长期施肥对南方黄泥田水稻养分吸收利用的影响

黄泥田为南方广泛分布的一类中低产田，为探明长期不同施肥模式对水稻养分吸收利用的影响，基于南方黄泥田连续 35年长期定位试验平台，设置 1)不施肥(CK)，2)单施化肥(NPK)，3)化肥 +牛粪(NPKM)，4)化肥 +稻秆还田(NPKS)4个处理，于试验的第 35年分析水稻各生育期的植株养分与累积吸收利用。结果表明，长期施肥均提高了水稻籽粒和秸秆产量，其中籽粒产量增幅 61.1%～ 97.7%，以 NPKM与NPKS处理最高，其籽粒产量分别较 NPK处理提高 22.7%和 20.4%。与 CK相比，各施肥处理成熟期籽粒 N、P、K吸收量分别增幅 137.6%～206.2%、86.0%～ 172.4%和 71.6%～142.5%，茎叶N、P、K吸收量分别增幅98.4%～240.8%、145.7%～419.8%、94.4%～142.8%，且均以 NPKM处理最高。施肥的土壤有机质、碱解N、速效 K含量分别较 CK增幅 21.0%～42.1%、34.0%～ 86.0%和 40.9%～127.3%，差异均达显著水平，有机质、碱解 N及有效 P含量以 NPKM处理提升最为显著，速效 K含量以 NPKS处理提升最为明显。不论是籽粒、茎秆还是地上部植株，成熟期 N、P、K养分吸收量均与土壤有机质含量呈极显著正相关，且 N、P、K养分吸收量分别与相应的土壤碱解 N、有效 P及速效 K含量呈显著正相关。综合考虑施肥对水稻产量、养分利用与稻田土壤肥力的影响，NPKM与 NPKS处理优于 NPK，而 NPKM与 NPKS二者产量基本相当。土壤有机质是影响黄泥田水稻植株N、P、K养分吸收累积的关键因子。     

长期不同施肥下黄泥田土壤-水稻碳氮磷生态化学计量学特征

为阐明不同施肥模式下南方黄泥田土壤-水稻碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,探讨C、N、P计量比对水稻N、P养分供应状况的指示意义,基于黄泥田长期施肥28年后的4个年份收获期数据,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+牛粪(NPKM)与化肥+全部稻草还田(NPKS)处理收获物水稻植株和土壤有机C、全N、全P含量及其生态化学比值。结果表明:1)与CK相比,长期不同施肥土壤有机C、全N、全P含量分别增幅11.3%~39.1%、19.3%~43.1%、34.5%~69.0%,均以NPKM处理最高。土壤有机C、全N、全P相互间均呈显著正相关,且三者与籽粒、秸秆产量均呈显著正相关;土壤全N、全P也分别与对应的植株全N、全P呈极显著正相关,土壤有机C与植株有机C呈显著负相关;2)不同处理籽粒N:P变化范围为4.99~6.29、秸秆N:P变化范围为7.28~11.76。随着外源N、P的补充,各施肥均不同程度地降低了籽粒与秸秆C:N、N:P、C:P,与NPK处理相比,NPKM与NPKS处理籽粒、秸秆的上述比值呈进一步降低趋势,NPKM降幅尤为明显;3)不同施肥模式下水稻植株N:P及C:P与土壤P素、植株产量均呈显著负相关,显示黄泥田各施肥不同程度地受到P素限制而N素供应相对丰富,这与土壤养分化学诊断结果基本一致。上述说明,土壤有机C、全N、全P总量供应水平是影响黄泥田生产力的重要指标,NPKM处理对黄泥田定向培肥效果最为明显。植株N:P与产量关系对揭示该类稻田N、P限制有较好的指示作用,即较高的植株N:P而较低的产量暗示土壤P素供应相对N素缺乏。表征黄泥田水稻P素限制的植株N:P阈值范围可能较湿地生态系统(14~16)低。     

不同施肥模式对南方黄泥田耕层有机碳固存及生产力的影响

【目的】探讨南方丘陵黄泥田不同施肥对耕层土壤有机碳固存及生产力的影响,促进区域农田固碳减排和作物高产。【方法】基于32年的长期定位试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+牛粪(NPKM)、化肥+全部稻草还田(NPKS)处理下,历年水稻产量、代表性年份耕层土壤有机碳含量及固碳速率的变化。【结果】NPK、NPKM、NPKS处理下水稻历年平均产量分别较CK高67.1%、88.1%和84.2%,差异显著,且NPKM、NPKS处理与NPK处理间亦具有显著差异。NPK、NPKM与NPKS处理耕层土壤有机碳历年平均含量比CK高8.9%~36.8%其中NPKM最高且亦显著高于NPKS与NPK处理。与初始土壤相比各处理有机碳含量增加1.84~5.26g/kg。以每10年为评价周期,NPKM、NPKS处理的固碳速率与CK及NPK差异均显著,其中双季稻年份NPKM与NPKS处理固碳速率分别是CK的2.38倍和1.98倍,是NPK处理的1.59倍与1.32倍但NPK处理与CK间差异不显著。稻田系统年均有机碳输入与有机碳固存间存在极显著幂函数关系,施肥土壤有机碳含量变化与籽粒产量变化间亦呈极显著正相关。【结论】南方黄泥田化肥配施有机肥或配合秸秆还田较单施化肥稳步提升水稻产量。长期不施肥土壤有机碳仍可维持低幅度增长,随着土壤有机碳含量升高,固碳效率逐步降低。化肥配施有机肥或配合秸秆还田较单施化肥明显提高了土壤的固碳速率二者均是提高黄泥田生产力与固碳能力的双赢措施。     

长期不同施肥下南方黄泥田有效磷对磷盈亏的响应特征

【目的】黄泥田为南方主要中低产田类型之一。通过研究长期施肥条件下南方黄泥田土壤磷素累积盈亏与有效磷的关系,为黄泥田科学施用磷肥提供理论依据。【方法】基于连续33年水稻长期定位试验,研究了不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施牛粪 (NPKM)、化肥配施秸秆 (NPKS) 四个处理土壤有效磷的变化规律及土壤磷累积盈亏状况,计算有效磷–磷盈亏响应系数。【结果】各施肥处理双季稻年份 (1983～2004年) 土壤有效磷与全磷含量呈年际上升趋势,以NPKM增幅最为明显,改为单季稻后 (2005～2015年) 则呈下降趋势,也以NPKM降幅最为明显。试验至2015年,NPK、NPKS处理有效磷含量分别为9.7 mg/kg、8.7 mg/kg,较试验初期分别下降8.3 mg/kg、9.3 mg/kg,NPKM处理与试验初期持平。CK、NPK、NPKM、NPKS处理的磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,其多年平均磷素活化系数值 (PAC) 分别为2.9%、3.5%、4.7%、4.1%,其中NPKM与NPKS处理显著高于NPK与CK处理。除双季稻NPKS处理外,不同施肥模式下双季稻与单季稻年份的土壤有效磷增减与土壤累积磷盈亏均呈显著正相关,其中双季稻年份土壤磷素 (P) 每盈余100 kg/hm2,NPK、NPKM处理有效磷分别增加4.5 mg/kg与11.2 mg/kg,而单季稻年份土壤磷素每亏缺100 kg/hm2,NPK、NPKM、NPKS处理有效磷分别减少14.6 mg/kg、23.9 mg/kg、25.9 mg/kg。双季稻磷肥年施用量 (P) 为26.2 kg/hm2时,土壤磷素呈盈亏持平状态。【结论】有机无机肥配施比单施化肥能够显著提高黄泥田土壤有效磷、全磷含量和磷素活化系数,有效磷含量与磷素累积盈亏密切相关,等磷素盈亏量下,有机无机肥配施的有效磷响应系数要高于单施化肥,而磷累积亏缺下,有效磷降幅响应比磷累积盈余下有效磷增幅响应大。     

长期化肥有机替代对黑土颜色及腐殖物质的影响

基于30年长期定位试验,通过测定黑土光谱反射率和不同腐殖质组分含量,探究了不同施肥对黑土土壤腐殖质含量、土壤颜色及二者之间的关系。试验设置5个处理:(1)休耕(Fallow);(2)不施肥处理(CK);(3)单施化肥(NPK);(4)有机肥部分替代化肥(NPKM);(5)秸秆部分替代化肥处理(NPKS)。结果表明:与NPK处理相比,Fallow、NPKS、NPKM分别显著提高49.7%,74.3%,27.0%的土壤有机碳含量(p<0.05)。NPKM处理中胡敏酸(HA)含量最高为3.9 g/kg,随后依次为CK、NPKS、NPK、Fallow。NPKM、NPKS和Fallow处理中土壤富里酸(FA)含量为2.2~2.3 g/kg,显著高于NPK和CK。NPKM处理中胡敏素(HM)含量为18.6 g/kg,显著高于其他处理(p<0.05)。不同处理间土壤光谱反射率由高到低依次为NPK>Fallow、CK>NPKS>NPKM,与CK处理相比,NPK土壤光谱反射率在平均提高6.5%,NPKS和NPKM则分别降低11.1%和15.1%。根据线性相关分析结果,黑土土壤光谱反射率与土壤HAHM均呈显著负相关关系(p<0.01),相关系数(r)分别为-0.858,-0.681。综合上述结果,长期有机物料投入可以显著提高黑土腐殖物质含量,降低黑土光谱反射率,使黑土颜色加深,而长期化肥施入则使黑土光谱反射率提高,出现"褪色"现象,有机粪肥在黑土中对土壤有机质和腐殖质含量的提升效果优于秸秆。     

长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒与土壤锌、 硼、 铜、 铁、 锰含量的影响

在福建黄泥田长期定位施肥试验的第26年,研究了不同施肥模式对水稻子粒与土壤微量元素含量的影响。结果表明,与不施肥（CK）相比,化肥+牛粪（NPKM）、 化肥+秸秆还田（NPKS）及单施化肥（NPK）处理的水稻子粒Zn、 B、 Cu含量均有不同程度的提高,并尤以NPKM处理最为明显,三种微量元素含量分别提高14.3%、 25.1%、 465.2%,均达差异显著水平。NPKM与NPKS处理还不同程度地提高了子粒Mn含量,但各施肥处理的子粒Fe含量均显著降低。各施肥处理尤其是NPKM与NPKS均显著提高了子粒微量元素吸收量。NPK处理的土壤有效B、 Fe、 Zn、 Cu含量与CK相比均呈下降趋势,且有效Zn、 Mn含量较试验前土壤分别降低了36.4%与24.6%,而NPKM与NPKS处理缓解了下降趋势,且NPKM处理的土壤有效Zn、 B、 Mn含量分别较CK提高46.6%、 52.0%、 43.0%,均达差异显著水平。土壤有机质与子粒B、 Cu、 Zn含量呈显著正相关,子粒必需氨基酸、 粗蛋白与子粒Zn含量呈显著正相关。以上结果说明,长期化肥配施牛粪或秸秆还田有利于提高水稻子粒Zn、 B、 Cu等微量元素含量和产量,改善子粒营养品质,一定程度上又可缓解土壤有效微量元素含量的下降,是适合南方黄泥田的施肥模式。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

化肥有机替代对黑土土壤肥力的影响——基于30 年长期定位试验

有机粪肥施入与秸秆还田已经成为改良黑土性状的重要途径。以30 年长期定位试验为研究平台，探讨了长期有机物料投入对土壤理化性质的影响。研究共包含4 个处理:(1)不施肥(CK)；(2)单施化肥(NPK)；(3)有机粪肥部分替代化肥(NPKM)；(4)秸秆部分替代化肥(NPKS)。研究结果指出，与NPK 处理相比，NPKM 与NPKS 处理分别提高58.7% 和10.7% 的土壤有机碳含量、66.4% 和18.5% 的全氮含量、27.6% 和25% 的全钾含量(P<0.05)；在土壤全磷含量方面，NPKM 处理提高了56.6% 的全磷含量(P<0.05)，而NPKS 处理对土壤全磷含量无显著影响。NPK 处理中土壤pH 最低，为5.97，NPKM 与NPKS 处理土壤pH 分别为7.26 和7.99，显著高于NPK 处理(P<0.05)。与NPK 处理相比，NPKM 和NPKS 处理分别降低了17.9% 和13.8% 的土壤容重(P<0.05)。在作物产量方面，与NPK 处理相比，NPKM 处理显著提高了9.6% 的玉米产量(P<0.05)，而NPKS 处理对作物产量无显著影响。综上所述，长期有机粪肥与秸秆施入可以有效提高黑土有机质及养分含量，抑制土壤酸化、板结，改善土壤理化性质，提高土壤质量。     

有机肥替代部分化肥对谷子产量、土壤养分及酶活性的影响

减少化肥施用量、提高土壤养分的可持续性,探究有机肥替代部分化肥对谷子生长发育的影响,为谷子减肥增效,稳产、高产提供理论依据。以‘冀谷42’为材料,在总养分一致的条件下进行田间小区试验,设置无肥空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、有机肥替代30%化肥(NPKM)、单施有机肥(M)共4个处理,探究较常规化肥减少肥料用量30%的条件下,有机肥替代部分化肥对谷子产量、生物量、根际与非根际土壤养分及土壤酶活性的影响。通过连续2年的定位试验,NPKM处理的产量为6042.3 kg/hm²,较NPK、M和CK处理分别增加了10.8%、12.9%和27.2%。NPKM处理显著提高了单株生物量,比NPK、M和CK处理分别提高了12.8%、5.6%和33.8%。与NPK处理相比,NPKM处理的土壤有机质含量提高了30.1%,达到显著水平,对铵态氮、硝态氮、有效磷和pH值无显著影响。NPKM土壤酶活性高于NPK、M和CK处理。在总养分一致化肥减量30%的情况下,NPKM处理改善了土壤养分并提高了土壤酶活性,增加了生物量和产量,有助于植株营养吸收,利于谷子生长发育,为谷子减肥增效、绿色高效提供理论依据和技术支撑。     

长期施肥对氨氧化古菌丰度及群落结构的影响

【目的】氨氧化古菌对土壤氮素转化有着重要的作用。本研究以长期定位施肥黄泥田土壤为研究对象探讨了长期不同施肥模式对土壤氨氧化古菌数量和多样性的影响,为制定合理的施肥制度提供理论基础。【方法】试验在福建省农科院试验站上进行,以30年长期定位施肥的红壤性水稻土为研究对象采用荧光定量PCR和克隆文库技术,研究了长期不同施肥模式对氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)丰度及群落结构的影响。试验设4个处理:1)不施肥(CK);2)单施氮磷钾肥(NPK);3)氮磷钾肥配施牛粪(NPKM);4)氮磷钾肥配施秸秆(NPKS)。小区面积为12 m~2每个处理设3个重复。土样采集时间为2012年10月份(水稻收获后),测定土壤养分和氨氧化古菌的数量及多样性。【结果】1)与CK相比,NPKM和NPKS处理显著增加了土壤有机质含量,NPKM和NPKS处理之间无显著差异。2)与CK相比施肥均能提高土壤全氮含量;NPKM和NPKS处理能够显著提高土壤全磷含量,NPKM处理全磷含量最高;仅NPKS处理能显著增加全钾含量。3)与CK相比,长期施肥均能提高土壤有效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量,并且NPKM处理AN和AP含量最高,NPKS处理中AK含量最高。4)与CK相比,长期施肥均对土壤pH值无显著影响。5)与CK处理相比,NPKM和NPKS处理的amoA基因拷贝数显著增加增加幅度分别为168.4%和95.7%;单施化肥处理与CK无显著差异。土壤氨氧化古菌数量与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤全磷、有效氮、速效磷和速效钾含量呈极显著正相关。6)长期不同施肥处理影响土壤氨氧化古菌的种群结构,单施化肥增加了土壤AOA的多样性,而化肥配施有机肥则降低了AOA的多样性。7)本试验中得到的土壤氨氧化古菌amoA基因序列均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeote)和奇古菌(Thaumarchaeote)。本试验所得氨氧化古菌绝大多数与来自土壤、沉积物的amoA基因克隆非常相似,少数与水体环境相似。【结论】不同培肥模式下,土壤中氨氧化古菌均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeota)和奇古菌(Thaumarchaeota),然而水稻土壤养分和氨氧化古菌丰度及群落结构变化显著。单施化肥的作用不明显,有机无机肥配施有利于土壤有机质和养分的积累以及氨氧化古菌的生长增加了氨氧化古菌优势菌群的比例。     

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。      

不同施肥制度下我国东部典型土壤易分解与耐分解碳的组分特征

【目的】土壤易分解碳库(labile organic carbon,Lab-C)和耐分解碳库(recalcitrant organic carbon,Rec-C)是土壤有机质的重要组分,其组分大小与比例可反映土壤有机碳的周转与固存特性。因此,研究长期不同施肥制度下土壤易分解碳库与耐分解碳库的大小与比例,对土壤养分管理及肥力培育具有重要的意义。【方法】利用我国东部23年长期不同施肥制度下的黑土、潮土、红壤和32年水稻土共四类土壤的典型土样为代表,以不施肥(CK)、施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKM)4个处理土壤,采用颗粒密度相结合的方法,将土壤有机碳分为易分解碳和耐分解碳2个组分,分析了其不同组分碳含量及比例的变化特征。【结果】土壤经该方法分组后,四种土壤的平均质量回收率和碳回收率均超过95%,是一种测定土壤易分解碳和耐分解碳的可行方法。旱作土壤(黑土、潮土和红壤)易分解碳的平均含量为1.91 g/kg低于水田的2.42 g/kg,而易分解碳占总有机碳的平均比例为15.4%,高于水田的9.9%。NPKM处理下,黑土、潮土和红壤易分解碳含量显著高于NPKS、NPK及CK处理(P0.05),较NPK处理增加的比例分别为98.4%、43.7%和71.2%,同时提高了易分解碳占总有机碳的比例,但无显著差异性;NPK和NPKS处理下黑土与潮土易分解碳的含量较不施肥无显著变化,而红壤易分解碳含量较不施肥显著降低(P0.05),降低的比例分别为33.1%和29.6%;水稻土4个处理间易分解碳的含量及其占全碳的比例无显著差异性。四类土壤耐分解碳的含量与总有机碳含量的变化一致,均表现为NPKMNPKSNPKCK。NPKM处理下,四种土壤耐分解碳含量显著增加(P0.05),黑土、潮土、红壤和水稻土较NPK处理增加的比例分别为68.8%、42.7%、17.6%和17.2%,同时耐分解碳占全碳的比例降低;NPKS处理下黑土、潮土和水稻土耐分解碳的含量较NPK处理也增加,对应增加的比例分别为10.9%、15.1%和18.0%。同时,易分解碳和耐分解碳的含量与土壤总有机碳含量之间有极显著的正相关关系。【结论】旱作土壤易分解碳含量比水田土壤更易受不同施肥处理的影响,有机无机配施(NPKM与NPKS)可提高旱作与水田土壤易分解碳与耐分解碳的含量,同时相对提高了易分解碳占全碳的比例,且NPKM处理的效果优于NPKS处理,更优于化肥处理。     

长期不同施肥下紫色土综合肥力演变及作物产量响应

为了综合评价长期不同施肥处理下紫色土肥力的变化趋势,寻求既能提高土壤肥力又能获得高产的紫色土科学施肥模式,该文以国家紫色土肥力与肥料效益监测基地长期定位试验数据为基础,运用内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价。结果表明,20 a间不同施肥处理土壤肥力发生了不同的变化趋势,长期不施肥(对照)与偏施化肥氮肥、氮钾肥土壤综合肥力指数(integrated fertility index,IFI)随着时间的推移逐渐下降,平衡施肥的氮磷钾、氮磷钾+牛粪、1.5倍氮磷钾+秸秆还田、氮磷钾+秸秆还田处理的IFI指数随着时间的变化有一定的波动,但相对于试验前都有不同程度的提高。各平衡施肥处理年均IFI值比对照分别提高34.5%,36.8%,52.3%,50.1%;通过IFI指数与各养分指标之间相关分析发现,土壤有机质、全磷、速效磷含量对紫色土土壤肥力的贡献较大;20 a产量变化趋势表明,平衡施肥产量明显高于偏施肥处理,其中长期秸秆还田配施NPK肥,增产效果最佳;相对产量与IFI指数呈S型曲线关系,紫色土IFI指数维持在1.63~2.01之间,可以实现相对最高产量;作物产量与土壤综合肥力指数二者之间呈显著的线性正相关关系,应用改良的内梅罗指数法计算的综合肥力指数能较好地反映土壤肥力状况。长期平衡施肥可以提高作物产量和土壤肥力,其中氮磷钾化肥配合秸秆还田是维持土壤肥力、实现作物高产的最佳培肥方式。     

Phosphorus availability and rice grain yield in a paddy soil in response to long-term fertilization

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important crops in the world, and its production is limited by soil phosphorus (P) deficiencies in many parts of the world. Impacts of long-term fertilization regimes on rice productivity and soil P availability is largely unknown. A long-term (26-year) field experiment in a paddy soil of southeastern China was carried out to study the response of rice grain yield and soil P pools to different fertilization regimes including control without fertilization (CK), nitrogen, P, and potassium (NPK) fertilizer (NPK), NPK fertilizer plus cattle manure (NPKM), and NPK fertilizer plus rice straw (NPKS). Application of fertilizers (NPK, NPKM, and NPKS) increased rice grain yield compared with the CK treatment (on average, by 75%, 97%, and 92%, respectively). Soil P was predominately present in the organic form (51–75% of total P) across different treatments. Most soil inorganic P fractions decreased with time due to continuous depletion by rice plants in the nonfertilized treatment (CK), while they generally increased with time in the fertilizer treatments (NPK, NPKM, and NPKS) due to continued supply of P to soil. On the other hand, soil organic P fractions increased continuously with time regardless of treatment, probably due to the retention of stubble and biological immobilization of inorganic P. Positive relationships between the rice grain yield and most inorganic P fractions in the CK treatment indicated the P limitation for rice production due to no P inputs and long-term conversion of inorganic P into organic P.     

长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征

为阐明长期不同施肥下土壤氮库的演变特征,揭示氮库稳定性不同的团聚体对不同施肥的响应,为化肥和有机物的合理施用提供科学依据。本研究通过对黑土和红壤22年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤全氮、 微生物氮以及各级团聚体中氮贡献率的影响。结果表明,长期不施肥（CK）和施用化肥（NPK）,黑土土壤全氮含量以0.015 g/(kga)的速率显著下降（P 0.05）;而长期化肥配施有机肥（NPKM）,黑土全氮含量以0.025 g/(kga) 的速率显著上升（P 0.05）。在CK、 NPK、 NPKM和秸秆还田（NPKS）处理下,红壤全氮含量均没有显著变化。施肥22年后,NPKM处理下黑土和红壤微生物氮含量较NPK处理下分别增加了15% 和 43%,全氮含量分别增加了43% 和45%,差异均达到显著水平（P 0.05）。氮素在黑土上主要积累在253 m 微团聚体中,达到0.73~1.21 g/kg,在红壤上主要积累在2 m 微团聚体中,达到0.46~0.98 g/kg。与NPK相比,NPKM 处理下黑土和红壤 250~2000 m大团聚体中氮素贡献率均显著提高,分别增加了4.3% 和 5.1%。与NPK相比,NPKM 和 NPKS 处理下,红壤 253 m 微团聚体中氮贡献率分别降低了5.9% 和 9.7%,而黑土除大团聚体外的各级团聚体氮贡献率均没有显著变化。可见,不同土壤类型对施肥响应不同, 主要是253 m 微团聚体中氮素的响应不同,化肥配施有机肥可提高土壤250~2000 m 大团聚体中氮的贡献率,进而增加土壤对作物的氮素供给能力,是有助于提高土壤肥力和生产力的农业生产可持续性施肥模式。     

长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒品质性状与土壤肥力因子的影响

在福建黄泥田长期定位施肥试验的第26年,研究了不同施肥处理对水稻子粒品质性状与土壤肥力因子的影响。结果表明,化肥+牛粪（NPKM）、化肥+秸秆还田（NPKS）及单施化肥（NPK）处理的水稻子粒必需氨基酸含量分别较不施肥（CK）处理提高256%、161%、131%,差异显著; 粗蛋白与淀粉含量则分别提高111141与2339个百分点,均以NPKM处理增效最为突出。各施肥处理显著提高了子粒氮、磷含量,升幅最高的NPKM处理分别比CK提高261%、311%,且提高了子粒钙、镁、硫中量元素含量。子粒氮、磷、镁、硫含量与氨基酸呈显著正相关,子粒氮、钙、硫含量与淀粉呈显著正相关。3个施肥处理均提高了土壤有机质及有效养分含量,并以速效钾的增加最为明显。此外,土壤有机质、碱解氮、速效磷等肥力因子与子粒氨基酸、淀粉品质性状均呈显著正相关; 土壤碱解氮和子粒氮含量与土壤速效磷及子粒磷含量均呈显著正相关。综合考虑施肥对水稻产量、品质性状与稻田土壤肥力的影响,以NPKM处理最优。     

长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响

以农业部耕地保育福建观测实验站的长期肥料试验为平台,研究了长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施NPK(NPK)、NPK配施牛粪(NPKM)及NPK配施秸秆(NPKS)的土壤酶活性均有不同程度的提高,其中NPKM可显著提高转化酶活性,NPKS可显著提高脲酶活性。施肥均不同程度地提高了土壤细菌、真菌及放线菌的数量,尤其是放线菌数量,提高幅度均达到显著性水平;NPKS可显著提高土壤细菌数量,NPKM可显著提高土壤真菌数量。施肥均会对真菌群落产生重要影响;单施化肥对土壤细菌群落的影响不大,增施有机物料会对细菌群落产生明显影响;施用牛粪会对放线菌优势群落产生影响。以上结果表明,有机无机配施更有利于提高土壤酶活性和土壤微生物数量,提升土壤生物肥力。