长期定位施肥对碱性紫色土磷素迁移与累积的影响

在25年稻麦轮作长期定位施肥试验点上，开展了碱性紫色土水旱轮作种植制不同施肥处理土壤剖面全磷、速效磷迁移和累积以及耕层土壤全磷、速效磷随时间的变化规律研究。结果表明，单施无机磷肥土壤磷可迁移至100 cm土层，Olsen-P可迁移至40 cm土层。有机无机磷肥配施不但使土壤磷可迁移至相同深度，且迁移量更大，Olsen-P可迁移至60 cm土层。耕作25年后，施磷处理土壤耕层磷素随时间的变化显著，MNPK处理耕层土壤全磷含量年增长率为0.033 g/kg，Olsen-P的年增长率为2.56 mg/kg。试验表明，连续数年施用足量磷肥后，作物施磷量可根据具体情况酌减，以节约磷肥资源和提高磷肥利用率；施用有机肥促进了磷素从耕层向底层的迁移，是造成土壤磷素迁移的一个重要因素。     

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。      

长期不同施肥紫色水稻土磷的盈亏及有效性

【目的】 研究长期施肥条件下土壤全磷、有效磷 (Olsen-P) 对磷素盈亏的响应，为西南紫色水稻土区科学施用磷肥提供依据。 【方法】 以四川遂宁34年 (1982—2015年) 长期肥料定位试验为平台，试验设8个处理，即不施肥 (CK)、氮肥 (N)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK)，分析了土壤磷素盈亏与全磷、Olsen-P的变化特征。 【结果】 不施磷肥 (CK和N) 作物每年从土壤中带走磷约13.22 kg/hm2，且维持在较低的变化水平；单施有机磷肥处理 (M与MN) 作物携出磷量比不施磷肥提高了约1.73倍，磷素携出量呈增加趋势；施用磷肥 (NP、NPK、MNP和MNPK) 作物携出磷量在41.71～45.62 kg/hm2之间，吸磷量随时间呈下降趋势。不施磷肥土壤磷素常年处于亏缺状态，施磷土壤磷素年均盈余量为8.76～88.79 kg/hm2，有机无机磷肥配施磷盈余量大于单施有机肥和单施无机磷肥，随施肥年限的延续磷盈余量呈上升趋势。土壤中磷含量随磷盈亏而变化，施用无机磷肥或有机无机磷肥配施土壤全磷和Olsen-P增量与磷盈亏呈显著正相关，而不施磷或单施有机磷这种响应关系不明显；土壤每盈余磷100 kg/hm2，NP、NPK、MNP和MNPK处理土壤中全磷分别增加0.14、0.16、0.015和0.018 g/kg，Olsen-P分别提高15.76、17.19、1.96和1.85 mg/kg。 【结论】 土壤磷素有效性随土壤磷素盈亏而变化，与加入磷素形态密切相关，西南紫色水稻土单施无机磷肥提升土壤磷含量的速率大于施用有机肥。      

长期施肥对塿土磷素状况的影响

利用塿土12年长期肥料定位试验,研究了不同施肥方式对耕层土壤全磷(TP)、有机磷(OP)与有效磷（Olsen-P）的影响。结果表明,施用化学磷肥提高了耕层土壤TP、Olsen-P含量,但并未提高OP含量;对照与磷钾处理的OP含量有降低趋势。当基于含氮量施有机肥时,土壤TP和Olsen-P含量大幅度提高,也提高了OP含量,但OP/TP比率在降低到一定程度后维持在一个较为稳定的水平;即使施用有机肥的处理,磷素也主要以无机形态累积。土壤Olsen-P与TP或两者的增加量都呈显著的线性相关,塿土TP每提高100 mg/kg,Olsen-P增加量约为20.8 mg/kg,且单位土壤全磷增加带来的Olsen-P增加有随施肥时间降低的趋势。在土壤Olsen-P含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量。基于有机肥中磷素含量来推荐有机肥施用或延长其施用的时间间隔,将有助于减少由于有机肥施用带来的磷素大量快速累积。     

不同施磷量下稻田土壤磷素平衡及其潜在环境风险评估

【目的】对南方赤红壤区不同施磷量下稻田土壤的磷素平衡及其潜在环境风险进行评估,为该地区合理施磷、 减轻农业面源污染提供依据。【方法】采用大田定位监测试验,3个不同年份(2011~2013年)早、 晚稻分别设置4个施磷水平(施磷范围为P2O5 0、 63~81、 126~162、 252~324 kg/hm2,分别用P0、 P1、P2、P3表示),连续3年测定早、 晚稻的稻谷和稻秆产量,分析其磷养分含量,以施磷水平与水稻地上部磷素累积量间的差值表示土壤磷素表观盈余量。同时,采集施基肥和穗肥后1、 2、 3、 5、 7和9 d的田面水,测定总磷含量,利用Split-line模型对2011~2012年每造水稻收获后小区耕层土壤Olsen-P含量和所有监测时间点的田面水总磷平均浓度进行分段回归,并对二者之间的相关关系进行分段回归拟合。【结果】 施磷量P2O5 63~81 kg/hm2的处理稻谷产量显著提高,但磷肥施用量增至2倍时,稻谷产量无明显增加,继续增至4倍时,前3造水稻稻谷的产量增加也不明显。施磷可不同程度地提高水稻地上部的磷素累积量、 土壤表观磷素盈余量和Olsen-P含量,且三者均随施磷量的增加而增加。在施肥后1~3 d内无磷处理田面水总磷浓度较高,是磷素流失的高危险期; 施磷量P2O5 63~81 kg/hm2的处理显著提高了施肥后2 d内田面水的总磷浓度,而P2O5 252~324 kg/hm2的处理在监测期间田面水总磷浓度均显著高于无磷处理。 Split-line模型模拟土壤Olsen-P与田面水总磷的关系,得出在本试验区土壤环境条件下,可能导致田面水中磷激增的土壤Olsen-P临界含量为19.0 mg/kg,对应的施磷量为P2O5 63 kg/hm2,与土壤磷素持平的施磷量一致。【结论】综合考虑水稻产量效应、 土壤磷素表观平衡和磷素环境风险,在本研究区域目前的土壤环境条件下,P2O5 63 kg/hm2为水稻产量较高、 环境风险较小的推荐施磷量。     

冬小麦?夏玉米体系磷效率对塿土磷素肥力的响应

【目的】 研究塿土区冬小麦?夏玉米轮作体系磷肥利用效率 (PUE) 和土壤肥力 (磷素) 的关系，可以界定土壤磷素的最佳管理范围及合理施磷量，为实现作物高产和减少磷素损失提供理论依据。 【方法】 采取塿土长期定位试验5个不同磷素水平的土壤，有效磷含量依次为3.90 (F1)、15.00 (F2)、23.60 (F3)、35.70 (F4) 和50.00 (F5) mg/kg进行盆栽试验，供试作物为小麦‘小偃22’和玉米‘郑单958’。每个磷素水平土壤上设置5个施磷量 (P₂O₅ 0、30、60、90、120 kg/hm2)。作物成熟后，收获地上部所有植株，晒干、脱粒后测定地上部生物量、籽粒产量，籽粒和秸秆样品粉碎后测定其含磷量。作物收获后均匀采集盆内土样约50 g/盆，风干并混匀后分别过1 mm和0.15 mm筛，测定土壤速效磷和全磷含量。计算冬小麦?夏玉米种植体系磷肥利用效率与土壤磷素水平的关系。 【结果】 F1土壤增施磷肥可显著提高小麦和玉米的籽粒产量，与P0相比，所有施磷处理小麦增产52.2%～119.7%、玉米增产94.7%～212.7%；F2、F3、F4和F5土壤磷肥增产效果不显著。经过两季作物种植，与P0相比，F2土壤施磷60 kg/hm2、120 kg/hm2和F5土壤施磷120 kg/hm2显著提高了全磷含量，其他磷水平土壤全磷含量无显著变化；F1、F2、F3、F4和F5土壤施磷处理的土壤速效磷含量分别增加了?4.08%～434.69%、26.49%～112.77%、6.74%～48.24%、4.07%～43.65%和?4.84%～28.29%。冬小麦磷肥利用效率 (PUE) 与土壤Olsen-P之间呈显著的正相关关系 (P < 0.05)，P30、P60、P90和P120线性关系决定系数分别达到0.996、0.899、0.760和0.820。夏玉米PUE在P30下随土壤磷素水平的提高呈二次抛物线形式增加，据此可得出在Olsen-P为12.32 mg/kg时PUE达到100%，当土壤速效磷为33.63 mg/kg时PUE达到最大值155.24%；在P60、P90和P120时，PUE随土壤Olsen-P含量上升而直线增加，Olsen-P分别达到12.22 mg/kg、16.64 mg/kg和14.39 mg/kg后维持在一个水平。整个冬小麦?夏玉米体系PUE随土壤速效磷的变化趋势和夏玉米类似，冬小麦 (P30) 和夏玉米 (P30) 总施磷量为P ₂O₅ 60 kg/hm2时，可算出土壤速效磷为17.97 mg/kg时PUE达到100%；当速效磷达到40.11 mg/kg时，PUE达到最大值131.51%。在同一磷素水平土壤上，随施磷量增加，小麦和玉米PUE均显著降低，尤其是施磷量高于60 kg/hm2后。 【结论】 关中塿土区冬小麦?夏玉米体系，小麦季土壤速效磷应大致控制在17～40 mg/kg范围内，玉米季土壤速效磷控制在13～34 mg/kg范围内进行管理；整个冬小麦?夏玉米体系将土壤速效磷大概控制在17～40 mg/kg范围内，总推荐施磷量为P₂O₅ 60～120 kg/hm2为宜。      

长期肥料定位试验栗钙土中磷肥在莜麦上的产量效应及行为研究

研究了高寒半干旱区8年肥料定位试验中,磷肥和有机肥在莜麦上的产量效应、土壤磷素的平衡、土壤Olsen-P及各形态无机磷的变化。结果表明,单施磷肥(N0P1)莜麦增产30.8%、单施氮肥(N1P0)增产109.4%、氮肥和磷肥配合(N1P1)施用莜麦增产314.0%;NP间表现出显著正交互作用,NP(N1和P1)交互作用增产86.9%;施用22.5和45.0.t/hm2有机肥分别比N0P0处理增产115.1%和220.1%;施用有机肥基础上增施磷肥无明显增产效应。不同施肥处理土壤Olsen-P和各形态无机磷的增减取决于土壤磷素的积累与消耗量,7年不施磷肥土壤Olsen-P降低3.3mg/kg。施用磷肥和有机肥土壤各形态磷库均有不同程度的积累;土壤磷素积累以无机磷为主,其中Ca2-P和Ca8-P的积累量分别占土壤无机磷变化总量的19.3%和25.4%,Al-P和Fe-P分别占23.8%和14.8%,O-P和Ca10-P共占13.0%。依据土壤磷素收支平衡状况计算出维持土壤磷素平衡的P2O5用量为45.0.kg/hm2。根据肥料效应函数计算出有机肥用量为0、22.5.t/hm2时,P2O5的最高产量用量分别为98.4.kg/hm2和87.4.kg/hm2。     

不同有机肥对矿区复垦土壤磷素累积及淋失风险研究

为探究定位培肥矿区复垦土壤过程中不同有机肥对土壤磷素累积状况及环境流失风险的差异。以山西省孝义市采煤塌陷复垦土壤为研究对象,研究不同有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)和化肥在4个施磷水平下(0,25,50,100 kg/hm²)培肥4年后对矿区复垦土壤全磷、Olsen-P、Mehlich3-P、CaCl₂-P以及磷饱和度(DPS)的影响及其之间的变化关系。结果表明:(1)施用有机肥增加土壤中磷素含量,且施磷量越大,对磷素含量的影响越明显,特别是土壤全磷、Olsen-P和Mehlic3-P,并使CaCl₂-P呈增加的趋势;与不施磷处理和化肥相比,施用有机肥提高了土壤磷饱和度(DPS);总体来看,不同施肥处理对土壤磷素含量的影响均表现为鸡粪 ≥ 猪粪>牛粪>化肥。(2)各施肥处理土壤Olsen-P与Mehlich3-P、Olsen-P与CaCl₂-P、Mehlich3-P与CaCl₂-P之间存在显著的线性相关性。(3)与猪粪、牛粪和化肥处理相比,鸡粪处理对矿区复垦土壤磷素流失风险影响最大,当磷饱和度(DPS) ≥ 39.31%、Olsen-P ≥ 26.24 mg/kg、Mehlich3-P ≥ 49.06 mg/kg时,土壤CaCl₂-P含量迅速增加。因此,可将上述指标作为矿区复垦土壤磷素流失的临界值,超过此值,土壤磷素流失风险加大,需要警惕对地表、地下水体的污染。     

娄土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议

确定临界土壤磷最佳水平及合理的施肥量可为实现作物高产和减少磷素损失提供理论依据。本研究以“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验为基础，利用长期试验积累数据并结合相关土壤分析，通过米切里西指数模型和两段式线性模型确定了土区冬小麦和夏玉米高产土壤有效磷临界值以及土磷素淋溶阈值并提出了施磷建议。结果表明，该地区冬小麦高产时土壤有效磷临界值为26.2 mg/kg，夏玉米为13.9 mg/kg。土壤有效磷随全磷的增加存在明显的临界点，当全磷含量为1.15 g/kg时，有效磷含量为34.8 mg/kg，高于此值后有效磷随全磷快速增加。土壤有效磷含量大于39.3 mg/kg时，磷素淋溶风险增大。无轮作情况下，当土壤有效磷含量分别为＜25、25～40和＞40 mg/kg时，冬小麦施磷量分别为P2O5 80～95、60～80和10～15 kg/hm2；当土壤有效磷＜15、15～40和＞40 mg/kg时，夏玉米施磷量分别为P2O5 70～85、55～70和10～15 kg/hm2。冬小麦-夏玉米轮作体系下，当土壤有效磷含量分别为＜15、15～25、25～40和＞40 mg/kg时，冬小麦施磷量分别为P2O5 100～120、90～100、80～90和15～20 kg/hm2，夏玉米施磷量分别为P2O5 50～60、45～50、25～40和5～10 kg/hm2。     

潮土CaCl2-P含量对磷肥施用的响应及其淋失风险分析

【目的】 土壤有效磷 (Olsen-P) 与可溶性磷 (CaCl₂-P) 含量之间存在着平衡，研究磷肥施用量对潮土CaCl₂-P和Olsen-P及其比值的影响，评价磷素的淋失风险，可为潮土区合理利用养分资源、减少磷肥投入和流失提供理论依据。 【方法】 选择长期定位监测基地的5个处理 (对照、NPK、预备处理、NPKM和1.5NPKM处理，简称OP1、OP2、OP3、OP4、OP5)，5个处理的土壤Olsen-P含量存在显著差异 (0.8、12.5、25.7、44.7、56.4 mg/kg)，据此在每个处理上再设置5个施磷量水平 (F0、F1、F2、F3、F4)，试验采取微区形式，随机区组设计，种植作物为夏玉米–冬小麦双季轮作。作物收获后，采集土壤样品，测定土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量，建立Olsen-P和CaCl₂-P之间的定量关系。 【结果】 土壤CaCl₂-P含量为0.07～2.68 mg/kg，约为Olsen-P含量的0.5%～5.6%。短期高量磷肥施用可以显著提高土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量，但土壤Olsen-P和CaCl₂-P的增加不同步。当土壤Olsen-P低于28.0 mg/kg时，CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加而降低，当Olsen-P增加至28.0 mg/kg后，CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加迅速增加，这表明磷肥施用首先提高土壤Olsen-P含量，Olsen-P增长到一定程度后CaCl₂-P才迅速增加。土壤CaCl₂-P和Olsen-P的关系符合双直线模型，突变点时土壤Olsen-P含量为30.2 mg/kg，对应的CaCl₂-P含量为0.3 mg/kg。当土壤Olsen-P含量超过30.2 mg/kg时，土壤磷素淋失风险增加。 【结论】 高量磷肥施用可以提高土壤CaCl₂-P含量，促进作物对磷的吸收，但同时增加了土壤磷素的淋失风险。研究区土壤磷素淋失临界值为30.2 mg/kg，微区试验中超过50%的小区土壤Olsen-P含量已经超过磷素淋失临界值，存在磷素淋失风险，应加强农田磷肥的科学施用和管理。      

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

施磷对麦/玉/豆套作体系土壤磷素变化的影响

小麦/玉米/大豆带状套作是四川省丘陵低山区主要旱地作物生产体系,了解该体系磷养分变化对优化磷肥管理和促进可持续生产有重要意义。本研究通过连续3年(2011—2013年)田间定位试验,设置P0、P1、P2、P3和P4共5个磷(P2O5)水平(玉米带分别为0 kg·hm-2、37.5 kg·hm-2、75 kg·hm-2、112.5 kg·hm-2、150 kg·hm-2,小麦-大豆带分别为0 kg·hm-2、45 kg·hm-2、90 kg·hm-2、135 kg·hm-2、180 kg·hm-2),探讨该体系中土壤全磷、速效磷、水溶性磷的变化规律和速效磷的年际变化。结果表明:在麦/玉/豆套作体系中施磷165 kg(P2O5)·hm-2(玉米带75 kg·hm-2,小麦-大豆带90 kg·hm-2),可以满足体系作物对磷的需求,基本达到磷的表观平衡,维持土壤速效磷含量在20 mg·kg-1左右。3年后5个磷水平下体系耕层土壤(0~20 cm)全磷变化量分别为-0.024 g·kg-1·a-1、-0.016 g·kg-1·a-1、0.016 g·kg-1·a-1、0.11 g·kg-1·a-1、0.15 g·kg-1·a-1,速效磷变化量依次为-1.2 mg·kg-1·a-1、-0.9 mg·kg-1·a-1、0.2 mg·kg-1·a-1、2.0 mg·kg-1·a-1和2.7 mg·kg-1·a-1。通过线性平台函数的模拟,该体系中玉米、小麦、大豆产量的土壤速效磷临界值分别为16.5 mg·kg-1、12.6 mg·kg-1和8.8 mg·kg-1。当土壤全磷含量低于0.55 g·kg-1时,土壤全磷每增加0.1 g·kg-1,土壤速效磷增加1.70 mg·kg-1;当土壤全磷大于0.55 g·kg-1,全磷每增加0.1 g·kg-1,土壤速效磷增加6.49 mg·kg-1。当土壤速效磷含量在40 mg·kg-1以下时,速效磷每增加1 mg·kg-1,水溶性磷增加0.017 mg·kg-1。综上,在麦/玉/豆体系磷肥管理中应该维持土壤全磷含量低于0.55 g·kg-1,同时速效磷含量在20 mg·kg-1左右,这样既可以保证作物产量和系统生产力又不会产生较大的环境威胁。     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

设施蔬菜土壤剖面氮磷钾积累及对地下水的影响

针对设施栽培中传统施肥灌溉带来的养分浪费和环境污染问题,采集河北省定州市设施蔬菜、农田土样及相应的地下水样品,分析了不同设施蔬菜种植年限土壤剖面中速效养分的累积规律及地下水受硝酸盐污染的程度。结果表明:0～200cm和0～400cm设施土壤的速效养分累积均高于对照农田。低龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为377.2mg·kg-1、448.8mg·kg-1、1405.6mg·kg-1、30.6mg·kg-1,分别是对照农田的4.7倍、4.6倍、1.4倍和11.5倍;老龄棚硝态氮、速效磷、速效钾及水溶性磷含量分别为629.1mg·kg-1、555.0mg·kg-1、2567.1mg·kg-1、35.2mg·kg-1,分别为对照农田的6.4倍、16.3倍、2.7倍和12.0倍。设施土壤速效养分深层累积比例随棚龄增加而增加。设施蔬菜栽培区表层地下水(地下饮用水,20m)受硝态氮污染严重,超标率和严重超标率为39.3%和7.1%;而深层地下水(农田和大棚灌溉水,40m)硝态氮含量7.4mg·L-1和9.6mg·L-1,超标率分别为25.0%和37.5%,无严重超标水样。     

添加脲酶抑制剂NBPT对麦秆还田稻田氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮素损失的重要途径,为探明脲酶抑制剂NBPT对小麦秸秆还田稻田中氨挥发的影响,采用密闭室通气法,在太湖地区乌珊土上,研究了脲酶抑制剂n-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对小麦秸秆还田稻田中施肥后尿素水解和氨挥发动态变化的影响。结果表明:稻田氨挥发损失主要集中在基肥和分蘖肥时期。添加NBPT可明显延缓尿素水解,推迟田面水NH4+-N峰值出现的时间,并降低NH4+-N峰值,降低了田面水氨挥发速率和挥发量。NBPT的效果在基肥和分蘖肥施用后尤为明显,不加NBPT时施入的尿素在2~3 d内基本水解彻底,NH4+-N和氨挥发速率在第2 d即达到峰值,两次施肥后NH4+-N峰值分别为132.3 mg·L-1和66.3mg·L-1,氨挥发峰值为15.6 kg·hm-2·d-1和10.4 kg·hm-2·d-1;而添加NBPT后,NH4+-N峰值推迟至施肥后第4 d出现,NH4+-N峰值降至70.7 mg·L-1和51.6 mg·L-1,氨挥发峰值降至4.7 kg·hm-2·d-1和2.6 kg·hm-2·d-1。添加NBPT使稻田氨挥发损失总量从73.3 kg(N)·hm-2(占施氮量的24.4%)降低至34.5 kg(N)·hm-2(占施氮量的11.5%),降低53%。在添加小麦秸秆稻田中添加NBPT通过延缓尿素水解而显著降低了氨挥发损失。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性

为了给玉米磷高效利用提供理论依据, 在低磷土壤(Olsen-P 4.9 mg·kg^-1)上, 通过田间试验, 研究了施磷0(T₀)、50 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₁)、100 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₂)、200 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₃)、1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₄)对两个玉米品种"鲁单9002" (LD9002)、"先玉335"(XY335)的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响。结果表明: 两玉米品种根际土、非根际土速效磷含量在不同生育时期都表现为T12O₅)·hm^-2的T₃处理非根际土转化为根际土土壤磷的量最大, 同时玉米生物量、产量、磷转移量也达到最高, 而施磷1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理玉米生物量、产量与中磷水平相比没有显著增加, 但植株吸磷量较高。XY335的花后磷转移量小于LD9002。相关分析表明, LD9002根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶吸磷量之间显著相关, 以播种后79 d与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关系数最高; 而XY335根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶磷浓度之间显著相关, 在播种后47 d期间与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关性最好。因此, 在低磷土壤上, LD9002和XY335分别在播种后79 d和47 d时是植株对磷的敏感期, 可以通过测试根际土、非根际土速效磷含量来反映土壤的供磷状况; LD9002在79 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为54.95 mg·kg^-1、32.99 mg·kg^-1, XY335品种在47 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为51.24 mg·kg^-1、35.35 mg·kg^-1; 施磷量1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理两品种玉米产量、生物量、磷积累量与施磷量100~200 kg(P₂O₅)·hm^-2处理没有显著差异。     

3种蔬菜种植模式下土壤氮素平衡的比较研究

氮素利用效率用于反映当季作物从肥料中同化的氮量,这在农业生产实践中至关重要。不合理的氮肥施用将导致土壤板结、地下水污染以及作物品质下降等一系列问题,因此近年来备受关注。本文以中国农业大学曲周试验站日光温室有机蔬菜生产长期定位试验为基础,借鉴前人对于氮素平衡的研究方法,即氮盈余=氮输入(肥料氮+移栽苗带入氮+灌水带入氮)氮输出(收获物带出氮),研究2011年春季有机、无公害和常规3种温室茄子种植模式下土壤氮素表观平衡的盈余变化。结果表明:有机、无公害、常规3种种植模式下,土壤耕层0~20 cm土壤全氮含量差异极显著,其中有机生产模式最高,为2.6 g·kg 1,无公害生产模式为1.7 g·kg 1,常规生产模式最低,为1.3 g·kg 1;3种种植模式下氮素的总输入分别为1 150 kg·hm 2、1 182 kg·hm 2、1 433kg·hm 2,总输出分别为178 kg·hm 2、135 kg·hm 2、116 kg·hm 2,茄子单季产量分别为93 458 kg·hm 2、93 320kg·hm 2、90 209 kg·hm 2,最终氮素盈余量分别为971 kg·hm 2、1 046 kg·hm 2、1 317 kg·hm 2。有机种植模式与无公害和常规种植模式相比,茄子单季产量分别提高0.1%和3.6%,氮素盈余分别降低7.2%、26.3%。综上,有机种植模式对耕层土壤的氮素累积贡献最大,且较无公害和常规种植模式相对高产。有机模式土壤氮盈余较少,表现出较高的氮素利用效率。本研究结果可为选择高产、健康的种植模式提供参考依据。     

Threshold of Soil Olsen-P in Greenhouses for Tomatoes and Cucumbers

Phosphorus (P) accumulation is a common phenomenon in greenhouse soil for vegetables. Excessive P accumulation in soil usually decreases the yield and quality of vegetables as well as potentially polluting water environments. Ninety-eight tomato and 48 cucumber greenhouses were investigated in the eight main vegetable production areas of Hebei Province, China. Soil Olsen-P, the electrical conductivity (EC), the pH value, the organic matter of the soil, and the cropping years of these greenhouses were investigated and analyzed in order to better understand the status of soil P accumulation and positively find effective ways to solve the excessive phosphate accumulation problem. The investigation showed that the ratio was above 70% for all of the greenhouses where the soil Olsen-P exceeded 90 mg·kg^?1 (upper bound of soil Olsen-P optimum value in greenhouse) in the 0–20 cm surface soil in the investigated greenhouses. There was a significant positive correlation between the soil Olsen-P content and the soil EC, between the soil Olsen-P and the cropping years, and the Olsen-P had a significant negative correlation with the soil pH value. It is concluded that supplying phosphate fertilizer excessively induced the soil EC to ascend and the pH value to descend, which increases the possibility of the soil secondary salinization and soil degeneration. The significant positive correlation between the soil organic content and the soil Olsen-P contents suggests that supplying organic fertilizer might mobilize soil residual phosphate. This also provides a good way to solve the problem of soil P accumulation. In order to further explore the threshold content of soil Olsen-P demanded by tomato and cucumber under the high soil Olsen-P condition, two tomato greenhouses (T1, T2) in Dingzhou and two cucumber greenhouses (C1, C2) in Wuqiang were researched. All of the greenhouses had ranges of soil Olsen-P content that were between 150 and 300 mg·kg^?1, which far exceeded the 90 mg·kg^?1 ideal. The P fertilizer application rates showed positive correlations with the soil Olsen-P contents and EC values in cucumber and tomato greenhouses in the current season. Analyzing T1 and T2 results showed that tomato was sensitive to the high soil Olsen-P contents ranging from 230.64 to 729.42 mg kg^?1 at the seedling stage (15 days after transplanting; DAT) and from 199.41 to 531.42 mg kg^?1 at the fruiting stage (90 DAT), because the yields correlated negatively with soil Olsen-P contents at each growth stage. It is suggested that the maximum soil Olsen-P threshold content for tomato should be lower than 230 mg·kg^?1 at the seedling stage and lower than 199 mg·kg^?1 at the fruiting stage. But cucumber yield did not change significantly as soil Olsen-P content rose from 248.75 to 927.62 mg kg^?1, 212.40 to 554.07 mg kg^?1, 184.48 to 455.90 mg kg^?1, and 128.42 to 400.96 mg kg^?1 at the seedling stage (15 DAT), early fruiting stage (50 DAT), middle fruiting stage (140 DAT), and late fruiting stage (235 DAT), respectively, suggesting that the maximal soil Olsen-P threshold content was lower than 249, 212, 185, and 128 mg·kg^?1 at each growth stage, respectively. The relationship between fruit qualities and soil Olsen-P contents at each growth stage was not evident. Activities of soil alkaline phosphatase (ALP) decreased as soil Olsen-P supply was raised in T1, T2, and C1 at the seedling stage. It is concluded that in an excess soil Olsen-P condition tomato yield decreases strongly as soil ALP activity decreases, whereas ALP activity has little direct effect on cucumber yield.     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。