秸秆还田条件下尿素与腐植酸配施对玉米养分吸收、土壤养分及酶活性的影响

出苗至拔节期是东北地区春玉米根系建成与秸秆腐解的旺盛时期,两者的协调关系不仅显著影响土壤养分的积累、转化与吸收,也是保障玉米幼苗质量的重要因素。以调节土壤酶活性、活化土壤养分为切入点,通过盆栽试验研究玉米秸秆配施氮素及腐植酸对土壤酶活性、土壤养分含量及玉米养分吸收的影响,从而协调秸秆腐解与玉米生长的养分竞争。结果表明:施入秸秆使玉米拔节期5～10 cm土层土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性分别降低了20.8%、16.1%和9.7%,对10～15 cm土层土壤酶活性影响较小;植株全氮含量和干物质积累分别降低了13.3%和28.6%。秸秆配施尿素或腐植酸可不同程度提高土壤酸性磷酸酶活性,降低蔗糖酶活性;促进土壤有效磷和速效钾的积累;增加植株全氮和全磷的含量。秸秆同时配施尿素和腐植酸使土壤酸性磷酸酶活性进一步提高了36.6%,脲酶和蔗糖酶活性分别降低了11.0%和39.2%;土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量增加了15.8%、185.6%和45.8%;植株的全氮和全钾含量分别增加了42.9%和25.7%;玉米拔节期植株干重与对照无显著差异。秸秆配施尿素和腐植酸有效缓解了秸秆直接还田对玉米幼苗干物质积累的不利影响,增加了土壤养分的积累,促进植株氮和钾的吸收。     

控释肥配施玉米秸秆对麦季土壤酶活性及养分的影响

为了探究控释尿素掺混肥与玉米秸秆长期互作对麦季土壤酶活性和土壤养分状况的影响,基于华北平原棕壤区小麦—玉米轮作8年定位施肥试验,对比研究了玉米秸秆还田(S)与不还田条件下施用控释尿素掺混肥(CRF)与普通尿素掺混肥(BBF)对麦季土壤酶活性及土壤养分的影响。结果表明:秸秆不还田条件下,CRF处理较BBF处理显著提高土壤中性磷酸酶(返青期和成熟期)、蔗糖酶(返青期和孕穗期)和纤维素酶(返青期和孕穗期)活性及成熟期有机质、硝态氮和有效磷含量,其中,成熟期中性磷酸酶活性显著提高29.6%,硝态氮含量显著提高34.8%。秸秆还田条件下,BBF+S处理成熟期脲酶、纤维素酶,孕穗期中性磷酸酶活性显著高于CRF+S处理,其他时期2种类型掺混肥土壤酶活性无显著差异。CRF+S处理成熟期土壤全氮、有机质、硝态氮和有效磷含量显著高于BBF+S处理。氮肥种类和玉米秸秆还田的交互作用对土壤中性磷酸酶、蔗糖酶和纤维素酶活性及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量影响显著,秸秆还田较不还田处理显著提高中性磷酸酶、蔗糖酶活性、速效钾和有效磷含量。综上表明,玉米秸秆还田和不还田条件下控释尿素掺混肥较普通尿素掺混肥处理均能显著增加土壤有机质含量,提高小麦后期速效氮磷养分的供应强度和供应容量,其中玉米秸秆还田配施控释尿素掺混肥处理在提高土壤酶活性和土壤养分方面表现最优。研究结果可为秸秆还田下氮肥优化施用提供理论依据。     

根瘤菌和AM真菌对紫花苜蓿结瘤和产质量的影响

了解酸性土壤条件下紫花苜蓿(Medicago sativa)接种中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae,SM)和丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的作用,有益于扩大西南地区牧草种植,促进牧业发展。选择当地典型、有代表性的酸性黄壤,设置不接种(CK)、接种SM(SM)、接种AMF(AMF)、混合接种(SM+AMF)四个处理,通过微区试验研究SM与AMF对紫花苜蓿生长、品质、根系结瘤和植株养分吸收等的影响。结果表明:在SM+AMF处理中,菌根真菌感染率和结瘤数分别较单接种提高,但根瘤单重显著减少,固氮效率和吸磷能力增加,其牧草产量、粗蛋白、粗脂肪、灰分、氮、磷、钾、钙、镁积累量均显著高于其他处理,表现出SM与AMF的协同效应。与CK相比,SM或AMF处理均促进苜蓿生长,提高牧草产量,改善品质,但SM和AMF处理之间无显著差异。在SM处理中,地上部氮含量和氮、磷、钾积累量高于CK,植株氮积累量高于AMF。在AMF处理中,其根系活力显著高于SM处理,有益于养分吸收,可解释植株磷、钾、钙、镁含量和积累量高于SM的原因。因此,SM和AMF均能不同程度地促进氮、磷、钾吸收,提高牧草产量品质。在西南酸性土壤上种植紫花苜蓿时,接种根瘤菌和菌根真菌尤其进行混合接种有益于提高牧草的产量和品质。     

长期机械化秸秆全量还田对土壤养分分层的影响

以渭南市临渭区对农田和果园两种土地利用方式下土壤养分分层现象进行研究,其中农田进行了连续13年的机械化秸秆全量还田。通过采样分析,研究不同土地利用方式和秸秆还田对土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量和分层的影响,以期为不同土地利用方式和秸秆还田对土壤养分含量和分层提供科学参考。结果表明,两种土地利用方式下土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量随土壤剖面递增逐渐减小;两种土地利用方式对土壤各养分分层趋势的影响不同,各养分(除速效磷)三个层次间的分层比均是农田大于果园;采用秸秆还田后的农田土壤表层(0~5 cm)养分含量显著高于果园,并且养分在农田的三个层次间的差异比果园大,表明秸秆全量还田能加速土壤养分分层趋势。     

保护性耕作对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下土壤氮、磷、钾等养分分布及冬小麦吸收与分配变化和对产量的影响。试验设深翻耕秸秆还田(MC)、秸秆还田旋耕(X)、秸秆粉碎免耕(NC)和整秸覆盖免耕(NW) 4 种冬小麦播前土壤耕作方式。试验结果表明, 6 年的不同耕作处理对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配有显著影响。秸秆还田旋耕可显著提高土壤表层(0~5 cm)有机质、全氮以及碱解氮、速效磷、速效钾含量,但随土壤深度增加, 提高效果呈逐渐下降趋势; 20~30 cm 土层土壤有机质、全氮和速效氮含量显著低于秸秆粉碎免耕处理。两种免耕模式(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量在苗期明显低于翻耕(MC)和旋耕(X)模式,在返青期差异最为显著。到拔节和扬花期, 免耕(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量与翻耕(MC)和旋耕(X)之间的差异逐渐减少, 并最终影响到籽粒养分的积累。     

长期化肥施用与秸秆还田对玉米根部相关AMF和细菌的群落结构多样性的影响

玉米为中国东北地区主要农作物之一,其产量对中国农牧业具有重要影响。本文在30年玉米长期定位试验田开展,研究了不同化肥和秸秆还田对玉米土壤部分理化指标及玉米根相关AMF和细菌的丰富度和多样性Shannon指数的影响。结果表明长期不同施肥处理和玉米秸秆还田对土壤p H、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾和总氮具有显著的影响,秸秆还田可以显著提高土壤有机质含量,其他指标也有一定的变化;相同施肥情况下,秸秆还田组可以显著提高根部相关细菌、AMF菌的丰富度和Shannon指数,其中在施用磷肥的情况下,秸秆还田组细菌Shannon指数提高27.9%,丰富度高63.6%,AMF菌丰富度高40.1%,Shannon指数高35.7%;土壤不同理化特性影响着AMF、细菌的丰富度和Shannon指数,其中有机质与根部细菌、AMF的丰富度和Shannon指数的相关性在0.7~0.9之间,相关性显著(p0.05),碱解氮与根部微生物的相关性也是0.7~0.9之间,相关性检验显著(p0.05)。     

秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

  【目的】  在再生稻系统下，探讨秸秆还田对再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的影响。  【方法】  试验设置秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)和水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)共4个处理，分析各处理土壤有机碳及其组分和土壤速效养分含量。  【结果】  与秸秆不还田相比，秸秆还田能提高土壤有机碳及其组分含量。与CK处理相比，在头季和再生季水稻收获期，秸秆还田处理(SH、SW、SWF)土壤中水溶性有机碳含量分别增加了19.62%～22.63%、20.99%～41.48%；土壤中颗粒有机碳含量分别增加了8.47%～20.62%、24.71%～30.90%；三个施秸秆的处理间土壤总有机碳、胡敏酸和富里酸含量无明显差异。秸秆还田可以改变水溶性有机质结构，使其结构趋于简单。秸秆还田下土壤碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮含量均呈增加趋势；在头季水稻收获期，SWF处理的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于CK处理。在再生季水稻收获期，与头季稻收获期相比，CK处理土壤速效养分含量呈下降趋势，而秸秆还田下各处理速效养分含量均呈增高趋势。  【结论】  秸秆还田可以提高再生稻田土壤有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳以及腐殖酸组分的含量，促进水溶性有机质结构的变化，从而有效改善土壤养分的供给能力。     

秸秆还田对酸性水稻土培肥增产、土壤微生物生物量及酶活性的影响研究

通过田间定位试验,研究了稻草秸秆还田对土壤有机质及其养分含量、土壤微生物生物量、土壤酶活性及水稻产量的影响。试验结果表明:秸秆还田显著提高了土壤有机质及养分含量,与对照相比,秸秆还田的处理土壤有机质含量提高了7.00%,土壤全氮、速效磷、速效钾和缓效钾含量分别提高了3.57%、3.49%、4.11%和3.39%;秸秆还田显著提高了土壤微生物生物量碳、氮,与对照相比,土壤微生物量碳、氮分别提高了37.4%和21.8%;秸秆还田显著提高了土壤酶活性,与对照相比,土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性分别提高了67.4%、12.4%和7.43%;秸秆还田显著提高了水稻产量,与对照相比,秸秆还田的处理和秸秆还田并配施腐熟剂的处理水稻实际产量分别增加了4.85%和5.96%。     

外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响

为探求促进秸秆降解的新途径，采用室内培养法研究了外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响。结果表明，整个培养期内，小麦秸秆、玉米秸秆加酶处理与不加酶处理降解率都存在极显著差异（P〈0．01），到培养结束时小麦秸秆加酶处理降解率高出不加酶处理7．10％～11．86％，玉米秸秆高出8．01％～14．04％；整个培养期内，小麦秸秆、玉米秸秆加酶处理与不加酶处理间土壤碱解氮、速效磷、钾含量都存在极显著差异（P〈0．01），培养结束时，小麦秸秆最优处理碱解氮、速效磷、钾含量分别高出对照4．15，3．60，32．35mg／kg，玉米秸秆分别高出6．50，4．27，47．97mg／kg。结果说明添加外源纤维素酶能够提高秸秆降解速率，促进秸秆养分矿化。     

冬小麦-夏玉米轮作体系中磷钾平衡的研究

对高肥力土壤大量施用磷钾肥冬小麦 /夏玉米轮作周期中作物产量、磷钾养分平衡等进行了研究。结果表明 ,高肥力土壤上连续大量施用磷钾肥条件下 ,传统施氮与优化施氮、秸秆还田与秸秆不还田对冬小麦和夏玉米产量、磷钾吸收量均无显著差异。在一个轮作周期中 ,冬小麦、夏玉米吸磷 (P)量分别为 22～25、18～19kg/hm2;吸钾(K)量分别为 14.7～16.6、96～112kg/hm2。在一个轮作周期后 ,土壤中的速效磷、速效钾含量变化不大。在施用磷肥 (P) 79kg/hm2 的条件下 ,无论秸秆还田与否磷素都有盈余 ,秸秆还田磷素 (P)盈余量为 46～47kg/hm2,秸秆不还田为 36～37kg/hm2;在施用钾肥 (K)75kg/hm2条件下 ,秸秆还田钾素 (K)盈余量为 22～31kg/hm2,秸秆不还田钾素 (K)亏缺量为 168～201kg/hm2,说明秸秆还田对于磷素与钾素特别是钾素的平衡有很大的作用     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应，为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验，其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作，试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理，施肥处理依据等氮量施肥原则，每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量，单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46，远小于1，综合污染指数为0.23～0.36，均小于0.7，试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加，各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著，连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同，玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性，玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下，连续施用供试有机堆肥10年后，土壤重金属含量均未超标，土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46，综合污染指数为0.23～0.36，无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性，秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关，而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。     

间作小麦和接种AM真菌协同提高蚕豆抗枯萎病能力和根际微生物碳代谢活性

【目的】接种丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal,AM) 真菌和间作均是防治蚕豆枯萎病的有效方法,从土壤微生物学角度研究两者协同减轻蚕豆枯萎病的机理,对控制蚕豆枯萎病传播具有重要意义。【方法】利用盆栽试验方法,进行了间作和接种AM真菌摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,Fm) 和扭形球囊霉 (Glomus tortuosum,Gt) 试验。设蚕豆单作对照 (MF)、蚕豆小麦间作 (IF)、蚕豆单作接种Fm (MFFm)、蚕豆小麦间作接种Fm (IFFm)、蚕豆单作接种Gt (MFGt)、蚕豆小麦间作接种Gt (IFGt) 6个处理。于蚕豆开花期 (生长70天) 取土壤样品,测定蚕豆幼苗生长、枯萎病发生、根际镰刀菌数量和微生物碳代谢活性。【结果】间作显著增加蚕豆幼苗干重93.0%、降低蚕豆枯萎病病情指数71.4%,接菌显著增加蚕豆幼苗干重55.3%、降低病情指数76.6%,其中接种Fm真菌对蚕豆幼苗干重的影响更大,对病情指数的抑制效果更好。间作接菌显著增加蚕豆幼苗干重100%、降低病情指数89.8%。Biolog微平板测试结果显示,间作提高根际微生物碳代谢活性32.3%;接菌提高微生物活性85.4%;间作接菌提高微生物活性122%。主成分分析结果表明,间作和接菌均明显改变了根际微生物的群落结构,并主要改变了对碳水化合物类、氨基酸和羧酸类碳源的利用。相关性分析结果显示,枯萎病发病率和病情指数与根际镰刀菌数量呈极显著正相关关系,与AWCD值、Shannon多样性指数和丰富度指数均呈极显著负相关。【结论】蚕豆与小麦间作和接菌对抑制蚕豆枯萎病和促进蚕豆生长均具有积极效应,间作显著提高了AM真菌的定殖率,二者协同提高了根际微生物活性,改变了微生物群落结构,并抑制了病原菌增殖,进而控制蚕豆枯萎病发生。     

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。     

轮作提高土壤磷生物有效性改善后茬作物磷素营养

  【目的】  豆科作物与禾本科作物轮作能够提高轮作体系的磷效率,本研究调查了前茬作物收获后的土壤磷状况,并尝试采用基于生物有效性的磷素分级方法 (BBP) 评价其对后茬玉米磷营养状况的影响。  【方法】  设置室内模拟盆栽试验,前茬作物处理包括蚕豆 (Vicia faba)、小麦(Triticum aestivum)、黑麦草 (Lolium perenne) 和毛叶苕子 (Vicia villosa Roth),以不种植作物为对照。作物收获后,后茬均轮作玉米。每个轮作前茬作物处理均分为基施P₂O₅ 60 mg/kg和不施磷肥两个处理。在前茬作物收获后,测定土壤Olsen-P含量,并将土壤磷分为CaCl₂-P、Citrate-P、Enzyme-P、HCl-P,评价土壤的有效磷状况。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量及吸收累积量。  【结果】  轮作显著提高了后茬玉米地上部生物量,前茬不施磷肥处理对后茬玉米的增产效果高于施用磷肥处理。不施磷肥条件下,与对照相比,蚕豆后茬玉米的地上部生物量增加最多 (185.7%),且增幅显著高于小麦和毛叶苕子的后茬;施磷条件下,蚕豆、黑麦草后茬玉米的地上部生物量之间没有显著差异,但均显著高于小麦和毛叶苕子后茬。不施磷条件下,轮作显著提高了后茬玉米地上部含磷量,以黑麦草茬口的增幅最高,达到66.7%,且显著高于蚕豆和毛叶苕子;施磷条件下,4个茬口玉米地上部磷含量与无前茬作物对照没有显著差异,但黑麦草茬口仍显著高于蚕豆、小麦和毛叶苕子茬口的。前茬不施磷肥条件下,Enzyme-P在蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子茬土壤显著高于对照土壤;施磷肥条件下,只有蚕豆和黑麦草茬土壤显著高于对照土壤,这与轮作处理的促生效应相吻合。不施磷蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子土壤Citrate-P含量比其对照显著低20.99%、13.30%、5.05%和10.66%,而施磷土壤降幅更大,分别比对照低32.56%、22.86%、20.32%和27.62%。不论是否施磷肥,蚕豆与毛叶苕子均显著降低了土壤的HCl-P含量,而小麦茬对土壤的HCl-P含量无显著影响。  【结论】  不论是否施用磷肥,轮作显著降低了土壤中Olsen-P的含量,但是却显著促进了后茬玉米的生长。依据BBP分级方法,轮作不同程度地降低了土壤中Citrate-P和HCl-P含量,而增加了Enzyme-P的含量,进而提高了土壤中磷的生物有效性,增加了玉米吸磷量。在4种前茬作物中,黑麦草挖掘土壤供磷能力的潜力最大。     

氮磷钾配施促进向日葵铅吸收转运的机制

【目的】向日葵 (Helianthns annuus L.) 具有修复土壤铅 (Pb) 污染的潜力。研究施肥措施对不同向日葵品种Pb吸收转运的影响机理,有助于探明提高向日葵Pb修复效率的合理施肥措施,为向日葵合理修复我国大面积中轻度Pb污染农田土壤提供理论依据和技术支撑。【方法】以我国北方典型Pb污染农田土壤 (全Pb含量174 mg/kg) 为介质进行了盆栽试验。供试材料为三个向日葵品种:LD5009(食用葵)、T562(油葵) 和欢乐火炮竹 (观赏葵),均设置CK、N、NP、NPK四个施肥处理。待向日葵生长40天后收获,调查分析了植株地上部和根部生物量、Pb含量、亚细胞区隔化,根际土壤pH和各Pb形态含量。【结果】供试三种向日葵的Pb富集能力具有显著差异,LD5009地上部Pb富集量最高,是欢乐火炮竹和T562的1.6倍和1.7倍。施肥处理显著促进了供试三种向日葵生长和对Pb的吸收转运,其中氮磷钾肥料配施条件下LD5009、欢乐火炮竹和T562地上部Pb富集量分别达184.2、112.5和108.5 μg/株,显著高于CK、N和NP处理 (P < 0.05)。对向日葵叶片中Pb亚细胞区隔化的研究结果表明,向日葵叶中的Pb主要区隔在金属富集颗粒组分 (56.1%～86.4%) 和细胞碎屑组分 (8.1%～38.3%),为Pb胁迫下向日葵在亚细胞水平上的重要富集机制,施肥处理显著提高了Pb在细胞碎屑和金属富集颗粒组分的含量 (P < 0.05)。对向日葵根际土壤Pb形态的研究结果表明,NP和NPK处理虽然降低了向日葵弱酸提取态Pb含量,但其对向日葵根系和地上部生长的促进作用远大于对土壤Pb有效性的降低效果,促进了向日葵根系对土壤中Pb的吸收转运。【结论】食用葵品种 LD5009 是修复中轻度Pb污染土壤的良好材料。氮磷钾配施可显著促进向日葵的生长和对土壤Pb的吸收转运,进而提高向日葵对Pb的修复效率。     

我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力

  【目的】  粮食作物秸秆中钾养分含量及其还田后的当季释放率均较高，调查我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量，为秸秆还田条件下农田钾素养分管理提供科学依据。  【方法】  基于最新统计数据和文献资料，采用草谷比法估算了我国不同省份和农区主要粮食作物秸秆的钾养分资源量，及其在还田条件下的钾肥替代潜力。  【结果】  2015—2017年在我国主要粮食作物种植区域，水稻、小麦和玉米秸秆的年均产量分别为23212万t、17083万t和39918万t，三大粮食作物秸秆主要分布于华北、长江中下游和东北农区，分别占全国总量的33.6%、25.4%和22.8%。水稻、小麦和玉米秸秆可以提供的年均钾养分资源量分别为529万t、216万t和568万t，长江中下游、华北和东北农区三大粮食作物秸秆钾养分资源量居于全国前列，分别占全国总量的30.4%、28.2%和22.0%。各省单位耕地面积水稻秸秆还田当季可提供的钾养分量均较高，为K₂O 115.0～209.5 kg/hm2。小麦秸秆还田替代钾肥潜力较大的省份有河南、河北、山东、安徽和江苏，占全国小麦总播种面积的71.1%，钾肥替代潜力为K₂O 82.3～97.1 kg/hm2。对玉米秸秆还田来说，其钾肥替代潜力为K₂O 67.2～170.7 kg/hm2。从全国范围来看，单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供钾养分量分别为 K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2。  【结论】  我国水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供的钾养分量分别为K₂O 449万t、193万t和479万t。我国单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季的钾肥替代潜力分别为K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2，充分利用秸秆资源，可基本满足我国粮食作物生产的钾素需求，维持土壤钾素平衡。     

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。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

长期秸秆还田提升稻麦轮作系统土壤供钾容量和强度

[目的]农作物秸秆中含有丰富的钾素,秸秆还田不仅为植物生长提供钾素,还可以补充农田土壤钾库容.本研究利用动力学模型,评估长期秸秆还田对土壤供钾能力的影响.[方法]基于稻麦轮作制长期秸秆还田定位试验,设置4个处理:秸秆不还田、不施肥(CK);不施肥、每季秸秆还田量为6000 kg/hm2(RS);施化肥、秸秆不还田(NP...     

施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响

【目的】明确秸秆还田与施钾肥对玉米产量、养分吸收与利用以及土壤钾素平衡状况的影响,为东北地区玉米秸秆和钾肥资源合理利用提供科学依据。【方法】试验于2010~2012年在玉米主产区吉林省公主岭市朝阳坡镇大房身村开展,试验设氮磷肥（NP）、氮磷肥+秸秆还田（NP+St）、氮磷钾（NPK）、氮磷钾+秸秆还田（NPK+St）4个处理, 于每年玉米成熟期每处理小区取有代表性的玉米5株,分为秸秆和子粒两部分,测定地上部干物重,并测定其氮、 磷、 钾含量,收获时取中间四垄玉米按14%水分计产。试验前和小区玉米收获后采集020 cm土层土壤样品,测定土壤速效钾含量,计算钾素利用等相关参数,分析不同处理的春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡状况。【结果】施钾肥和秸秆还田能提高玉米产量,与NP处理相比,NPK+St、NPK、NP+St处理玉米产量分别增加13.8%、 9.6%和3.8%。施钾肥和秸秆还田可提高玉米秸秆和子粒氮、磷、钾的吸收总量。与NP相比,NPK、NP+St 和 NPK+St处理氮的吸收总量提高9.4%~24.7%,磷提高12.2%~26.0%,钾提高6.9%~26.4%,其中NPK+St处理的养分吸收总量最高。秸秆还田结合施钾肥（NPK+St）有利于提高钾收获指数、化肥钾和秸秆钾的利用率,其钾收获指数,化肥钾农学效率、回收率、秸秆钾回收率均高于单施化学钾（NPK）和秸秆还田处理（NP+St）。其中钾收获指数分别提高5.5%和18.8%,化肥钾农学效率和回收率分别提高8.3%和1.1%,秸秆钾农学效率和回收率分别提高4.0%和0.7%。秸秆还田结合施用钾肥（NPK+St）土壤速效钾含量比NPK和NP+St提高1.9%~4.0%,其表现为NPK+StNP+StNPKNP。NPK+St、NPK、NP+St处理钾素实际盈亏率分别为15.0%、-51.1%和 -18.1%。【结论】秸秆还田结合施用钾肥不仅可以提高玉米产量、增加养分吸收总量,还有利于土壤钾素的收支平衡,提高土壤速效钾含量,对维持土壤钾素肥力的稳定具有重要的作用,可在当地农业生产中推广应用。