黑土禾本科杂草生长特征及其对长期施肥的响应

农田杂草防控是保证作物稳产高产的重要举措。利用始于 1979 年的黑土肥力长期定位试验,分析长期不 同施肥措施下麦田禾本科杂草生长特征及其对土壤养分的响应,探讨利用合理施肥防控杂草的可行性。结果表明: 黑土长期不同施肥处理下禾本科优势杂草为马唐和金色狗尾草,狗尾草和稗分布较少。均衡施肥对禾本科杂草抑 制效果最佳,杂草密度较偏施肥处理(氮磷、氮钾、磷钾)分别减少 94.4%、96.6%、98.0%。长期施氮肥(均衡 施肥和偏施氮肥)可显著降低黑土农田禾本科杂草群落密度,降幅在 41.5% ～ 98.0% 之间;也可显著降低黑土农 田禾本科杂草生物量。禾本科杂草干重与小麦产量显著负相关,较低的禾本科杂草生物量能够反映黑土小麦的高 产。优势杂草马唐、金色狗尾草密度与土壤全氮、碱解氮显著负相关,与土壤 pH 显著正相关。总之,长期平衡 施用化肥可增加小麦产量并抑制禾本科杂草生长,对于黑土麦田防控杂草具有积极作用,但应注重调节土壤 pH 及氮素供应之间的平衡关系。     

氮肥不同施用方法对小麦生长、养分吸收利用的影响

以超高产强筋小麦为试验材料,探讨返青、拔节与孕穗肥施用比例对氮、磷、钾吸收利用、籽粒产量的调节效应。结果表明:拔节期追施氮肥,产量提高,后期施氮有利于磷、钾素吸收效率和运转效率提高。施氮量为300kghm-2条件下,以基肥、拔节肥比例为7∶3较为适宜。     

磷肥残效及农业系统养分循环再利用中长期试验

在辽宁西部褐土上进行的一12年中长期田间试验结果表明:每年施用小剂量磷（P14.4kghm-2）和每6年1次大剂量磷（P86.4kghm-2）两种施磷方式的作物增产效果相似而以前者略优,两种施磷方式的磷肥利用率12年平均分别为0.38和0.36,表明磷肥在该土壤上有着极持久的残效。在施用氮磷肥基础上,每年以80％的收获籽实和2／3的秸杆喂猪、垫圈,猪圈肥循环回田,11年平均每公顷可增产粮食1吨,增产率17％。经连续施用12年循环回田猪圈肥后土壤的供氮力显著提高,年供氮量180～200kg（N）,玉米产量每公顷接近9吨,当季施用氮肥几无增产作用。     

华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系的氮素循环与平衡

对华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素输入输出的数量特征、平衡状况进行了分析,并评估其优化潜力。研究表明,华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田每年的氮素输入中,化学氮肥、农家肥、降水、灌溉、非生物固氮和种子带入农田的氮分别为545、68、21、15、15和5kghm-2a-1,氮素年输入总量为669kghm-2a-1;每年的氮素输出中,作物收获带走的氮为311kghm-2a-1,而氨挥发、反硝化和淋洗损失的氮分别为120、16和136kghm-2a-1,氮素年输出总量为583kghm-2a-1;氮素年盈余量为86kghm-2a-1。目前我国华北地区冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素处于大量赢余状态,从而导致氮素大量损失。因此,加强氮肥管理,提高氮肥利用率,加大有机肥施用的力度,是华北地区农田氮素资源管理的长期任务。     

氯化钾肥对淮北地区砂姜黑土油菜产量和品质的影响

淮北砂姜黑土上连续三年的试验结果表明,施用氯化钾肥可提高油菜籽粒产量和含油率,但对油菜籽粒蛋白质含量影响不明显。施用氯化钾肥提高了油菜中期茎叶氯、钾离子浓度及成熟期茎叶和籽粒的钾离子浓度,同时增加了油菜对N、P、K养分的吸收总量。对于中等钾含量水平的土壤,施钾(K2O)80kghm-2难以维持土壤钾素养分平衡,当其用量达到160kghm-2以上时,基本能满足作物高产对钾素的需求,并且土壤速效钾含量水平缓慢提高。     

长期施肥对不同有机质水平黑土蛋白酶活性及氮素的影响

为了探讨长期施肥对不同有机质含量农田黑土酶活性及养分的影响。本研究以黑土生产力长期定位试验为平台,选取5个不同有机质含量农田黑土为研究对象,对比分析长期施用化肥对农田黑土土壤蛋白酶活性及相关土壤养分的影响。结果表明:5种不同有机质含量农田黑土蛋白酶活性随有机质含量的增加而递增;与长期无肥处理相比,施用化肥显著提高了农田黑土蛋白酶的活性。不同施肥处理间土壤全氮随有机质含量的降低而降低,铵态氮、硝态氮与全氮含量变化一致。相关分析显示,土壤蛋白酶活性与土壤全氮、铵态氮、硝态氮均呈显著的正相关关系(P0.05)。土壤蛋白酶活性可以作为长期施用化肥农田黑土质量评价的灵敏指标。     

吉林省西部盐化黑钙土区芝麻水肥耦合效应研究

以芝麻为供试作物,以吉林省西部的盐化黑钙土为供试土壤,采用二次饱和D-最优回归设计(311—B方案),通过人工控制条件下的盆栽试验,研究了不同供水、不同氮和钾施用量条件下,芝麻的水肥耦合效应。结果表明:水是肥效发挥好坏的重要限制因子;氮、钾、水三因素对芝麻的增产效应次序为水>氮>钾,三因素配合效应>二因素配合效应>单因素效应;水分是氮、钾二因子协调发挥作用的重要限制因素,在供水充足的情况下,适当的提高氮、钾肥的用量,可使产量增加;对芝麻来说,获得高产的氮、钾、水最佳施用方案为:浇水量为380.6～405.5mm;P2O5施用量为45.0kghm-2的情况下,N施用量为70.0～95.0kghm-2,K2O的施用量为77.4～101.6kghm-2。     

氮源和施氮量对土壤理化性质的影响

为探究氮源和施氮量对土壤理化性质的影响,2006—2016年,在美国堪萨斯州进行了10 a的试验研究。每年在春季耕种前采集土壤样本,样本采集深度为0～15 cm。结果表明:耕种期间的土壤酸碱度、土壤全氮量、土壤磷、钾量均受氮源、施氮量和采样时间的影响,施有机氮肥地块比施无机氮肥地块的土壤全氮量均高19%。免耕地块15 cm以上土层的土壤全氮量比传统耕作地块均高9%。2016年测得的土壤磷含量比2006年增加约401%。同样,与施无机氮肥相比,大量施用有机氮肥的地块土壤磷和钾含量分别增加约331%和43%,少量施用有机氮肥的地块土壤磷和钾含量分别增加约66%和20%。观测到的土壤磷、钾含量的变化主要与有机氮肥的添加有关。氮肥施用量可影响土壤电导率与土壤硝酸盐之间的关系,尤其是施无机氮肥地块的土壤电导率的变化程度是施有机氮肥地块的2.8倍。     

东北黑土nirS型反硝化细菌群落和网络结构对长期施用化肥的响应

【目的】探明长期施用氮磷钾化肥对东北黑土农田土壤nirS型反硝化细菌群落和网络结构的影响,为更加合理的肥料配施提供理论依据。【方法】基于农业农村部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站平台,选取不施肥(NoF)、氮肥(N)、磷肥(P)、钾肥(K)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)8个施肥处理,借助荧光定量PCR、Illumina MiSeq高通量测序和分子生态网络技术,分析东北黑土nirS型反硝化细菌丰度、群落及网络结构,及影响反硝化细菌群落变异的主要环境因子。【结果】1)长期施用氮肥均在显著增加nirS基因拷贝数的同时,降低了nirS型反硝化细菌的群落多样性,而磷、钾肥对其影响并不显著。2)Proteobacteria是所有处理中的优势反硝化细菌门,相对丰度为16.96%~27.34%,且氮肥的施用促进了隶属于该菌门中Bradyrhizobium的生长。3)PCoA分析结果显示,8个施肥处理nirS型反硝化细菌群落主要分成施氮肥和不施氮肥两组,说明长期氮肥的施用显著改变了东北黑土反硝化细菌的群落结构。结合Mantel test的结果可知,土壤pH是影响nirS型反硝化细菌群落改变的主要因素。4)分别构建施氮肥和不施氮肥的反硝化细菌分子生态网络,发现施氮肥和不施氮肥网络结构存在很大差异,长期施用氮肥明显简化了nirS型反硝化细菌的网络结构,同时使其网络结构稳定性降低,易受外界环境扰动。【结论】尽管施用化学氮肥有利于土壤养分的增加,但其土壤nirS型反硝化细菌群落及网络结构发生了较大改变,而磷、钾肥的施用对反硝化细菌群落无显著影响。本试验结果为进一步研究东北黑土区农田土壤反硝化微生物对不同施肥管理的响应机制提供了重要科学依据。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

山西省主要农田施肥状况及典型县域农田养分平衡研究

根据山西省农业统计资料,结合实地调查和土壤测定数据,采用典型农户问卷调查的方式,研究了全省和3个典型县域农田施肥状况、养分平衡和土壤养分变化趋势。农户施肥状况调查结果表明,2000年山西省平均N肥用量为181.8Nkg/hm2,P肥用量为93.7P2O5kg/hm2,K肥用量为41.9K2Okg/hm2,N∶P∶K为1∶0.52∶0.23。从化肥的投向来看,水地的施用量明显高于旱地,蔬菜和果树的施用量高于粮食作物和其它经济作物。从3个典型县域农田养分平衡来看,1980年后随着N、P肥施用量的增加,农田N素和P素出现大量盈余,K素则处于亏缺状态。通过对第二次全国土壤普查和2000年土壤测定结果分析,了解了山西省近20年来土壤有效磷和速效钾的变化趋势,以及典型县域农田养分平衡状况对土壤养分变化的影响及特点。     

露地洋葱施肥、土壤养分及产量状况的分析研究

在农户调查和土壤测试相结合的基础上,分析了山东惠民县露地洋葱土壤养分状况、肥料投入及其对产量和养分平衡的影响。结果表明,施用有机肥农户占总调查户的44%,平均由有机肥带入的氮磷钾养分量分别为N 170kg hm-2、P2O5112 kg hm-2、K2O 223 kg hm-2。化肥氮、磷投入量较高,平均分别为N 458 kg hm-2和P2O5399 kg hm-2,是洋葱氮磷吸收量的4.0和6.0倍,化学钾肥不足(K2O 131 kg hm-2),占洋葱钾吸收量的55%。收获时0~30 cm土壤无机氮含量达到88 kg hm-2,O lsen-P(P)和速效钾(K)平均含量分别为25.5和104 mg kg-1。自春季返青前到收获期间,30~60 cm和60~90 cm土壤无机氮含量均有不同程度的提高,土壤氮表观损失量与氮素投入量呈显著直线相关,维持土壤氮素平衡的最大氮素供应量为290 kg hm-2。相关分析表明,无论是氮、钾化肥投入量还是各阶段土壤无机氮、速效钾含量都与洋葱产量无显著相关,而磷肥用量及0~30 cm土壤剖面O lsen-P含量与产量有显著正相关(p<0.05)。     

水钾耦合对褐土养分及花生养分累积的影响

为明确水钾耦合对土壤养分含量及花生养分吸收累积量的影响,以"花育25"为试验材料,采用水分(35%,50%,65%,80%的田间持水量)和钾肥(0,0.15,0.30,0.45g K_2O/kg)2因素4水平随机区组设计,通过遮雨棚盆栽试验探讨水钾耦合下褐土有机质、全量(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、有效磷和速效钾)含量的变化,以及花生植株养分累积量的差异。结果表明:钾肥用量增加会促进有效氮的吸收;在土壤水分缺乏时,水分胁迫低钾(W_1K_1)和轻度胁迫低钾(W_2K_1)两个处理在土壤全磷含量下降时有效磷含量不降反增,这表明施入少量钾肥有助于旱地磷的释放。施低钾K_1(135kg/hm~2)促进土壤速效钾的增加及土壤养分的平衡,较初始土壤提高0.43~0.59倍,且随钾肥用量的增加而不断升高。相同钾肥用量下,花生植株氮、磷和钾累积量随灌水量的增加均呈上升趋势;氮吸收量仅在水分胁迫时随着钾肥用量的增多而先增后减;除水分充足(W_4)外,在其他灌水处理下植株磷累积量随钾肥用量的增加均表现为先增后降;而钾累积量在各土壤水分下均随钾肥用量的增加呈现"低-高-低"的变化趋势,最高值均在中钾K_2(270kg/hm~2)处理。花生植株对营养元素的吸收累积与总生物产量和荚果产量相关性均达显著(p0.05)或极显著(p0.01)水平,总生物量与荚果产量呈极显著(p0.01)相关。综合考虑土壤养分的可持续供应、花生养分的累积和产量形成,建议土壤水分保持在65%FC,钾肥(K_2O)用量控制在135~270kg/hm~2为宜。     

东北黑土区土壤肥力变化特征的分析

黑土区土壤肥力一直是人们关心的问题。通过选择在黑土区典型县份-德惠市的调查表明,耕地土壤有机质、全氮、有效磷与1980年相比较,分别增加了3.2g kg-11,0.11 g kg-1和5.70 mg kg-1,但有效钾下降了33.3 mg kg-1。土壤中有机质2003年盈余量48.7kg hm-2,氮15.07 kg hm-2,磷25.35 kg hm-2;钾亏损量170.62 kg hm-2。笔者认为,单纯从土壤营养管理角度看,目前黑土区耕地土壤肥力状况似乎没有想象的那么坏。但已有的研究也表明,黑土区耕地肥力的变化与现行的耕作制度有很大的关系。     

不同NPK配置对强筋小麦群体生物量与产量的效应研究

在关中川道灌区以强筋小麦陕253为材料,研究了不同NPK配置对其不同生育期生物产量、群体数量和产量的效应,结果表明提高施肥量可显著增加生物产量、群体数量及产量,处理平均值分别比常规处理增加11.9%~43.6%、4.1%~17.4%和8.3%,其最佳N、P、K配置依次为N135kg hm-2,P2O5和K2O各120kg hm-2、N135kg hm-2,P2O5225kghm-2,K2O120kg hm-2和N225kg hm-2,P2O5和K2O各120kg hm-2。在目前常规投肥水平下适度增加钾肥有利于生物产量的显著提高,增加磷肥和钾肥有利于群体数量的提高,增施氮钾肥有显著的增产效果。产量的最佳NPK配比较常规处理增产19.1%,其增加养分的平均产量4.44 kg kg-1,比各处理平均养分产量高1.6倍。     

不同施肥处理对白菜的物质积累与养分吸收的影响

研究了在洞庭湖平原的冲积性菜园土条件下,不同施肥结构对白菜生育期间的物质积累与白菜对N,P,K养分的吸收规律以及土壤有效N,P,K养分的动态变化.结果表明,不同处理白菜的产量相差较大,各施肥处理比不施肥对照平均增产达33.1%,但各施肥处理之间产量差异不显著.白菜对N,P,K养分的吸收都是在移栽30 d以后的生长中、后期,与其地上部生物产量的积累规律一致.专用肥处理和有机无机肥配施处理明显促进白菜对N,P,K养分的吸收.从而提高白菜对肥料养分的利用率.当地习惯施肥处理的N,P施用量明显过大,浪费肥料,也对当地水体及环境造成污染.其施K量明显低于白菜一季的总吸钾量,既影响白菜产量和品质,也造成土壤K素的耗竭.根据不施肥对照和4个平衡施肥处理白菜地上部分的养分吸收总量结果,以白菜对肥料N,P,K的当季利用率分别为40%,25%和60%计算,供试土壤条件下白菜一季所需N,P_2O_3,K_2O的施用量分别为195.25 kg/hm~2,145.60 kg/hm~2,228.53 kg/hm~2.其N:P_2O_5: K_2O值为1:0.75-1.17.     

Specific Responses of Soil Microbial Residue Carbon to Long-Term Mineral Fertilizer Applications to Reddish Paddy Soils

Mineral nutrient inputs to soil may alter microbial activity and consequently influence the accumulation of microbial residues. In this study, we investigated the effects of application rates and ratios of mineral fertilizers on the microbial residue carbon(MRC) of reddish paddy soils after long-term(15-year) fertilizer applications in southern China. Contents of three soil amino sugars as microbial residue contents were determined and MRC were calculated based on amino sugars. Results showed that three individual amino sugar contents increased as fertilizer application rates increased until maximum values were reached at a rate of 450-59-187 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K). The three amino sugar contents then declined significantly under the highest mineral fertilizer application rate of 675-88-280 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K). In addition, to enhance the microbial residue contents, it was more beneficial to double P(N:P:K= 1:0.26:0.41) in fertilizers applied to the P-deficient reddish paddy soils than to double either N(N:P:K = 2:0.13:0.41) or K(N:P:K= 1:0.13:0.82). The contents of the three individual amino sugars and microbial residues under different fertilizer application rates and ratios were significantly and positively correlated with soil organic carbon(SOC), total N, total P, and p H. Increases in values of the fungal C to bacterial C ratios showed that soil organic matter(SOM) stability increased because of the fertilizer applications over the past 15 years. The contents and ratios of amino sugars can be used as indicators to evaluate the impact of mineral fertilizer applications on SOM dynamics in subtropical paddy soils. The results indicated that fertilizer applications at a rate of 450-59-187 kg ha~(-1) year~(-1)(N-P-K) may improve crop yields, SOC contents, and SOC stability in subtropical paddy soils.     

淮北砂姜黑土区氮钾配施对小麦产量及氮、钾养分吸收利用的影响

为给淮北砂姜黑土区小麦生产中氮、钾肥的科学施用提供理论与技术依据,采用田间试验研究了不同氮、钾水平(N:180、240、300、360 kg·hm~(-2);K:90、135、180 kg·hm~(-2))对小麦产量、氮钾养分吸收利用以及肥料效益的影响。结果表明:(1)N_(240)K_(180)处理下小麦产量为7 686 kg·hm~(-2),比低氮低钾(N_(180)K_(90))处理的小麦产量显著提高7.24%,与高氮高钾(N_(360)K_(180))处理的小麦产量无显著性差异;(2)氮、钾肥配比施用时两者存在正交互作用,该交互作用与小麦产量呈极显著正相关,对产量的贡献率为14.06%,且提高了氮、钾肥的偏生产力;(3)与低氮低钾(N_(180)K_(90))处理相比,N_(240)K_(180)处理下小麦植株体内氮、钾素含量分别提高14.67%和29.53%。综合考虑小麦产量和肥料效益,本研究条件下淮北砂姜黑土区适宜的氮(N)、钾(K_2O)肥施用量分别为240 kg·hm~(-2)和180 kg·hm~(-2)。     

长期施肥后简育湿润均腐土中磷素形态特征的研究

对黑土（简育湿润均腐土）长期定位施肥15年后土壤磷素形态进行分析研究。结果表明：土壤中积累的Al-P、Ca2-P量与施磷量成正相关；只施NK能促进植物对Ca8-P的吸收；闭蓄态磷（Oc-P）含量均较低。施磷肥能增加黑土Fe-P含量，却未能增加Ca10-P含量。黑土各形态无机磷的含量大小顺序为：Fe-P〉Ca10-P〉Al-P〉Cas-P〉Ca2-P〉Oc-P。施磷能增加土壤中有机磷（O-P）的含量，但不能增加土壤有机质含量。土壤有机质含量均有不同程度的下降。本试验黑土中施入N112．5kg hm^-2a^-1和P20kg hm^-2a^-1能保持土壤中无机磷（I-P）平衡。     

氮钾肥施用量对秋季大白菜产量和品质的影响

通过研究不同氮、钾肥用量对秋大白菜产量和品质的影响表明:本地区常年蔬菜地种植秋季大白菜,氮肥(纯N)施用量宜控制在300kg hm-2以下,钾肥(K2O)用量150~225kg hm-2,氮钾肥施用比例1:0.5~0.8;氮肥用量增加植株内的亚硝酸盐含量提高,钾肥用量增加可相应降低大白菜体内亚硝酸盐含量;Vc含量则是随着氮钾肥用量的增加而提高;氮钾肥用量对大白菜容重也有较大影响,决定了大白菜的商品性状。