长期施肥对棕壤团聚体组成及其主要养分赋存的影响

采用干筛法对长期不同施肥处理棕壤进行团聚体分级,并对不同级别团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量与分配进行分析,探讨了土壤团聚体与土壤肥力状况的关系。结果表明,棕壤团聚体以0.25~1mm为优势粒级。有机肥(猪粪)施用与有机无机(猪粪+氮肥)配施不仅增加了大团聚体含量,提高了团聚体稳定性,而且还增加了各粒级团聚体的SOC、TN、TP和TK含量,其中大团聚体中增加较多(0.25mm)。无机肥(氮肥)施用减少了大团聚体含量,降低了土壤团聚化程度,同时降低了各粒级团聚体的SOC、TP和TK含量。各施肥处理下大团聚体较微团聚体中含有更高的碳、氮、磷和钾储量。有机碳、全氮和全磷储量均与2mm团聚体含量呈显著正相关(P0.05)。2,1~2mm团聚体含量和平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)呈显著正相关(P0.05),其中2mm团聚体含量与MWD、GMD达到极显著正相关(P0.01)。因此,在农业生产过程中可以施用有机肥来改善土壤结构,提高土壤肥力。     

长期不同施肥黑土团聚体有机碳分布特征

土壤有机质是土壤的重要组分部分,在土壤肥力、环境保护及农业可持续发展等方面都具有重要作用。团聚体是土壤结构的重要组成部分,是形成土壤良好结构的物质基础,能够综合地反映土壤整体的肥力状况,其大小和含量成为土壤质量高低、抗侵蚀能力强弱的指标。近年来土壤有机质和团聚体的相互关系及其影响因素的研究越来越受到重视。本研究利用黑土长期定位试验4个典型施肥处理:有机肥马粪与无机肥氮磷钾混合施用(MNPK)、施用化肥氮磷钾(NPK)、施用有机肥马粪(M)和不施肥处理(CK),分析土壤团聚体粒级组成,以及不同粒级团聚体中有机碳含量分布特征,并分析不同粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率。结果表明:长期定位施肥的黑土(0~20 cm)进行团聚体颗粒分级后,土壤2 mm~0.25 mm和0.25 mm~0.053 mm团聚体为优势粒级,二者占土壤团聚体总量的46.5%和39.6%。各处理团聚体中有机碳含量因粒级而异,0.25 mm~0.053 mm粒级团聚体有机碳含量最高,0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量最低。有机无机肥配施(MNPK)处理各粒级有机碳含量较对照都有不同程度增加,MNPK、M、和CK处理在2 mm~0.25 mm对土壤有机碳的贡献率最大,分别为53.0%、45.7%和51.1%,单施化肥处理(NPK)在0.25 mm~0.053 mm对土壤有机碳的贡献率最大为47.9%。以上结果与各粒级团聚体在长期施肥土壤中所占比例相一致。     

长期施用化肥条件下土团聚体中有机碳与养分分布

[目的]探究长期施肥与小麦—玉米轮作下(蝼)土表层水稳性团聚体组成及对团聚体中有机碳和养分分布的影响,为评价长期施肥对改善(蝼)土肥力状况的影响提供科学依据.[方法]利用田间长期施用化肥与轮作定位试验,通过湿筛法分离土壤水稳性团聚体,得到土壤团聚体构成,并测定不同粒径团聚体中有机碳和养分的含量.[结果]结果表明长期施用化肥显著影响土壤水稳性团聚体含量,长期施肥降低了＞2 mm的水稳性团聚体数量,增加了＜1 mm的水稳性团聚体含量.施肥在一定程度上提高了水稳性团聚体有机碳的含量,但施用高量氮、磷下0.25～0.5 mm和＜0.25 mm水稳性团聚体中有机碳含量明显低于施用低量氮、磷肥料.不同施肥处理土壤水稳性团聚体全氮含量变化趋势与水稳性团聚体有机碳含量基本一致.磷素在不施肥处理各粒径团聚体中均匀分布,低氮、磷处理各粒径团聚体中全磷含量差异较小,高氮、磷处理各粒径土壤团聚体中全磷含量变化无明显趋势.长期施肥降低了＞2 mm水稳性团聚体中全K含量,增加了＜2 mm的水稳性团聚体中全K含量.[结论]水稳性团聚体关系土壤有机碳、氮的数量,水稳性团聚体及其中有机碳、氮含量在氮磷化肥的长期施用下变化无明显规律,并且,长期施用氮、磷化肥下土壤磷素和钾素在土壤中的保存及供应能力也受到影响.因此,需要合理施肥管理,促进农田生产力的可持续发展.     

生物炭对豫西丘陵区农田土壤团聚体稳定性及碳、氮分布的影响

为研究生物炭对豫西丘陵地区农田土壤团聚体分布、稳定性及其碳、氮在团聚体中分布的影响,进一步探明生物炭对丘陵区农田土壤结构和养分的长期作用效果。采用田间长期定位试验,生物炭用量为0(C0),20(C20),40(C40)t/hm~2 3个处理,研究生物炭施用5年后对土壤团聚体组成及稳定性的影响,探究土壤团聚体中有机碳和全氮分布特性。结果表明:施加20,40 t/hm~2生物炭可提高0—20,20—40 cm土层的机械性0.5 mm以上粒级和水稳性0.053 mm以上粒级团聚体含量。在0—20 cm土层中,C20和C40处理下0.25 mm的机械性团聚体(DR_(0.25))分别较对照增加3.78%和6.83%,0.25 mm水稳性团聚体(WR_(0.25))分别较对照增加31.0%和49.45%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))分别较对照降低4.30%和6.85%,土壤团聚体破坏率(PAD)分别较对照降低9.71%和14.77%,土壤团聚体平均质量直径(MWD)分别较对照增加28.44%和45.34%,几何平均直径(GMD)分别较对照增加32.04%和54.92%。各粒级的有机碳和全氮含量随生物炭施用量的增加而增加,有机碳和全氮含量都以0.25～0.053 mm粒级最高,且0—20 cm土层的有机碳和全氮含量高于20—40 cm土层的有机碳和全氮含量;随着生物炭施用量的增加,2,2～0.25,0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮贡献率随之增加,而0.053 mm粒级微团聚体有机碳和全氮贡献率随之降低。总体来说,生物炭能够改善豫西丘陵地区农田土壤的团聚体结构,增加土壤大团聚体的含量,增强团聚体的稳定性,提高土壤团聚体中碳、氮含量,有利于豫西地区农田土壤肥力的保持和持续健康发展。     

植物篱-农作坡耕地土壤微团聚体组成及分形特征

利用植物篱控制水土流失的长期定位实验,采用数理统计法研究了13 a期植物篱-农作坡耕地土壤微团聚体组成及分形特征。结果表明,与传统横坡农作模式相比,植物篱能明显增加0.2 mm粒级土壤微团粒含量,尤其是0.2～0.05 mm粒级,提高了土壤微团聚体分形维数与团聚度,降低了坡耕地土壤小粒级微团聚体在下坡位的相对富集程度,优化了土壤大小粒级微团聚体的坡面分布。紫色丘陵区植物篱-农作模式下土壤微团聚体分形维数反映了坡耕地土壤的物理性质、养分肥力与抗蚀能力。     

片麻岩山地土壤团聚体分布及养分特征

为了探明太行山片麻岩山地土壤团聚体的分布及养分特征,以河北省平山县为试验地,研究了土壤团聚体分布、土壤养分特征以及各粒级土壤团聚体的养分贡献率。结果表明,风化层、半风化层土壤团聚体均以0.5~1mm粒级为主,2~5mm粒级次之,1~2mm粒级团聚体含量最少。有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾含量在团聚体中的分布存在一定差异。其中有机质、碱解氮含量均随着团聚体粒径的增大而升高;有效磷含量随团聚体粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;全氮、全钾、速效钾含量在团聚体中的分布相对较均匀;而全磷含量在5 mm粒级团聚体中最高,在其他粒径团聚体中分布均匀。不同粒级团聚体对土壤主要养分的贡献率有所不同,其变化趋势与土壤团聚体含量分布一致。总体来看,土壤团聚体中的养分约90%来自0.25mm粒级的团聚体。     

紫色土柑橘园长期种植白三叶后的土壤团聚体有机碳及氮素分布特征

研究柑橘园长期种植白三叶对四川丘陵区紫色土有机碳及氮素在团聚体中分布的影响,为紫色土地力提升和柑橘园肥料合理运筹提供理论依据。2014—2020年在川东北丘陵区开展5年田间定位试验,设置柑橘园清耕及柑橘园间作白三叶2个处理,2020年3月,采集0～10、10～20和20～40 cm土层土壤样品,测定水稳性团聚体及有机碳、全氮含量。结果表明,川东北丘陵区柑橘园土壤水稳定团聚体以<0.25 mm小粒级为主,2～1 mm粒级含量最低。与清耕相比,柑橘园长期种植白三叶增加了2～0.25 mm粒级团聚体含量,减少了>2、<0.25 mm粒级团聚体含量,且不同土层之间均表现出这一趋势。种植白三叶显著提高土壤0～20 cm土层及不同粒级团聚体中有机碳和全氮含量,表现为随着粒级的减小含量逐渐增加、且随土层加深呈下降趋势。除0～10 cm土层>2、2～1 mm粒级外,柑橘园种植白三叶均能提高不同土层中各粒径土壤碳氮比。综上,柑橘园长期种植白三叶增加土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量,补充紫色土有机碳库和氮养分含量,能够改善土壤团粒结构,提升紫色土持续生产能力。     

长期定位监测黑土结构质量指标的分异研究

长期定位监测研究不同施肥处理黑土结构指标的分异结果表明 ,长期施用有机肥有利于 0 .0 5～ 0 .0 2mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2mm土壤粒级微团聚体形成及 >0 .2 5mm团聚体水稳性 ,并一定程度促进小粒级微团聚体的团聚 ;单施N肥处理土壤容重最大 ,对照处理土壤结构已明显退化且团聚体水稳性较低 ,而休闲地团聚体水稳性明显较高 ,表明有机质在土壤结构的形成和保持过程中起决定性作用     

长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响

采用我国东北地区的连续施肥28 a的典型黑土,通过颗粒分组的方法,研究了长期不同施肥处理对土壤团聚体形成和有机碳在各级团聚体中的分布规律,以及各粒级团聚体对养分的贡献能力的影响。结果表明,施用有机肥促进了土壤中大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,尤其以2~1 mm粒级增加的比例最大;而当化肥和有机肥配合施用后,主要促进土壤中<1 mm团聚体形成,尤其对0.5~0.25 mm粒级团聚体形成的促进作用最大。施肥(无论是有机肥还是化肥)能增加土壤有机碳含量,而且,化肥有机肥配合施用较单施化肥和单施有机肥的效果更好。随着团聚体粒级的降低,团聚体中有机碳的分配出现两个峰值,分别在2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级中出现。单施化肥处理及化肥有机肥配施处理与无肥处理相比均增加了0.5~0.25 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率;单施有机肥的处理与无肥处理相比增加了1~0.5 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率。然而,对于东北的典型黑土,2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级对土壤有机碳的保护作用最大,表明团聚体对有机碳的保护作用是碳分配和矿化分解作用的综合结果,通过调控施肥种类可以达到有效保护土壤质量和肥力的效果。     

长期施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响

为了探明施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响,以长期定位施肥近30年的耕地棕壤为研究对象,采用干筛法进行土壤团聚体分级,系统研究了单施有机肥及有机肥配施氮磷肥对耕地棕壤团聚体及不同形态钙素分布的影响。结果表明:与不施肥对照相比,施有机肥可增加1~2mm粒级团聚体含量,且随有机肥施入量的增加而增加,最高增加了66.68%;与单施有机肥相比,配施氮磷肥则降低了1~2mm粒级团聚体含量;与对照相比,单施及配施有机肥均降低了0.25~1 mm粒级团聚体含量,降幅最高达15.20%。单施及配施有机肥均提高了全土的全钙含量,其中单施高于配施,最高为施高量有机肥处理,增幅达11.67%;单施有机肥处理以1~2 mm粒级团聚体的全钙含量最高,配施氮磷肥后以0.053~0.25mm的最高;与对照相比,单施及配施有机肥均增加了各粒级团聚体水溶性钙含量;单施有机肥提高了土壤交换性钙含量,配施氮磷肥却相反;单施及配施有机肥处理均增加了全土酸溶性钙含量。相关性分析显示,耕地棕壤各级团聚体的全钙含量是影响各形态钙素分布的重要因素。因此,长期施有机肥不仅增加了耕地棕壤较大粒级团聚体含量,且可增加较大粒级团聚体的钙素含量。     

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。     

土壤团聚体中有机质研究进展

团聚体和有机质是保持土壤结构和肥力的基础,二者相互作用,不可分割,前者是后者存在的场所,后者是前者存在的胶结物质。在现有资料中,分别以团聚体和有机质为主要研究对象的报道较多,而团聚体中有机质性质的研究较少。本文从土壤有机质物理分组与化学分组相结合的角度,介绍国内外有关土壤团聚体中有机质的数量和特性及其对农业措施的响应方面的研究进展,内容包括团聚体分组、数量和稳定性,团聚体中的有机质的数量、未分组有机质的性质和腐殖物质组分的性质,颗粒分组中的有机质数量和性质,团聚体-密度联合分组中的有机质的数量和性质,不同土地利用方式和长期耕作施肥对团聚体中的有机质的影响等。以期推动不同粒级团聚体和不同HS组分相互作用及其对土壤固碳和肥力贡献研究工作的开展,为探索土壤有机质物理保护与化学保护之间的关系,揭示土壤固碳和培肥机理提供依据。     

半湿润区长期施肥对土壤结构体分形特征的影响

利用黄土高原南部半湿润地区长达25年田间肥料定位试验020.cm土层土样,研究了长期不同施肥模式与土壤结构体大小、结构体分形特征与土壤肥力的相互关系。结果表明,长期不同施肥模式下土垫旱耕人为土结构体分形特征存在一定差异:7种施肥处理土壤结构体分形维数分布在2.4388～2.6363之间,其中以化肥+厩肥处理土壤结构体分形维数最大,不施肥土壤结构体分形维数最低,说明化肥与有机肥长期配施对土壤团聚体结构分布影响较大。相关分析发现,土壤结构体分形维数与5～2mm团聚体间具有极显著的正相关关系(r=0.994,P0.01);与土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷含量均具显著正相关关系,与土壤碳氮比(C/N)呈显著负相关关系。在长期不同施肥模式下,分形维数对土壤性质变化的边际量亦有明显差异:土壤结构体分形维数每增加一个单位值,土壤有机碳、全氮、C/N、硝态氮和有效磷的变化依次为31.628%、2.404%、-6.014%、90.370%和172.760%。由边际分析可知,长期施肥条件下土壤结构体分形维数的变化对土壤有效磷、硝态氮的影响最大。     

长期施用绿肥对红壤稻田水稻产量和土壤养分的影响

通过对26年长期定位试验结果的统计分析,结果表明:绿肥与化肥长期配合施用有利于水稻稳产增产,减少化肥的使用量,提高化肥NPK养分的农学利用效率达60%以上。26年水稻平均产量以OM3处理(紫云英+猪粪)最高,比CK增产64.47%,比NPK处理增产6.86%;其化肥养分农学效率为16.33kg/kg,比NPK处理化肥养分农学效率高118.9%。绿肥与化肥长期配合施用土壤有机质、全氮和全磷均有所积累,积累的量与肥料施用量及有机肥种类相关,以紫云英+猪粪处理最优。土壤钾素均表现亏缺,土壤全钾和速效钾均低于试验前,亏缺幅度最小的是紫云英+稻草处理,其土壤全钾和速效钾分别比对照高4.28%和13.94%。通过对土壤有机质、全氮、全磷和全钾与水稻产量关性分析,相关系数最高的为土壤全钾(r=0.808**),说明缺钾已成为限制红壤稻田高产的主要肥力因子。     

长期定位施肥对潮土腐植酸含量及其相关因素的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究不同施肥处理对春秋两季土壤腐植酸含量、微生物生物量碳及转化酶活性的影响。结果发现,与不施肥对照相比,单施NK或单施PK对土壤pH和有机碳含量均没有显著影响;单施有机肥、施NPK化肥、1/2 OM + 1/2 NPK有机无机配施以及施NP等4种处理均显著抑制了土壤pH的升高,提高了土壤有机碳与全氮含量;其中单施有机肥还显著提高了土壤腐殖质中胡敏酸的含量以及微生物生物量碳和转化酶活性,有机肥与化肥配施效果次之。结果表明,长期施用有机肥更有利于提高土壤肥力质量与健康质量。     

长期不同施肥处理红壤旱地剖面养分分布差异

【目的】 研究长期不同施肥措施下红壤旱地的培肥效果、养分迁移特征以及环境风险,对制定红壤旱地合理的养分管理和培肥技术,促进畜禽粪便的循环利用具有重要意义。 【方法】 依托始于1986年的红壤旱地肥料定位试验,选取不施肥 (CK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK)、有机肥 (OM) 和有机肥和氮磷钾肥配施 (NPKM) 5个处理,采集0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm、80—100 cm土壤样品,分析了pH值、有机质及氮磷钾养分含量。 【结果】 连续施肥28年后,红壤旱地土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾等含量均随着土壤深度增加逐步降低。与对照相比,施用有机肥显著提高了0—40 cm土壤的pH值,其余处理pH有所下降。长期施用化肥后,红壤旱地土壤有效磷、全磷、碱解氮和全氮在0—20 cm耕层累积,土壤速效钾的累积则达到40 cm深;与化肥处理相比,有机肥和有机无机肥配施处理0—40 cm土壤的全氮、碱解氮、速效钾、有效磷和全磷的含量显著增加,土壤全氮和碱解氮的下移累积达到40 cm,而土壤全磷和有效磷的下移累积则达到了60 cm。红壤旱地长期施用猪粪等有机肥主要增加了0—40 cm耕层土壤的磷素累积,而在剖面80 cm以下未表现出明显累积现象。 【结论】 长期施用化肥 (28年)处理养分主要在0—20 cm红壤旱地耕层土壤累积,而长期施用有机肥或有机无机肥配施还可以明显提高20—40 cm土壤养分含量,养分下移累积作用明显。此外,红壤旱地长期施用有机肥可以缓解耕层土壤的酸化、提高耕层土壤肥力水平,是增加培肥深度的有效措施,但是长期施用猪粪导致的氮磷下渗深度增加可能引起的环境风险也应引起重视。      

培肥措施培肥土壤的效果与机理研究进展

土壤肥力是农业可持续发展的基础资源,培肥是维持农业土壤肥力水平最主要的措施之一,藉以补偿由于养分随农产品收获及农作物废弃物(如秸秆)带出农田对土壤养分库亏损造成的影响。如何对农田土壤进行有效培肥,达到既提高作物产量和品质,又使农田土壤保持较高肥力,同时有效控制农业面源污染,维护农田良好生态环境,已成为目前农业现代化面临的重要课题之一。本文综述了国内外有关培肥措施与土壤肥力水平关系的研究进展,重点阐述了培肥措施与土壤基本理化性状、土壤酶活性、土壤微生物肥力指标、土壤动物肥力指标之间关系的规律,并指出培肥措施与土壤肥力关系方面今后的研究重点,主要包括:有机肥的精细化高效化投入与土壤肥力关系研究、土壤动物学肥力指标的深入研究、土壤长期培肥的土壤生物学过程研究、土壤培肥与农业面源污染问题研究。本文旨在为通过合理培肥措施来提高农田土壤肥力及维护农田良好生态环境方面的深入研究提供科学依据。     

The role of iron oxides in the preservation of soil organic matter under long-term fertilization

Purpose

The aim of this paper is to enlighten the role of highly reactive iron (Fe) minerals in soil organic carbon (SOC) preservation in soil aggregates.

Materials and methods

The effects of four long-term (37-year) fertilization regimes (NPK, chemical fertilization; NPKM, chemical fertilization + cattle manure; M, cattle manure; CK, non-fertilization control) on organic carbon (OC) stability, soil iron fractions in bulk soil, and soil aggregates were studied to characterize the capacity and mechanism of Fe minerals to preserve SOM in soil.

Results and discussion

Long-term fertilization significantly altered the Fe fractions in soil and soil aggregates. The two applications with manure (NPKM and M) increased the non-crystalline Fe content, while the chemical fertilizer (NPK) increased the crystalline Fe content. Besides, long-term fertilization with manure greatly increased the content of SOC and soil total nitrogen (STN). The non-crystalline Fe was positively correlated with the SOC content in both soil and soil aggregates. Meanwhile, the long-term fertilization treatments greatly changed the mass distribution and OC content of soil aggregates.

Conclusions

Long-term manure fertilization promoted the formation of non-crystalline Fe fractions, which bounds to SOC to form soil macro-aggregates. Thus, the formation of SOC-Fe association in soil and soil aggregates plays a crucial role in SOC preservation.

     

基于JSP的棉花施肥管理决策系统的设计与实现

根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,在建立施肥模型和施肥方案的基础上,综合气候条件、区域土壤肥力状况、棉花需肥规律、土壤供肥性能与施肥模型等众多因素,以新疆兵团农五师81团为系统试行和试验地点,利用JSP+SQL,构建了基于JSP的棉花施肥管理决策系统,实现了条田信息管理、智能化施肥决策和数据信息管理的集成。结果表明本系统可为用户提供科学合理的施肥方案,以较少的投入产生较大的经济效益。