长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验，研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响，探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期，采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品，分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比，所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%，化肥处理有机质略有下降，而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加，化肥有机肥配施增加幅度更大；与2014年不施肥处理相比，施用氮肥处理土壤pH最低，而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升，其中配施有机肥效果最明显；施用化肥处理土壤Eh增加，而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加，亚铁含量下降，而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低，亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥，土壤pH显著下降，有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显，磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位，有利于氧化态铁向还原态铁转化，更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

长期施肥下我国典型农田耕层土壤的pH演变

探索长期不同施肥措施下农田耕层土壤的pH演变,为进一步揭示农田土壤酸化的机制及其预防措施提供依据。收集了我国典型农田6个长期（18~30a）施肥试验（祁阳红壤、进贤红壤、重庆紫色土、公主岭黑土、哈尔滨黑土常量施肥和高量施肥）的历史观测资料,对耕层土壤pH在不同试验阶段（每6a）和施肥措施（对照不施肥--CK、单施化学氮肥--N、磷钾配施氮肥--NPK和有机肥配施化肥--NPKM）间的差异性进行检验,并计算土壤酸化速率。结果表明,试验期间,对照CK处理的耕层pH略有降低,平均土壤酸化速率为0.013 pH a-1;N处理的1~6a,祁阳红壤、公主岭黑土和哈尔滨黑土常量施肥试验的耕层pH较对照显著降低0.32~0.55个单位,至最近6a,所有试验的耕层pH较对照显著降低0.64~1.46个单位;NPK处理的耕层pH在试验1~12a明显低于N处理;NPKM处理的耕层pH却较NPK处理高0.30~0.53个单位,pH变化趋势与NPK相似。处理间成对T检验表明,长期施肥农田的土壤酸化速率大小顺序为：N > NPK > NPKM ≈ CK,N和NPK处理的土壤酸化速率分别为对照的4.6和3.2倍。基于湿润或半湿润地区排水良好的旱作或水旱轮作农田分析了农田土壤酸化过程。尽管存在地域差异性,长期施肥农田耕层土壤的pH演变存在对施肥措施的共性响应特征。     

红壤长期不同施肥对玉米氮肥回收率的影响

为阐明长期不同施肥下玉米氮肥回收率的变化特征,揭示影响红壤玉米氮肥回收率的关键土壤因素,为红壤氮肥合理施用和提高氮肥回收率提供科学依据,在湖南红壤上连续观测了18年不施肥,施氮、磷、钾化肥,化肥配施有机肥和单施有机肥条件下玉米氮肥回收率的变化特征及其原因。结果表明,与施用化肥相比,玉米的子粒产量和植株氮素积累量在化肥配施有机肥下分别增加了61.5%和63.1%。氮、磷、钾化肥施用8年后,玉米氮肥回收率呈显著下降趋势,年平均下降速率达3.34个百分点;而化肥配施有机肥下氮肥回收率以每年1.24个百分点的速率显著增加;单施有机肥下氮肥回收率保持持平并略有上升。土壤pH、全氮和有机质含量均与氮肥回收率呈显著线性正相关,其中土壤pH对氮肥回收率的影响最明显。在土壤pH 4.5～6.3范围内,红壤pH每降低1个单位,玉米氮肥回收率下降10.9%。长期施用化肥的土壤pH以每年0.06的速率下降;单施有机肥尽管可缓解土壤酸化,但玉米产量较低,而化肥配施有机肥能同时抑制土壤酸化和提高玉米产量及氮肥回收率。因此,化肥配施有机肥具有明显的增产和保肥效果,是红壤上农业生产可持续性的施肥模式。     

长期不同施肥对土壤和玉米锌含量的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤pH值、有机质、不同形态Zn和玉米茎秆、籽粒中Zn含量的影响,揭示长期施肥条件下,Zn在土壤-植物系统中的迁移规律及其影响因素。试验开始于1979年,采用玉米-玉米-大豆轮作体系,试验处理为:N1P、N1PK、N1、N2、CK、M1N1P、M1N1PK、M1N1、M1N2、M1、M2N1P、M2N1PK、M2N1、M2N2、M2,其中CK为不施肥处理,N1和N2施氮量分别为120和180kg/hm2,M1和M2施有机肥量分别为13.5和27 t/hm2。在2015年玉米收获期,采集了不同施肥处理0~20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH值、有机质,测定了土壤不同形态Zn和玉米籽粒、茎秆中Zn含量。与1979年原始土壤相比,绝大多数处理土壤pH值都显著降低,化肥处理降低1~2个单位,有机肥和化肥配施降低0.5~0.8个单位,单独施用有机肥pH值有所增加。不施肥处理土壤有机质、全量Zn和有效态Zn均下降,施用化肥绝大多数处理土壤有机质、全量和有效态Zn含量基本保持不变;施用有机肥处理,土壤有机质、全量和有效态Zn含量均显著增加。施用有机肥也显著增加有机结合态和交换态Zn含量。玉米籽粒和茎秆中Zn含量也表现为不施肥处理最低,施用化肥或有机肥配施化肥处理显著增加。pH值与土壤有效锌之间没有显著负相关关系,土壤有机质与有效态Zn、全Zn、籽粒以及茎秆Zn之间均呈现显著性正相关关系。经过长期耕作和施肥,土壤pH值显著下降,施用氮肥是引起土壤pH值下降的主要原因。长期不施肥土壤和植物中Zn含量下降,而施用有机肥显著增加土壤和植物中Zn含量。施用有机肥主要是通过增加土壤有机质含量,从而提高有机结合态和可交换态Zn的储量来为土壤和植物提供更多的Zn。pH值降低对土壤锌的活化作用不显著。     

长期施用尿素降低赤红壤旱地耕层pH的特征与预测

  【目的】  阐明长期不同施肥处理的赤红壤旱地耕层土壤pH变化特征,并以模型预测土壤pH的未来变化,为区域土壤高产稳产和可持续利用提供理论依据。  【方法】  在闽东南赤红壤旱地花生–甘薯轮作制连续进行16年化肥定位试验和14年化肥配施有机肥定位试验,测定各施肥处理的历年耕层土壤pH。以实测土壤pH为依据构建灰色预测模型,并进行模型可靠性验证。  【结果】  连续16年实测结果表明,不施肥CK处理和不施氮肥(尿素)处理(RF?N)的耕层土壤pH在16年间从基础土壤的5.90分别提高到6.24±0.18和6.21±0.17,分别年均递增0.021和0.019个pH单位;习惯施肥(FP)、推荐施肥(RF)、不施磷肥(RF?P)和不施钾肥(RF?K)处理均导致土壤酸化,且酸化程度没有显著差异。化肥配施有机肥可抑制土壤酸化或提高土壤pH。连续14年推荐施肥配施猪粪(RF+PM)处理的土壤pH从基础土壤的5.73提高到5.80±0.36,显著高于RF和推荐施肥配施商品有机肥(RF+COM)两个处理,年均递增0.005个pH单位,但与推荐施肥配施稻草(RF+S)处理的差异不显著;RF+COM处理抑制土壤酸化的效果较差,土壤pH年均递减0.019个pH单位,且与RF处理没有显著差异。土壤pH灰色预测模型显示,不同施肥处理的拟合误差在0.997%至4.321%;土壤pH变化存在明显的阶段性特征,拐点出现在试验开始后的第3或4年;土壤pH变化趋势受不同施肥处理的显著影响。CK和RF?N处理在试验开始后的第3年内土壤pH处于上升状态,但在第4年后就稳定在6.20左右。FP、RF、RF?P、RF+COM、RF+PM和RF+S处理在试验开始后的第3或4年内土壤pH处于下降状态;在定位试验持续到第3或4年之后,FP、RF、RF?P和RF+COM处理的土壤pH则稳定在5.50左右;但RF+PM和RF+S处理的土壤pH则处于上升状态,至第14年时分别达到6.26和5.91,比该试验地基础土壤pH 5.73分别提高0.53和0.18个pH单位。  【结论】  长期施用推荐施氮量或更高量的氮肥(尿素)是赤红壤旱地土壤酸化的主要原因,土壤pH变化存在阶段性特征,拐点出现在定位试验开始后的第3或4年。在推荐施肥基础上用腐熟猪粪或稻草替代1/3化学氮肥,在拐点后可显著提高土壤pH,效果是腐熟猪粪>稻草。     

长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征

【目的】阐明长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征,为合理施肥缓解农田土壤酸化提供科学依据。【方法】对湖南省典型农田土壤一水稻土和红壤上设置的32个长期监测点10年间的土壤pH及相关数据进行统计分析。【结果】从整体上看水稻土在长期施肥下未呈现明显酸化;在水旱轮作模式下的水稻土出现显著酸化,其pH平均下降速率为每年0.076是持续种稻模式的10倍。化学氮肥施用量的增加是水旱轮作下土壤酸化的重要因素之一,有机肥的施用对水稻土酸化无显著影响。红壤在常规施肥10 a期间pH呈明显的阶段性变化特征,施肥4~6 a与1~3a相比土壤pH下降了0.19个单位显著酸化;持续施肥至7~10 a红壤pH保持相对稳定。起始pH相对较高(pH6)的红壤长期施肥下出现极显著酸化,pH平均下降速率为每年0.075,与化肥氮施用量呈显著正相关;pH相对较低(pH 4-5)的红壤长期施肥下未显著酸化。【结论】我国南方地区长期施肥下,与持续种稻模式相比水旱轮作模式加速了水稻土的酸化,化学氮肥施用量的增加是导致其酸化的重要原因;起始pH相对较高(pH6)的红壤显著酸化化学氮肥用量增加导致其显著酸化。因此,控制和减少化学氮肥的用量是防止水旱轮作模式下土壤及红壤旱地进一步酸化的重要措施。     

不同土壤管理与施肥模式对茶园土壤环境及茶叶产量的影响

茶园大量施用化肥产生的土壤酸化及水环境污染等环境问题,严重限制着茶产业的绿色生态发展。设置化肥减量、秸秆地表覆盖、活覆盖(以草控草)、以生物炭为主的土壤调理剂、有机肥等6种处理措施,研究了不同土壤管理与施肥模式对茶叶产量和茶园土壤环境的影响。结果表明:施用以生物炭为主的土壤调理剂使茶叶产量增加,茶园土壤有机质含量提高、基本肥力状况改善,同时使硝态氮(NN)、铵态氮(AN)土-水界面迁移数量减少,茶园径流中氮磷元素流失减轻,环境效益较好;氮肥的使用使土壤的pH值下降,引起茶园土壤酸化;免耕覆盖(秸秆地表覆盖、活覆盖)、施用有机肥和生物炭土壤调理剂均能提高土壤pH值,抑制土壤酸化;免耕覆盖在控制杂草方面效果比较明显,减少人工除草成本效益显著。另外,研究发现试验茶园径流水中磷素形态以可溶性总磷(DTP)为主,可溶性磷占总磷(TP)的70%～92%;土壤pH值随季节发生变化,7月升高,9月降低,11月再回升。因此,施用有机肥、免耕覆盖、以生物炭为主的土壤调理剂种植技术模式可以在不施用化肥的情况下提高茶叶产量、改善茶园土壤环境质量、减少环境污染,可以替代传统的种植模式。     

1984年以来广东水稻土pH变化趋势及影响因素

利用广东省1984年以来的长期定位监测数据,对全省20多年来的水稻土pH变化趋势进行了分析。结果表明:1984年以来,全省水稻土整体呈现明显的酸化趋势,期间水稻土pH下降了0.33单位,强酸和酸性土壤的分布频率呈明显的上升趋势,分别增加了3.2%和21.9%;珠三角地区的水稻土pH下降了0.54单位,明显高于其他区域。单施化肥使土壤pH降低,而长期坚持化肥结合有机肥施用可以提高土壤抵抗酸化的能力,提高水稻土pH。重化肥而轻有机肥是导致广东省水田土壤pH下降的主要原因,同时日益严重的酸雨也是加速土壤pH下降的重要因素。今后应重视施用有机肥,减缓水稻土的酸化进程。     

氮肥对镉污染土壤上小油菜生长及镉吸收特征的影响

利用盆栽试验,研究了氮肥种类和尿素用量对小油菜(Brassica chinensis Linn)产量和镉含量以及土壤有效态镉含量变化的影响。结果表明,硝酸钙显著提高产量,硫酸铵的增产效果最差。硝酸钙能提高土壤pH值,钙离子可使土壤中有效态镉含量增加。相对于普通尿素,包膜尿素对土壤pH值影响不大,但能明显降低土壤有效态镉含量;其他肥料使土壤pH值降低,土壤有效态镉含量升高,施用硝化抑制剂双氰胺(DCD)效果更明显。相对于硝酸钙,施用尿素和硫酸铵能显著降低小油菜根系和地上部镉含量,但小油菜对镉的转移系数与氮肥种类及用量无关。高量尿素显著降低土壤pH值,但尿素用量对其他指标无影响。     

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。