肥用磷酸二氢钙,钾肥用氯化钾。水稻品种为‘中浙优1号’,采用移栽种植,每盆种植两穴。收获后,调查籽粒产量,采集土壤和植株样品,植株分地上部和根部,分析了生物量、氮磷钾含量,土壤分析了全氮含量。植株与土壤同位素氮用ZHT-03质谱仪测定15N%丰度。计算了土壤基础地力与水稻养分吸收、累积及肥料利用率。【结果】黄泥田的基础地力经济产量、基础地力地上部生物产量较灰泥田分别低26.9%与23.5%,相应的基础地力贡献率分别低14.1与9.7个百分点。基础地力贡献率(经济产量)与土壤有机质含量呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。不论施肥与否,黄泥田水稻有效穗数均显著低于灰泥田,且不施肥水稻有效穗数与土壤有机质含量呈极显著正相关,而与土壤容重呈极显著负相关。施肥条件下,黄泥田水稻成熟期籽粒、茎叶和根系氮、磷、钾素含量均低于灰泥田,其中3个部位磷素含量较灰泥田分别低9.6%、38.4%和46.3%,差异均显著,黄泥田水稻籽粒和茎叶的钾素含量较灰泥田分别低10.8%和18.5%,差异均显著。施肥下黄泥田水稻成熟期籽粒、茎叶的氮素吸收量较灰泥田分别低10.8%和17.3%,磷素吸收量分别低12.5%和46.2%,钾素吸收量分别低16.6%和28.5%,差异均显著。等量施肥条件下,黄泥田的水稻氮肥利用率较灰泥田低4.6个百分点,但土壤氮肥残留率增加3.0个百分点。【结论】以高产灰泥田为标准,黄泥田基础地力具有20%以上的产量提升潜力。土壤有机质与容重是影响基础地力贡献率与有效穗的重要肥力因子。黄泥田水稻氮肥利用率显著低于灰泥田,但土壤氮素残留率较高。提高有机质、降低土壤容重是提升基础地力的主攻方向。     

北方典型水稻土有机质及其组分演变特征

【目的】探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。【方法】本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。【结果】水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60～26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%～20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%～57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。【结论】北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。     

基于红壤稻田肥力与相对产量关系的水稻生产力评估

【目的】 土壤肥力是水稻产量提升的基础,研究土壤肥力质量指数与水稻产量的量化关系可以为稻田土壤培肥和产量提升提供理论参考。 【方法】 本研究基于位于江西省南昌市进贤县的红壤稻田长期肥料定位试验和县域尺度样点调研,长期试验包括不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、单施磷肥 (P)、单施钾肥 (K)、氮磷肥配施 (NP)、氮钾肥配施 (NK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK) 和有机无机肥配施 (NPKM) 处理,收集1981年、1985年、1989年、1995年、2002年、2005年、2012年和2017年的土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和水稻产量;并于2017年在进贤县布置了58个代表性点位,获取土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和晚稻产量数据。采用Fuzzy方法对长期试验不同施肥处理的土壤肥力质量指数进行计算,构建和验证土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系,并在进贤县进行了验证。 【结果】 在红壤性双季稻田,不同施肥处理显著影响水稻产量和土壤肥力质量指数,与CK处理相比,NPKM、2NPK和NPK处理的年平均产量分别增加了71.6%、59.1% 和36.5%;土壤肥力质量指数分别增加了64.1%、47.3% 和27.7%,且NPKM处理的水稻产量和土壤肥力质量指数分别比NPK处理增加了25.6% 和28.5%;同时,NP和NK处理的水稻产量和土壤肥力质量指数也显著低于NPKM处理,而N、P和K处理的水稻产量和土壤肥力质量指数则与CK没有显著差异。线性拟合方程发现,红壤稻田的土壤肥力质量指数增加0.1个单位,水稻相对产量增加7.2%～22.6%。县域尺度的验证结果表明,基于土壤肥力质量指数预测的水稻相对产量与实际相对产量高度吻合 (R2 = 0.5268,P < 0.01,RRMSE < 25%),表明基于土壤肥力质量指数可较准确地评估该区域的水稻生产能力。 【结论】 在红壤稻田上,化肥配施有机肥是提升土壤肥力质量和水稻产量的关键技术途径,且利用土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系可以指导该地区的土壤培肥管理和生产力评估。      

基于土壤肥力质量综合指数评价化肥与有机肥配施对红壤稻田肥力的提升作用

  【目的】  准确评价有机肥料提高农田土壤肥力的效果,是正确选择土壤培肥措施的基础。通过比较两种土壤肥力质量综合指数的计算方法评价有机肥培肥效果的可行性。  【方法】  3年田间定位试验 (2015—2017) 在长江中下游的红壤双季稻田进行。共设7个处理:不施肥 (CK),等氮磷钾投入量下的单施化肥 (CF) 和一半化肥氮配施一半的牛粪 (+CM)、猪粪 (+PM)、鸡粪 (+ChM)、绿肥 (+GM) 与秸秆 (+SR)。在2017年晚稻收获后,采集耕层土壤样品,分析土壤理化性状和土壤生物学性状。筛选用于评价土壤肥力的指标,用雷达图分析稻田土壤肥力水平的制约因素,采用土壤肥力质量综合指数 (IFI) 评价不同有机肥料的培肥效果。  【结果】  1) 团聚体结构、pH、有机质3个指标属于弱变异性,其余指标属于中等强度变异,以有效锌、有效磷以及酸性磷酸酶的变异系数较大,对施肥处理的响应比较灵敏;2) 由隶属度值制成的雷达图显示,土壤阳离子交换量 (CEC)、速效钾与全磷含量是制约稻田土壤肥力水平最主要的3个因子;3) 运用全量数据集与最小数据集计算的肥力指数IFI均表明,相对于不施肥CK,6个施肥处理均可以显著提高土壤肥力指数IFI,5个有机无机肥配施处理的IFI均显著高于单施化肥处理,且+PM与+ChM处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理;在全量数据集下,+SR处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理,而在最小数据集下,3个处理间差异不显著;4) 全量数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_TDS和最小数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_MDS均与双季稻总产量呈极显著正相关关系。  【结论】  基于全量数据集和基于最小数据集的土壤肥力质量综合指数 (IFI_TDS、IFI_MDS) 均可客观表征土壤肥力质量。依据该指标,化肥配施猪粪提高土壤肥力的效果最佳,其次是配施鸡粪或秸秆,最低是配施牛粪或紫云英绿肥。     

Comparison of paddy soil fertility under conventional rice straw application versus cow dung compost application in mixed crop–livestock systems in a cold temperate region of Japan

ABSTRACT

After the rice harvest in Japan, rice straw (RS) is usually cut by combine harvester and incorporated into the soil to improve its fertility. In mixed crop–livestock systems, however, RS is collected and used as livestock feed, and cow dung compost (CDC) is then applied to the soil. This system utilizes the residual organic matter from both rice production and livestock husbandry to make each product. CDC application is also considered to improve the fertility of paddy soil. However, the nutrient input from CDC and the effect of CDC application on soil fertility vary among regions and/or soil types. We compared soil fertility between RS application (RS treatment, avg. 32 years) and RS removal plus CDC application (CDC treatment, avg. 21 years) in 79 paddy fields in Mamurogawa town, Yamagata Prefecture, a cold temperate region of Japan, and measured the nutrient contents in the applied RS and CDC. The total C content of RS was significantly higher than that of CDC, whereas the N, P, K, and Si contents of CDC were significantly higher than those of RS. However, there was no significant difference in paddy soil fertility – as measured by soil organic C, total N, CEC, available N, P, and Si, exchangeable K, Ca, and Mg, base saturation percentage, pH, and bulk density – between the treatments. The soil fertility of most fields was adequate by RS or CDC treatment. Thus, leaving RS in paddy fields or removing it and then adding CDC to the paddy fields has a similar effect in maintaining adequate soil fertility for single rice production or rice–livestock production systems.     

稻秆与紫云英联合还田提高黄泥田氮素利用率和土壤肥力

  【目的】   稻秆与紫云英为南方稻田培肥的重要有机肥源。研究福建黄泥田稻秆、紫云英联合还田与化肥不同比例配施对水稻产量、养分吸收利用及土壤肥力的影响,旨在为该区域中低产田改良培肥及化肥替代提供依据。   【方法】   开展连续4年的田间定位试验,在等氮投入条件下,设置稻秆、紫云英联合还田与化肥不同配比6个处理,稻秆与紫云英二者氮素投入总量分别占农田总氮投入的0% (RM0,CK)、20% (RM20)、40% (RM40)、60% (RM60)、80% (RM80) 与100% (RM100),分析了水稻产量、养分吸收利用以及土壤肥力因子的变化。   【结果】   稻秆、紫云英联合还田与化肥配施均不同程度提高了水稻产量,其中籽粒与秸秆产量均以RM20最高,4年平均分别比CK显著增产了15.4%与23.6%,但产量增幅随有机物料替代比例增加呈降低趋势。产量构成中,RM20处理有效穗增加最为明显。与CK相比,有机物料联合还田下的水稻地上部植株氮、磷、钾养分吸收量增幅分别为2.4%～15.4%、2.6%～17.4%、2.0%～22.3%。除RM100处理外,稻秆、紫云英联合还田的氮素回收率较CK提高2.0～13.5个百分点,以RM20处理最高。稻秆、紫云英联合还田还不同程度提高了土壤pH、有机质、碱解氮(RM80处理除外)、有效磷、速效钾、微生物量碳含量以及脲酶、酸性磷酸酶活性,而降低了土壤容重。   【结论】   连续进行稻秆和紫云英联合还田有效提高了黄泥田土壤肥力质量及水稻氮素利用率。综合考虑增产效应、化肥减施与肥力改善因素,在等氮投入下,稻秆、紫云英联合还田替代20%～40%化肥可促进水稻稳产增产。