基于产量的稻田肥力质量评价及障碍因子区划——以进贤县为例

土壤肥力质量评价及土壤肥力障碍因子分析,对于区域土壤利用和改良、指导农业生产结构布局具有重要意义。以江西省进贤县为研究区,通过水稻遥感解译测产,结合主成分分析进行土壤质量评价;采用综合指数法表征土壤肥力质量水平,分析该区域低肥力质量区域主要障碍因素,并进行障碍因子区划。结果表明,该地区土壤肥力质量评价的最小数据集(MDS)指标包括:有机质、阳离子交换量(CEC)、全钾(TK)、交换性钙(Ex.Ca)、容重、粉黏比;土壤质量综合指数与水稻产量相关系数达到0.73(p0.01),以当地水稻平均产量7.215 t hm~(-2)确定土壤质量综合指数阈值为0.65。分析得出,该地区影响土壤肥力的主要障碍包括有机质含量低和容重较大反映的低熟化度障碍、中量元素缺乏反映的酸化障碍、全钾含量低和高粉黏比反映的结构障碍等。根据障碍因素将研究区域划分为三大障碍区:东南部丘陵区主要障碍因子为酸化和土壤结构障碍;中西部低岗平原主要为土壤酸化障碍;北部滨湖区主要障碍为水稻土熟化程度低。通过对不同区域施行针对性改良措施有益于提高土壤肥力。     

南方低产黄泥田与高产灰泥田基础地力的差异

【目的】黄泥田为南方红黄壤区广泛分布的低产田。定量评价黄泥田基础地力,明确与高产灰泥田水稻氮磷钾养分吸收利用的差异,可为黄泥田改良及水稻施肥提供依据。【方法】采集福建省20个县的典型黄泥田0—20cm土壤,同时采集与其邻近且由同一微地貌单元发育的高产灰泥田土壤,进行了水稻盆栽试验。试验设施肥(每盆N0.60g、P2O50.24g、K2O0.42g)和不施肥两个处理。氮肥采用15N丰度10%的尿素,磷肥用磷酸二氢钙,钾肥用氯化钾。水稻品种为‘中浙优1号’,采用移栽种植,每盆种植两穴。收获后,调查籽粒产量,采集土壤和植株样品,植株分地上部和根部,分析了生物量、氮磷钾含量,土壤分析了全氮含量。植株与土壤同位素氮用ZHT-03质谱仪测定15N%丰度。计算了土壤基础地力与水稻养分吸收、累积及肥料利用率。【结果】黄泥田的基础地力经济产量、基础地力地上部生物产量较灰泥田分别低26.9%与23.5%,相应的基础地力贡献率分别低14.1与9.7个百分点。基础地力贡献率(经济产量)与土壤有机质含量呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。不论施肥与否,黄泥田水稻有效穗数均显著低于灰泥田,且不施肥水稻有效穗数与土壤有机质含量呈极显著正相关,而与土壤容重呈极显著负相关。施肥条件下,黄泥田水稻成熟期籽粒、茎叶和根系氮、磷、钾素含量均低于灰泥田,其中3个部位磷素含量较灰泥田分别低9.6%、38.4%和46.3%,差异均显著,黄泥田水稻籽粒和茎叶的钾素含量较灰泥田分别低10.8%和18.5%,差异均显著。施肥下黄泥田水稻成熟期籽粒、茎叶的氮素吸收量较灰泥田分别低10.8%和17.3%,磷素吸收量分别低12.5%和46.2%,钾素吸收量分别低16.6%和28.5%,差异均显著。等量施肥条件下,黄泥田的水稻氮肥利用率较灰泥田低4.6个百分点,但土壤氮肥残留率增加3.0个百分点。【结论】以高产灰泥田为标准,黄泥田基础地力具有20%以上的产量提升潜力。土壤有机质与容重是影响基础地力贡献率与有效穗的重要肥力因子。黄泥田水稻氮肥利用率显著低于灰泥田,但土壤氮素残留率较高。提高有机质、降低土壤容重是提升基础地力的主攻方向。     

我国水蚀区坡耕地土壤肥力现状分析

土壤肥力是土壤质量的重要组成部分,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤肥力质量现状,以田块尺度为研究单元,选取36个采样点,测定11项土壤养分及肥力环境指标。应用主成分分析法,计算变量的Norm值,结合指标间的相关系数,确定有机质、全钾、pH值、CEC、粘粒含量进入土壤肥力评价的最小数据集(MDS)。采用"S"型或抛物线型隶属度函数计算指标隶属度并对单项肥力指标进行评价,利用综合指数模型计算各点土壤肥力综合指数(IFI)进行评价。结果表明:(1)CEC和粘粒含量隶属度值较低,是制约我国水蚀区坡耕地土壤肥力的重要因素;(2)各采样点土壤肥力综合指数变幅是0.17~0.72,平均值为0.44±0.15,属中等肥力水平。36个采样点土壤肥力综合指数等级属低、中、高的比例分别为27.8%,58.3%,13.9%,大多数采样点土壤肥力处于中等及以下水平;(3)6个水蚀二级分区的土壤肥力综合指数均值不存在显著差异,东北低山丘陵和漫岗丘陵区土壤肥力综合指数最高,而西北黄土高原区土壤肥力综合指数最低。研究结果对指导我国水蚀区坡耕地合理施肥和土地资源可持续利用具有重要意义。     

双季稻-冬闲/油菜田长期种植模式下的土壤肥力质量特征

为了解长期不同种植模式下高产双季稻田的土壤肥力质量特征,选取湘南地区紫泥田毗邻的长期( 30 a)种植双季稻-冬闲田和双季稻-油菜田,综合分析0～20 cm表土的7项物理性质、14项化学性质、2项生物性质共计23项指标,应用主成分分析法,构建土壤肥力质量评价的最小数据集,计算了土壤综合肥力质量指数。结果表明,与长期双季稻-冬闲田相比,长期双季稻-油菜田的土壤略显紧实,最大持水量和毛管持水量下降13%～14%,土壤呈酸化趋势,pH降低0.27个单位;此外,土壤有机质和有效态钙、镁含量也分别降低10%、27%和25%。然而,土壤全磷、有效磷、有效铜和有效锌含量分别大幅提升51%、39%、33%和31%,土壤微生物生物量氮含量提高22%。土壤肥力质量评价的最小数据集包括8项指标:容重、黏粒、毛管持水量、有机质、有效磷、有效钙、有效镁和有效铜。双季稻-冬闲田和双季稻-油菜田土壤肥力质量指数分别为0.72和0.78,即后者土壤肥力质量优于前者;长期种植模式下,水稻土肥力质量评价不仅需要关注土壤有机质,也要重视其他土壤指标,特别是土壤养分有效性。     

道地金银花品质与土壤肥力关系的研究

为探究山东道地金银花品质与土壤肥力的关系,在山东省临沂市平邑县和费县,选取100个代表性土壤样点,点对点进行土壤质量和金银花品质的调查分析。根据土壤pH、CEC、有机质、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼和土壤质地类型等土壤肥力评价指标,采用这些指标与金银花长势和品质指标的相关系数来确定各项指标的权重,计算土壤综合肥力指数,分析土壤肥力因子与金银花生长和品质的关系。结果表明:调查区域金银花种植土壤全氮和有效磷含量较丰富,有机质和速效钾含量较为缺乏;土壤综合肥力指数在0.20～0.75,平均为0.45,总体肥力偏低。土壤肥力综合指数与金银花冠幅呈显著正相关,土壤有效硼含量是影响土壤肥力的主要限制性因子,最适合金银花生长的土壤类型是砂壤土。金银花绿原酸含量与土壤全磷含量呈正相关关系,木犀草苷含量与土壤全氮含量以及土壤综合肥力指数呈负相关关系。总体上看,肥力指标较低的砂壤土更有利于金银花品质的提升,这也可能是调查区道地金银花品质总体比较好的原因。本研究结果对当地金银花种植土壤选择、规范化种植和养分管理有一定的参考和指导作用。     

青藏高原典型沙化区草地土壤质量评价

为了探究青藏高原沙化区草地土壤质量变化,采用主成分分析法筛选具有代表性的土壤质量指标构建最小数据集,计算土壤质量指数SQI(Soil Quality Index),评价了青藏高原海晏县、共和县、贵南县3个典型沙化区不同沙化程度下的土壤质量变化特征。结果表明:(1)随着沙化程度的减弱,3个典型沙化区草地的地上生物量均值由0增大至(0.8±0.18)kg/m²; 土壤有机质、全氮、全钾、全磷、速效钾、速效磷、碱解氮等养分含量增大,土壤阳离子交换量(CEC)增大了87.28%; 土壤容重减小了33.62%;(2)3个典型沙化区内不同沙化程度下,贵南县森多镇土壤质量最好,其次为共和县铁盖乡,海晏县三角城镇土壤质量最差;(3)最小数据集与全数据集的土壤质量指数呈现极显著相关关系,表明采用最小数据集法代替全数据集法评价典型区沙化草地土壤质量是行之有效的。综上所述,沙化区草地的土壤质量随沙化程度的加剧逐渐降低,不同沙化区草地土壤质量存在空间差异性。     

基于最小数据集的南方地区冷浸田土壤质量评价

调查分析了我国南方地区7个省份冷浸田土壤理化性状和生物学性状,筛选冷浸田土壤质量评价指标,建立土壤质量评价最小数据集。结果表明:冷浸田土壤有机质、全氮、C/N、有效磷与非冷浸田差异显著,分别较非冷浸田高出26.1%、11.2%、12.3%,低84.6%。冷浸田土壤含水量、有效铁、有效锰、有效锌、Fe~(2+)、Mn~(2+)、还原性物质总量含量分别较非冷浸田显著高出37.6%、91.5%、108.1%、17.0%、349.5%、143.1%、217.9%;冷浸田土壤微生物生物量碳、酸性磷酸酶活性均显著低于非冷浸田,而过氧化氢酶活性显著高于非冷浸田,蔗糖酶活性与非冷浸田相比无显著差异。冷浸田土壤线虫数量为301.9条100 g干土~(-1),显著低于非冷浸田;采用配对样本t检验和主成分分析方法,结果表明冷浸田土壤质量评价的最小数据集为pH、全氮、有效锰、Fe~(2+)、C/N、线虫数量6个指标,冷浸田土壤质量指数显著低于非冷浸田。研究结果对冷浸田土壤质量评价、土壤改良具有重要意义。     

基于土壤肥力质量综合指数评价化肥与有机肥配施对红壤稻田肥力的提升作用

  【目的】  准确评价有机肥料提高农田土壤肥力的效果,是正确选择土壤培肥措施的基础。通过比较两种土壤肥力质量综合指数的计算方法评价有机肥培肥效果的可行性。  【方法】  3年田间定位试验 (2015—2017) 在长江中下游的红壤双季稻田进行。共设7个处理:不施肥 (CK),等氮磷钾投入量下的单施化肥 (CF) 和一半化肥氮配施一半的牛粪 (+CM)、猪粪 (+PM)、鸡粪 (+ChM)、绿肥 (+GM) 与秸秆 (+SR)。在2017年晚稻收获后,采集耕层土壤样品,分析土壤理化性状和土壤生物学性状。筛选用于评价土壤肥力的指标,用雷达图分析稻田土壤肥力水平的制约因素,采用土壤肥力质量综合指数 (IFI) 评价不同有机肥料的培肥效果。  【结果】  1) 团聚体结构、pH、有机质3个指标属于弱变异性,其余指标属于中等强度变异,以有效锌、有效磷以及酸性磷酸酶的变异系数较大,对施肥处理的响应比较灵敏;2) 由隶属度值制成的雷达图显示,土壤阳离子交换量 (CEC)、速效钾与全磷含量是制约稻田土壤肥力水平最主要的3个因子;3) 运用全量数据集与最小数据集计算的肥力指数IFI均表明,相对于不施肥CK,6个施肥处理均可以显著提高土壤肥力指数IFI,5个有机无机肥配施处理的IFI均显著高于单施化肥处理,且+PM与+ChM处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理;在全量数据集下,+SR处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理,而在最小数据集下,3个处理间差异不显著;4) 全量数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_TDS和最小数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_MDS均与双季稻总产量呈极显著正相关关系。  【结论】  基于全量数据集和基于最小数据集的土壤肥力质量综合指数 (IFI_TDS、IFI_MDS) 均可客观表征土壤肥力质量。依据该指标,化肥配施猪粪提高土壤肥力的效果最佳,其次是配施鸡粪或秸秆,最低是配施牛粪或紫云英绿肥。     

华北平原典型区土壤肥力低下区识别及限制因子分析

采用序贯高斯模拟方法对山东禹城市土壤质量指数的空间表征进行了评价,并深入分析了土壤肥力低下区的范围及其主要限制因子。结果表明,禹城市西南和中部土壤肥力质量指数较高,肥力质量较低的区域主要分布在该市北部、西北和东南三个区域。利用土壤肥力质量与产量的关系,确定禹城市土壤肥力低下的判定阈值为0.55,该市大部分区域土壤质量指数处于该阈值以上,仅在北部、西北和东南三个相对独立的区域共有2 494 hm2的耕地土壤肥力低下的风险较高。该市北部肥力低下区的主要限制因子是土壤质地和全磷含量,西北部主要受土壤盐化限制,而东南部的土壤肥力低下区则受土壤速效养分低、土壤盐化、质地较差以及土壤全氮含量不足等多个限制因子影响。     

长江下游典型地区农田土壤肥力变化——以常熟市为例

根据2000年和2006年两次在常熟市农田土壤GPS定位采样获得的土壤肥力属性数据,分析该地区在经济高速发展背景下土壤属性的变化情况,并用综合指数法进行了土壤肥力评价。结果表明,土壤pH整体有所下降,土壤有酸化的趋势,有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量以及阳离子交换量(CEC)经过6 a的耕种后均有增加,其中全氮、全钾和有效磷含量增加达到显著水平。在本次调查取样研究中,全氮增量主要集中在0~0.4 g kg-1,全钾增量主要集中在1~2 g kg-1,有效磷增量主要集中在0~5mg kg-1。两次调查的土壤综合肥力指标(IFI)均主要分布在优和良好两个等级,2006年土壤综合肥力指标相对于2000年有所增加,土壤整体肥力状况有了一定程度的提高。     

荆门市耕地不同利用方式土壤质量综合评价

为研究江汉平原荆门地区耕地不同利用方式土壤质量，以水田（水稻田、油稻田、麦稻田）、旱地土壤为研究对象，测定土壤有机质、全量氮磷钾硫、速效磷钾和重金属As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等15个指标，采用因子分析确定权重并以间距法进行肥力综合评价，以内梅罗综合指数法进行土壤环境综合评价，两者叠加构造矩阵进行土壤质量综合评价。结果表明：耕地土壤肥力总体较好，土壤肥力综合指数为4.45，以二等和三等为主，各养分指标含量中等及以上均超过60%，不同耕地利用方式土壤肥力不同，以油稻田最高，麦稻田次之，水稻田和旱地最低；耕地土壤环境质量较好，以清洁为主，不同耕地利用方式土壤环境不同，油稻田和麦稻田无轻度及以上污染，旱地有1.25%轻度污染，水田有1.27%中度污染，主要污染贡献为Cd和Hg。综合评价显示研究区耕地土壤质量较好，中等以上耕地占比98.93%，且以油稻田和麦稻田中等以上占比最高。     

稻田经济草坪化种植后土壤理化性质与养分质量变化特点

  目的  揭示稻田经济草坪化种植后的土壤质量变化规律,以期为草坪化种植稻田复垦快速精准改良提供依据。  方法  基于海宁市丁桥镇近133.3 hm2 稻田被经济草坪化种植后存在需复垦为稻田的改良需求,选择稻田草坪化种植（0、1、2、3、4年）后的土壤为研究对象,分析土壤的机械组成、容重、pH值、有机质、阳离子交换量、氮、磷、钾总量及其有效态含量等理化与养分指标,并对其进行相关性分析和土壤肥力综合评价,探讨土壤理化性质与养分指标的时空变异特征,明晰经济草坪化种植后稻田关键肥力因子的变化特点。  结果  稻田草坪化种植后,随着种植年限增长,不同深度土壤（0 ~ 15 cm、15 ~ 30 cm、30 ~ 45 cm）的各理化性质与养分含量指标变化趋势具有一致性。随草坪化种植年限增长,土壤砂粒含量减少,粘粒含量增加,容重增大,pH逐渐升高,土壤有机质和阳离子交换量呈现出先快后慢的下降态势;土壤全量和速效氮、磷、钾含量逐渐降低,土壤速效氮、磷、钾含量在草坪化种植初期下降尤其显著。全量及速效养分含量总体以及土壤砂粒含量与草坪化种植年限呈极显著负相关（P < 0.01）,土壤pH和容重的变化量以及粘粒含量与草坪化种植年限呈极显著正相关（P < 0.01）,有机质和阳离子交换量的变化量与草坪化种植年限呈显著负相关（P < 0.05）,草坪化种植4年后,土壤肥力综合等级退化为瘦瘠水平。  结论  稻田经济草坪化种植后导致其土壤肥力显著退化。     

杭州市土壤养分状况及培肥措施

经30个长期定位监测点数据分析,对杭州市不同土壤类型,不同的种植作物和不同的施肥习惯而引起的土壤养分的变化进行论述.经7年时间前后比较得出:土壤有机质、全N、速效N、速效P、速效K含量分别增加23.38 g/kg、0.71 g/kg、83.70 mg/kg、85.05 mg/kg和5.33 mg/kg.提高79.0%、40.76%、54.35%、88.50%和2.23%.养分含量的提高与土壤质地和种植作物密切相关.一般含黏粒较多的土壤和种植经济作物的土壤其有机质和全N、速效养分的含量也高,而质地轻松、种植水稻为主的土壤,土壤养分含量则低.同时更进一步对杭州市的土壤提出相关的培肥措施.     

基于田间数据的土壤肥力质量综合评价

摘要：采集了小清河济南样区土壤表层的104个样点数据,进行了土壤速效钾、土壤速效磷、土壤有机质、土壤碱解氮和土壤酸碱度含量等区域化变量的实验室测定,基于内梅罗指数进行了土壤肥力质量评价,综合运用统计方法,序贯高斯模拟和空间滞后模型进行了土壤肥力要素变量的空间建模和综合评判。内梅罗评判结果表明研究区田块具有中等的土壤肥力质量,土壤有机质含量与土壤肥力质量具有较强的相关性,是影响该区肥力质量的关键因子。土壤有机质、土壤速效磷和土壤酸碱度变量的空间诊断建模结果表明,变量之间基于最大似然法的空间滞后模型的估计精度优于基于最小二乘法的经典统计模型估计,序贯高斯2 000次土壤内梅罗指数模拟结果表明土壤肥力质量具有一定的梯度变化,并呈现出高值和低值明显的条带状的分布,总体上表现为由内向外肥力质量减小的趋势特点,该研究对小清河济南样区肥料的施用具有参考意义。     

黄土高原苹果园土壤和叶片养分状况分析——以陕西省黄陵县为例

为了解黄土高原苹果园肥力状况,在大量调查研究的基础上,结合GIS采集苹果主产区黄陵县的304个苹果园的土壤和叶片样品,测定分析土壤有机质、全氮、速效氮、p H、速效磷、速效钾、CEC及有效铁、锰、铜、锌的含量和叶片全氮、全磷、全钾及微量元素的含量,并根据土壤和叶片相应的评价标准对其进行丰缺评价。结果表明:该地区土壤有机质含量很低,72%的果园未达到绿色食品土壤肥力指标的正常值含量;土壤和叶片氮含量较低,磷和钾含量较高,其需肥顺序为氮钾磷;该地区微量元素含量较低,在以后的生产中需多施微肥。通过对土壤养分进行相关性分析,得知土壤有机质含量的提升有利于土壤中大量元素的有效养分增加。从土壤和叶片养分间的相关性分析得知,仅土壤钾和叶片钾呈负相关,而其余元素全部呈正相关,由此得出通过提升土壤中某元素的含量可以使得叶片中相应元素含量相应增加,而元素钾无此效应。     

长期秸秆还田对土壤肥力质量的影响

从20世纪80年代开始,分别在江苏常熟和江西进贤布置长期定位试验,研究秸秆还田对乌栅土及红壤性水稻土土壤肥力的影响.结果表明:无论是乌栅土还是红壤性水稻土,秸秆与化肥配合施用下,土壤全N、全P、速效P和速效K含量与不施肥的CK处理相比显著提高;另外,红壤性水稻土的秸秆还田土壤全N、全P、速效P含量与单一施用化肥处理相比显著提高(P＜0.05).同样,上述两种土壤的土壤有机质含量较单一施用化肥的处理显著增加,而且从腐殖质的组分分析可知:腐殖酸C、胡敏酸C与富里酸C的比值均显著提高,表明土壤有机质品质得以改善.因此,长期的秸秆与化肥配合施用是提高土壤肥力的有效措施之一.     

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。