有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。     

施肥对采煤塌陷区复垦土壤理化性质和磷分级的影响

以山西省晋城市采煤塌陷区复垦土壤为研究对象,连续3年定位施肥研究施用有机肥(M)、无机肥(NPK)、有机肥+无机肥(NPK+M)对土壤理化性状、土壤磷分级的影响。结果表明:试验结束后,不同施肥处理土壤的pH、容重、全氮、全磷含量差异均不显著;单施有机肥处理的有机质含量显著高于单施化肥处理;有机肥+无机肥处理土壤速效磷含量高于其余处理,但处理间差异不显著。有机肥+无机肥处理能够明显提高土壤无机磷组分Ca_8-P含量;不同施肥处理均显著提高了Fe-P,处理间差异不显著;各处理的O-P、Ca_(10)-P增幅不明显;对照处理的不同无机磷组分含量总体保持下降趋势,其中Ca_8-P、Fe-P降幅较为明显。有机肥处理对活性、中活性组分,有机肥+无机肥处理对活性、中稳性有机磷效果明显,无机肥对有机磷组分效果不显著。相关性分析表明,Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P、中活性、中稳性有机磷与速效磷均呈显著正相关性,Ca_8-P、中活性有机磷与速效磷极显著相关。     

生物炭对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

以一年生“弗雷”葡萄幼苗为试验材料，采用盆栽试验，根据生物炭施用方式与炭土质量比，设置 5个处理，研究了生物炭不同施用方式及施用量对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:与不施生物炭(CK)相比，生物炭混施(HA、HB)和穴施(JA、JB)增加了土壤有机质、有效磷、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性，但小幅度降低土壤容重和 pH。同一施用方式下，生物炭施用量越高土壤碱解氮、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性越高；同一施用量下，混施处理土壤有机质和速效养分(碱解氮、有效磷、速效钾)含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性优于穴施处理，其中 HB(混施 5%生物炭)处理土壤有机质和速效养分含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性增加幅度最大，分别比 CK高73.7%、19.2%、42.3%、20.8%、10.5%、8.6%。土壤细菌 Alpha多样性分析表明 HB处理可以提高细菌丰度，但对细菌群落多样性影响甚微。穴施处理下硝化螺旋菌属菌群数量高于混施处理，而混施处理下节细菌属和假单胞菌属菌群数量高于穴施处理。UPGMA聚类分析及RDA冗余分析表明混施处理引起根际土壤微生物群落组成和结构发生较大变化，土壤碱解氮、有机质、速效钾及pH对细菌群落结构影响较大。综上，生物炭混施对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响优于穴施，其中 HB处理效果较优。     

水溶性有机肥与常规肥料的肥效对比分析

为了探讨水溶性有机肥与传统有机肥、化肥等相比在提高常见蔬菜的产量、品质及土壤速效养分、酶活性等方面的效果,采用土培小白菜试验,施用化肥(NPK)、鸡粪有机肥(M)和水溶性有机肥(WS),设置10个处理:CK(不施肥)、NPK、M、WS1(0.4 mL/kg土)、WS2(2 mL/kg土)、WS3(4 mL/kg土)、WS4(6 mL/kg土)、MNPK(1/2NPK+1/2M)、MWS(1/2M+WS2)、NPKWS(1/2NPK+WS2),分析了收获期小白菜和土壤的相关指标。结果显示,WS用量越大,小白菜地上部鲜重越大,但处理NPK、MNPK、MWS、NPKWS的地上部鲜重均与WS4(8.62 g/株)无显著差异;高剂量WS处理(WS3、WS4)的粗纤维含量平均比CK、NPK处理分别减少62.6%、38.3%,处理M和MNPK对降低粗纤维含量有同等效果。此外,施用WS的剂量越高,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量越高;土壤蔗糖酶活性在处理WS3、WS4中最高(均值10.1 mg/g),处理M次之(8.81 mg/g),在CK和NPK中最低(均值6.41 mg/g)。从经济效益来看,WS3、WS4处理的净收益为负值,而NPK和MNPK处理的净收益最高。因此,从产量、经济效益、土壤肥力可持续性等方面综合考虑,最佳推荐施肥措施是化肥配施鸡粪有机肥,水溶性有机肥在降低成本后可推广作为速效有机肥料来施用。     

不同施肥处理对玉米产量及土壤酶活性的影响

分析了不同施肥处理对玉米产量和土壤养分的影响,以及不同生育期内土壤纤维素酶、脲酶和过氧化氢酶的动态变化。结果表明,5个不同施肥处理产量均高于CK;秸秆配施无机肥加秸秆腐熟剂(FS)处理和有机肥配施70% NPK(OF)处理的效果最佳,有机无机复合肥(OI2)、有机无机复合肥(OI1)和常规无机肥(CF)处理次之,不施肥处理(CK)最低。FS处理较常规施肥处理提高了4.87%,有机肥配施70%常规无机肥(OF)处理较常规施肥处理的产量提高了3.39%。施肥处理均能提高3种酶的活性,并且表现出较强规律性:土壤过氧化氢酶在玉米拔节期出现活性高峰,土壤纤维素酶和土壤脲酶在玉米大喇叭口期出现活性高峰;FS处理在各个时期的酶活性较高。综上所述,秸秆还田配施化肥加秸秆腐熟剂有利于增加土壤酶活性与土壤养分含量,提高作物产量。     

长期定位施肥对土壤酶活性的影响及其调控土壤肥力的作用

为探讨长期施肥条件下土壤酶活性及其与土壤肥力的关系,对褐潮土肥料定位试验田第12年的土壤酶以及土壤养分因子进行了测定和分析。结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤有机质含量,全氮、全磷及速效氮、磷、钾含量,增强土壤转化酶、磷酸酶和脲酶的活性。玉米秸秆有利于提高土壤转化酶活性,而有机肥则主要提高土壤脲酶和磷酸酶活性;采用轮作方式比连作能更好地培肥土壤。土壤酶活性与土壤肥力之间具有很好的相关性,其中,磷酸酶、脲酶、转化酶活性与有机质、全磷、速效磷含量呈显著正相关;磷酸酶与碱解氮、速效钾,脲酶与速效钾,转化酶与碱解氮均呈显著相关。长期施肥不能增强土壤中过氧化氢酶活性,过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关。     

三种施肥模式对石灰性土壤培肥的影响

试验在中国科学院封丘农业生态实验站的石灰性潮土上进行 ,在氮、磷、钾固定用量和比例的基础上 ,选定全施有机肥、全施化肥、有机肥和无机肥配合施用三种处理。结果表明 ,这三种施肥模式都显著地提高了土壤全氮和速效氮、土壤全磷和有效磷、土壤全钾和速效钾含量。有机肥在提高土壤全氮和速效氮含量方面效果明显优于无机肥 ,对土壤速效磷含量的影响也高于无机肥 ,但是对土壤全磷含量的增加效应上不如无机肥大。无论是有机肥中的钾还是无机肥中的钾 ,对土壤全钾的贡献没有明显的差别 ;但是在土壤速效钾方面 ,无机肥中的钾对其影响大于有机肥中的钾。有机肥和无机肥的配合施用是提高石灰性潮土土壤肥力更好的方法。     

有机肥替代部分化肥对谷子产量、土壤养分及酶活性的影响

减少化肥施用量、提高土壤养分的可持续性,探究有机肥替代部分化肥对谷子生长发育的影响,为谷子减肥增效,稳产、高产提供理论依据。以‘冀谷42’为材料,在总养分一致的条件下进行田间小区试验,设置无肥空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、有机肥替代30%化肥(NPKM)、单施有机肥(M)共4个处理,探究较常规化肥减少肥料用量30%的条件下,有机肥替代部分化肥对谷子产量、生物量、根际与非根际土壤养分及土壤酶活性的影响。通过连续2年的定位试验,NPKM处理的产量为6042.3 kg/hm²,较NPK、M和CK处理分别增加了10.8%、12.9%和27.2%。NPKM处理显著提高了单株生物量,比NPK、M和CK处理分别提高了12.8%、5.6%和33.8%。与NPK处理相比,NPKM处理的土壤有机质含量提高了30.1%,达到显著水平,对铵态氮、硝态氮、有效磷和pH值无显著影响。NPKM土壤酶活性高于NPK、M和CK处理。在总养分一致化肥减量30%的情况下,NPKM处理改善了土壤养分并提高了土壤酶活性,增加了生物量和产量,有助于植株营养吸收,利于谷子生长发育,为谷子减肥增效、绿色高效提供理论依据和技术支撑。     

长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤有效养分影响

利用中国农业科学院红壤实验站开始于1982年的水稻长期定位试验,研究长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤速效氮、磷、钾含量的动态变化(1982—2011年)特征。29年研究结果表明:长期有机无机肥配施(NPKM)能提高水稻产量,培肥地力。长期施用化肥(NPK)导致水稻产量降低。稻谷产量随着施肥量的增加而增加。在等氮投入情况下,增施化学磷肥的增产效应要高于化学钾肥,且早稻表现尤为明显;长期单施有机肥和单施化肥对稻谷产量的影响没有显著差异。随着施肥时间的延长,各处理水稻产量差异越显著。各施肥处理土壤碱解氮增加速率表现为慢-快-慢三个阶段,有机肥的施用相较单施化肥,能够显著提高土壤碱解氮含量(p0.05)。土壤有效磷的累积主要与化学磷肥的施用有关,各施肥处理土壤有效磷历年平均含量变化趋势为:NPKM、NPM、PKMNPKM、NKM(p0.01);土壤速效钾以有机肥和化学钾肥配施的处理(NPKM、NKM、PKM)增加最快,单施化学肥料的处理(NPK)增加最慢。随着氮、磷施用量的增加,土壤中氮、磷素出现盈余,但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量;各处理土壤中钾素均表现为亏缺状态,红壤性水稻田至少每年应补充投入钾素200 kg hm-2才能基本维持土壤钾素平衡。     

长期施用不同有机肥对甘薯产量和土壤生物性状的影响

以花生—甘薯轮作的长期定位试验为研究对象,研究不同(类)有机肥对甘薯产量、土壤微生物丰度和酶活性的影响,为选取合适的有机肥在提高作物产量和改善土壤生物性状方面提供依据。共选取5个施肥处理:(1)CK,空白对照;(2)NPK,单施化肥;(3)NPK+SR,化肥+稻草;(4)NPK+M,化肥+商品有机肥;(5)NPK+P,化肥+猪粪。结果表明:与CK相比,NPK、NPK+SR、NPK+M和NPK+P处理均显著增加鲜薯产量和地上部生物量(P<0.05),其中NPK+P处理效果最好。与CK比较,NPK处理显著降低土壤细菌、真菌、固氮菌和活化有机磷微生物的丰度(P<0.05),而NPK+SR、NPK+M和NPK+P处理在不同程度上缓解了NPK处理对土壤微生物丰度的抑制作用。土壤酶的加权平均值(GMea)在一定程度上可用来评价土壤酶的总体活性。与CK相比,NPK、NPK+SR和NPK+M处理的土壤酶活性显著降低(P<0.05),而NPK+P处理的土壤酶活性有所提高;对于土壤单一酶活性,NPK+P处理与CK比较显著降低土壤脲酶活性(P<0.05),但显著提高酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性。此外,主成分和相关性分析表明,土壤养分和土壤有机碳与鲜薯产量和地上部生物量显著正相关,土壤pH是驱动土壤微生物丰度和土壤酶活性变化的主要因素。因此,长期有机无机肥配施通过提高土壤养分、有机碳含量以及调节土壤pH变化在提高甘薯产量和改善土壤生物性状方面取得良好效果。总体来说,化肥配施猪粪在培肥地力和增产增收方面效果最佳。     

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征

为了明确长期不同施肥措施下黑土作物产量及养分平衡特征,利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,以小麦-大豆-玉米轮作(3a)为一个周期,选取对照(不施肥,记作CK)、常量氮磷钾化肥配施(小麦施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为75、150 kg/hm2,玉米施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,K2O共施75 kg/hm2,记作NPK)、常量有机肥(施肥18 600 kg/hm2,记作M)、常量化肥有机肥配施(化肥施量同NPK,有机肥施量同M,记作MNPK)和二倍量氮磷化肥有机肥配施(小麦施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为150、300 kg/hm2,、玉米施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,有机肥共37 200 kg/hm2,记作M2N2P2)5个处理,研究了不同作物的平均产量、产量年际变化和土壤养分表观平衡。结果表明:1)较CK,长期平衡施用化肥或化肥配施有机肥提高了作物产量,多年平均增产率分别在82.5%~91.6%(小麦)和35.6%~40.9%(玉米)之间。长期不同施肥措施增产效果表现为M2N2P2MNPKNPKM,有机无机肥配施与单施化肥处理间作物产量差异不显著。2)长期不施肥处理小麦和玉米产量随试验年限推移呈下降趋势,降幅分别为13.93和42.61 kg/(hm2·a),大豆则以7.409 kg/(hm2·a)的速率增加。施肥处理小麦、大豆和玉米产量随试验年限的增加呈总体上升的趋势。3)在该试验条件下,长期施用常量化肥处理(NPK)和常量化肥有机肥配施处理(MNPK)土壤氮亏缺量分别为29.7和17.5 kg/hm2,磷盈余量分别为33.4和61.2 kg/hm2。各处理土壤中钾素均表现为亏缺,亏缺量在30.4~73.0 kg/hm2之间。MNPK处理氮、钾供应状况有所改善,较NPK处理分别增加12.2和27.6 kg/hm2。4)作物产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、降雨量、生育期日平均气温呈显著正相关关系(P0.05)。5)在黑土小麦-大豆-玉米典型轮作制度下,基于土壤养分平衡特征提出"稳氮、减磷和增钾"的施肥策略。该研究为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。     

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

长期有机培肥提高红壤性水稻土生物学特性及水稻产量的微生物学机制

  【目的】  依托位于江西红壤研究所的有机肥长期定位试验，探究长期施用紫云英、猪粪和秸秆还田对土壤微生物量、酶活性和产量的影响，阐明土壤微生物学特性对土壤肥力的生物指示功能，揭示影响作物产量和微生物学特性的关键环境因子。  【方法】  长期定位试验始于1981年，选取的6个处理分别为:CK (不施肥)、NPK (单施化肥)、M1 (早稻施绿肥)、M2 (早稻加倍施绿肥)、M3 (早稻施绿肥+晚稻施猪粪) 和M4 (早稻施绿肥+晚稻秸秆还田)，此外，有机处理 (M1、M2、M3和M4) 在施用有机物料的基础上，每季还补充一定量化肥（N 69 kg/hm2、P₂O₅ 30 kg/hm2、K₂O 67.5 kg/hm2）。于每季收获后测定水稻产量。2018 年早稻收获后，采集耕层 (0—20 cm)土壤，测定土壤化学指标、微生物量碳氮、脲酶及其他参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性。  【结果】  1) 2009—2018年间，长期施肥处理明显提高了水稻产量，其中M3处理的产量最高，其次为M2处理，二者均明显高于NPK处理；2) 土壤微生物量及酶活性均以有机处理 (M1、M2、M3和M4) 较高，其中M3处理土壤微生物量碳含量及各类土壤酶活性最高，M2处理土壤微生物量氮含量最高。有机处理较CK和NPK处理提高了土壤微生物熵。此外，微生物量碳氮和土壤酶活性与有机碳、全氮间存在显著或极显著相关关系；3) 有机碳与土壤微生物量 (0.895)、碳循环相关酶活性 (0.903)、氮循环相关酶活性 (0.854) 及水稻产量 (0.827) 呈显著正影响 (P < 0.05)；土壤pH与土壤碳循环相关酶活性 (0.378) 和氮循环相关酶活性 (0.365) 呈显著正影响 (P < 0.05)，对水稻产量 (0.211) 也表现为正影响，但不显著 (P > 0.05)。相较于pH，土壤有机碳含量在提高水稻产量、改善土壤微生物学特性上发挥了更为重要的作用。  【结论】  土壤微生物量碳氮和参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性均可作为土壤微生物学指标表征土壤肥力的变化。土壤有机碳含量是提高作物产量、调控土壤微生物量和酶活性的关键因子。在供试条件下，长期实行早稻施绿肥+晚稻施猪粪的有机培肥，是提高土壤微生物量及酶活性并提高水稻产量的最佳选择。     

等氮配施有机肥对喀斯特峰丛洼地农田作物产量与养分平衡的影响

基于自2006年在广西喀斯特峰丛洼地区开展的长期玉米/大豆套作定位施肥试验,选择2010—2014年监测数据,探讨等氮量投入条件下,不同比例有机肥替代无机氮肥对喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作系统作物产量及土壤养分的影响,为喀斯特峰丛洼地农田作物高效施肥及提高土壤肥力提供理论依据。试验选取4个处理:对照(不施肥,CK)、平衡施用化肥(NPK)、有机粪肥替代30%化肥氮(C7M3,按氮素计算,不足30%的PK用无机肥补充,肥料总量与NPK处理相同,有机粪肥为牛粪,下同)、有机粪肥替代60%化肥氮(C4M6,按氮素计算,不足60%的PK用无机肥补充),每个处理4次重复。于2010年、2012年、2014年大豆收获后采集土壤样品,测定土壤养分状况。结果表明:1)施肥处理土壤有机质、全氮、速效磷及速效钾含量均高于CK处理,其中C4M6处理有机质含量显著高于NPK处理(P0.05),全氮、速效磷和速效钾含量随着有机粪肥施用量的增加而增加。2)长期不同施肥处理玉米和大豆产量分别是不施肥处理的4.15~4.36倍、2.47~2.58倍。不同施肥处理的增产效果为C4M6NPKC7M3,但施肥处理间差异不显著(P0.05)。3)长期不施肥CK处理玉米产量随着试验年限推移呈下降趋势,降幅为5.45 g·m~(-2)·a~(-1),大豆产量却表现出增加趋势,增幅为1.50 g·m~(-2)·a~(-1)。长期施肥处理中,玉米和大豆产量总体呈增加趋势。4)施肥处理中,玉米季表现为钾素亏缺(NPK处理除外),大豆季表现为氮素亏缺。综合两季作物,只有C4M6钾素表现亏缺,亏缺量为7.9 kg·hm~(-2)。磷素在各施肥处理中盈余量较大,分别为81.2 kg·hm~(-2)(NPK)、83.4 kg·hm~(-2)(C7M3)和74.8 kg·hm~(-2)(C4M6)。综上,在喀斯特峰丛洼地玉米/大豆套作制度下,基于作物产量及土壤养分表观平衡特征提出有机粪肥可以代替部分化肥施用,在玉米季适当"减氮、稳磷和增钾",大豆季"稳氮、减磷和减钾"的施肥措施。     

长期轮作施肥棕壤磷素对磷盈亏的响应

【目的】 研究长期轮作施肥条件下棕壤磷素盈亏状况及其与土壤磷素的关系,为棕壤科学施用磷肥提供理论依据。 【方法】 玉米?玉米?大豆轮作长期施肥定位试验始于1979年,设不施磷肥 (CK)、施氮磷肥 (NP)、施氮磷钾肥 (NPK)、低量有机肥配施氮磷肥 (M1NP)、低量有机肥配施氮磷钾肥 (M1NPK)、高量有机肥配施氮磷肥 (M2NP) 和高量有机肥配施氮磷钾肥 (M2NPK),共7个处理。测定1979—2015年不同施肥处理土壤Olsen-P和全磷含量,计算了土壤磷的盈亏状况,分析了全磷和有效磷与累积磷盈亏之间的关系。 【结果】 CK处理土壤磷素水平处于亏缺状态,平均土壤年亏缺磷为9.0 kg/hm2;磷肥处理 (NP和NPK) 和有机肥配施磷肥处理 (M1NP、M1NPK、M2NP和M2NPK) 土壤磷素均处于盈余状态,且M2NP和M2NPK盈余较多。所有施肥处理的有效磷增量与土壤累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01),CK处理土壤每亏缺磷100 kg/hm 2,Olsen-P下降0.84 mg/kg;磷肥及有机肥磷肥配施处理每盈余磷100 kg/hm2,Olsen-P上升范围为1.97～7.23 mg/kg。除CK外,所有施肥处理土壤全磷增量与累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01)。土壤每盈余磷素100 kg/hm 2,各施肥处理全磷增加范围为0.03～0.04 g/kg。 【结论】 磷肥投入是影响棕壤全磷和有效磷水平的关键因素。长期轮作不施磷肥,棕壤磷素亏缺;长期轮作施用化学磷肥 (年均投入P₂O₅ 70 kg/hm2) 和磷肥有机肥配施 (年均投入P₂O₅ 126～182 kg/hm2),棕壤磷素有盈余,增施高量有机肥的盈余量高于增施低量有机肥,高于单施磷肥。磷肥配施有机肥提升棕壤有效磷的速率高于单施磷肥。      

长期施肥对土黑碳积累的影响

通过长期定位试验,探讨了20年不施肥（CK）、 单施化肥（NPK）、 秸秆和化肥配施（SNPK）、 常量有机肥和化肥配施（M1NPK）以及高量有机肥和化肥配施（M2NPK）5个施肥处理对土中黑碳含量及积累的影响。结果表明: 与CK处理相比,NKP处理对黑碳含量和积累没有明显影响; 有机肥和化肥配施（M1NPK、 M2NPK）对耕层（020 cm）土壤黑碳含量的影响较大,与CK处理相比,在土壤表层（05 cm）,M1NPK、 M2NPK分别提高了黑碳含量的108%和134%, 510 cm土层中黑碳含量增幅最高,分别提高164%和176%,在整个土层,M1NPK、 M2NPK处理分别增加了1.51和1.55倍; 秸秆和化肥配施（SNPK）下表层黑碳含量也有所增加,但增加幅度相对施用有机肥来说明明显较小。施肥对黑碳含量的影响主要发生在土壤表层,深层土壤黑碳受施肥影响较小。     

化肥有机肥配合施用下双季稻田氮素形态变化

为揭示有机无机肥配合施用下稻田氮素的动态及迁移特征,在湘南双季水稻农作区第四纪红土发育的红黄泥稻田上进行了连续6年田间试验。通过比较不施氮肥（PK）、施用有机肥猪粪（M）、化肥（NPK）及有机肥化肥配合（NPKM）,研究稻田表层全氮、无机氮动态变化,不同层次（25—30、55—60、85—90 cm）土壤溶液无机氮动态,耕层土壤无机氮动态等。结果表明,NH4+-N是红壤双季稻田无机氮素存在的主要形态,施用化学肥料处理（NPK）施肥后1～3 d表面水NH4+-N浓度占全氮比例可达0.5～0.9,有机肥处理（M）为0.3左右。不同层次土壤溶液及其土壤氮素浓度呈现一致的特征,即施肥后短期内出现浓度峰值随后迅速下降,且随着往下推移,氮素峰值出现时间延长,表层水全氮及无机氮在施肥后1～2 d出现浓度高峰,耕层土壤及25—30 cm土壤溶液无机氮浓度高峰约在施肥后3～5 d。化肥有机肥配施有利于水稻稳产高产,年产量达12.2 t/hm2,比不施氮肥的对照产量（7.3 t/hm2）增加68%;土壤有机质6年提升18.5%,显著高于化肥。施用有机肥（M）及有机无机肥配合（NPKM）显著降低了稻田表层水全氮及不同层次土壤溶液和耕层土壤NH4+-N峰值浓度,提高水稻产量和培肥土壤,有利于减少当前氮肥过量施用带来的环境负荷。