钾在潮土肥际微域中的迁移与转化

采用室内土柱实验研究了钾在潮土肥际微域中的迁移和形态转化.结果表明,在室温25℃、土壤含水量332 g/kg和容重1.22 g/cm3的条件下,经过7 d和28 d的扩散,钾在潮土中的迁移距离为40～75 mm,前期移动较快.在迁移距离内,土壤水溶性钾和交换性钾含量与距施肥点距离呈极显著线性负相关.施肥量和培养时间对水溶性钾和交换性钾含量在肥际微域中的分布均有显著影响,但对非交换性钾含量没有显著影响.外源钾进入土壤后在肥际微域中被固定的部分仅占5.6%～21.5%,绝大部分仍以有效态存在.     

腐殖酸对钾在褐土中迁移和转化的影响

采用室内土柱实验研究了腐殖酸与钾共施时腐殖酸对钾在褐土施肥点附件微域中迁移和形态转化的影响。研究结果表明,与单施KCl处理相比,共施腐殖酸没有明显改变肥料钾在褐土中的迁移距离,在培养7天时增加了肥际微域中的水溶性钾含量,而在培养28天时则降低了其含量;共施腐殖酸明显增加了交换性钾含量以及在土壤中的迁移量,但减少了非交换性钾的含量和迁移量。说明共施腐殖酸减少了土壤晶格对钾离子的固定,提高了外源钾在褐土中的有效性。     

NH4+对K+在土壤肥际微域中迁移和转化的影响

NH4^＋和K^＋共施在农田施肥中是很普遍的现象,研究它们共施后二者在土壤中的交互作用对指导施肥具有重要意义。采用室内土柱实验研究了共施条件下NH4^＋对K^＋在红壤和潮土肥际微域中的迁移和形态转化的影响,供试肥料为NH4Cl和KCl。试验结果表明,与单施K^＋相比,共施NH4^＋没有改变肥料钾在红壤和潮土中的迁移距离,但提高了肥际微域中的水溶性钾含量;在靠近施肥点附近,NH4^＋的施用减少了土壤交换性钾含量,这种作用在潮土中的表现不如在红壤中明显;与单施KCl相比,共施NH4Cl明显降低了施肥点附近土壤微域内的非交换性钾含量。研究结果表明,共施NH4Cl减少了土壤晶格对钾离子的固定,增加了钾的淋溶风险。     

氮钾肥对磷在红壤肥际微域中迁移转化的影响

在农田施肥中,氮肥和钾肥经常与磷肥一起施入土壤,一定程度上会影响磷的土壤化学行为。采用室内土柱实验研究了NH4Cl、KCl在与磷酸二氢钙(MCP)共施条件下对磷在红壤肥际微域中迁移和形态转化的影响。试验结果表明,共施NH4Cl或KCl未改变磷在红壤中的迁移距离,但对肥际微域中磷的形态转化产生了显著影响。与单施MCP相比,共施NH4Cl和KCl均显著降低了红壤肥际微域的土壤pH。在培养7 d和28 d时,共施NH4Cl均未对施肥点附近红壤的水溶性磷含量产生显著影响,而共施KCl在培养7 d时显著降低了水溶性磷含量,在培养28 d时却增加了水溶性磷含量。共施NH4Cl或KCl显著增加了红壤肥际微域内的酸溶性磷和有效磷含量。磷的迁移量回收结果表明,共施NH4Cl或KCl促进了磷从MCP中向红壤迁移,增加了磷的迁移量。     

沸石对磷在肥际微域中的迁移影响

磷在土壤肥际微域的迁移对其有效性有着较大的影响,以土柱试验和连续切片技术研究了天然沸石、钾沸石和铵沸石对磷酸二氢钙在红壤肥际微域溶解和迁移的影响.沸石与土壤间的离子交换作用促进了土壤本体难溶磷酸盐的溶解,钾沸石和铵沸石增加了磷酸二氢钙的溶解和迁移,土壤水溶性磷分布距离比对照增加了8 mm;而天然沸石作用相反.沸石降低了磷酸二氢钙在土壤肥际微域的初始溶解;在分布距离大于10 mm时,土壤水溶性磷含量大小依次为铵沸石钾沸石天然沸石对照.水溶性磷含量与分布距离间呈极显著指数负相关.土壤Olsen-P的变化与水溶性磷相反,其含量大小依次为对照天然沸石钾沸石铵沸石,Olsen-P含量与分布距离间呈极显著线性负相关.     

氮肥减施对养分在潮土肥际微域中迁移过程的影响

肥料减施增效对合理控制肥料用量、推进农业绿色发展、实施乡村振兴具有重要意义。本研究以尿素、磷酸二铵和硫酸钾为供试肥料，采用培养试验研究了氮肥减施对砂质潮土和壤质潮土肥际微域速效养分迁移过程的影响。以高产推荐施肥N 210 kg/hm²为基础，在氮肥减施20%时，速效氮磷钾进入砂质潮土肥际微域的比例比习惯施肥N315kg/hm²增加了15.71%、7.27%和13.14%，比高产推荐施肥增加了10.54%、3.79%和8.98%。速效氮迁移距离低于习惯施肥，与高产推荐施肥相当，为46 mm；有效磷迁移距离与两者无显著性差异；速效钾迁移距离分别增加了15.79%和10.00%。速效氮和有效磷进入壤质潮土肥际微域的比例比习惯施肥增加了53.08%、3.44%，比高产推荐施肥增加了14.28%、6.89%，迁移距离与习惯施肥、高产推荐施肥无显著性差异；速效钾比例和迁移距离则低于其他两个施肥量处理。     

长期施用钾肥对草甸土钾素形态的影响

通过连续13年的钾肥定位试验，研究了施钾对草甸土耕层土壤钾素各形态含量和比例的影响。结果表明，长期施用钾肥较不施钾处理可以增加耕层土中水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾的含量和在全钾中的比例，施钾量增加促进了这种状况，同时降低了矿物钾在全钾中的比例。随土层加深，大部分处理的水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾和非交换性钾含量和比例随之降低，而矿物钾和全钾含量相应处理却随之升高，其中施钾处理的效果明显。     

东北地区黑土、草甸土长期施钾对玉米产量及耕层土钾素形态的影响

本试验研究了东北三省代表性的草甸土、黑土上连续13年施用钾肥对玉米产量和耕层土壤钾素形态的影响。结果表明,施钾可明显增加玉米产量,辽宁、吉林、黑龙江三个定位点NPK1处理分别较对照(NP)处理增产10.2%、13.6%、17.5%,但钾肥量增大(NPK2处理)产量没有表现出同步提高。施用钾肥可增加土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾的含量和在全钾中的比例;施钾量增大,含量和比例随之提高,处理之间表现为NPK2NPK1NP。NPK2处理均与NP呈显著差异,两个土层表现基本一致,但在2040.cm土层下处理之间差距缩小。施钾总体增加了非交换性钾、矿物钾和全钾含量的同时降低了矿物态钾在全钾中的比例,三省试点的土壤表现基本一致。随土层加深,各点相应处理的不同钾形态含量和比例变化不尽相同。全钾在黑、吉、辽三点随土层深度的变化分别表现为降低、持平、升高。     

长期定位施肥对夏玉米钾素吸收及土壤钾素动态变化的影响

以长期定位试验为平台,夏玉米品种郑单136为材料,设置CK（不施肥）,NP（施氮、 磷肥）,NPK（施氮、 磷、 钾肥）和1.5MNPK（小麦季施高量氮、 磷、 钾肥+有机肥,玉米季仅施用化肥）4个处理,研究夏玉米钾素吸收规律及生育期内土壤钾素动态变化。结果表明,生育期内施钾与不施钾处理夏玉米干物质积累量均一直增加,在成熟期达到最大值; 在施用氮、 磷肥的基础上增施钾肥不但可以提高夏玉米地上部干物质积累量,同时也可以提高叶片及茎秆中的钾素含量,进而提高夏玉米整个地上部吸钾量;而在氮、 磷、 钾肥基础上增施有机肥,对夏玉米干物质积累无显著影响,但可显著提高茎秆及叶片的钾素含量和地上部钾素吸收总量。夏玉米钾素吸收主要集中在灌浆期之前,在灌浆期达到最大值,之后钾素出现回流现象。夏玉米收获后与播种前相比,土壤水溶性钾和交换性钾含量无明显下降或者略有增加,而非交换性钾明显下降,非交换性钾是夏玉米钾素吸收的主要形式。夏玉米吸钾量与播种前土壤3种形态的钾素含量呈显著正相关。因此,增施钾肥对于改善夏玉米生产,维持土壤钾素平衡及实现农业可持续发展具有深远意义。     

不同形态钾肥配比对油菜生物量及钾肥利用率的影响

采用盆栽试验方法,研究了不同形态钾肥配比对油菜生物量及钾肥利用率的影响。结果表明,与对照不施钾处理相比,不同形态的钾肥配比均能显著提高油菜生物量、钾素含量、钾素积累量,且含枸溶性钾的钾硅肥处理效果好于水溶性钾肥处理。油菜总生物量以含25%水溶性钾的钾硅肥处理最高,较对照不施钾处理显著增加66.3%。随着水溶性钾比例的增加,油菜钾素含量、钾素积累量及钾肥利用率有先上升后下降的趋势,在水溶性钾比例为25%和50%时均较高。综合结果表明,含25%～50%水溶性钾的钾硅肥效果较好。     

模拟降雨条件下聚丙烯酰胺应用对径流、侵蚀和土壤养分流失的影响

Soil erosion affects soil productivity and environmental quality.A laboratory research experiment under simulated heavy rainfall with tap water was conducted to investigate the effects of anionic polyacrylamide(PAM) application rates(0,0.5,1.0,and 2.0 g m-2) and molecular weights(12 and 18 Mg mol-1) on runoff,soil erosion,and soil nutrient loss at a slope of 5°.The results showed the two lower rates of PAM application decreased runoff while the highest rate increased runoff as compared with the control.Sediment concentration and soil mass loss increased significantly with the increasing PAM application rate.Compared with the control,PAM application decreased K+,NH4+,and NO3-concentrations in sediment and K+ and NH+4 concentrations in runoff,but significantly increased the mass losses of K+,NH4+,and NO-3 over soil surface except for the NH4+ at PAM application rate lower than 1.0 g m-2.PAM application decreased the proportion of K+ loss with runoff to its total mass loss over soil surface from 60.1% to 16.4%.However,it did not affect the NH4+ and NO3-losses with runoff,and more than 86% of them were lost with runoff.A higher PAM molecular weight resulted in less soil erosion and K+ mass loss but had little effect on runoff and NH+4 and NO3-losses.PAM application did not prevent soil erosion and the mass losses of K+ and NO3-under experimental conditions.     

冻融作用对农田土壤可溶性氮组分的影响

为了解非生长季农田土壤氮素转化过程,采用室内冻融模拟培养试验研究了不同冻融温度和冻融循环次数对东北4种典型农田土壤(棕壤、褐土、草甸土、黑土)可溶性氮组分含量的影响。结果表明:随着冻结温度降低,4种农田土壤可溶性无机氮(DIN,NO_3~–-N+NH_4~+-N)、可溶性有机氮(DON)和可溶性全氮(DTN)含量均显著增加。随着融化温度升高,除NH_4~+-N含量显著升高外,4种农田土壤NO_3~–-N、DON和DTN含量的变化行为受冻结温度和土壤类型的协同影响。随着冻融循环次数增加,棕壤和褐土NO_3~–-N、NH_4~+-N、DON和DTN含量均显著增加;草甸土NO_3~–-N、DON和DTN含量均显著增加,而NH_4~+-N含量显著降低;黑土NO_3~–-N和NH_4~+-N含量均显著降低,而DON和DTN含量则先升高后降低。不同类型土壤受冻融作用影响的响应能力不同,其大小顺序为褐土棕壤、草甸土黑土。可见,冻融作用促进了土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素,但同时也增加了土壤氮素流失风险。     

合成磷源在石灰性潮土中的形态转化及氮肥形态对其的影响

利用盆栽试验研究了几种人工合成磷源在轻粘质潮土根际和本体土壤中的形态转化及配施不同形态氮肥对其形态转化的影响 ,结果表明 ,作物耗竭引起根际所有形态无机磷不同程度的下降。施入土壤的DCP(CaHPO4 ·2H2 O)、OCP(Ca8(PO4 ) 6 )、Al P(AlPO4 ·nH2 O)等大部分转化为其它形态无机磷 ,而Fe P(FePO4 ·nH2 O)和FA(Ca10 (PO4 ) 6 F2 )大部分以自身形态存在 ,尤其是FA很少向其它形态转化 ,根际条件促进了它们向其它无机磷形态的转化。Al P和FA等的形态转化明显受氮肥形态的影响 ,Al P配施NO- 3 N下 ,绝大部分转化为磷灰石 ,NH 4 N配施下促进了FA向其它形态的转化 ,在所有的磷源处理中 ,根际和本体磷酸铁都有显著地增加 ,NH 4 N和CO(NH2 ) 2 处理下存在磷酸铁的根际累积 ;其次是磷酸二钙和磷酸铝也有明显地增加 ,二者存在根际的亏缺。不同磷源的形态转化规律与其有效性大小相一致。     

三种吡唑类硝化抑制剂在潮棕壤中的垂直和水平迁移

分别利用土柱淋溶试验和水平扩散试验研究了3种吡唑类硝化抑制剂[3-甲基吡唑(MP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和4-氯-3-甲基吡唑(ClMP)]随水在潮棕壤中垂直和水平迁移及与NH4+移动的同步性。结果表明,淋溶试验结束后(总淋洗量700 mm),各土层(0、10、20 cm)MP含量与NH4+-N含量的比值未发生变化,而DMPP和ClMP含量与NH4+-N含量的比值随土层深度增加显著降低。扩散试验结束后,在距圆心40 mm范围内,MP和DMPP含量与NH4+-N含量的比值均未发生较大变化,而ClMP含量与NH4+-N含量比值显著减小。研究结果说明,MP随水沿垂直和水平方向移动的速率几乎和NH4+一样,不存在同NH4+脱离风险,而DMPP和ClMP随水移动的速率比NH4+慢。     

尿素与有机肥配施对棕红壤氮素转化的影响

为了解析尿素配施有机肥对土壤氮库活动的影响,通过室内恒温培养试验研究尿素(225kg N·hm~(-2))分别与低量(30 t·hm~(-2))、中量(60 t·hm~(-2))及高量(120、150 t·hm~(-2))有机肥配施条件下棕红壤有机氮库、无机氮库的动态变化。结果表明,配施有机肥土壤的有机氮含量较单施尿素增加16.3%~85.6%。中、高量配施显著提高土壤氮素矿化速率(p0.05),加剧无机氮转化强度,与单施尿素相比,无机氮最大矿化量增加52.9~246.0 mg·kg~(-1),有效矿化持续时间延长5 d,转化量增大2.3倍~8.7倍;配施有机肥提高土壤氨化强度,加快铵态氮(NH_4~+-N)转化速率。与单施尿素相比,配施有机肥处理NH_4~+-N含量峰值增加2.6~42.6 mg·kg~(-1),平均氨化速率提高7.8 mg·kg~(-1)·d~(-1),转化速率增加1.4倍~8.8倍。一定量配施有机肥(30~120 t·hm~(-2))对土壤的硝化过程无显著影响,但过高量配施有机肥(150 t·hm~(-2)),强化土壤硝化作用,硝化速率较单施尿素提高4.2倍,引起土壤硝态氮(NO-3-N)大量累积。氮素表观平衡结果表明,中、高量配施有机肥显著增加培养体系氮素表观损失,60、90和120 t·hm~(-2)处理氮素损失量分别较单施尿素增加2.2倍、2.8倍和2.3倍,占总输入氮的27.5%~34.5%,其中,NH_4~+-N转化损失是体系氮表观损失的主要途径。本研究结果为棕红壤合理培肥提供了理论依据。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

不同浓度葡萄糖添加对黑土氨基酸转化的影响

通过室内培养方式,研究不同浓度葡萄糖与无机氮肥(NH4)2SO4配施对土壤微生物将无机态氮转化为氨基酸态氮过程的影响。结果表明:和单施(NH4)2SO4培养相比,葡萄糖与(NH4)2SO4配合施用显著提高了土壤微生物将无机态氮向氨基酸态氮转化的程度,高浓度葡萄糖的添加更有利于无机态氮的同化。同样培养条件下NH4+-N、NO3--N和微生物量氮的数据表明,添加碳源明显降低了土壤中NH4+-N和NO3--N的含量,而微生物量氮量明显提高。表明活性碳源的加入明显提高土壤微生物活性,起到调控土壤微生物将无机态N转化为氨基酸态氮速率和容量的作用。     

生物炭和秸秆对华北农田表层土壤矿质氮和pH值的影响

基于2014-2015年华北农田定位试验,设CK（单施氮磷钾肥）、C1（生物炭4.5t×hm^-2×a^-1+氮磷钾肥）、C2（生物炭9.0t×hm^-2×a^-1+氮磷钾肥）和SR（秸秆还田+氮磷钾肥）4个处理,对施用生物炭和秸秆还田对表层土壤矿质氮（NO₃^--N、NH₄⁺-N）含量以及土壤pH值的影响进行研究。结果表明,不同处理土壤矿质氮的动态变化趋势基本一致,施用生物炭和秸秆还田均可显著提高土壤NO₃^--N含量（P<0.05）,但对土壤NH₄⁺-N含量影响不大。与秸秆还田相比,高量施用生物炭有利于增加土壤NO₃^--N含量。各处理土壤中矿质氮主要以NO₃^--N为主,NH₄⁺-N含量均保持在一个较低水平。将冬小麦整个生育期内各处理土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量与夏玉米的相比,前者显著高于后者。在整个冬小麦-玉米轮作周期内,高量施用生物炭显著提高了土壤pH值,且各处理土壤NO₃^--N与土壤pH值呈显著负相关（P<0.05）,土壤NH₄⁺-N含量与土壤pH值相关性不显著;而各处理土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量与土壤含水量均呈显著正相关（P<0.05）。可见,添加生物炭对减少氮素的转化和流失具有较大潜力。