石灰用量对水稻油菜轮作区土壤酸度、土壤养分及作物生长的影响

【目的】我国南方稻油轮作区土壤酸化趋势日趋严重,降低了作物产量。研究酸性土壤施用石灰对土壤养分及作物生长的影响,明确土壤速效养分、产量与作物养分吸收量对土壤pH的响应关系,为水田两熟区酸化土壤改良提供理论依据。【方法】2015—2018年在江西进贤县选择pH 4.5的水稻土,以熟石灰作为酸性土壤改良剂,开展田间定位试验。通过实验室模拟,计算出获得不同土壤pH情况下的熟石灰用量,试验设6个土壤pH梯度,分别为4.5、5.0、5.6、6.3、6.8、7.3,2015年匀地一年,为保证各处理土壤pH与匀地一年后实测pH基本一致,以一年为周期用熟石灰进行定量调整。【结果】（1）随着石灰用量和土壤pH的增加,土壤速效氮含量呈先增加后降低的趋势、交换性钙、交换性镁含量显著增加,土壤速效钾、有效磷含量显著降低;（2）随着石灰用量和土壤pH的增加,作物产量呈先增加后降低的趋势。土壤pH 6.4时（相当于6 145 kg·hm ^-2熟石灰用量）油菜产量达到最高,较土壤pH 4.5处理增加了202.2%;土壤pH 6.8时（相当于7 474 kg·hm ^-2熟石灰用量）,水稻产量达到最高,较土壤pH 4.5处理增加了61.2%。油菜、水稻产量降低50%时的酸害阈值分别为4.7、4.2;（3）土壤pH显著影响作物养分吸收量。随着熟石灰用量的增加,油菜氮磷钾吸收量呈先增加后降低的趋势。2016—2018年油菜氮磷钾吸收量与不施石灰处理相比,施石灰处理平均增幅分别为59.5%—181.4%、36.2%—188.8%、65.7%—198.9%;水稻氮磷钾吸收量呈先增加后降低的趋势,在pH 6.8左右水稻氮磷钾吸收量最大。2016—2018年水稻氮磷钾吸收量与不施石灰处理相比,施石灰处理平均增幅分别为11.1%—88.6%、13.5%—68.5%、9.7%—66.1%。【结论】施用熟石灰的情况下,随着土壤pH升高,土壤速效氮、交换性钙镁等含量增加,提高了产量,促进了作物对氮磷钾养分的吸收。在本试验条件下,稻油轮作区酸性土壤（pH 4.5）施用熟石灰的最佳用量为6 500 kg·hm ^-2左右,改良土壤的目标为pH 6.5左右,可获得我国南方稻油轮作区的作物稳定高产。     

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年（2017—2019年）的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减15%（SDF）4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮（TN）平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷（TP）增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017—2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9—26.7、1.3—2.8和15.6—27.0和0.8—2.0 kg·hm^-2,较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%—29.7%和21.9%—28.1%,TP流失量则降低1.3%—4.0%和1.0%—6.6%。秸秆还田能够增加土壤有机质等养分含量,短期内均能够降低土壤pH值,与F相比,SF处理的油菜和水稻季有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮平均含量增幅分别6.2%、8.4%、27.3%、19.5%、5.0%和7.0%、10.9%、17.7%、7.5%、5.1%。秸秆还田配施化肥能够提高作物地上部氮磷累积量。F处理的油菜和水稻地上部作物氮素、磷素累积量均值分别为105.0、20.4和134.3、36.7 kg·hm^-2,SF较F处理油菜和水稻季氮素累积量增加28.9%和7.8%,磷素增加12.1%和5.9%。秸秆还田提高了油菜-水稻轮作的周年产量,其中SF较F处理显著提高7.8%（2017年）和6.4%（2019年）。【结论】油菜-水稻轮作模式下秸秆还田配施化肥能够在保证作物产量的同时提高土壤养分含量,降低氮磷流失负荷。     

连续秸秆还田对油菜水稻轮作土壤磷素有效性 及作物磷素利用效率的影响

【目的】探究长江流域水旱轮作制度下,化学磷肥和秸秆还田配施磷肥对作物生产力的贡献,以及对土壤磷有效性和磷素效率的影响,为农田土壤磷素管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2018年在湖北省武汉市华中农业大学进行,选取定位试验中的3个处理,分别为：（1）不施磷（NK）;（2）施磷（NPK）;（3）施磷配合秸秆还田（NPK+S）。通过测定作物产量、磷含量及土壤有效磷,分析作物磷素利用效率,探讨土壤有效磷变化与磷累积盈亏的响应关系。【结果】与NK处理相比,NPK处理的油菜和水稻平均产量分别提高530.3%和35.9%,磷积累量分别提高495.3%和98.5%;与NPK处理相比,NPK+S处理的油菜和水稻平均产量分别提高19.1%和11.0%,磷积累量分别提高20.6%和11.7%;油菜产量和磷积累量对磷肥和秸秆的响应优于水稻。秸秆还田条件下,油菜和水稻的平均磷素农学效率分别提高6.8%和33.9%,油菜、水稻和周年的磷素累积利用率分别提高8.6%、17.0%和19.8%。秸秆还田对水稻磷素利用率和农学效率的影响更为显著。4年油菜水稻轮作后,不施磷处理土壤磷素累积亏缺110.2 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓为1.9 mg·kg ^-1;施磷处理土壤磷素累积盈余210.9 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓度（4.3 mg·kg ^-1）较不施磷处理提高126.3%;施磷配合秸秆还田处理土壤磷素累积盈余（222.1 kg P₂O₅·hm ^-2）较NPK处理增加5.3%,有效磷浓度（5.1 mg·kg ^-1）较NPK处理提高18.6%。秸秆还田显著提高了土壤有效磷浓度,但土壤磷盈余量没有明显增加。连续秸秆还田和施用化学磷肥条件下,水稻土每盈余100 kg·hm ^-2的磷,NPK和NPKS处理土壤有效磷分别提高1.8和2.0 mg·kg ^-1。秸秆还田促进了土壤磷素有效化。【结论】施磷显著增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提升了土壤磷盈余量和有效磷浓度;秸秆还田在施磷肥的基础上进一步增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提高了作物特别是水稻对磷素的利用率和农学效率,同时能够在避免土壤磷素过量积累的情况下提高土壤有效磷浓度。     

长期施肥紫色土有效磷变化及其对稻麦轮作产量的影响

【目的】通过总结分析长期施肥处理下紫色土稻麦轮作土壤有效磷的变化特征,以及土壤磷素变化对作物产量的影响,为紫色土稻麦轮作磷素管理提供理论依据。【方法】依托国家肥力监测网紫色土肥力监测试验站27年的稻麦轮作定位试验,选取10种不同施肥处理：CK处理（只种作物不施肥）;N、NP、NK、PK、NPK为不同氮（N）、磷（P）、钾（K）化肥配施处理;M、NPKS、NPKM、1.5NPK+M为有机肥（M）、秸秆还田（S）及其与化肥配施处理。试验数据涵盖1991—2018年,测定不同施肥处理下土壤有效磷含量和作物产量,计算100 kg籽粒磷素吸收量和磷肥利用率,分析土壤磷素变化对累积磷盈亏的响应,采用不同模型计算土壤磷素农学阈值。【结果】长期施用磷肥能够显著提高土壤有效磷含量,各施磷处理有效磷年均增量为0.80—2.32 mg·kg^-1;而不施磷处理CK、N、NK和单施有机肥处理M的土壤有效磷含量则逐年下降至平稳状态。不施磷处理土壤磷素一直处于亏缺状态,施磷各处理27年后土壤累积磷盈余量为244.8—698.2 kg P·hm^-2,其中1.5NPK+M处理累积磷盈余量最高;施磷处理土壤累积盈余量与土壤Olsen-P增量呈显著线性相关,土壤每盈余磷100 kg·hm^-2,土壤有效磷含量提高4.27—6.5 mg·kg^-1。磷肥施用能显著提升稻麦轮作系统作物产量和吸磷量,100 kg水稻籽粒需磷量为0.17—0.41 kg,100 kg小麦籽粒需磷量为0.25—0.57 kg;试验各处理的磷肥利用率为10.3%—39.7%;4种模型（线性-平台模型、双直线模型、BoxLucas模型和米切里西模型）均能较好地拟合作物产量与紫色土有效磷含量的响应关系,其中双直线模型的拟合度最好,其计算的水稻和小麦的土壤有效磷农学阈值分别为13.28和9.93 mg·kg^-1。 【结论】在紫色土水稻-小麦轮作体系中,合理施用磷肥能显著提高作物吸磷量、产量以及土壤有效磷含量。推荐双直线模型用于计算紫色土稻麦轮作体系下土壤有效磷的农学阈值,生产上应根据土壤有效磷含量及其农学阈值调整磷肥施用量。     

湖南祁阳县土壤酸化主要驱动因素贡献解析

【目的】以湖南省祁阳县为例,定量化分析整个县域不同土地利用方式下土壤的致酸因素,为我国的红壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过搜集大量公开发表的文献、统计年鉴等,获取施肥量、主要农作物产量和林木生物量,以及地上部不同部位的养分含量等数据,基于经典的H ⁺产生量的计算方法,解析氮循环过程、盐基离子吸收和酸沉降等三个关键过程的相对贡献大小。 【结果】对于整个祁阳县域,氮循环（N）过程致酸贡献率为66.5%（65.3%—68.8%）,盐基（BC）吸收为33.0%（30.1%—34.4%）,酸沉降则仅为0.5%（0.3%—1.7%）。无论是农田还是林地,氮循环过程都是产生H ⁺的主要来源,是土壤酸化的主要驱动因素。3种土地利用方式中,单位面积旱地农田的H ⁺净产量（产酸量）最高,达到19.0 kmol·hm ^-2·a ^-1,其次为水田（16.5 kmol·hm ^-2·a ^-1）,林地的产酸量（3.2 kmol·hm ^-2·a ^-1）最低,旱地农田产酸量约为林地产酸量的6倍。6种主要农作物体系产酸量存在很大差异,从10.1 kmol·hm ^-2·a ^-1 到 30.0 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,产酸量从大到小依次为：大豆>油菜>花生>水稻>玉米>甘薯,油料作物（油菜、花生、大豆）产酸量普遍大于粮食作物（水稻、玉米、甘薯）的产酸量;6种不同农作物的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为45.3%— 78.3%,盐基吸过程为21.4%—54.2%。7种主要林地体系产酸量也存在很大差异,从2.0 kmol·hm ^-2·a ^-1到27.8 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,柑橘>板栗>油茶林>马尾松>杉木>竹>湿地松,经济林（柑橘、板栗、油茶林）产酸量普遍大于用材林（马尾松、杉木、竹、湿地松）的产酸量;7种林木体系的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献率差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为46.1%—80.8%,盐基吸过程为19.0%—53.3%。采用“长期定位试验+土壤缓冲曲线”相结合的方法验证了本研究采用的H ⁺产生量的计算方法,土壤pH的模拟值和实测值呈极显著正相关,均方根误差（RMSE）为0.15,两者之间吻合度较高。 【结论】氮循环过程是祁阳县域土壤酸化的主控因素。土壤酸化过程总产酸量差异和致酸因素贡献的大小主要取决于土地利用方式、农作物种类和林地类型。     

核桃土壤养分评价及其与核桃产量的相关性分析

【目的】评价新疆叶城县核桃土壤养分有效性,研究其与核桃产量的相关性,分析限制核桃产量养分因子。【方法】在叶城县核桃园采集土壤测定有机质、速效氮、速效磷、速效钾、pH和可溶性总盐,进行土壤养分分级,分析各种养分与核桃产量的相关关系。【结果】有机质、速效氮、速效磷都属于中低水平,速效钾属于中等水平,69.7%的土壤pH大于8.5,98.6%的土壤可溶性总盐<2.0 g/kg。有机质、速效钾对核桃产量没有显著影响,速效氮>90 mg/kg时核桃增产13.1%,速效磷>20 mg/kg时核桃增产11.4%,pH>8.5时核桃减产17.1%,可溶性总盐>2.0g/kg时核桃减产15.0%。【结论】叶城县核桃土壤整体处于中低水平,pH值和可溶性总盐对核桃产量影响最大,其次是速效氮和速效磷。     

连续秸秆覆盖对土壤无机氮供应特征和作物产量的影响

【目的】采用田间定位试验研究方法,于2008-2010年研究了水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤无机氮供应特征和作物产量的影响。【结果】连续秸秆覆盖还田可以显著提高0-5 cm、5-15 cm和15-25 cm土层土壤NH4+-N、NO3--N含量,并且随着秸秆覆盖还田年限的延长和用量的提高,3个土层土壤的NH4+-N、NO3--N含量的增幅也随之增加。第5季水稻收获后,秸秆覆盖处理NH4＋-N、NO3--N含量的增幅分别达到了18.83%-36.70%和12.04%-37.70%。秸秆覆盖还田使水稻生育前期土壤NH4+-N、NO3--N含量降低,有利于减少NO3--N的淋失。而后期氮素得到释放满足作物生殖生长的需要,则有利于作物产量的提高。秸秆覆盖还田后,可以提高作物产量。其中旱季作物（小麦、油菜）的增产效应要高于水稻,并且作物的增产幅度随着秸秆还田年限和用量的增加而提高。起主要作用的产量构成因素是小麦、水稻的有效穗数以及油菜单株角果数和每角粒数。【结论】连续秸秆覆盖还田促进了土壤无机氮的供应,从而提高了作物产量。     

不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响

【目的】探究不同磷肥对土壤磷素形态转化及小麦磷素吸收利用效率的影响,为土壤-磷肥-作物体系磷肥精准匹配及高效利用提供理论依据。【方法】在砂姜黑土和红壤上设置不施磷（CK）、施用过磷酸钙（SSP）、钙镁磷肥（FMP）、磷酸二铵（DAP）、重过磷酸钙（TSP）和聚磷酸铵（APP）6个处理,研究小麦拔节期和开花期根际与非根际土壤中磷库转化特征及其与植株体内磷素累积利用的关系。【结果】砂姜黑土施用磷肥后土壤有效磷含量提高194%—662%,不同磷肥处理小麦根际土壤中有效磷含量为APP>TSP>DAP>FMP>SSP>CK处理。施用磷肥显著提升了小麦拔节期和开花期砂姜黑土中H2O-P和NaHCO3-Pi含量,降低Residual-P含量,其中H2O-P和NaHCO3-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关,TSP和APP处理在小麦拔节期对NaHCO3-Pi含量提升幅度最大,分别较不施磷提升了41.0和36.0 mg·kg-1。红壤施用磷肥后根际土壤有效磷含量提高84%—791%,其中DAP和TSP处理的土壤有效磷含量显著高于其他磷肥处理,红壤中根际土壤NaHCO3-P...     

我国冬油菜典型种植区域土壤养分现状分析

【目的】明确当前生产条件下我国长江流域冬油菜典型种植区域土壤肥力现状,尤其是土壤中微量元素养分含量,以期为冬油菜合理施肥提供参考。【方法】于2018年4—5月在我国长江流域14个省（市）冬油菜典型种植区域采集油菜收获后耕层土壤样品430个,测定土壤基础理化性质（土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾和pH）以及中微量元素（有效钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌和硼）含量,参考第二次全国土壤普查以及油菜种植土壤速效磷、速效钾和有效硼的分级指标,明确我国长江流域冬油菜主产区油菜种植土壤养分现状,并分析了不同区域（长江上游、中游和下游）、种植制度（水旱轮作油菜和旱地油菜）和产量水平（<2 000 kg·hm ^-2、2 000—3 000 kg·hm ^-2和>3 000 kg·hm ^-2）下油菜种植土壤的养分分布特征。【结果】长江流域冬油菜典型种植区域耕层土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、pH、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌和有效硼平均含量分别为25.9 g·kg ^-1、1.47 g·kg ^-1、27.5 mg·kg ^-1、131.1 mg·kg ^-1、6.04、2 436.1 mg·kg ^-1、225.7 mg·kg ^-1、22.6 mg·kg ^-1、212.3 mg·kg ^-1、89.7 mg·kg ^-1、3.84 mg·kg ^-1、4.03 mg·kg ^-1和0.45 mg·kg ^-1。超过2/3田块土壤有机质和全氮含量处于中等及以上;土壤速效磷处于丰富、适宜和缺乏的比例各占1/3;而有63.8%田块土壤速效钾处于缺乏状态。对于土壤中微量元素,土壤有效铁、有效锰和有效铜含量均处于中等及以上,有效钙和有效锌有8.4%和12.2%处于缺乏状态,而土壤有效镁、有效硫和有效硼处于缺乏的比例则分别为24.2%、36.0%和83.5%。长江流域上、中和下游冬油菜典型种植区域土壤养分状况不同,但各区域各养分的分布趋势相同。水旱轮作和旱地油菜种植土壤养分状况存在明显差异,水旱轮作油菜种植土壤有机质、全氮、有效硫、有效铁、有效铜和有效锌含量明显高于旱地油菜。不同产量水平下油菜种植土壤养分特征略有不同,高产（>3 000 kg·hm ^-2）油菜种植田的土壤速效钾、有效钙、有效镁和有效硼含量明显高于低产（<2 000 kg·hm ^-2）油菜田。【结论】整体而言,我国长江流域冬油菜典型种植区域土壤养分含量呈上升的趋势,但土壤速效钾和有效硼缺乏的比例仍较大,有效镁和有效硫成为潜在的限制因子,因此在当前我国长江流域冬油菜生产中,应重视化肥的合理施用,做到稳施氮肥,增施钾肥和硼肥,局部区域如云南西部、广西北部和湖南南部应适当减少磷肥的投入,而在广西北部、湖南南部和江西北部同时应关注硫肥和镁肥的施用。     

近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征—以进贤县为例

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平（4.5—5.5）。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg^-1上升至36.8 g·kg^-1,1982—2008年和2008—2017年土壤有机质年均增加速率分别为0.21和0.31 g·kg^-1,2017年土壤有机质含量在30—40 g·kg^-1之间的稻田占比达94%,1982—2017年土壤有机质整体由东北向西南上升速率逐渐降低。1982—2017年土壤有效磷含量的平均值由7.0 mg·kg^-1上升至32.1 mg·kg^-1,2017年进贤县以土壤有效磷含量在20—40 mg·kg^-1的稻田为主,占比75%。1982—2017年稻田土壤速效钾累积缓慢,1982—2008年和2008—2017年土壤速效钾年均增加速率分别0.58和0.53 mg·kg^-1,2017年进贤县稻田土壤速效钾含量平均值为73.2 mg·kg^-1。稻田土壤碱解氮在1982—2008年和2008—2017年两个阶段增长均呈先快后慢的趋势,前后两个阶段的年增长速率分别为1.24和0.29 mg·kg^-1,1982—2017年进贤县土壤碱解氮含量东南地区上升速率高,西北地区上升速率低。1982、2008和2017年进贤县稻田土壤综合肥力指数的平均值分别为0.43、0.50和0.55。3个时期稻田土壤肥力指标综合得分分别为：碱解氮有效磷>pH>速效钾>有机质（1982年）;pH>有效磷>速效钾>有机质>碱解氮（2008年）;速效钾>有效磷>pH>碱解氮>有机质（2017年）。【结论】经过35年的长期耕作,进贤县稻田土壤肥力得到改善。当前进贤县稻田土壤仍存在碱解氮过量、速效钾亏缺、土壤酸化严重等问题。土壤碱解氮、pH和速效钾分别为1982年、2008年和2017年3个时期造成进贤县稻田土壤肥力空间分布差异性的关键因素。     

长期定位施肥对潮土剖面养分分布的影响

【目的】 基于长期定位试验平台,研究3种施肥制度（化肥、有机肥、有机/无机配合施肥）对潮土培肥效果及养分空间分布特征影响,为华北平原潮土农田进行合理培肥和科学施肥提供依据。【方法】 依托始于1986年长期定位试验,选取不施肥的对照（CK）,等氮量投入化肥（F）、有机肥（M）及有机/无机配合施肥（MF）共 4个处理,采集0—200cm剖面土壤样品（按每20cm一层分开）,测定并分析土壤pH、有机质、氮磷钾及硝态氮空间分布特征。【结果】 连续施肥31年后,土壤有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、有效磷、速效钾等指标的含量均随土层深度增加而呈递减趋势,除硝态氮和有效磷外,3种施肥制度主要影响0—40 cm 土体养分含量;等氮量（N 180—225 kg·hm^-2）投入下,化肥、有机肥及有机/无机配合（50%化肥+50%有机肥）施肥,土壤剖面（0—40cm）有机质含量分别为14.2、25.6和18.2 g·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加80.3%、28.2%;土壤剖面（0—40cm）全氮含量分别为0.93、1.67和1.21 g·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加79.6%、30.1%;土壤剖面（0—40 cm）碱解氮含量分别为80.2、120.7和83.3 mg·kg^-1,有机肥和有机/无机配施比化肥增加50.5%、3.9%;土壤剖面（0—200 cm）硝态氮含量分别为21.1、6.2和11.9 mg·kg^-1,化肥处理分别是有机肥和有机/无机配合施肥的3.4倍和1.8倍;土壤剖面（0—60 cm）有效磷含量分别为18.6、134.3和60.5 mg·kg^-1,有机肥和有机/无机配施是化肥的7.2倍和3.3倍;土壤剖面（0—40 cm）速效钾含量分别为90、163和89 mg·kg^-1,施有机肥是施化肥的1.8倍;与单施化肥处理相比,长期施用有机肥或有机/无机配施处理,0—200 cm土层pH未表现出显著性差异。【结论】 长期施用化肥氮素淋溶风险高：长期施用化肥0—200 cm土体硝态氮含量平均值为21.1 mg·kg^-1,硝态氮淋溶风险增加;长期施用有机肥磷素淋溶风险高：长期施用牛粪有机肥以及有机/无机配施处理土壤磷素虽集中在60 cm以上土层,其20—40 cm土壤有效磷含量高达为115和70 mg·kg^-1,土壤磷素累积渗漏导致潜在风险应予以重视;有机/无机配合施肥能够保证作物高产优质,并且能有效降低氮、磷素环境污染风险。     

酸性土壤施用石灰提高作物产量的整合分析

【目的】施用石灰是改良土壤酸度获得作物增产的传统而有效的方法之一,整合分析石灰增加作物产量的效应和原因,对科学合理施用石灰维持作物高产提供指导。【方法】收集已公开发表有关石灰改良酸性土壤的文献数据,建立土壤p H和作物产量/生物量数据库。分析土壤初始p H(3.1—6.6)、作物类型(粮食作物、经济作物)、石灰施入量(750、750—1 500、1 500—3 000、3 000—6 000、6 000 kg·hm-2)和石灰类型(生石灰、熟石灰、石灰石粉)下,作物的增产率。【结果】与不施石灰相比,酸性土壤上施用石灰可提高作物产量,增产幅度为2%—255%,粮食类作物和经济类作物增产率分别为42%和47%,其中粮食类作物增产率大小排序:玉米(149%)高粱(142%)麦类(55%)豆类(32%)水稻(4%)薯类(2%),经济类作物增产率排序:蔬菜(255%)牧草(89%)油菜(26%)水果(23%)烟草(7%)。施用石灰作物增产率随土壤初始p H的升高呈先升高后降低趋势:当p H为4.3时,增产效果最好,达99%;p H 5.8以上出现减产。在常见土壤酸性范围(p H 4.5—5.5),石灰用量以3 000—6 000 kg·hm-2最佳,增产率达55%—173%。熟石灰的增产效果(100%)要优于生石灰(32%)和石灰石粉(64%)。施用石灰提高土壤p H和交换性钙含量、降低交换性铝含量,是作物增产的主要原因,且当交换性钙为6.2 cmol·kg~(-1)时增产率最大,也证实改良土壤酸度时需要中等石灰用量。【结论】酸性土壤添加石灰对蔬菜和玉米的增产效果最好,并优先选用熟石灰。石灰用量以3 000—6 000 kg·hm-2为宜,在p H大于5.8时不宜施用,即酸性土壤改良目标值为p H 5.8。     

华北地区夏玉米滴灌施肥的肥料效应

目的 通过研究华北地区中低产土壤条件下不同氮、磷、钾肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效应,从而优化滴灌施肥系统,为夏玉米高效滴灌施肥提供理论依据,推进水肥一体化技术。方法 通过两年田间试验,以郑单958为供试品种,滴灌带设置为一管带两行,氮磷钾分别设4个处理,其中氮肥处理为0、144、180、216 kg·hm ^-2（记为N0、N1、N2、N3）,磷肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为P0、P1、P2、P3）,钾肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为K0、K1、K2、K3）,氮磷钾肥料分4次滴施,以研究不同处理对夏玉米产量及不同生育时期干物质积累的影响,分析不同处理下肥料的利用率。结果 （1）华北地区中低产田条件下夏玉米产量随施氮磷肥的用量呈抛物线性变化,当施氮量为180 kg·hm ^-2,施磷量为90 kg·hm ^-2时,作物产量最高;当氮磷肥施用量超过最高产量施肥量时,作物产量随施氮磷用量的提高呈下降趋势,但氮肥处理的下降程度差异不显著,而磷肥施用量超过90 kg·hm ^-2时,作物产量随施磷量的提高显著下降（P＜0.05）;在本处理中,夏玉米产量随施钾量的提高,均呈增加趋势。（2）不同施肥处理对夏玉米生育前期干物质积累几乎没有影响,在灌浆期与收获期时干物质积累与施氮量、施磷量均呈抛物线性变化,变化趋势与产量基本相同。（3）不同处理的氮磷钾肥利用率不同,分别为33.39%—58.44%、14.15%—28.88%、54.70%—65.75%,当夏玉米产量最高时的氮、磷、钾肥利用率两年平均为51.21%、28.88%、65.75%;在最高产量条件下,氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为8.08、11.41和8.83 kg·kg ^-1;偏生产力分别为59.88、119.75和100.65 kg·kg ^-1。结论 在华北地区中低产土壤滴灌施肥条件下,最适宜的氮磷施用量分别为180 kg·hm ^-2和90 kg·hm ^-2,当施氮量超过180 kg·hm ^-2、施磷量超过90 kg·hm ^-2时,夏玉米产量会出现下降,但随施钾量的提高,产量有增加的趋势。滴灌施肥可获得较高的氮磷钾肥利用率,分别为51.21%和28.88%和65.75%。     

不同土壤类型冬小麦-夏玉米轮作施肥效应

【目的】研究冬小麦-夏玉米轮作在不同类型土壤上的养分吸收特点及施肥增产效应,为因土施肥和资源高效利用提供依据。【方法】采用池栽试验,选用4种土壤(中壤潮土、砂壤潮土、砂姜黑土、黄褐土),设置3个施肥水平(不施肥、中量施肥、高量施肥),研究不同土壤的养分供应特点和施肥增产效应及肥料利用效率。【结果】在不施肥条件下,冬小麦、夏玉米的植株氮素、磷素、钾素积累量和产量在4种土壤上均表现为:中壤潮土砂姜黑土黄褐土砂壤潮土,表明不同土壤的养分供应能力和基础生产力差别较大。施肥显著增加了冬小麦、夏玉米植株的养分积累量和产量,周年植株氮素积累量增加37.7%—98.7%,磷素积累量增加23.6%—75.3%,钾素积累量增加29.3%—76.1%,周年作物增产26.5%—64.4%。冬小麦、夏玉米植株氮素、磷素、钾素积累的增加量和增产效果均表现为:砂壤潮土黄褐土砂姜黑土中壤潮土,整体表现出基础生产力较高的土壤,养分供应能力较强,施肥增产效应较小。冬小麦、夏玉米的肥料农学效率均表现为:砂壤潮土黄褐土砂姜黑土中壤潮土,即基础生产力较低的土壤,肥料的利用效率更高。高量施肥使砂壤潮土和黄褐土上冬小麦、夏玉米的植株养分积累量及产量显著增加,中壤潮土和砂姜黑土增加不显著。【结论】不同类型土壤的基础生产力不同,较高基础生产力的土壤养分供应能力较强,施肥增产效应较小,肥料利用效率较低;较低基础生产力土壤表达趋势相反。肥力较高的中壤潮土和砂姜黑土,应提高土壤养分的利用,降低肥料的施用量;肥力较低的砂壤潮土和黄褐土,应注意培肥地力,不断提高土壤的生产力。     

长期施肥下华北潮土生产力演变及影响因素分析

【目的】华北潮土区是我国小麦和玉米的主产区。明确潮土生产力的变化规律,探明影响潮土生产力的主要因素,为潮土的作物增产和可持续发展提供理论依据。【方法】以国家级潮土长期定位监测点位为平台,利用时间趋势分析和中值分析方法分别总结其生产力和土壤肥力因素在不同监测时期变化趋势;并运用逐步回归和通径分析方法分析作物产量的影响因素。【结果】近31年来常规施肥下华北潮土生产力监测结果显示,整个监测期间小麦产量呈上升的趋势,小麦产量均值为6 443 kg·hm ^-2。1988—1993 年小麦平均产量为2 814 kg·hm ^-2,2014—2018 年小麦平均产量为 6 902 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993）提高 145%,年均增长132 kg·hm ^-2。常规施肥区玉米产量随时间显著升高,1988—1993 年玉米平均产量为2 667 kg·hm ^-2,2014—2018 年玉米平均产量为8 267 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993年）提高 210%,年均增长 180 kg·hm ^-2。玉米产量及增产效果明显高于小麦。华北潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为 48% 和 51% 。施肥量与作物增产量呈显著正相关的关系。随着施肥年限的增加,作物产量的可持续性也在增加。逐步回归和通径分析的结果表明,土壤有效磷为影响整体作物产量的主要因子。对小麦产量具有直接作用的因素顺序依次为有机质、施氮量、施钾量,玉米产量直接作用的因素是全氮、有效磷、施氮量、施磷量。【结论】从整个监测时期来看,潮土生产力在监测后期得到了明显的改善,土壤生产力主要受氮肥、有机质、有效磷等因素影响较大。因此潮土区生产力的提高需要地力的提升和肥料的科学施用。     

我国主要粮食作物耕地基础地力的时空变化

【目的】 耕地基础地力是实现粮食作物高产稳产的基石,明确我国主要粮食作物耕地基础地力时间变化趋势及空间变异特征,为保障我国粮食安全、提升耕地质量提供重要理论支撑。【方法】 基于1988—2019年国家耕地质量长期定位监测网络,选取每个监测点自建点开始前1—5年不施肥处理的空白区与农民常规施肥处理的常规区的长期监测数据,分析我国玉米、水稻和小麦三大粮食作物产量以及基础地力贡献率的时空变化情况及其影响因素。【结果】 30多年来我国粮食作物产量和耕地基础地力随时间变化整体呈现增加趋势,作物产量年增长速度呈无肥区<常规区,水稻<小麦<玉米的变化规律。玉米、小麦、水稻无肥区产量分别从1988年的2 370、1 712、3 111 kg·hm^-2增至2019年的4 852、3 258、4 167 kg·hm^-2,增幅分别为104.7%、90.2%、34.0%;玉米、小麦、水稻常规区产量分别从1988年的5 356、3 296、5 970 kg·hm^-2增至2019年的8 859、6 515、7 825 kg·hm^-2,增幅分别为65.4%、97.6%、31.0%。我国三大粮食作物2015—2019年基础地力贡献率为52.7%,相较1988—1994年的45.4%显著增加了7.3个百分点。其中：玉米基础地力贡献率为54.3%,比1988—1994年的42.1%显著增加12.2个百分点;水稻基础地力贡献率为53.3%,比1988—1994年的46.6%显著增加6.7个百分点;小麦基础地力贡献率随年份整体呈增长趋势,且相较玉米和水稻整体偏低。三大粮食作物基础地力贡献率空间分布差异较大：东北区、黄淮海区较高,分别为56.5%、54.1%,西南区、华南区次之,分别为53.7%和52.9%;甘新区和青藏区最低,分别仅为38.7%和40.4%。利用随机森林模型对三大粮食作物系统中影响基础地力贡献率空间分布的土壤因素进行重要性分析,其中：土壤速效钾、有机质含量和土壤容重是影响玉米基础地力贡献率空间分布的关键因素;土壤有效磷、速效钾和有机质含量是影响小麦基础地力贡献率空间分布的关键因素;土壤pH、有效磷和有机质含量是影响水稻基础地力贡献率空间分布的关键因素。【结论】 30多年来,我国三大粮食作物耕地基础地力不断提升,但地区间差异较大、整体水平仍然较低,远低于欧美发达国家水准;土壤速效钾含量、土壤有效磷含量和土壤pH分别是影响玉米、小麦和水稻基础地力贡献率空间分布的最关键的因素。     

陕西省粮食生产的减肥潜力及经济环境效益

【目的】农户经营是我国农业的主体,肥料资源的不合理应用是限制作物生产的重要因子。本研究旨在评估主产区农户粮食生产的减肥潜力及经济环境效益。【方法】2018年对陕西省各县（市、区）的主要农作物生产情况进行问卷调查,以三大粮食作物为研究对象,基于产量水平评价农户的施肥现状、减肥潜力、环境代价和经济效益。【结果】农户作物产量存在显著差异,小麦平均产量为4 573 kg·hm^-2,高低产量相差2 619 kg·hm^-2;玉米平均产量为7 319 kg·hm^-2,高低产量相差5 388 kg·hm^-2;水稻平均产量为8 340 kg·hm^-2,高低产量相差2 893 kg·hm^-2。小麦的氮磷钾肥用量分别为177 kg N·hm^-2、102 kg P₂O₅·hm^-2和37 kg K₂O·hm^-2;玉米分别为247 kg N·hm^-2、103 kg P₂O₅·hm^-2和47 kg K₂O·hm^-2;水稻分别为186 kg N·hm^-2、88 kg P₂O₅·hm^-2和64 kg K₂O·hm^-2。3种作物产量与施肥量无显著相关。氮磷肥普遍过量施用、钾肥过量与不足并存,低产农户过量施肥问题严重。对于氮磷钾肥的减施潜力,小麦分别为41%、59%和59%;玉米分别为55%、73%和66%;水稻分别为38%、64%和58%。施用的肥料形态均表现氮以单质肥为主、复合肥为辅;磷钾以复合肥为主;有机肥养分供应量很低。肥料结构均表现为重基施轻追施,氮以基施为主、追施为辅;磷钾肥鲜有追施。生产1.0 t小麦、玉米和水稻的活性氮损失量分别为6.9、3.8和3.3 kg,低产组的活性氮损失强度比高产组分别高52%、85%和74%,降低损失的潜力分别介于16%—33%、31%—50%和4%—38%。小麦、玉米和水稻生产的经济效益分别为4 468、9 091和20 020 元/hm²,高产组比低产组分别高459%、128%和52%;减肥增效后总效益分别为4 919、9 905和20 543 元/hm²,高产组比低产组分别高290%、106%和48%。【结论】基于产量水平深入剖析了陕西省农户的生产行为,低中产组为化肥减量和收益提升的重点。农户氮磷钾肥减施潜力分别为45%、65%和61%;小麦、玉米和水稻因化肥减施而降低活性氮损失的潜力分别为26%、45%和18%;提高环境经济效益的潜力分别为10%、9%和3%。     

不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

【目的】探究不同施氮处理对水稻油菜轮作区土壤氮素养分及作物产量的影响,并重点分析不同处理在水稻油菜轮作间的差异及原因。【方法】2014—2015年在成都市典型水稻油菜轮作区进行连续两年小区定位试验,试验处理包括不施氮(CK)、单施尿素(UR)、40%控释氮肥+60%尿素(40%CRU)和单施控释氮肥(CRU)。研究不同处理对水稻油菜轮作条件下土壤无机氮、酶活性、作物产量及氮素利用率的影响。【结果】(1)相较UR处理,40%CRU处理能显著提高水稻生育中后期土壤无机氮含量;油菜蕾薹期到成熟期,土壤无机氮含量随控释氮肥添加量的增加而增大,40%CRU、CRU处理间无显著差异。(2)各施氮处理相比,在作物生育前期UR处理土壤脲酶和蛋白酶活性最高。随生育期推进,添加控释氮肥处理土壤酶活性均高于UR处理,但40%CRU、CRU处理间差异较小。两季作物相比,水稻季土壤脲酶和蛋白酶活性整体均呈升高-降低的趋势,孕穗期出现峰值;而油菜季土壤脲酶活性随生育期发展逐渐降低,添加控释氮肥处理蛋白酶活性先升高后降低。(3)水稻油菜产量均以40%CRU处理最大,两年水稻产量分别较UR处理增产597.04 kg·hm~(-2)(2014年)和582.61 kg·hm~(-2)(2015年),提高了7.50%—7.83%;油菜增产391.19 kg·hm~(-2)(2014年)和378.49 kg·hm~(-2)(2015年),提高了15.39%—16.70%。产量与构成因子的回归方程显示,水稻穗粒数和结实率与产量呈显著正相关,40%CRU处理穗粒数较UR处理提高15.17%(2014年)和17.72%(2015年),结实率提高4.49%(2014年)和4.44%(2015年)。油菜产量与每角粒数和总角果数相关性显著,40%CRU处理每角粒数最多,总角果数较UR处理两年分别增加8.98%(2014年)和13.80%(2015年)。(4)施氮显著提高水稻油菜成熟期地上部分氮积累量,且均以40%CRU处理最大。相较其余施氮处理,40%CRU处理的水稻成熟期氮积累量提高了6.21%—21.83%(2014年)、6.51%—20.74%(2015年),油菜成熟期氮积累量提高了8.42%—24.74%(2014年)、9.39%—22.77%(2015年)。施氮处理能有效提高水稻油菜作物的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用率,且均以40%CRU处理最优,CRU处理次之。【结论】添加控释氮肥的处理可有效改善水稻油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应,显著增加水稻和油菜作物产量,提高氮素利用率。其中,控释掺混尿素处理土壤的氮素供应适宜,能有效促进作物对氮素的吸收利用,产量水平更大。     

Quality Change of Cinnamon Soil Cultivated Land and Its Effect on Soil Productivity

【Objective】The quality of cultivated land is a key factor affecting soil productivity, which serves also as scientific basis for rational fertilization. Cinnamon soil is the main soil type at the production area of wheat and corn in China. This study examined the current status of cultivated land quality and the evolution characteristics of cinnamon soil during the past 31 years (1988-2018). Though considering the evolution of fertilizer application rate, their influence on productivity was studied, and the guidance for reducing fertilizer input and increasing efficiency in cinnamon soil area was proposed.【Method】Using the data of 103 long-term (31 years) location test points in China, the evolution of cinnamon soil cultivated land quality was analyzed by combining physical and chemical indexes. The factors influencing the yield were compared through the redundancy analysis (RDA). Based on these results, reasonable suggestions were put forward to reduce fertilizer input and increase efficiency in cinnamon soil area.【Result】(1) The present situation and evolution of soil physical and chemical properties in cinnamon soil area were shown in the study. Specifically, the average values of organic matter content, available phosphorus and available potassium in 2018 were 17.9 g·kg ^-1, 29.2 mg·kg ^-1-and 164 mg·kg ^-1, respectively, which represented an increase of 21.2%, 200.9% and 52.0% during 31years, respectively. The average values of total nitrogen and slow available potassium in 2018 were 1.1 g·kg ^-1 and 945 mg·kg ^-1, respectively, which remained relatively stable during the monitoring period. The contents of soil secondary elements and micronutrient elements and heavy metals were in an acceptable range. The pH was reduced by 0.3 unit. Topsoil thickness was 21.9 cm and bulk density was 1.33 g·cm ^-3, which belonged to the middle level. (2) The fertilizer application rate in cinnamon soil area was 730.2 kg·hm ^-2 in 2018. The proportion of N (N):P (P₂O₅):K (K₂O) was about 2:1:1, and the proportion of chemical fertilizer to organic fertilizer was about 3.45:1. The nitrogen fertilizer application rate was 378.9 kg·hm ^-2, which was stable during the past 31 years. The application rate of phosphate and potassium fertilizer decreased by 24.1% and 50.8%, respectively. (3) The wheat yield showed an upward trend during 31 years, and the maximum reached 6 651 kg·hm ^-2 at the end of monitoring, which was 27.6% higher than the value at the initial stage. The corn yield was stable, reaching 8 851 kg·hm ^-2 at the end of monitoring. The contribution rate of soil fertility in wheat season and corn season was 49.0% and 59.6%, respectively. The yield was influenced by soil physical factors, including the thickness of plough layer (which could explain the wheat production for 2.7%, denoted as explanation rate), bulk density (explanation rates of wheat and corn productions for 1.2% and 1.5%, respectively) and chemical index, such as organic matter explanation rates of wheat and corn productions for 2% and 1.7%, respectively, and available phosphorus (explanation rate of corn for 3.6%). The explanation rates of potassium fertilizer were the highest for wheat and corn productions, which reached 5.6% and 6%, respectively. The explanation rates of phosphorus fertilizer for wheat yield (1.3%) and of nitrogen fertilizer for corn yield (1.3%) were also relatively high.【Conclusion】The cultivated land quality in cinnamon soil area has been improved in 31 years, but the overall fertility was low and the physical properties were in middle level. Considering the impact of land quality on productivity, different fertilization schemes needed to be formulated for wheat and corn. Both of which needed to increase the input of potassium fertilizers, and focused on ensuring the supply of phosphorus fertilizers for wheat and nitrogen fertilizers for corn. Physical indicators needed to be highly concerned. The topsoil thickness and bulk density were at a medium level, but there was no need to continue to optimize, and maintaining the status quo was more conductive to obtaining high yield.     

重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响

【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻"3414"试验,调查每个试验点无肥区(N0P0K0)、无氮区(N0P2K2)、无磷区(N2P0K2)、无钾区(N2P2K0)和全肥区(N2P2K2)处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm~(-2),基础地力等级处于低和中低等级的(4 t·hm~(-2)和4—5 t·hm~(-2))样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,p H过低可能是低基础地力等级稻田(4 t·hm~(-2))的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。