长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^-2)、T3(240 kg·hm^-2)、T4(280 kg·hm^-2)、T5(320 kg·hm^-2),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明：随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^-2有机碳含量最高;>2...     

有机-无机肥协同调控小麦-玉米两熟作物产量及土壤培肥效应

【目的】 在小麦-玉米两季秸秆全还田条件下,探索不同有机-无机运筹模式对作物产量、氮效率和土壤养分的影响,为小麦-玉米一年两季种植合理利用有机养分资源和科学培肥地力提供理论支撑。【方法】通过设计化肥与不同用量有机肥配合并结合施用秸秆腐熟剂措施,研究不同有机无机运筹模式对产量构成、氮养分吸收、土壤有机质及团聚体等特征的影响。试验共设6个处理,分别为F处理（单施化肥）,FA处理（化肥配秸秆腐熟剂）,FM1处理（化肥配1 500 kg·hm^-2有机肥）,FM2处理（化肥配3 000 kg·hm^-2有机肥）,FM3处理（化肥配4 500 kg·hm^-2有机肥）,FAM2处理（化肥配3 000 kg·hm^-2有机肥和秸秆腐熟剂）。 【结果】（1）与单施化肥相比,施用不同用量有机肥和秸秆腐熟剂均可显著增加小麦-玉米籽粒产量,其中FM3处理产量最高,小麦增产20.6%,玉米增产10.6%,FAM2处理小麦增产19.5%,玉米增产8.2%。产量增加源于产量各构成要素的协同提高,小麦以公顷穗数和穗粒数增加较为显著,玉米以行粒数增加最为显著。（2）增施有机肥和秸秆腐熟剂可以促进氮素向籽粒运移,提高氮素收获指数,随有机肥用量增加,小麦和玉米氮素积累量均增加,其中FM3处理和FAM2处理籽粒氮素累积量和收获指数均较高,与F处理达显著差异。配合施用秸秆腐熟剂的FA和FAM2处理较不施菌剂处理周年氮肥偏生产力提高了1.3—1.6 kg·kg^-1。（3）增施有机肥和施用秸秆腐熟剂显著增加土壤全氮、碱解氮和有机质含量,其中FM3处理土壤全氮和有机质含量最高,施用2年后相比F处理全氮增加0.17 g·kg^-1,有机质增加1.97 g·kg^-1。各有机无机配施模式显著降低土壤容重、提高孔隙度和水稳性团聚体比例。 【结论】连续2年试验表明,增施有机肥、配施秸秆腐熟剂可以增加小麦-玉米产量,促进籽粒氮素吸收和转运,改善土壤结构和培肥地力,推荐FAM2处理作为本地区小麦-玉米轮作模式下有效的增产及土壤培肥技术模式。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量：不施氮（N0）,推荐施氮（165 kg·hm ^-2,N165）,习惯施氮（195 kg·hm ^-2,N195）;秸秆配施氮肥：秸秆移除（CK）,秸秆还田（移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S）,秸秆还田+习惯施氮量（SN）,秸秆还田+推荐施氮量（SF）,秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂（SM）;施氮时期：基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0（R1）,5﹕3﹕2（R2）,10﹕0﹕0（R3）。【结果】秸秆还田+习惯施氮量（SN）显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳（SMBC）含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量（DOC）显著降低。秸秆还田+推荐施氮量（SF）显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量（DON）。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量（ROC）也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量（AN）;推荐施氮处理（165 kg N·hm ^-2）的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理（195 kg N·hm ^-2）降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

长期不同施肥措施下灌漠土养分特征变化分析

【目的】 研究长期不同施肥对新疆东部灌漠土养分特征的影响。【方法】 以新疆东部吐鲁番肥力长期监测点的黄土状灌漠土为研究对象,选取长期施用有机肥(M)、化肥(NP)、化肥配施有机肥(NP+1/2M、1/4NP+1/3M)、撂荒(CK₀)5种典型处理,分析不同施肥措施下,0~20 cm、20~40 cm土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量变化。【结果】 1)长期单施有机肥(M),0~20 cm、20~40 cm土壤有机质含量显著高于其他施肥处理,表层0~20 cm土壤的全氮、速效氮含量显著高于其他处理;2)长期单施化肥(NP),除速效钾含量显著高于其他处理外,有机质在表层与亚表层的含量均显著低于其他各处理。全氮、速效氮、速效磷在表层0~20 cm土壤的含量显著低于其他处理,在亚表层20~40 cm的含量无差异。3)化肥与有机肥配施的2个处理养分变化特征相似,即表层0~20 cm土壤的全氮、有机质含量显著高于纯施化肥NP和对照CK₀处理。亚表层20~40 cm土壤中,全氮、速效磷含量与其他各处理相比无差异,速效钾显著低于其他施肥处理。化肥与减量有机肥配施的处理(NP+1/2M),表层土壤的速效磷含量显著低于其他施肥处理,化肥与有机肥均减量配施的处理(1/4NP+1/3M),表层土壤的全氮、速效氮、速效P含量显著高于纯施化肥NP和对照处理CK₀。4)长期撂荒处理(CK₀),速效氮含量最低,且显著低于其他处理。5)各处理养分含量因土壤深度变化,表层土壤有机质、速效氮含量均大于亚表层,NP处理亚表层全氮、速效P含量大于表层,化肥与有机肥均减量配施处理(1/4NP+1/3M),亚表层速效钾含量大于表层。【结论】 在新疆东部灌漠土区,通过减施化肥和有机肥及合适配比,土壤养分保持较高水平,为灌漠土区推荐的施肥方式。各处理养分含量因土壤深度变化,不同施肥均对土壤浅层具有较强影响。     

不同施肥处理对西藏青稞产量和土壤结构的影响

【目的】为探求提高青稞产量并有效改良土壤结构的施肥措施,研究了西藏自治区拉萨市不同施肥处理对青稞产量与土壤结构的影响。【方法】试验设置5个处理:不施肥(Control)、单施羊粪(M)、羊粪和氮磷肥配合施用(M+NP)、单施氮肥(N)、氮肥和磷肥配合施用(NP),采用田间试验和室内分析方法测定青稞产量和影响土壤结构的因素。【结果】与不施肥对照相比,氮肥、磷肥配施(NP)与施用有机肥(M和M+NP)均能显著提高青稞产量;化肥与有机肥配施能够改善土壤容重、紧实度和土壤结构,化肥与有机肥配施土壤容重下降幅度最大为12.13%;土壤紧实度随青稞生育期的推进呈下降趋势,收获前后羊粪+氮肥+磷肥(M+NP)配施土壤紧实度下降幅度最大为31.26%;化肥与有机肥配施提高了土壤有机质的含量,促进了土壤大团聚体(2 mm)的形成,降低了土壤微团聚体(0.25 mm)在土壤中的比重,但施用化肥没有显著影响;施用有机肥能显著提高土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径,而仅施化肥无显著影响。【结论】施用有机肥可以提高西藏青稞产量和土壤有机质含量,改善土壤容重、紧实度和土壤结构,从而增强西藏自治区粮食生产的稳定性和可持续性。     

有机无机配施对棉花氮磷钾养分吸收和产量的影响

【目的】比较滴灌棉田有机无机配施对棉花生产力和氮肥利用效率的影响,为新疆合理利用有机养分资源、改良棉田土壤和棉花施肥结构的调整提供科学依据。【方法】试验设5个处理,(1)不施氮;(2)CF:单施化肥;(3)LMCF:低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥);(4)MMCF:中量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥3 000 kg/hm²+化肥);(5)HMCF:高量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥4 500 kg/hm²+化肥)。【结果】相比单施化肥,有机肥与化肥配施处理中低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)显著增加棉花产量,增产率为9.1%,地上部干物质累积和氮磷养分吸收分别增加1.7%、2.5%和6.9%。低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)氮素表观利用率比单施化肥增加了3.2个百分点。氮肥偏生产力、肥料氮贡献和农学效率比单施化肥增加了9.1%、35.5%和56.1%。低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)的纯收益与单施化肥处理相当。【结论】选择低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)对提高棉花产量和氮肥增效的效果最佳。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量:不施氮(N0),推荐施氮(165 kg·hm-2,N165),习惯施氮(195 kg·hm-2,N195);秸秆配施氮肥:秸秆移除(CK),秸秆还田(移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S),秸秆还田+习惯施氮量(SN),秸秆还田+推荐施氮量(SF),秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂(SM);施氮时期:基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0(R1),5﹕3﹕2(R2),10﹕0﹕0(R3)。【结果】秸秆还田+习惯施氮量(SN)显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳(SMBC)含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量(DOC)显著降低。秸秆还田+推荐施氮量(SF)显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量(DON)。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量(ROC)也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量(AN);推荐施氮处理(165 kg N·hm-2)的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理(195 kg N·hm-2)降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

秸秆还田配合氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响

通过大田定位试验,研究秸秆还田和氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响。结果表明,采用适当的秸秆还田配合氮肥减量处理可以有效改善土壤理化性状,提高水稻产量。与单施纯氮270 kg·hm^-2处理相比,等氮量的秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2处理的稻田土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、总有机碳含量分别显著(P<0.05)增加了33.86%、13.83%、54.64%、21.60%、33.81%,而铵态氮、可溶性有机碳和微生物碳含量分别显著(P<0.05)减少了13.69%、49.22%和32.36%。在产量方面,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2的产量最高,较秸秆不还田不施氮肥处理和秸秆还田不施氮肥处理分别显著(P<0.05)增产57.90%、62.22%。在本试验条件下,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2为最优的秸秆还田配合氮肥减量模式,对改善土壤养分、增加土壤碳库、提高水稻产量具有一定作用。     

湖北省不同稻作区域秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究不同稻作区域钾肥和秸秆还田对水稻产量、钾素吸收量以及农田钾素表观平衡的影响,分析不同稻区秸秆还田可替代化学钾肥的用量,为不同区域稻田秸秆还田条件下钾肥的合理配置提供理论依据。【方法】2013年在湖北省鄂东丘陵、鄂中丘陵岗地和江汉平原3个区域的19个县（市）布置稻田秸秆还田替代钾肥效果研究田间试验,试验共设置6个处理：分别为（1）不施钾（NP）;（2）施化学钾肥（NPK）;（3）施秸秆（NP+S）;（4）秸秆还田配施1/2化学钾肥（NP+1/2K+S）;（5）秸秆还田配施3/4化学钾肥（NP+3/4K+S）;（6）秸秆还田配施全量化学钾肥（NPK+S）。【结果】不同稻作区钾肥和秸秆均能不同程度增加水稻产量和地上部钾素吸收量。与NP处理相比,鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区NPK处理水稻分别增产0.36、0.36和1.07 t·hm^-2,平均增产率分别为6.4%、5.0%和15.3%;而施秸秆（NP+S）处理水稻分别平均增产0.57、0.49和0.24 t·hm^-2,增产率为7.6%、6.9%和4.0%。3个稻作区施化学钾肥（NPK）地上部钾素吸收量平均增加20.1-61.9 kg K₂O·hm^-2,施秸秆（NP+S）钾素吸收量平均增加8.5-39.1 kg K₂O·hm^-2,江汉平原区施化学钾肥处理产量和钾素吸收量均显著高于施秸秆处理,而鄂东丘陵区和鄂中丘陵岗地区NP+S与NPK处理的产量和钾素吸收量均没未表现出差异。通过计算土壤-作物系统钾素表观平衡,发现一季水稻收获后土壤钾素均处于亏缺（平均钾素亏缺量为144.3-284.4 kg K₂O·hm^-2）状态,但秸秆还田处理亏缺量小于秸秆不还田处理。在保证水稻产量（即NPK处理产量）时秸秆还田条件下,采用模型计算出鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区的平均钾肥用量分别比目前钾肥推荐用量（60 kg K₂O·hm^-2）节约化学钾肥66.8%、75.2%和9.7%;参考2013年钾肥和水稻价格,可计算出秸秆还田条件下鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区最经济钾肥推荐用量分别比推荐用量节省化学钾肥54.3%、53.5%和36.9%。【结论】湖北省不同稻区均可采用秸秆还田的方式减少钾肥投入,不但可以缓解土壤钾素亏缺,而且对农田钾素的可持续管理具有重要意义。     

不同品种小麦下土壤微生物量和可溶性有机物对不同施氮量的响应

【目的】辽春10号和辽春18号小麦是常见的两个小麦品种,但是关于这两个小麦品种在不同施氮量下对维持土壤肥力的差异性方面还未知,因此探讨土壤中活性有机库（微生物量碳氮和土壤可溶性有机碳氮）在各生育期的动态变化,以此来评价土壤活性有机库对不同施氮量的响应以及转化。【方法】以不同品种盆栽小麦为研究对象,在不同施氮量（N0:0 kg·hm^-2、N1:45 kg·hm^-2、N2:90 kg·hm^-2、N3:135 kg·hm^-2、N4:180 kg·hm^-2、N5:225 kg·hm^-2）的设定下,探究土壤活性有机库在小麦生育期内的动态变化及相互关系。【结果】小麦生育期以及氮水平对土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量有显著影响（P＜0.01）;除可溶性有机碳和有机碳外（P＞0.05）,小麦品种对土壤微生物量碳氮和可溶性有机氮均有显著影响（P＜0.01）。施用氮肥能够显著提高土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量（P＜0.05）,并且随施氮量的增加,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在N3处理达到最大,然后随施氮量的增加而降低,特别是在N5处理下,土壤可溶性有机碳氮的含量均低于不施氮肥处理（N0）;与微生物量氮和可溶性有机碳相比,施用氮肥对土壤微生物量碳和土壤可溶性有机氮含量的增幅更大;土壤微生物量碳/土壤微生物量氮在N5处理下最大（平均值分别为13.28和11.45）,而在N3处理下最低（平均值分别为7.94和7.83）。在小麦整个生育期内,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量均在开花期最大,其次为收获期、拔节期和分蘖期,苗期最小,总的来说,在各个时期土壤可溶性有机碳与微生物量碳以及土壤可溶性有机氮与微生物量氮之间均有着显著的正相关关系（P＜0.01）;两个不同品种小麦之间,其地上生物量均没有显著差异（P＞0.05）,但随施氮量的增加,呈先增加后降低的趋势,并且随小麦生育期而增加;而土壤有机碳和土壤全氮也在N3处理达到最大,并且随生育期而增加,在收获期达到最大。【结论】适宜氮量（N3）能够更好地协调土壤中微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在小麦生育期内的转化及维持土壤生产力。     

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。     

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。     

水稻油菜轮作下稻草还田和钾肥对土壤团聚体及钾素分布的影响

目的 通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。方法 利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK（F）（不施肥和冬闲）、NPK（F）（氮磷钾肥和冬闲）、NPK（R）（氮磷钾肥和冬种油菜）、NPK（SR+R）（氮磷钾肥配稻草还田和冬种油菜）、NP50%K（SR+R）（氮磷减钾50%配稻草还田和冬种油菜）5个处理,在试验第3年（2019年）于油菜收获后取0—20 cm土层土样,分析土壤团聚体组分以及团聚体组分中交换性钾和非交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体稳定性及团聚体组分中钾素的分布规律。结果 （1）所有处理均以<0.053 mm团聚体组分最高。与NPK（F）相比,NPK（R）处理提高了1—2、0.5—1、0.25—0.5 mm团聚体的比例,增幅为26.2%—82.6%,土壤团聚体的稳定性增加,>0.25 mm团聚体组分比例、平均重量直径（MWD）和平均几何直径（GMD）显著提高了30.6%、31.2%和82.0%。水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了>2 mm团聚体比例,增幅为69.7%。（2）所有处理土壤各团聚体组分中交换性钾含量随团聚体粒级的减小逐渐降低,水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了所有粒级团聚体组分的交换性钾含量,增幅为22.2%—46.0%。相比较NPK（SR+R）,减钾处理（NP50%K（SR+R））显著降低了>0.5 mm团聚体中交换性钾的含量,降幅为19.4%—20.6%。与水稻-冬闲下的化肥处理（NPK（F））相比,水稻-油菜轮作下3个施肥处理均降低了团聚体中的非交换性钾含量。（3）所有处理以<0.053 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率最高。水稻-油菜轮作（NPK（R））比水稻-冬闲（NPK（F））显著提高了1—2和0.5—1 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率,增幅分别为82.6%、52.1%（交换性钾）和105.5%、36.9%（非交换性钾）。结论 水稻-油菜轮作可提高MWD、GMD、大团聚体比例和大团聚体中钾对全土钾的贡献率,改善土壤结构。在该轮作模式下稻草还田配施化肥可提高所有粒级团聚体中交换性钾含量,改善稻田土壤钾素供应,但水稻-油菜轮作因需钾量高而降低了团聚体中的非交换性钾含量,应适当增加钾肥投入。     

长期不同施肥红壤磷素变化及其对产量的影响

目的 定量长期不同施肥红壤磷素的演变特征,研究红壤磷素变化对生产力的影响,为红壤地区磷素管理提供理论依据。方法 利用持续26年的红壤旱地长期定位试验平台（1991—2016年）,比较长期不施磷肥（CK、N、NK）、施用化学磷肥（PK、NP、NPK）、化肥配合秸秆还田（NPKS）和化肥配施有机肥及有机肥（1.5NPKM、NPKM、M）土壤Olsen-P和全磷含量变化,分析土壤磷素对磷盈亏量的响应,采用不同模型拟合作物产量对有效磷的响应曲线,计算土壤有效磷农学阈值。结果 长期施用磷肥显著提高了土壤全磷和有效磷含量,提升了土壤磷素活化系数（PAC）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的PAC高于化肥配合秸秆还田（NPKS）和施用化学磷肥（PK、NP、NPK）。红壤地区土壤全磷和有效磷变化量与土壤磷盈亏量呈正相关关系（P＜0.01）,土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,土壤Olsen-P含量上升3.00—5.22 mg·kg ^-1,全磷上升0.02—0.06 g·kg ^-1。土壤每累积亏缺磷100 kg P·hm ^-2,不施磷肥处理（CK、N、NK）土壤Olsen-P分别下降1.85、0.40、1.76 mg·kg ^-1。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的小麦和玉米产量显著高于化肥配合秸秆还田（NPKS）以及施用化学磷肥（PK、NP、NPK）,显著高于不施磷肥（CK、NK、N）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的产量可持续指数也高于其他处理。3种模型（线性-线性模型、线性-平台模型和米切里西方程）均能较好地拟合作物产量与红壤有效磷含量的响应关系（P＜0.01）。在红壤地区推荐使用拟合度较好的线性-线性模型,其计算出小麦和玉米的土壤Olsen-P农学阈值分别为13.5和23.4 mg·kg ^-1。 结论 在南方红壤地区,化肥配施有机肥更有利于磷素累积和提升磷素有效性。化肥配施有机肥作物产量显著高于其他处理,且稳产性好。线性-线性模型可用于计算红壤地区有效磷的农学阈值。生产上应该根据土壤有效磷含量及其农学阈值调整磷肥施用量。     

稻草还田和易地还土对红壤丘陵农田土壤有机碳及其活性组分的影响

 【目的】探讨稻草还田和易地还土对红壤丘陵水田和旱地土壤有机碳及活性有机碳的影响。【方法】以红壤丘陵区长期定位点坡旱地和水旱轮作地为研究对象,选取3个处理：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）和稻草配施氮磷肥（S+NP）,对试验6年来的数据进行分析。【结果】与初始值相比,坡旱地NPK和S+NP处理在前4年内土壤有机碳（SOC）明显增加,平均增幅分别为14.6%和36.2%,此后波动较小;微生物量碳（MBC）总体保持增加趋势,NPK和S+NP处理显著高于CK,平均增幅分别为16.1%和33.5%;溶解有机碳（DOC）保持逐年增加,处理间差异不显著。水旱轮作地各处理土壤有机碳6年内基本保持稳定,但NPK和CK处理均低于初始值;MBC总体亦具有增加趋势,S+NP处理明显高于CK,平均增幅为 14.2%,但NPK处理低于CK;DOC后期出现降低趋势,且NPK和S+NP处理均低于CK。【结论】与单施化肥相比,稻草还田和易地还土均能明显提高土壤SOC和MBC含量,但稻草易地还土的效果更为显著,并在短期内表现明显。土壤溶解有机碳对施肥的响应较差,耕作时间较短的坡旱地土壤溶解有机碳含量明显高于耕作时间较长的水旱轮作地。     

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。土壤有机质含量>30 g·kg^-1时,氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm^-2）;在土壤有机质含量为10—20 g·kg^-1以及>20 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm^-2）;一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。在普通肥料的基础上,氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm^-2）。在旱作条件下,氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm^-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量;不同的土壤性质和管理措施,减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此,氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整,从而实现高产高效。     

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。     

添加石灰和秸秆对塿土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳（SOC）固持、土壤无机碳（SIC）转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】--采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术（¹³C）,选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤（不进行秸秆还田+不施用氮肥）和S₁N₁土壤（高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm^-2）,将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆（12 g·kg^-1）或不添加秸秆以及添加石灰（3 g·kg^-1）或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量（81.6%,70.4%）,而且S₀N₀土壤CO₂累积释放量的增加幅度高于S₁N₁土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S₀N₀土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg^-1。与空白土壤相比,添加秸秆使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg^-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S₁N₁土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg^-1,而对S₀N₀土壤的SOC含量没有影响。利用¹³C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S₀N₀土壤中新形成的SOC含量比S₁N₁土壤高出0.77 g·kg^-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S₀N₀土壤和S₁N₁土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg^-1;同时添加石灰和秸秆对S₀N₀土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S₁N₁土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂释放量分别降低了469和529 mg·kg^-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg^-1。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO₂通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。     

基于土体有机重构的水肥耦合对土壤理化性质和水稻产量的影响

为研究不同水肥耦合条件对有机重构土体土壤理化性质以及水稻生长发育和产量的影响,以陕西省韩城市下峪口土体有机重构土壤为试验基础,设置了3个灌溉水平：高水4 500 m³·hm^-2（W1）、适水3 750 m³·hm^-2（W2）和节水3 000 m³·hm^-2（W3）;3个施肥水平：高肥162 kg·hm^-2（F1）、中肥135 kg·hm^-2（F2）以及低肥108 kg·hm^-2（F3）,共计9个处理,研究不同处理下土壤的理化性质以及水稻生长发育和产量的差异。结果表明,W2F1处理对土壤物理性质的改善效果较好,其土壤总孔隙度、大团聚体、水稳性团聚体以及微团聚体分别为48.16%、92.42%、28.47%和3.52%,均处在较高水平;且土壤pH和电导率均低于其他处理,分别为7.8和173 μs·cm^-1。W2F2处理的保肥性能最佳,其土壤有机质含量、NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N含量、有效磷和速效钾含量分别为14.35 g·kg^-1、37.32 mg·kg^-1、19.62 mg·kg^-1和145.64 mg·kg^-1,均处于较高水平;且水稻每平方米穗数、百粒重、产量均最高,分别为352 m^-2、2.03 g和25.28 kg·hm^-2,净收益达9 506元·hm^-2,投入产出比最小,为0.63。由此可见,产量和经济效益都表明,W2F2处理为本试验条件下最高产处理,为土体有机重构技术的推广提供理论依据。