商品有机肥替代化肥对作物产量和土壤肥力的影响

【目的】通过连续3年定位监测华北平原冬小麦-夏玉米轮作区商品有机肥部分替代化肥施用后作物产量和土壤肥力的变化,探究商品有机肥替代化肥对作物产量及土壤肥力的影响,以期为该区域商品有机肥的科学施用提供理论依据。【方法】试验开始于2011年,于山东禹城设置3个不同施肥处理：不施肥对照（T1）;单施化肥（T2）;等养分条件下,有机肥部分替代化肥（T3）（氮、磷和钾替代比例分别为11.3%、13.7%和58.8%）。于2011-2014年连续3年进行田间取样,分析冬小麦-夏玉米轮作制度下,不同施肥处理对作物产量、产量构成以及土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量的影响。【结果】（1）商品有机肥部分替代化肥施用后,冬小麦和夏玉米3年平均产量分别为7 700和9 175 kg·hm^-2,与当地栽培条件下高产水平相当,但与单施化肥处理相比差异不显著。（2）与单施化肥相比,商品有机肥替代化肥处理对产量构成因素（有效穗数、穗粒数和千粒重）未表现出显著影响。（3）商品有机肥部分替代化肥施用3年后,与单施化肥相比,土壤有机碳增加了19.5%、土壤全氮提高了12.3%,显著高于单施化肥处理。【结论】商品有机肥部分替代化肥能保证华北平原小麦-玉米轮作体系的作物稳产、高产,并且能够培肥地力,有利于土壤可持续利用。     

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。     

长期不同施肥制度土壤肥力特征综合评价方法

通过综合分析不同施肥制度下土壤物理、化学、生物学特征来评价不同施肥体系培肥土壤能力,以期建立科学施肥制度,为实现土壤可持续利用提供理论依据。以位于中国农业科学院禹城试验基地长达26 a的不同施肥定位试验为平台,研究了长期不同施肥对2种土壤物理肥力指标、10种化学肥力指标及2种土壤生物肥力指标的影响,运用主成分分析和聚类分析等数理统计方法综合评价了长期不同施肥制度下土壤物理肥力、化学肥力及生物肥力因子,并对不同施肥制度土壤肥力水平进行综合评分。结果表明:1)不同施肥制度对土壤肥力因子影响差异显著。单施有机肥及有机无机配施与单施化肥相比,土壤容重降低5.0%~11.0%,土壤总孔隙度增加4.1%~9.9%:土壤有机碳、全氮增加95%~136%、69%~137%,土壤速效磷含量增加5倍,土壤速效钾增加81%~103%;土壤微生物碳、氮分别增加50%~112%、34%~79%,土壤pH值下降了0.15~0.47个单位。2)将14个土壤肥力因子分为2个主成分综合表征土壤肥力,其中土壤容重、土壤孔隙度、土壤全碳、土壤活性有机碳、土壤全氮、土壤有机氮、土壤微生物碳、土壤微生物氮、土壤速效钾、土壤全磷、土壤速效磷、土壤有机磷、pH值等肥力因子在主成分一上有较高的负荷,贡献率83.73%;土壤全钾在主成分二上有较高的负荷,贡献率8.49%。3)聚类分析方法把不同施肥制度对土壤肥力的影响差异强度分为4类:常量有机肥和常量有机无机配施、常量化肥和高量化肥、不施肥、高量有机肥。4)不同施肥制度对土壤培肥效果依次表现为:高量有机肥常量有机肥常量有机无机配施高量化肥常量化肥不施肥。单施有机肥以及有机无机肥配施与单施化肥相比能有效增加土壤养分含量,调节土壤养分平衡,能从土壤物理、化学、生物肥力方面综合提升土壤肥力水平,提高土壤养分供应能力。     

土壤管理制度对果园土壤水热、微生物及养分的影响研究进展

果园土壤管理作为果树生产中的关键环节,在改变土壤结构,协调土壤水、肥、气、热等方面有重要作用。我国果区立地条件差,气候、土壤条件各异,果园管理者需要综合考量不同土壤管理方式的利弊,方能做出科学选择。就此,综述了近年来果园清耕制、生草制、覆盖制在土壤水分和温度、土壤微生物和酶以及土壤养分等方面的研究成果,重申了覆盖制和生草制在果园土壤管理方面的重要作用。同时对果园科学土壤管理制度的建立提出了以下建议:覆盖制应充分考虑覆盖材料成本及其对土壤环境的长期影响;生草制的推广应充分考虑地区间降水差异和果园灌溉条件;土壤管理方式应与果园其他管理措施密切配合,灵活运用。     

不同氮肥类型和用量对小麦产量和加工品质的影响

  【目的】   分析不同用量有机肥氮和化肥氮对小麦籽粒产量和品质的影响,为提升小麦品质提供科学施肥依据。   【方法】   不同氮肥类型长期定位试验位于山东陵县,始于2006年。肥料分为有机肥氮和化肥氮两大类,用量均设定为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg/hm2。2018年取样测定小麦产量和籽粒品质指标,运用多元统计分析方法评价了长期施用不同量有机肥氮和化肥氮对济麦22产量和品质的影响。   【结果】   氮肥类型对小麦籽粒容重、出粉率两个磨粉品质指标无显著影响,氮肥用量对籽粒容重、出粉率影响显著,施氮量越高,容重越低,出粉率越高。氮肥类型和用量对营养品质和加工品质影响显著。施氮量低于300 kg/hm2时,有机肥氮处理小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面团吸水率、面团形成时间均小于化肥氮处理;施氮量高于300 kg/hm2,有机肥氮和化肥氮处理的小麦品质指标差异较小。相关性分析表明,蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值与大多数品质指标存在显著的相关性。主成分分析表明,蛋白质含量因子对品质变异的贡献率为57%,显著大于其他主成分因子。品质指标综合分析表明,无论有机肥氮还是化肥氮,施氮量越大品质综合得分越高,相同施氮量下化肥氮处理小麦的品质综合得分大于有机肥氮处理,且施氮量越大差距越小。综合产量和籽粒品质的聚类分析表明,19个施肥处理可分为4类:第一类为不施氮和施有机肥氮60 kg/hm2 处理,为低产低质型;第二类为有机肥氮120 kg/hm2和化肥氮60 kg/hm2处理,为低产中质型;第三类为有机肥氮180、240 kg/hm2和化肥氮120 kg/hm2处理,为中产中质型;第四类为有机肥氮 ≥ 300 kg/hm2和化肥氮 ≥ 180 kg/hm2的处理,为高产高质型。   【结论】   氮肥类型对小麦籽粒产量和品质的影响与用量有关,有机肥氮低于300 kg/hm2或化肥氮低于180 kg/hm2,产量和品质均较差,且有机肥氮处理的小麦产量和籽粒品质低于化肥氮处理,有机肥氮用量 ≥ 300 kg/hm2或化肥氮用量 ≥ 180 kg/hm2时,可确保高产优质。     

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。     

不同有机肥与化肥配施对氮素利用率和土壤肥力的影响

【目的】不同类型畜禽粪便有机肥在成分和性质上存在明显差异，本文研究了华北地区主要有机肥与化肥以不同比例配施后，对作物氮素吸收利用及土壤养分的影响，以期为本地区有机肥的科学利用提供理论依据和数据支撑。【方法】在华北平原冬小麦–夏玉米种植区进行田间试验。以推荐养分施用量 (每季作物N 225 kg/hm2) 为基础，设置了1个常规单施化肥处理 (CF)，12个鸡粪、猪粪和牛粪氮分别与化肥氮配比处理 (有机肥氮素占比25%、50%、75%、100%)，化肥及3种有机肥的加倍单施处理，同时设1个不施肥处理为对照，共18个处理。分析了作物的氮素吸收量、氮素利用效率，测定了0—20、20—40 cm土层土壤氮、磷、钾含量。【结果】常规施肥量下，单施鸡粪、猪粪、牛粪处理的氮素收获指数 (NHI) 均与化肥处理相当，平均为79.06%；单施牛粪处理的氮素生理利用率 (NPE) 为64.42 kg/kg，显著高于化肥处理；而单施鸡粪、猪粪处理的NPE与化肥处理相当，平均为55.14 kg/kg。与常规施肥量相比，加倍施用鸡粪、猪粪和化肥处理的显著降低NHI值和NPE值，而加倍牛粪处理的NHI与NPE值没有降低。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥配施的处理间NHI与NPE值均未表现出显著性差异，且与单施化肥的处理相当。常规施氮量下，单施猪粪、鸡粪处理的氮素偏生产力 (PFP) 和回收率 (NRE) 接近，均值为分别39.67 kg/kg和41.85%，达到了单施化肥处理的水平，而牛粪处理的氮素PFP以及NRE仅为29.08 kg/kg和15.6%，显著低于化肥、鸡粪和猪粪处理。与常规施氮量相比，加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥处理的氮素的PFP值平均降低了49.1%，氮肥NRE值平均降低了23.2%。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥各配施比例处理的氮素PFP和NRE值均达到了单施化肥的水平。与单施化肥相比，单施有机肥以及有机无机配施没有明显提高土壤全氮含量，但显著提高有效磷和速效钾含量，单施鸡粪、猪粪处理土壤表层有效磷含量分别是单施化肥处理的5.82和7.06倍。【结论】推荐施肥量下，鸡粪或猪粪单独施用或配施少量化肥氮，牛粪配施75%左右的化肥氮可实现与化肥相当的氮素利用效率，同时提升土壤肥力。在实际生产中应根据有机肥特性调节有机肥与化肥配施比例，实现有机肥的科学利用。     

黄河三角洲现代农业粮经饲作物优化种植与利用

针对黄河三角洲盐渍土区域开发程度低、种植结构单一,影响土地生产力的问题,通过优化盐碱地粮经饲作物种植结构,采取作物种植与盐碱地生物改良相结合、粮经饲多元化种植相结合、经济效益与生态效益相结合的方式,开展粮经饲作物提质增效绿色种植模式研究,完善不同盐碱胁迫类型,不同地力条件下粮经饲作物种植制度,推广应用适宜不同盐渍化程度下用养结合、多元化高效种植模式,构建粮经饲多元化种植结构并合理布局,实现用地养地结合,提高农业综合效益和农民收入,推动黄河三角洲现代农业可持续健康发展。     

增效磷肥对冬小麦产量和磷素利用率的影响

在实验室条件下分别制备了含腐植酸、 海藻酸和谷氨酸3种增效剂的增效磷肥,运用土柱栽培试验研究等磷（设置低、 高2个施磷水平）投入条件下不同增效剂添加量的增效磷肥对小麦产量和磷肥利用率的影响。结果表明, 1）低磷水平下,增效磷肥处理小麦子粒产量比普通磷酸一铵提高9.74%~33.54%,高磷水平下,含腐植酸增效磷肥和含海藻酸增效磷肥处理小麦子粒产量分别比普通磷酸一铵增加26.81%和30.65%。低磷和高磷水平下,不同增效磷肥处理小麦子粒产量均随增效剂添加量的增加而提高。2）低磷和高磷水平下,增效磷肥处理小麦子粒含磷量与普通磷酸一铵处理差异不显著。3）低磷水平下,增效磷肥处理小麦吸磷总量比普通磷酸一铵增加14.81%~42.59%,磷肥的表观利用率平均提高了8.71~26.21个百分点;高磷水平下,腐植酸增效磷肥和海藻酸增效磷肥处理小麦吸磷总量分别比普通磷酸一铵增加18.18% 和 32.73%,磷肥的表观利用率平均提高了6.13 和10.19个百分点。     

增值磷肥对潮土无机磷形态及其变化的影响

在实验室条件下制备了海藻酸磷肥、腐植酸磷肥和氨基酸磷肥3种增值磷肥,利用室内土壤培养试验研究增值磷肥对潮土无机磷组分及其变化的影响。结果表明, 1）培养180 d后,普通磷肥（磷酸一铵,下同）和增值磷肥均显著提高了土壤速效磷含量,并降低了土壤pH; 施用增值磷肥提高土壤速效磷的幅度为34.6～41.92 mg/kg,高于普通磷肥; 施用增值磷肥降低土壤pH的幅度为0.23～0.36个单位,高于普通磷肥。2) 与普通磷肥相比,增值磷肥明显降低土壤对磷的固定,腐植酸、海藻酸和谷氨酸增值磷肥处理的固定率分别比普通磷肥降低7.32%、7.13%和11.99%。3）培养180 d后,与普通磷肥处理相比,增值磷肥均提高土壤Ca2-P、 Ca8-P 和 Al-P含量,减缓Al-P 向 Fe-P 的转化。