有机肥替代化肥对土壤肥力和玉米产量的影响

为研究有机肥替代化肥对土壤培肥和玉米产量的影响,在北京市房山区布置田间小区试验,试验设置不施肥对照(CK)、常规化肥(CN)、常规化肥等氮量的有机肥(ON)、有机肥使用量是ON处理的一半(0.5ON)、一半化肥氮一半有机肥氮(0.5 CN)5个处理。结果表明:有机肥替代100%化肥处理第2年玉米产量降低,降幅5.2%～6.7%,第3年减产幅度扩大;有机肥替代50%化肥可提高玉米产量11.8%。施用有机肥处理明显提高土壤有机质、速效氮磷钾、微生物生物量碳等指标。有机肥替代50%化肥氮处理下土壤碱解氮、速效钾含量增幅分别达到53.2%和38%,且和玉米产量具有显著性正相关关系。有机肥替代50%化肥氮处理可增加土壤微生物量碳和脲酶活性,改善土壤性质的同时增加土壤0.01～0.05 mm粒径团聚体的比例,是值得推广的施肥模式。     

有机肥替代氮化肥对叶菜产量品质和土壤氮淋失的影响

有机氮替代化肥氮是化肥减施的措施之一。2015和2016年2 a连续种植5季叶菜类蔬菜,研究有机氮替代化肥氮对叶菜产量、品质和土壤氮淋失的影响。结果表明:小白菜和生菜有机肥氮替代化肥氮的比例达到25%,而大白菜秧替代比例达到25%～50%时能够获得与常规施肥相当的叶菜产量。有机氮替代比例达到50%以上可以显著降低小白菜硝酸盐含量,仅100%施用有机肥氮才能显著降低生菜和大白菜秧硝酸盐含量,而在第5季有机氮替代化肥氮处理均提高了小白菜Vc含量。不同施肥处理对生菜游离氨基酸、可溶性糖和糖酸比的影响较小,高量有机肥氮替代化肥氮比例(50%～100%)对小青菜可溶性糖和糖酸比的影响主要在第一季,100%施用有机肥氮才能增加大白菜秧可溶性糖和总酸的含量。随着有机氮替代比例的增加,土壤中铵态氮和硝态氮含量逐渐降低,与单施化肥相比,有机肥氮替代化肥处理0～20cm土壤硝态氮和铵态氮减少了10.67%～16.11%和23.13%～69.03%,而20～40cm土壤硝态氮和铵态氮减少了21.15%～60.77%和2.04%～10.20%。因此,对于叶菜类蔬菜而言,有机肥氮替代25%～50%化肥氮能够获得较好的产质量并减少硝态氮环境风险。     

有机肥等氮量替代化肥对土壤养分及酶活性的影响

通过5年定位试验,研究有机肥等氮量替代化肥对玉米地土壤养分及酶活性的影响,探索有机肥等氮量替代化肥,实现化肥减量增效。田间试验设置5个不同施肥处理:(1)100%化肥氮(CK);(2)25%有机肥氮+75%化肥氮(M25);(3)50%有机肥氮+50%化肥氮(M50);(4)75%有机肥氮+25%化肥氮(M75);(5)100%有机肥氮(M100)。研究结果表明:与CK相比,有机肥替代处理的土壤全氮和碱解氮含量在2019年(施肥第4年)和2020年(施肥第5年)均无显著差异,全磷含量在2019年无显著差异,但在2020年有机肥替代处理的土壤全磷含量均比CK少,其中M50、M75、M100处理为0.89、0.91、0.90 g/kg,与CK相比分别显著减少17.87%、15.24%、16.47%,M25处理与CK相比差异不显著。在2019和2020年试验中,M100处理的土壤有效磷含量为31.03～36.37 mg/kg,与CK相比,M100处理显著提高了土壤有效磷含量;在2020年试验中,各有机肥替代处理的土壤有效磷含量显著大于CK。与CK相比,有机肥替代处理的土壤脲酶活性和磷酸酶活性均无显著差异。试验中,有机肥替代化肥处理的穗长、穗粗、穗行数、行粒数较CK均无显著差异,但有机肥替代处理的秃尖在2020年均比CK小,其中M25、M50、M75、M100处理比CK分别减少28.57%、26.53%、14.29%、24.49%,并且与CK相比,M75、M100处理的百粒重分别显著增加10.14%～14.17%、20.54%。与单施化肥相比,有机肥等氮量替代化肥不会降低土壤养分含量(除全磷含量有所降低)和土壤酶活性,还可以在一定程度上增加玉米籽粒百粒重,减少秃尖长,优化玉米穗部性状,减少化肥的施用。因此,有机肥等氮量替代化肥是一种节肥、增效、环保的施肥方式。     

有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响

在等氮量替代条件下,以武运粳29号为供试材料,设置不施氮肥(M0)作为空白对照,单施化肥(M1),以及25%有机肥(M2)、50%有机肥(M3)、75%有机肥(M4)、100%有机肥(M5)替代化肥6个处理,研究有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响。结果表明:(1)在水稻生育前期,化肥施用比例高的处理土壤速效氮含量高;到水稻生育后期,有机肥替代比例高的处理土壤速效氮含量高。(2)50%有机肥替代化肥水稻产量最高。(3)50%有机肥替代化肥能够显著提高水稻的氮素累积量。(4)100%有机肥替代化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最低,单施化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最高。(5)50%有机肥替代化肥,在保证水稻高产的同时,显著增加水稻氮素累积量,并使水稻氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力均得到明显提高。说明提高水稻氮素吸收利用效率,在等氮量替代条件下,50%有机肥替代化肥是一种相对适宜的比例。     

有机无机配施及亏缺灌溉对关中地区冬小麦生长及氮素利用效率影响

研究不同比例有机无机肥配施与亏缺灌溉耦合作用下,冬小麦氮素累积、转运利用效率以及土壤硝态氮分布等状况,探求提高关中地区冬小麦产量的适宜有机无机配施比以及相应的亏缺灌溉量,为该地区冬小麦的高产高效提供科学有效的水肥管理。结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),采用等氮的原则,对有机肥与无机肥按照不同比例混施(F1∶100%化肥、F2∶24%有机肥和76%化肥混施、F3∶48%有机肥和52%化肥混施),研究亏缺灌溉与有机无机肥配施对冬小麦氮素转运及利用效率影响和土壤硝态氮分布情况。有机无机配施能有效促进作物生长,显著增加作物籽粒产量以及显著提高开花期后氮素累积、分配和转运。在充分灌溉W1条件下,F2和F3处理的籽粒产量较F1处理提高12.0%～28.6%;亏缺灌溉W2条件下,有机肥处理的小麦籽粒产量提高16.6%～31.8%。在相同灌溉条件下,成熟期F2和F3处理相对F1处理,冬小麦氮素累积量、向籽粒转运量和氮肥生产效率分别提高了12.8%～40.4%、11.9%～36.5%、13.0%～31.6%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),冬小麦亏缺灌溉W2处理下各种氮素吸收利用指标高于充分灌溉W1处理10.0%～28.5%。有机无机肥配施能够显著提高不同土层土壤硝态氮含量,在相同灌溉条件下,在0～100 cm土层F3处理硝态氮含量分别较F1和F2处理增加了66.4%～76.4%和1.2%～13.9%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),在0～100 cm土层W1处理F1、F2、F3土壤硝态氮含量分别低于W2处理15.1%、9.9%、19.9%。48%化肥和52%有机肥配施、亏缺灌溉(50%)处理是该试验条件下冬小麦高产高效的最佳水肥管理模式。     

有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响

针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥（CK）、纯化肥（F）、有机肥全部替代化肥氮（M）和有机肥50%替代化肥氮（MF）四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮及全氮的影响。结果表明：（1）在洱海流域水稻季生产中,同一施肥处理在施肥1个月内,稻田水总氮（TN）、可溶性总氮（DTN）、铵态氮（?N）含量变化趋势总体一致,施肥1～4d后含量达到最大,然后逐渐下降,施肥后1个月内是防止氮素径流损失的关键期。（2）各处理中,MF处理施肥1个月内田面水TN和DTN含量较高,延长了氮素流失风险关键期。（3）在水稻收获时,不同比例的有机肥替代化肥氮均能提高0-20cm土壤全氮含量,且改变土壤无机氮主要形态。与F处理和MF处理相比,M处理降低了20-50cm土层土壤全氮含量,氮素损失增加;在0-40cm土壤中,M处理土壤无机氮以硝态氮为主,而F和MF处理以铵态氮为主。有机肥50%替代化肥氮提高了0-20cm土壤全氮,但延长了稻田氮素流失风险安全期。因此,有机无机配施在洱海流域水稻季推广应用时,应加强田间水管理,在施肥后1个月内尽可能避免田间排水。     

有机氮替代部分无机氮对香蕉生产和土壤性状的影响

改善施肥方式,利用有机肥替代部分化肥是指导农业合理施肥、维持土壤可持续利用、保证我国农业可持续发展的必然趋势。本文研究了有机氮替代部分无机氮对香蕉产量、品质、枯萎病发病率及土壤微生物群落的影响,为香蕉生产中减少化肥使用提供理论依据。试验共设置4个施肥处理:常规氮、磷、钾化肥(T1),商品有机肥替代20%无机氮肥(T2),商品有机肥替代30%无机氮肥(T3);商品有机肥替代40%无机氮肥(T4)。测定香蕉长势、枯萎病的发病率、产量、品质以及土壤理化性质、土壤可培养微生物。结果表明,有机氮肥替代无机氮用量的20%～40%均能满足香蕉正常生长的需要,并且相比于单施化肥,替代处理香蕉枯萎病发病率显著降低,香蕉产量显著增加,有机氮替代无机氮显著提高土壤有机质,减缓土壤酸化以及提高土壤速效氮、磷、钾含量,同时降低土壤可培养尖孢镰刀菌数量和真菌数量,增加土壤可培养细菌数量,提高B/F,使土壤向细菌型土壤转化。并且香蕉枯萎病发病率与土壤有机质、速效氮磷钾和可培养细菌呈显著负相关,与可培养真菌和尖孢镰刀菌数量呈显著正相关,主成分分析显示T4、T3处理的土壤质量水平最高,T2处理的土壤质量水平次之,T1处理最低。综上,连续有机氮替代40%无机氮处理提高土壤质量和土壤微生物群落结构、提高土壤抑病性作用、满足香蕉生长、提高香蕉产量最为显著。     

有机肥替代化肥不同比例对黑土土壤微生物学性质及春麦产量品质的影响

有机肥替代化肥对于提高土壤质量、改善农村和农业生产环境具有十分重要的现实意义。研究通过分析有机肥不同比例替代化肥对黑土土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活性以及春麦籽粒产量品质等方面的影响,探讨该地区适宜的有机肥替代化肥减施比例。试验设置了不施肥(CK)、100%化肥(100%NPK)、25%有机肥+75%化肥(25%M)、50%有机肥+50%化肥(50%M)、100%有机肥(100%M)5个处理,有机替代无机比例以氮素用量计算,即有机氮替代化肥氮素的25%、50%、100%。于2019年8月春麦收获期采集土壤样品(0～20 cm)和小麦籽粒样品,测定分析了土壤生物肥力指标、小麦籽粒产量、品质等指标,并进行综合评价。结果表明,1)不同施肥处理之间土壤微生物生物量差异不同。25%M处理微生物生物量碳氮均达到最大值,与CK相比,其土壤微生物生物量碳氮分别提高了9.67%、28.64%,适量的有机无机肥料配合施用可以使土壤保持较高的微生物生物量。2)不同施肥处理对土壤酶活性有显著影响,与CK相比,各施肥处理土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶以及亮氨酸氨基肽酶活性均有不同程度的提高,其中全量有机肥和25%有机替代施肥处理显著提高了土壤酶活性。3)在小麦籽粒产量方面,处理间差异显著,与CK相比,各施肥处理产量增加了0.82%～24.34%,100%NPK和25%M这2个处理籽粒产量最高,二者差异不显著。作物氮肥农学效率、氮肥偏生产力与小麦产量对不同施肥处理的响应一致。100%NPK处理小麦籽粒、面粉及面团品质最高,有机肥处理(25%M、50%M和100%M)提升了小麦籽粒品质和面团品质的大部分指标,依然达到了优质中筋或强筋小麦的标准。4)通过对各处理经济效益的分析,从粮食增产的角度出发,以25%M处理投入产出比最小,可以有效提高肥料资源利用率,增加小麦产量,优化农业资源配置。综合分析有机肥替代化肥不同比例的3个处理,25%M处理在改善土壤生物学活性、增加春麦产量和改善品质方面的效果良好,同时可以提高氮肥农学效率和氮肥偏生产力,增加经济效益。     

有机肥替代化肥氮素对麦田土壤碳氮迁移特征的影响

利用小麦田间试验,设置控释尿素(CRU)、有机肥(OF)替代30%,50%,70%控释尿素氮量处理,并以普通尿素(Urea)为对照,研究等氮条件下有机肥替代不同比例化肥氮素对土壤碳氮迁移特征及小麦产量的影响。结果表明:有机肥处理小麦总生物量较Urea显著增加13.83%～17.57%,籽粒产量增加1.6%～10.5%,随有机肥替代化肥氮素比例增加,籽粒增产效应降低,70%OF与Urea无显著差异,但显著低于CRU处理。CRU、30%OF和50%OF处理氮素农学效率较Urea显著提高90.2%～124.4%,70%OF与Urea相比差异不显著。有机肥比例增加,土壤总碳含量呈上升趋势,且高于CRU和Urea;全氮含量大致呈下降趋势,整个生育期先增加后降低,30%OF自灌浆期至成熟期含量高于其他施氮处理。随土层深度增加,硝态氮和铵态氮含量减少,有机肥比例增加,各层土壤硝态氮减少,铵态氮增加(尤以返青期最为显著);整个生育期土壤无机氮呈下降趋势,但与Urea相比,有机肥处理的硝态氮主要集中在0—40 cm土层,且0—100 cm土壤铵态氮含量高于Urea和CRU(苗期除外)。因此,用30%～50%有机肥替代化肥氮素,配合控释尿素施用,可显著增加土壤总碳和铵态氮含量,减少60—100 cm土壤硝态氮淋溶,提高小麦氮素利用率和籽粒产量。     

苹果树根系及土壤微生物对局部配施有机肥的响应

针对当前苹果树氮肥过量施用的问题,比较不同比例和类型的有机肥氮替代化肥氮对苹果树根系生长、果园土壤微生物变化的影响,找出有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例。以多年生红富士苹果(Malus pumila Mill)为研究对象,分别设优化施肥方案全量化肥(Y1)、常规有机肥替代20%氮肥(Y2)、常规有机肥替代40%氮肥(Y3)、常规有机肥替代60%氮肥(Y4)、常规有机肥替代100%氮肥(Y5)、常规有机肥替代300%氮肥(Y6)、果枝有机肥替代300%氮肥用量(Y7)7个处理,测定植物根系干重、土壤微生物碳源利用多样性等指标。沟内集中施肥可显著提高根干重、根系表面积,改善根的构型,从而增加根吸收养分和水分的能力;沟施肥水方式中最有利于根系生长的常规有机肥替代氮肥比例为40%～60%;果枝有机肥替代氮肥也可促进根系生长,但最佳比例需进一步试验验证。局部配施有机肥处理0～30 cm根系密集区土层根干重、表面积、体积较全量化肥均有不同程度的增长,但是根长有所降低。常规有机肥替代氮肥的适宜比例为40%～100%,果枝有机肥没有常规有机肥300%替代效果明显。利用BIOLOG测定不同处理土壤微生物多样性发现:在整个培养周期内,除Y4处理外,其它处理的平均吸光值变化速率和最终所能达到的值均低于Y1(对照)处理。较Y1处理,有机肥替代处理土壤微生物群落丰富度降低,多样性差异不显著,均匀度有所提高。对碳源利用主成分起分异作用的主要是醇类物质和氨基酸类物质。从局部配施有机肥改善苹果树根系生长环境,促进苹果树根系生长及根活力和生物学效应的角度综合考虑,有机肥替代氮肥40%以上效果明显,考虑到有机肥缓释效应及果农的接受度,常规有机肥替代氮肥最佳比例为40%,果枝有机肥最佳替代比例需进一步试验验证。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。