长期施肥及石灰后效对不同生育期玉米根际钾素的影响

依托祁阳红壤旱地定位施肥试验(始于1990年),选取施氮磷(NP)、氮磷+石灰(NPCa)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+石灰(NPKCa)、氮磷钾配施秸秆(NPKS)、氮磷钾配施秸秆+石灰(NPKSCa)6个处理,采集玉米不同生育期根际与非根际土壤,测定其钾、钙、镁、铝含量和p H。结果表明:与NP处理相比,施钾处理(NPK和NPKS)根际和非根际土壤速效钾含量显著提高。NP、NPK和NPKS处理根际速效钾在拔节期和灌浆期均处于亏缺状态,亏缺率分别平均为18.2%、34.2%和26.4%。与对应不施石灰处理相比,NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾含量在苗期分别降低46.0 mg kg~(-1)和26.5 mg kg~(-1),非根际分别降低68.5 mg kg~(-1)和56.0 mg kg~(-1);从拔节期至收获期,根际速效钾含量平均升高25.2 mg kg~(-1)和33.7 mg kg~(-1),非根际略微降低。NPCa、NPKCa和NPKSCa处理根际土壤速效钾盈亏率与不施石灰相比,整个生育期分别平均提高8.6%、33.2%和19.3%。根际和非根际土壤速效钾含量与相对应缓效钾含量、钾饱和度、K+/(Ca2++Mg2+)和K+/Al3+呈极显著正相关关系。缓效钾和钾饱和度相对变化率(交换性钙镁相对变化率)与速效钾相对变化率呈极显著正(负)相关关系。长期施氮磷钾肥基础上施石灰(NPKCa和NPKSCa)4年以后,根际土壤速效钾、缓效钾含量及钾饱和度均提高(苗期除外),根际土壤交换性钙镁含量提高幅度低于非根际,最终缓解根际土壤钾素的亏缺。     

有机肥料用量对低产稻田土壤养分和水稻产量的影响

连续3 a在中低产水稻土上进行有机肥料试验,结果表明:施用有机肥料使水稻经济产量平均增产25%,而秸秆产量增加效果高达47%;在低量有机肥料处理中,养分的农学效率为6.3 kg,肥料养分利用率36.8%,高量处理中养分的农学效率只有1.7 kg/kg,肥料养分利用率仅为20.8%,有机肥料最佳施用量在15~30 t/hm~2。施用有机肥料可以快速培肥土壤,3 a后,土壤中的OM、全N、全P、有效N、有效P和有效K含量比不施肥处理分别增加8.0%、9.6%、20.0%、8.2%、183.1%和21.5%。其中以增加土壤全P和有效P效果最为明显,有效P平均增加183%,土壤OM也增加8%,全N增加9.6%。有机肥料能够快速培肥稻田土壤和提高水稻产量。     

长期施肥对土壤重金属积累和有效性的影响

以红壤稻田和红壤旱地长期定位施肥试验土壤为材料,对长期施肥后土壤Cu、Zn、Pb和Cd的含量及其有效性进行了研究,旨在为常规农业管理条件下农田重金属污染提供更多可靠及有用信息。结果表明:红壤稻田土壤Cu、Zn、Pb含量分别为27.2~34.4、83.8~96.1、41.0~62.0 mg·kg~(-1),不同施肥处理土壤Cu、Zn、Pb含量均未超过土壤环境质量二级标准;土壤Cd含量为0.49~1.04mg·kg~(-1),Cd含量均超过土壤环境二级标准。红壤旱地土壤Cu、Zn、Pb全量范围分别为34.6~88.3、79.4~173.7、56.7~81.1 mg·kg~(-1),其中施加有机肥处理的土壤Cu超过土壤环境二级标准,Cd为0.14~1.35 mg·kg~(-1),超标率为42.9%。通过红壤稻田和旱地各处理土壤Cd有效性比较,施用猪粪旱地(33.8%)高于稻田(23.9%),而施用化肥旱地土壤Cd有效性最高处理(NP 14.8%)低于稻田最低处理(NPK 31.2%)。从红壤稻田和红壤旱地长期施肥试验结果看出:长期施用化肥和稻草还田未见明显的重金属积累,但施用猪粪处理的土壤中Cd有显著积累。红壤稻田施用Ca肥可明显降低土壤Cd的有效性;施用猪粪在增加土壤Cd全量的同时,也提高了旱地红壤Cd的有效性。     

长期施肥对红壤旱地团聚体特性及不同组分钾素分配的影响

基于祁阳红壤旱地长期施肥定位试验,选取CK(不施肥)、NP(氮磷肥配施)、N P K(氮磷钾肥配施)、N P K M(氮磷钾肥和猪粪配施)和N P K S(氮磷钾肥和秸秆半量还田)处理,于试验26年(2016年)玉米收获后采集不同施肥处理原状土壤(全土),分析土壤团聚体组分中全钾、非交换性钾和交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体组分钾对全土钾的贡献率及其与作物吸钾量的相关关系。结果表明:(1)在所有处理中,NPKM处理下2 mm、1~2 mm和0.5~1 m m的团聚体组分比例最高,但0.0 5 3~0.2 5 m m和0.0 5 3 m m的团聚体组分比例则显著低于其他处理,而NPKS处理下2 mm、1~2 mm和0.5~1 mm的团聚体组分比例则无显著增加。(2)与NPK处理相比,NPKM处理各团聚体组分中非交换性钾和交换性含量分别增加24.37%~49.04%和82.02%~176.3%,且NPKM处理下较大的团聚体组分(0.5 mm)中全钾、交换性钾和非交换性钾对全土全钾、交换性钾和非交换性钾的贡献率显著增加(增幅分别为6.25%~31.97%、5.72%~43.16%和6.33%~41.98%),而在较小粒级团聚体组分(0.25 mm)中则呈下降趋势(降幅分别为14.37%~21.44%、17.04%~33.66%和34.40%~43.84%)。(3)NPKS处理各团聚体组分的非交换性钾和交换性钾含量以及各团聚体组分钾对全土钾的贡献率均与NPK处理无显著差异。(4)线性回归分析表明,当0.25 mm团聚体组分钾对全土钾的贡献率增加1%时,作物吸钾量相应增加9.92~11.89 kg hm-2。长期化肥配施猪粪可显著改善红壤旱地的团聚体组分,进而提高团聚体组分钾对全土钾的贡献能力,促进作物对钾素的吸收。     

长期施肥对红壤旱地磷的影响

以12年的红壤长期肥力监测定位试验不同处理土壤为材料,研究了连续施肥对土壤磷组分和土壤对磷吸附解吸的影响。连续施用化学磷肥和化肥加有机肥,均可提高土壤全磷、有机磷、无机磷数量。施用有机肥料,土壤中的磷以Ca-P和Al-P积累为主要表现形式,化学磷肥的施用能够提高土壤的全磷,并以Al-P增幅为最大,在所有处理中均表现为土壤O-P相对稳定。有机肥料处理土壤对外源磷的吸附强度明显少于施用化学磷肥和不施用磷肥的处理,有机肥料能够显著提高吸附磷的再利用,在NPKM处理中解吸磷占吸附磷的47.72%,M处理中占42.89%,其它处理中解吸磷占吸附磷数量一般少于8%。有机肥与化学肥料配合施用明显提高磷肥的利用率。     

红壤长期肥料定位试验中土壤磷素肥力的演变

研究了长期施肥对土壤全磷、有效磷年份变化和剖面磷组分、土壤对磷吸附解吸性能、土壤需磷指数等方面的影响。结果表明:长期施用化学磷肥和化肥加有机肥,均可提高土壤全磷、有效磷数量。施用有机肥料(M)和有机肥料加化学肥料处理(NPKM),土壤中的磷组分变化以Ca-P和Al-P积累为主要表现形式,化学磷肥能够提高土壤的全磷含量,其无机磷组分变化以Al-P增幅为最大,在所有处理中均表现为土壤O-P相对稳定。随着施肥时间延长,土壤磷组分以有效性较高Ca-P和Al-P增加为特征。施肥对土壤的耕层磷组分影响最为显著,对深层土壤影响相对为弱,长期施用磷肥和有机肥料促使磷的下移,增加深层磷的含量。施用有机肥料(M)和有机肥料加化学肥料处理(NPKM)土壤,对外源磷的吸附强度明显小于施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料处理(CK),有机肥料能够显著提高吸附磷的再利用,其中有机肥料加化学肥料处理(NPKM)中解吸磷可占吸附磷的47.72%,单施有机肥处理(M)占42.89%,而施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料(CK)中解吸磷数量占吸附磷数量一般小于8%。有机肥料加化学肥料处理(NPKM)和单施有机肥处理(M)的PFI显著低于施用化学肥料(N,NPK,NPKS)和不施用肥料对照处理(CK)。     

长期施肥下红壤中类芬顿反应及其对碳储存的影响

以祁阳红壤长期定位试验站的施用有机肥和化肥的土壤为研究对象,结合不同孔径(1000μm、20μm和0.45μm)的原位微宇宙培养试验,通过高效液相色谱、高通量测序、同步辐射红外显微成像和X射线光电子能谱等技术手段研究了长期施肥处理对红壤中类芬顿反应的调控能力及其对红壤有机碳储存的影响。结果表明,长期施用化肥的红壤中H_2O_2、H O·及Fe(II)含量均显著高于长期施用有机肥。根系分泌物和微生物的参与也能够调控H_2O_2、H O·和Fe(II)含量,且H_2O_2和HO·含量呈线性关系。长期施用有机肥的红壤具有很好的H_2O_2缓冲性能,而长期施用化肥的红壤可能由于发生了退化(如土壤有机质含量低),H_2O_2缓冲性能较差。长期施用有机肥的红壤中微生物丰富度和多样性指数均显著高于长期施用化肥的红壤。植物根系和微生物的进入对长期施用有机肥的红壤中细菌群落结构影响较小,而对长期施用化肥的红壤中细菌群落结构影响较大。长期施用有机肥的细菌群落影响了土壤p H、可溶性有机碳、可溶性Fe和CO2释放;而长期施用化肥的细菌群落可能通过产生H_2O_2和还原态Fe(II)引发了土壤中的芬顿反应。根-土界面上黏土矿物(36 1 9c m-1)、脂肪碳(29 1 4c m-1)、羧酸碳(1 725 cm-1)、羟基碳(1 135 cm-1)的分布模式有较大差异,其中根系的出现增加了根-土界面上Fe(II)比例。综上,本文提出了有效增加亚热带红壤土壤有机碳的概念模型。     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

免耕,水旱轮作在改良低产田中的作用

免耕法有别于常规作法.它对土壤表层和环境的影响低于常规操作,常规操作对土壤10~20cm表层进行充分碎土作业,使整个耕作层的土壤充分混和、泥肥均匀.相反,免耕则缺少翻耕和混土过程.因此,在O~5cm的土壤有机质和植物养分富集、养分的再循环主要在近地表层.     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

通过对不同施肥下水稻产量和氮肥利用率连续4年的定位观测研究,结果表明:在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥(M)处理与化肥(NPK)处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥(M)处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施(NPKM)处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥(NPK)处理氮肥利用率仅为25.7%.