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。     

长期紫云英还田与化肥配施下水稻土团聚体中铁氧化物的演变规律

铁氧化物是土壤团聚体重要的胶结物质,其主要存在于土壤黏粒中。为探索紫云英还田并配施化肥下土壤团聚体中铁氧化物的变化规律及其在不同粒级黏粒组分中的富集特点,以湖南省南县长期紫云英还田的水稻土为研究对象,选择单施紫云英（MV）、单施化肥（F100）、紫云英配施全量化肥（MV+F100）和紫云英配施80%化肥（MV+F80）4个处理,通过湿筛和离心分离土壤团聚体（>250、53~250 和2~53 μm）和黏粒（<2 μm）,测定不同处理土壤团聚体及其黏粒中铁氧化物的含量,并分析它们与团聚体稳定性的关系。结果表明：（1）与MV和F100相比,紫云英与全量化肥配施增加了>250 μm粒级团聚体的含量,降低了53~250 μm粒级团聚体含量,团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）分别提高了8.2%~20.5%和4.1%~8.5%。（2）与MV相比,紫云英与化肥配施显著提高了各粒级团聚体、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒非晶质铁的含量（12.7%~55.6%,52.4%~54.9%和45.9%~48.6%）,降低了>250和53~250 μm团聚体非晶质铁的富集率（32.8%~36.8%和17.2%~28.4%）。而与F100相比,2~53 μm团聚体和团聚体黏粒非晶质铁的含量以及富集率均显著降低（3.5%~21.3%、29.2%~30.4%和10.9%~26.9%）。（3）>250 μm团聚体含量与团聚体黏粒的非晶质铁含量、铁的活化度呈极显著正相关,与团聚体黏粒的游离铁含量、非晶质铁的富集率呈显著正相关。团聚体的MWD和GMD与>250μm团聚体含量呈极显著正相关,而与<2 μm团聚体含量呈极显著负相关。>250、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒的游离铁是团聚体MWD和GMD最重要的影响因子。紫云英与化肥配施,能够提高团聚体黏粒铁氧化物的含量,促进>250 μm团聚体的形成,从而增强团聚体的稳定性。     

土壤活性氮动态变化及氮素可利用性对紫云英翻压量的响应

通过田间定位试验,研究了减量化肥紫云英不同翻压量下土壤活性氮的含量、动态变化及氮素可利用性,探讨了紫云英鲜草的适宜翻压量和土壤氮素利用效率,为双季稻合理施用氮肥提供理论依据。在稻-稻-紫云英轮作体系典型时期紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期分别采集土壤样品,监测稻田土壤微生物量氮（MBN）、可溶性有机氮（DON）含量动态变化及氮素可利用性,并分析晚稻成熟期土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照（CK）处理相比,各施肥处理均提高了土壤全氮（TN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,增幅分别为10.4%~21.2%、10.3%~44.1%和14.7%~52.9%。在翻压紫云英15.0~22.5 t·hm^-2时,土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均随紫云英还田量增多而提高,之后则随还田量的增多而降低。与常规施肥处理相比,化肥减施下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBN、DON及活性氮含量,增幅分别为7.0%~28.7%、8.5%~22.5%和5.8%~26.6%,且随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的变化趋势,MBN和活性氮含量均在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON含量在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。MBN/TN在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON/TN在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。各处理不同时期土壤MBN、DON含量及MBN/TN、DON/TN有明显波动,总体来看,土壤MBN含量及MBN/TN在早稻分蘖盛期明显降低,早稻成熟期有所回升,至晚稻成熟期又逐渐降低;土壤DON含量及DON/TN在早稻成熟期降至最低,至晚稻成熟期再次上升。研究表明,减施40%化肥条件下长期翻压紫云英不仅能增加土壤活性氮含量,同时有利于提高土壤氮素可利用性,紫云英翻压量22.5~30.0 t·hm^-2时效果最好。     

减量化肥配施紫云英对稻田土壤碳、氮的影响

以11 a(2008—2018年)长期定位试验为对象,研究了减施40%化肥下紫云英不同翻压量对双季稻产量及土壤活性有机碳、氮(DOC+MBC、DON+MBN)的影响,以探讨紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量。试验设置CK(不施紫云英和化肥)、GM_(22.5)(单施紫云英22.5 t·hm~(-2))、100%CF(常规施肥)和减施40%化肥(60%CF)条件下将紫云英翻压量设为15、22.5、30、37.5 t·hm~(-2)4个水平,共7个处理。于2018年晚稻收获后采集土壤样品,分析土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)。结果表明:与常规施肥相比,减施40%化肥下各紫云英不同翻压量处理早稻及全年两季稻谷产量持平或略有增加,且均随紫云英翻压量增多而提高。紫云英翻压量为15～30 t·hm~(-2)时,晚稻稻谷产量随紫云英翻压量的增多而提高,当紫云英翻压量多于30 t·hm~(-2)时,则呈下降趋势。除翻压紫云英15 t·hm~(-2)外,其他紫云英与化肥配施处理晚稻稻谷产量与常规施肥相比无显著差异;与常规施肥相比,紫云英与化肥配施均不同程度地提高了土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。紫云英翻压量为15～22.5 t·hm~(-2)时,土壤MBC、MBN、DOC、DON均随紫云英翻压量增加而增加,当翻压量多于22.5 t·hm~(-2)时呈下降趋势;MBC/SOC和MBN/TN均随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的趋势,MBC/SOC在60%CF+GM_(22.5)处理最高,MBN/TN以60%CF+GM_(30)处理最高。DOC/SOC和DON/TN均在60%CF+GM_(15)处理最高;相关分析结果表明,土壤MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)呈极显著正相关(P0.01)。土壤各活性有机碳、氮与早、晚稻及全年两季稻谷产量均呈极显著正相关(P0.01)。综合考虑双季稻的产量效应及土壤培肥效果,在本试验条件下或与该试验区域气候特点和种植制度类似的南方水稻主产区,在减少40%化肥条件下,紫云英翻压22.5～30 t·hm~(-2)较为适宜。     

紫云英-赤泥联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响

通过盆栽试验,研究了紫云英(Astragalus sinicus L.,CMV)-赤泥(RM)联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响。结果表明,在水稻不同生育期,联合修复法 CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤pH值增幅均低于RM1和RM2处理。在整个生育期内,CMV-RM1和CMV-RM2处理的pH值高于对照,差异均达显著水平(P<0.05),但CMV-RM1与CMV-RM2处理间差异不显著。不同时期CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤有机质、阳离子交换量、碱解氮含量均较其它处理高,但CMV-RM1与CMV-RM2处理之间差异不显著。与对照、单纯添加赤泥处理(RM1、RM2)以及翻压紫云英处理CMV相比,CMV-RM2、CMV-RM1处理的株高、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、产量均高于其他处理,但CMV-RM2、CMV-RM1处理之间差异均不显著。因此,与单独添加赤泥或单纯翻压紫云英修复相比,CMV-RM联合修复是修复镉污染酸性水稻土的一种经济、高效、可重复的修复方法。从既达到修复效果,又尽可能减少化学修复剂使用量上考虑,建议采用CMV-RM1处理。     

不同品种紫云英对镉污染土壤水稻生长累积效应的研究

旨在研究不同品种紫云英绿肥对镉污染地区水稻生长及土壤质量的影响。结果表明,与2个对照组相比,翻压紫云英显著提高了土壤溶液pH,降低Eh(P<0.01),也使土壤有效态镉的含量显著降低,减少了水稻在生长过程中对镉的累积,以‘湘紫3号’紫云英品种效果最为明显,与单施化肥处理相比,土壤有效镉含量降低了21.9%,植株稻草镉含量降低了39.1%,稻谷镉含量降低了43.5%,在4个品种中降幅均为最大值。不同品种紫云英翻压均能促进水稻的生殖生长,能有效提高水稻的产量,各处理间水稻的农艺性状指标和产量指标均无显著性差异。因此,选择降镉效果最佳的‘湘紫3号’紫云英品种,能够更好地降低农作物对镉的吸收,提高产品的安全性。     

翻压紫云英对早稻产量、干物质积累及光合特性的影响

为研究翻压紫云英对2种不同类型土壤早稻产量、干物质积累及光合特性的影响,采用连续5年田间微区模拟池试验,各处理为不施肥(CK)、单施紫云英(GM)、纯化肥(F)及紫云英配施化肥(F+GM),2种类型土壤分别为红黄泥与河沙泥。结果表明:翻压紫云英可使早稻增产,尤其在红黄泥中F+GM的增产效果更好,比F增产10%;2种土壤中,F+GM与F相比稻草产量差异不显著(P>0.05)。与CK相比,2种土壤的F+GM与GM可促进早稻生长前期各营养器官(根、茎叶)干物质的增加,后期F+GM与GM营养器官的干物质不再增加而有所降低;F+GM和GM的水稻籽粒干物质比CK高,而且持续增加。翻压紫云英可改善早稻的光合特性,2种土壤F+GM的SPAD值、净光合速率、气孔导度最高,胞间CO₂浓度除了河沙泥灌浆期高于GM外,其余均为最低。在2种土壤中表现出类似趋势,紫云英配施化肥可以增强早稻光合能力,增加干物质量,进而实现早稻     

紫云英与稻草还田替代部分化肥对双季稻产量和土壤活性有机碳的影响

【目的】基于连续4年田间定位试验，探究紫云英与稻草翻压还田替代部分化肥对双季稻产量以及稻田土壤有机碳组分、碳库管理指数的影响。【方法】开展双季稻田间定位试验，测定早、晚稻产量及连续试验4年后的土壤有机碳和土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳含量，计算土壤碳库管理指数。试验设6个处理：（1）冬闲+氮、磷、钾化肥（CF）;(2)翻压紫云英+氮、磷、钾化肥（MV）;(3)冬闲+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥（RSl）;(4)冬闲+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥（RSh）;(5)翻压紫云英+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥（MV+RSl）;(6)翻压紫云英+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥MV+RSh）。晚稻收获后，采集0—15 cm耕层土壤，采用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量，高锰酸钾氧化法测定土壤高活性（33 mmol·L-1）、中活性（167 mmol·L-1）、活性（333 mmol·L-1）有机碳含量。【结果】等氮磷钾养分投入量下，MV+RSh处理的双季稻产量与CF、RSl处理差异显著，其他处理间水稻产量无显著差异，双季稻总产量RSl处理最高，为13 347 kg·hm-2,MV+RSh处理最低...     

减施化肥下紫云英翻压量对土壤团聚体及铁锰氧化物的影响

以湖南省南县长期紫云英 -双季稻轮作的土壤为对象，在化肥减量 20%和 40%，紫云英翻压量 15、22.5、30、37.5 t·hm -24个水平下，研究减量化肥与翻压不同量紫云英的土壤团聚体中铁锰氧化物的变化及与团聚体水稳性的关系。结果表明:(1)与对照[紫云英翻压(MV)和施用 100%化肥(F)处理]相比，减施 20%和 40%化肥配施紫云英增加了 >0.25 mm团聚体的含量，降低了 <0.25 mm团聚体的含量；减施化肥下紫云英翻压量在 15和 22.5 t·hm -2时团聚体稳定性提高 8.91%～ 45.45%。(2)与对照相比，减施化肥 20%紫云英翻压量为15～ 30 t·hm -2时，土壤团聚体的游离铁锰含量随着翻压量的增加呈现下降的趋势，但非晶质、络合铁锰含量分别显著提高 7.70%～ 72.31%和 10.75%～ 58.53%。(3)相关性与通径分析显示，化肥减施与紫云英翻压下土壤团聚体稳定性主要取决于铁氧化物的含量；而在铁氧化物中，非晶质与络合态铁对团聚体稳定性的提高起直接作用。     

配施钾肥对黄芽白和苞菜产量、品质及养分吸收的影响

[目的]探究配施钾肥对蔬菜黄芽白和苞菜产量、品质及养分吸收的影响,为钾肥在蔬菜种植上的应用推广提供科学依据.[方法]以黄芽白和苞菜为试验材料,采用大田试验,随机区组排列,设配施钾肥(N、P2O5和K2O各135 kg/ha)、常规施肥(N和P2O5各135 kg/ha)和不施肥3个处理,测定蔬菜产量和硝酸盐、维生素C、全糖含量及氮、磷、钾、钙养分吸收总量.[结果]配施钾肥处理的黄芽白和苞菜商品产量分别比不施肥处理(对照)增产20.9%和50.2%,比常规施肥分别增产6.4%和20.5%,处理间差异均达显著水平(P<0.05,下同);与常规施肥处理相比较,配施钾肥可有效降低黄芽白和苞菜不同生育时期及不同部位的硝酸盐含量,其中,采收期黄芽白和苞菜心叶和外叶硝酸盐含量显著降低(黄芽白降幅分别为10.1%和21.2%,苞菜降幅分别为12.9%和22.6%);也能显著提高商品菜的维生素C和总糖含量,黄芽白心叶维生素C和总糖含量分别提高26.2%和43.8%,苞菜分别提高15.5%和17.6%;同时,能明显提高氮、磷、钾和钙等养分的吸收量,黄芽白氮、磷、钾和钙养分总吸收量分别提高9.4%、14.4%、20.8%和10.8%,苞菜分别提高6.4%、4.9%、0.3%和41.9%.[结论]配施钾肥可提高黄芽白和苞菜的产量及品质,值得推广.