工业盐和生态净化剂配施对黑麦草生长和土壤性质的影响

工业盐是融雪剂的主要成分,然而施用融雪剂后导致的环境问题已经引起了世界各国的关注。采用盆栽试验研究了施用0.1%、0.3%和0.5%浓度工业盐,生态净化剂,以及0.5%工业盐配施生态净化剂后,黑麦草的生长情况和土壤的pH值、电导率和交换性钠离子含量(Na+)。结果表明,随着施用工业盐浓度的提高,黑麦草的株高和生物产量逐渐降低,而施用生态净化剂可缓解工业盐对黑麦草生长的抑制作用。与施用0.5%浓度工业盐相比,0.5%工业盐配施生态净化剂后,黑麦草地上部、根系和总干重分别增加了63.4%、152.2%和73.8%。另外,土壤pH值、电导率和交换性Na+含量均在施用工业盐后升高,且随着工业盐浓度的增加而增加,在配施生态净化剂后则其降低。可见,工业盐配施生态净化剂,可降低工业盐对植株生长的抑制作用,缓解土壤盐碱化,降低施用融雪剂的环境风险。     

长期有机无机肥配施对土壤肥力及水稻产量的影响

以长期定位试验为基本材料,研究了20年的连续施用有机肥、有机肥无机肥长期配施对土壤肥力及水稻产量的影响。结果表明:(1)施用有机肥料,土壤全氮含量比化学肥料要高,有效氮平均高出15.9mg/kg;(2)施用磷肥和钾肥是提高土壤磷钾养分的基础。施肥使土壤有效磷平均高出18.8mg/kg,有效钾平均高出27mg/kg;(3)施用有机肥料改善土壤物理性质,配施不明显改变pH。有机肥料使土壤容重下降12.6%,田间持水量平均上升19.7%。(4)有机无机肥连续配施,能持续高产稳产。稻谷总产(19年早、晚稻平均),以NPKM为最高(5556.8kg/hm2),比单施化肥NPK)增产704.3kg/hm2,增产14.5%。     

不同施肥制度对红壤耕层磷的吸持特性影响的研究

试验以耕型红壤上12年长期肥力监测定位试验不同处理土壤为材料，研究了长期定位不同施肥制度对耕型红壤磷的吸持特性的影响。研究结果表明，在0～50mg／L加磷浓度范围内，用Langmuir，Temkin和Freundlich三种恒温吸附方程都能对供试土壤磷的恒温吸附曲线加以拟合，结果均达极显著水平。各处理土壤中施用磷肥和有机肥均能提高土壤磷的解吸率，其中以OM NPK处理的土壤吸附磷的解吸率最高。     

长期施肥对红壤旱地磷组分及磷有效性的影响

为提高红土红壤磷的有效性和肥料磷的利用率，设立长期定位试验，研究了红壤旱地不同施肥条件下土壤磷素的变化规律。结果表明：长期施磷，特别是磷肥和有机肥配合施用能明显提高土壤全磷（PT）、无机磷、有机磷、Olsen-P和Bray-P含量。在施磷的条件下，土壤磷的积累主要表现为Ca2-P,Ca8-P和Al-P增加。土壤中Olsen-P和Bray-P含量与土壤中各磷组分的相关性以Ca2-P最好，Al-P和Ca8-P次之，O－P最差，土壤Olsen-P和Bray-P含量与作物产量显著正相关。     

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。     

长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化

土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg-1·pH-1)相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08～28.01 mmol·kg-1·pH-1),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg-1·pH-1。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。     

土壤有机碳储量与外源碳输入量关系的建立与验证

  【目的】  土壤有机碳是土壤肥力的核心，外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一。建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系，对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义。  【方法】  利用我国南方红壤典型农田长期 (25年) 和短期 (8年) 定位试验平台，选择25年长期施肥试验中CK (不施肥)、NP (氮磷化肥配施)、NPK (氮磷钾化肥配施)、NPKM₁ (NPK与有机肥配施)；1.5NPKM₁ (1.5倍NPKM₁) 和M₂ (单施有机肥) 6个处理的数据，建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系；选择8年短期施肥试验中T₀ (氮磷钾配施)、T₁ (NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T₂ (NPK与30 t/hm2有机肥配施) 和T₃ (NPK与45 t/hm2有机肥配施) 4个处理的数据，对长期试验建立的关系进行验证。  【结果】  与CK相比，长期施用化肥 (NP和NPK) 处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45～0.75 t/hm2；长期单施有机肥 (M₂) 及有机肥配施化肥 (NPKM₁和1.5NPKM₁) 处理下年均根茬碳输入量为1.59～9.36 t/hm2，显著高于CK、NP和NPK处理 (P < 0.05)；而短期化肥 (T₀) 和有机肥配施化肥 (T₁、T₂和T₃) 处理间年均根茬碳输入量没有显著差异。长期NP、NPK、NPKM₁、1.5NPKM₁和M₂处理下，土壤有机碳储量均能达到稳定值 (即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化)，分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2。长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2，维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2；通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17%的误差，并低估了土壤有机碳储量的增加量；在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3%的误差；根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，维持初始有机碳储量 (SOC_a) 所需外源碳的量为54.35 × [34.62/(48.71 ? SOC_a) ? 1]，提升土壤有机碳储量到SOC_b时所需外源碳的量为1881.60 × (SOC_b ? SOC_a) / [(48.71 ? SOC_b) × (48.71 ? SOC_a)]。  【结论】  根据初始土壤肥力状况，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量。     

长期施肥对红壤旱地作物产量及肥料效益影响

通过对红壤旱地13年连续监测研究,发现在红壤地区红壤旱地上:长期使用化学肥料,其肥料利用率和作物产量表现为逐步下降的趋势.在N处理中,前5年比CK处理,玉米平均增产213%,小麦增产96%;10a以后,玉米平均减产45%,小麦减产85%;在NP、NK、NPK处理中,与N处理具有相同的趋势;在NPKM、M处理中,玉米和小麦产量表现为平稳和轻微的上升趋势.肥料的利用率变化与产量变化具有同一性.为提高红壤旱地玉米和小麦子粒的品质,使用化学氮肥是一项必不可少的技术措施,同时化学氮肥对玉米和小麦子粒品质提高效果大于有机氮.     

长期不同施肥措施对土壤和作物重金属累积的影响

分析测定黑土、潮土和红壤在20多年不同施肥措施(不施肥、单施化肥、化肥与有机肥配施)下土壤和作物中Cu、Zn、Cd的含量,结果表明:长期单施化肥对黑土、潮土、红壤Cu、Zn、Cd含量没有显著影响;在黑土和红壤上,有机肥与化肥配施与对照不施肥相比显著提高Cu、Zn和Cd含量;红壤上有机肥和化肥配施(NPKM和1.5NPKM)处理小麦籽粒和秸秆Cu、Zn、Cd含量显著高于单施化肥处理(NPK),而且化肥配施有机肥(NPKM)与单施化肥相比(NPK)显著提高玉米籽粒和秸秆Zn、Cd含量;在潮土上,NK处理显著提高小麦籽粒和秸秆中Zn含量;黑土上各处理玉米籽粒中Cd含量无显著差异,而化肥配施有机肥比单施化肥显著提高玉米籽粒Zn含量。根据测定数据估算,在目前施肥措施和作物种植体系下,黑土对Cu、Zn、Cd的最高承载年限分别为67年、118年、9年,潮土分别为1042年、2043年、631年,红壤分别为10年、46年、0.5年。假设土地承载年限为45年且有机肥施用量低于10 t·hm-2,黑土和潮土可接受有机肥中Cd的最高限量低于我国有机肥中的平均含量,说明实际生产中施用有机肥造成土壤Cd污染的风险较大。因此,有必要尽快制定有机肥中重金属的安全限量标准,以确保土壤和农产品安全。     

长期施肥下红壤旱地土壤CO2排放及碳平衡特征

在国家肥力网红壤旱地长期定位试验地上,采用静态箱/气相色谱法测定土壤CO2排放速率,同时利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献,通过计算净生态系统生产力（NEP）,判断长期不同施肥下红壤旱地农田碳汇强度。结果表明,小麦、玉米生长季各处理的土壤和土体呼吸速率随着作物生长、温度升高均呈现明显的季节变化规律;玉米生长季土壤和土体累积呼吸量大于小麦生长季,小麦、玉米生长季均以NPKM处理土壤和土体呼吸累积呼吸量最大,且显著高于其它处理（P0.05）,NP和NPK处理次之,CK和NK处理最小（P0.05）;小麦、玉米生长季各处理根际呼吸占土壤呼吸的比例分别为7.6 %～17.4 %、4.7%～16.6 %,均以NPKM处理根际呼吸贡献率最大;小麦季NPKM处理、玉米季CK和NPKM处理的NEP值为负,是大气CO2的汇,且NPKM处理的净初级生产力与土壤呼吸的比值（NPP/Rs）最大,其它处理NEP值均为正,是大气CO2的源。有机无机肥配施（NPKM）相比其它处理具有较强的碳汇功能,是红壤旱地比较合理的施肥措施。