长期施钾与秸秆还田对西北区不同种植制度下作物产量及土壤钾素的影响

研究了在西北地区代表性的灌淤土、栗钙土上连续13年施用钾肥和小麦秸秆还田对作物产量和耕层土壤钾素的影响。结果表明,施用化学钾肥和小麦秸秆还田能显著增加宁夏轮作种植制度下作物产量,表现为:氮磷钾肥配合秸秆还田只施用氮磷钾肥氮磷肥配合秸秆还田只施用氮磷肥;且作物种类对施钾措施的显效时间上有差异,而钾素投入对青海点小麦产量无显著作用。宁夏点作物年际间产量变异系数低于青海点,小麦的产量变异系数大于玉米但钾肥产量效应却低于玉米。两定位点除氮磷钾+秸秆还田外,其余处理土壤钾素均表现亏缺,轮作制度下土壤钾素亏缺量较小麦单作制大。两定位点施钾或秸秆还田处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾和全钾含量均不同程度高于只施氮磷处理;除矿物钾外,其余几种形态钾比例均高于氮磷处理,特殊吸附钾不受施钾措施的影响。与定位开始相比,两种类型土壤各形态钾含量和比例随时间变异特点不同,与原始土壤钾素状况及种植制度密切相关。     

不同施钾处理对棉田土壤钾素形态与土壤肥力的影响

选取长江流域棉区2个土壤肥力不同的试验地点,研究施钾量与施钾时期对棉田土壤钾素形态与土壤肥力的影响。结果表明:随一次性基施钾量的增加,2个试验点土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和缓效钾含量均显著增加,矿物钾含量变化不显著;土壤速效氮和速效磷含量降低,土壤有机质、全氮与全磷含量没有明显变化。增施钾肥促进土壤脲酶、转化酶和磷酸酶活性提高,但高钾处理(300kg K2O/hm2)显著抑制其活性,施钾对过氧化氢酶活性没有影响。施钾显著提高植株钾素累积量、生物量及皮棉产量。在150kg K2O/hm2施钾量下,分期施钾处理(50%基施+50%初花期追施)的土壤养分、酶活性以及皮棉产量均与一次性基施处理没有显著差异;而在300kg K2O/hm2施钾量下,分期施钾处理各项指标均显著高于一次性基施。2个试验点均以基施150kg K2O/hm2+追施150kg K2O/hm2处理土壤肥力与棉花产量最高。     

土区长期施肥对小麦-玉米轮作体系钾素平衡与钾库容量的影响

本文研究了土区小麦-玉米轮作体系长期氮磷钾化肥不同配合施用方式及氮磷钾化肥与秸秆或有机肥配合施用对钾素平衡以及土壤钾库的影响。试验包括9个处理,分别为不施肥（CK）、单施氮（N）、氮钾（NK）、磷钾（PK）、氮磷（NP）、氮磷钾（NPK）、氮磷钾配合一季秸秆还田（SNPK）、氮磷钾配合低量有机肥（M1NPK）和高量有机肥（M2NPK）。结果表明,除NK、PK和M2NPK处理外,其它处理小麦和玉米钾的携出量均大于钾的投入量,导致土壤钾素处于亏缺状态,20年累计亏缺量为6174333 kg/hm2。与试验前相比,长期施肥种植没有显著影响土壤全钾含量; 长期施用钾肥显著提高土壤速效钾含量,但长期不施钾肥处理的土壤速效钾含量也未显著降低; 无论施钾与否土壤非交换性钾（Mactotal K）以及非交换性钾中更容易被HNO3溶解提取的钾（Step K）均明显低于试验前水平。表明土壤非交换性钾可以作为该土壤钾素消耗的指标。考虑到施钾肥的经济投入和现有资源高效利用（如秸秆、有机肥）,从长远的角度出发,维持土壤钾素肥力以及土地可持续生产力,土区小麦-玉米轮作体系采用秸秆全部还田或施有机肥是必要的。     

长期施用钾肥对草甸土钾素形态的影响

通过连续13年的钾肥定位试验，研究了施钾对草甸土耕层土壤钾素各形态含量和比例的影响。结果表明，长期施用钾肥较不施钾处理可以增加耕层土中水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾的含量和在全钾中的比例，施钾量增加促进了这种状况，同时降低了矿物钾在全钾中的比例。随土层加深，大部分处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾含量和比例随之降低，而矿物钾和全钾含量相应处理却随之升高，其中施钾处理的效果明显。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响.结果表明:小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm-2, 玉米397 kg·hm-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田>施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥.定位后8～10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%～17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理(NP和NP+St)0～20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8～1.2 g·kg-1.     

长期施钾与秸秆还田对华北潮土和褐土区作物产量及土壤钾素的影响

分析了在华北平原的河北潮土和山西褐土上连续13年施用钾肥和秸秆还田下的大田作物产量和耕层土壤钾素状况。结果表明,在施用氮磷肥基础上长期施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,各施钾处理产量与氮磷处理差异显著。两定位点钾肥和秸秆还田的效应不尽相同;小麦年际间各处理产量变异（CV≤13%）小于玉米（CV14%）,河北潮土上的玉米增产效果高于小麦。与山西单作制度相比,河北轮作制度下土壤钾素支出大。秸秆还田和施用钾肥较只施氮磷肥可不同程度提高河北潮土和山西褐土0-20和20-40 cm两土层水溶性钾 （河北0-20 cm平均提高5.8 mg/kg,山西16.9 mg/kg,下同）、非特殊吸附钾（21.2 mg/kg,35.9 mg/kg）、非交换性钾（75.1 mg/kg,57.5 mg/kg）、矿物钾（0.03％,0.01％）及全钾含量;降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例。随土层加深,除矿物钾外,其余形态钾含量和比例均下降,特殊吸附钾不受施钾措施和土层深度的影响。直接施用钾肥效果优于秸秆还田,且两种措施对上层土壤各形态钾的影响效果大于下层土。     

长期施钾和秸秆还田对河北潮土区作物产量和土壤钾素状况的影响

以河北冲积平原典型潮土区小麦-玉米轮作长期定位试验（19922009年）为基础,分析了长期施用钾肥和秸秆还田对作物产量、 土壤钾含量及钾素平衡的影响。研究结果表明,不同处理下小麦、 玉米17年平均产量均表现为NPKStNPKNPStNP,其中,小麦、 玉米NPKSt处理比NP处理分别增产9.37%和19.23%,NPK处理比NP处理分别增产6.32%和18.25%; NPSt处理比NP处理分别增产2.76%和9.60%; 长期定位施肥下,各处理耕层土壤（020 cm）各施钾肥的处理其速效钾、 缓效钾含量均与NP处理差异极显著,且表现为NPKStNPKNPStNP; 各处理下层土壤（2040 cm）的速效钾、 缓效钾含量差异均不显著,从钾素平衡看,NP处理钾素表观年盈亏量为-170.0 kg/hm2,土壤钾严重亏缺; NPSt处理实际平衡盈亏率-58.4%,表观年盈亏量为-150.6 kg/hm2; NPK处理钾素表观年盈亏量-3.1 kg/hm2,盈亏率-1.0%,基本接近平衡; NPKSt处理实际平衡盈亏率36.8%,表观年盈亏量为111.4 kg/hm2。试验结果说明,在潮土区,在施氮、 磷肥的基础上,配施钾肥或秸秆还田不仅能持续提高小麦、 玉米的高产、 稳产生产能力, 而且对保持农田土壤钾素平衡、 有效改善耕层土壤钾素状况、 提高土壤肥力有重要的作用。     

黑龙江省典型黑土区玉米优化施肥——以双城为例

为明确黑龙江省玉米主产区土壤养分限制因子,充分发挥土壤及肥料的增产潜力,达到玉米的高产高效,通过双城市5年的田间小区对比试验,研究了玉米对不同肥料的产量响应及肥料效应。结果表明,不施氮磷钾锌硫肥均降低玉米产量,不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥、不施锌肥、不施硫肥的各减素处理较推荐施肥处理平均减产分别为27.7%、18.4%、17.6%、7.8%和9.7%。氮磷钾合理配施显著提高玉米产量、养分吸收、农学效率和肥料利用率。与农民习惯施肥处理相比,优化施肥处理玉米平均增产12.6%,增加氮磷钾养分吸收量分别为13.4 kg·hm-2、9.0 kg·hm-2和12.4 kg·hm-2;增加氮磷钾农学效率分别为6.5 kg·kg-1、17.5 kg·kg-1、7.0 kg·kg-1;提高氮磷钾肥利用率分别为8.1%、13.4%和9.5%。影响双城市玉米产量的主要土壤养分限制因子是氮,其次是钾和磷,潜在因子是锌和硫。与优化施肥相比,该地区玉米生产农民习惯施肥中,氮施用量略有不足,磷肥用量过高,钾肥用量过低,生产中应适当增加钾肥用量,否则长期种植玉米易造成土壤钾素的亏缺。图3,表5,参20。     

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

氮磷钾肥料对魔芋产量的影响效应研究

试验结果表明,平均1 kg N素增产鲜芋6.77 kg,平均1 kg K2O增产鲜芋8.0 kg。磷钾配合优于氮磷配合,氮磷钾配合最好。1 hm2施N量216 kg、施K2O 280 kg时,鲜芋产量最高。氮钾配合与磷钾配合都能提高魔芋生产的经济效益,但差于氮磷钾配合。1 hm2配合施用N 122 kg、P2O572 kg、K2O 147 kg的经济效益最佳。种植魔芋后各处理的土壤养分状况发生了重大变化,土壤有机质、碱解氮各处理均降低,施用钾肥较多的处理速效磷和速效钾增加。     

起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响

通过起垄和施肥试验, 研究不同措施对冷浸田土壤氧化还原状况的影响, 以期为冷浸田改良提供数据参考。结果表明, 冷浸田土壤氧化还原电位介于 48.5~ 198.0 mV之间, 远低于正常稻田(450~700 mV)。起垄使0~5 cm土层氧化还原电位有升高趋势, 但使>5 cm土层土壤氧化还原电位降低。冷浸田还原性物质总量变化范围为5.7~15.6 cmol·kg^-1(起垄试验)和7.7~16.0 cmol·kg^-1(施肥试验), 起垄在短期内会提高土壤还原性物质总量, 增施钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量, 而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。0~25 cm和25~50 cm土层土壤Fe2+含量平均为3 388.92 mg·kg^-1和3 356.39 mg·kg^-1; 起垄60 d后, 土壤Fe²⁺含量随着起垄高度增加而逐渐降低; 与不施肥(CK)、氮磷钾(NPK)处理相比, 施钾量增加20%(NPK₂)、增加硅肥(NPK+Si)和增加锌肥(NPK+Zn)可以大幅度降低土壤Fe²⁺含量; 0~25 cm土层土壤Fe²⁺含量高于25~50 cm土层。 起垄和施肥使冷浸田土壤Mn²⁺含量先降低后升高。     

有机物料与化肥配施提高黄泥田水稻产量和土壤肥力

农业有机物料具有资源化再利用的特点,与化肥配施既可以保证作物产量,也可以提升地力。为了建立最适宜的南方低产黄泥田培肥模式,该文在浙江金衢盆地开展3年田间试验研究化肥与不同有机物料(菇渣、紫云英、牛粪和秸秆)配施对水稻产量和土壤肥力的影响。结果表明:1)有机物料与化肥配施可以显著提高水稻产量,化肥+菇渣、化肥+紫云英、化肥+牛粪和化肥+秸秆处理下,水稻三年的平均产量分别比单施化肥提高了9.7%、9.5%、12.3%和9.5%;2)有机物料与化肥配合施用,土壤有机质、土壤养分(全氮、有效磷、速效钾和CEC)及土壤容重较单施化肥处理有一定程度的改善,其中,化肥+牛粪效果最明显,有机质质量分数提高了12.5%,土壤有效磷质量分数提高了37.7%,CEC提高了16.1%;3)与单施化肥相比,化肥+菇渣、化肥+牛粪处理下5 mm机械稳定性大团聚体分别提高了10.4%和6.7%,各配施处理均显著降低了团聚体破坏率。总得来讲,连续三年有机物料与化肥配施较单施化肥处理提高了水稻产量、改善了土壤肥力状况、增加了土壤团聚体稳定性,其中又以牛粪与化肥配合施用效果最佳。     

长期不同施肥对土壤各粒级组分中氮含量及分配比例的影响

土壤培肥过程中氮素的积累和在各级土壤颗粒中的分配对了解土壤氮素积累机制和氮素的可持续管理具有重要意义。本研究以红壤旱地长期定位试验为基础,采用离心法分离土壤颗粒,通过分析氮素在土壤不同颗粒中的含量,研究长期施肥对土壤中不同粒级土壤氮的分配的影响。结果表明,施肥二十年后,在020 cm土层,施肥处理的全氮含量在1.19~1.98 g/kg 之间,施肥处理全氮含量显著高于不施肥处理（CK）。在2040 cm土层,土壤全氮含量分布在0.59~0.84 g/kg之间,显著低于表层土壤氮含量; 在020 cm土层,与氮磷钾化肥配施处理（NPK）相比,单施或者配施有机肥的土壤与砂粒、 粗粉粒、 细粉粒、 粘粒结合的氮含量分别提高220%、 84%、 46%和26%。而在2040 cm土层,与NPK处理相比,有机肥的施用仅提高了与细粉粒、 粘粒结合的氮含量,降低了与粗粉粒结合的氮含量; 在020 cm土层中,红壤氮素主要分布在粘粒中。2040 cm土层CK、 NPK和氮磷钾配施加秸秆还田处理（NPKS）表现为与粗粉粒结合的氮的分配比例最高,而施用有机肥的处理氮素分布仍以粘粒占比例最高。相关分析表明,土壤表层＜5 m粒级的土壤颗粒中氮含量和作物的经济产量呈显著性正相关。长期施用有机肥可以显著提高表层土壤全氮及与各个颗粒结合氮的含量,不同处理的氮主要保存在粘粒中。而亚表层土壤中,施化肥或者秸秆还田加速了粘粒结合态氮的耗竭,配施有机肥促进了氮在粘粒中的积累,也更有利于土壤全氮的积累,是可持续的氮素管理措施。     

长期不同施肥和土地利用方式对塿土耕层碳储量的影响

利用土20年长期肥料定位试验研究了不同土地利用方式和施肥对土壤有机碳和无机碳储量变化的影响。试验包括休闲（Fallow, FL）、 撂荒（Setaside, SL）、 不施肥（CK）、 单施氮（N）、 氮钾（NK）、 磷钾（PK）、 氮磷（NP）、 氮磷钾（NPK）、 氮磷钾配合秸秆还田（SNPK）、 氮磷钾配合低量有机肥（M1NPK）和氮磷钾配合高量有机肥（M2NPK）11个处理。结果表明,CK和 FL 处理等质量耕层土壤有机碳储量仍维持在试验前水平,NP和 SL 处理显著提高了耕层土壤有机碳储量,年均增加分别达到 347 kg/hm2 和518 kg/hm2, 此4个处理等质量耕层土壤无机碳储量均较试验开始前（Initial soil, IniS）显著下降,尤其是NP处理显著低于其它3个处理。与IniS和CK相比,除NK处理外的所有施肥处理均显著地提高了等质量耕层土壤有机碳储量,其大小顺序为 M2NPKM1NPKSNPKNPKNPPKN,最大年均增加量为M2NPK 944 kg/hm2,最小为N 127 kg/hm2。施肥处理除PK和M2NPK处理外,其它处理等质量耕层土壤无机碳储量均较试验前明显降低,可能是由于土壤酸化所致。PK和M2NPK处理无机碳储量能够维持不下降,表明土壤无机碳和有机碳在适合条件下可能有某种关系。试验结果还显示,长期试验20年除M1NPK和M2NPK处理外,其它处理耕层土壤容重均明显高于试验开始前,表明等质量土壤碳储量与等深度碳储量相比可以更好地反映土壤碳的变化。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。