长期有机无机肥配施下玉米氮素利用率和红壤碱解氮含量的阶段性变化

  【目的】  充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。  【方法】  本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)、常量化肥(NPK)、两倍量化肥(DNPK)、有机肥(OM)与常量化肥+有机肥(NPKM) 5个处理,以10年为一个试验阶段,分析了35年来玉米产量、氮肥利用率、0—20 cm土层土壤碱解氮含量以及氮素表观盈余量等的阶段性变化规律。  【结果】  施肥处理(NPKM、DNPK、OM和NPK)玉米35年平均产量较不施肥对照(CK)分别显著提高了3.36～9.07、3.31～5.64、2.46～6.72和1.91～3.70倍,氮素吸收量分别显著提高了5.20～11.93、4.33～7.02、3.66～5.90和1.80～3.64倍。在试验0～10年,各施氮处理间玉米产量无显著差异,氮素吸收量NPKM、DNPK和OM处理间无显著差异,但均显著高于NPK处理。在试验11～20年,NPKM和DNPK处理产量与氮素吸收量显著高于NPK和OM处理;在试验21～35年,NPKM处理的产量和氮素吸收量均显著高于其他处理。NPK和DNPK处理的氮肥偏生产力在0～20年期间升高,在21～35年间下降,而NPKM和OM处理的氮肥偏生产力逐渐升高,至试验31～35年时,显著高于NPK和DNPK处理。各施氮处理土壤氮素均处于盈余状态,前30年均以NPKM处理氮素盈余量最高,较DNPK与NPK处理分别显著提升了13.63%～37.48%、133.95%～208.24%,而在试验31～35年,DNPK处理氮素盈余量与NPKM处理无显著差异。0—20 cm土层土壤碱解氮含量与氮素盈余量呈显著正相关 (P<0.05),氮素盈余量每增加 10 kg/hm2,0～10、11～20、21～30、31～35年耕层土壤碱解氮含量分别增加1.00、1.20、1.60、2.80 mg/kg。  【结论】  在试验前20年,单施化肥玉米氮素吸收量和肥料的偏生产力呈增加趋势,之后呈下降趋势。而有机无机肥配施或者单施有机肥可持续提高氮肥利用率,促进玉米增产。氮素盈余量的增加与耕层土壤碱解氮含量呈显著正相关;随施肥年限的延长,有机无机肥配施对土壤养分含量提升效果增强。     

红薯藤及其生物质炭还田对旱地红壤微生物活性及养分含量的影响

为探究红薯藤及其生物质炭还田对旱地红壤微生物活性及养分含量的影响,通过田间定位试验,设置5个处理:(1)常规处理(CK);(2)3000 kg/hm²红薯藤还田(S1);(3)6000 kg/hm²红薯藤还田(S2);(4)1000 kg/hm²红薯藤生物质炭还田(BC1);(5)2000 kg/hm²红薯藤生物质炭还田(BC2),研究不同剂量红薯藤及其生物质炭还田对红壤微生物活性和养分含量的影响。结果表明:与CK相比,在0—10 cm土层中,BC1的土壤基础呼吸增加17.93%,S1、S2、BC2的土壤基础呼吸分别减少20.33%,10.10%,2.66%;在10—20 cm土层中,S2、BC1的土壤基础呼吸分别增加17.29%,0.41%,S1、BC2的土壤基础呼吸分别减少13.61%,16.93%;在20—30 cm土层中,S1、S2、BC1、BC2的土壤基础呼吸分别增加8.26%,48.94%,50.21%,38.59%。与CK相比,在0—10 cm土层中,S1、S2、BC1、BC2的土壤微生物量碳分别增加1.30%,6.09%,28.52%,39.64%;在10—20 cm土层中,S1、S2、BC1、BC2的土壤微生物量碳分别增加9.76%,16.72%,24.20%,54.32%;在20—30 cm土层中,S1、S2、BC1、BC2的土壤微生物量碳分别增加22.34%,39.27%,54.06%,84.09%。红薯藤及其生物质炭对土壤基础呼吸和土壤微生物量碳含量在一定程度上表现为促进作用,促进了土壤FDA水解酶和土壤脲酶活性,对土壤蔗糖酶活性的影响较小,生物质炭还田抑制了土壤FDA水解酶和土壤脲酶活性,对土壤蔗糖酶活性则表现为促进作用;红薯藤还田提高了土壤有机碳含量,而生物质炭还田降低了土壤有机碳含量;红薯藤及生物质炭还田均提高了土壤中水解氮、有效磷含量,在一定程度上可有效改善土壤理化性质、微生物活性,对提升土壤生态系统的稳定性具有重要意义。研究结果可为秸秆和生物质炭合理还田提供理论依据。     

有机无机肥配施对潜育化水稻土的改良效应

为探索潜育化水稻土改良培肥措施,采用田间试验研究了工程排水条件下有机无机肥配施对潜育化低产水稻土的改良效应。结果显示:有机无机肥配施增加了早、晚稻的有效分蘖数。在早稻齐穗期,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施的叶绿素(SPAD值)均显著增加。有机无机肥配施显著增加了晚稻的产量,与NPK处理相比,产量增加了10.0%~23.7%;其中早稻配施紫云英、晚稻配施猪粪处理产量最高。在工程排水基础上,配施有机肥处理在早、晚稻收获时耕层土壤还原物质总量分别比单施化肥处理减少了15.0%~25.3%和32.5%~37.5%。这表明,在工程排水条件下,配施一定的有机肥可以明显提高潜育化稻田水稻产量,降低表层土壤还原物质总量,对改良潜育化水稻土有明显作用。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

基于荧光分析的不同有机碳水平水稻土添加外源有机物培养对DOC的影响

以江西省红壤研究所内的水稻土有机肥长期定位试验(始于1981年)为研究对象,基于三维荧光技术,在室内培养条件下,研究外源有机物(葡萄糖和秸秆,分别代表易分解和难降解碳)对不同碳水平水稻土可溶性有机碳含量与结构的影响。结果表明:添加葡萄糖对高碳和低碳水稻土可溶性有机碳(DOC)含量均无显著影响(p0.05),但可以促进DOC结构中类溶性微生物代谢产物的增加与类胡敏酸类富里酸的减少。添加秸秆则对高碳和低碳水稻土DOC有不同的影响:低碳土壤中,在培养末期(60d),添加秸秆处理的DOC含量显著提高(p0.05),而高碳土壤处理则无显著变化。在DOC结构方面,秸秆可以促进低碳土壤中类蛋白物质转化为更稳定的类胡敏酸和类富里酸物质;对于高碳土壤,则可以促进类溶性微生物代谢产物的积累,促进类胡敏酸与类富里酸的分解利用。低碳土壤DOC含量相对稳定,结构受外源有机碳影响较大;高碳土壤DOC结构相对稳定,但含量变化较大。     

作物用田普 除草又增产

<正>山东省费县方城镇同庄三村徐明林去年在自己的花生田里推广施用了田普除草剂,取得了意想不到的效果,不仅田间无杂草,而且花生     

石灰用量对水稻油菜轮作区土壤酸度、土壤养分及作物生长的影响

【目的】我国南方稻油轮作区土壤酸化趋势日趋严重,降低了作物产量。研究酸性土壤施用石灰对土壤养分及作物生长的影响,明确土壤速效养分、产量与作物养分吸收量对土壤pH的响应关系,为水田两熟区酸化土壤改良提供理论依据。【方法】2015—2018年在江西进贤县选择pH 4.5的水稻土,以熟石灰作为酸性土壤改良剂,开展田间定位试验。通过实验室模拟,计算出获得不同土壤pH情况下的熟石灰用量,试验设6个土壤pH梯度,分别为4.5、5.0、5.6、6.3、6.8、7.3,2015年匀地一年,为保证各处理土壤pH与匀地一年后实测pH基本一致,以一年为周期用熟石灰进行定量调整。【结果】（1）随着石灰用量和土壤pH的增加,土壤速效氮含量呈先增加后降低的趋势、交换性钙、交换性镁含量显著增加,土壤速效钾、有效磷含量显著降低;（2）随着石灰用量和土壤pH的增加,作物产量呈先增加后降低的趋势。土壤pH 6.4时（相当于6 145 kg·hm ^-2熟石灰用量）油菜产量达到最高,较土壤pH 4.5处理增加了202.2%;土壤pH 6.8时（相当于7 474 kg·hm ^-2熟石灰用量）,水稻产量达到最高,较土壤pH 4.5处理增加了61.2%。油菜、水稻产量降低50%时的酸害阈值分别为4.7、4.2;（3）土壤pH显著影响作物养分吸收量。随着熟石灰用量的增加,油菜氮磷钾吸收量呈先增加后降低的趋势。2016—2018年油菜氮磷钾吸收量与不施石灰处理相比,施石灰处理平均增幅分别为59.5%—181.4%、36.2%—188.8%、65.7%—198.9%;水稻氮磷钾吸收量呈先增加后降低的趋势,在pH 6.8左右水稻氮磷钾吸收量最大。2016—2018年水稻氮磷钾吸收量与不施石灰处理相比,施石灰处理平均增幅分别为11.1%—88.6%、13.5%—68.5%、9.7%—66.1%。【结论】施用熟石灰的情况下,随着土壤pH升高,土壤速效氮、交换性钙镁等含量增加,提高了产量,促进了作物对氮磷钾养分的吸收。在本试验条件下,稻油轮作区酸性土壤（pH 4.5）施用熟石灰的最佳用量为6 500 kg·hm ^-2左右,改良土壤的目标为pH 6.5左右,可获得我国南方稻油轮作区的作物稳定高产。     

不同有机物施用对油菜-红薯轮作模式下养分吸收利用的影响

探讨不同有机物施用对土壤肥力与作物养分吸收利用的影响,以达到农田培肥和提升作物养分利用效率的目的。2015年在江西省红壤研究所布置田间施肥试验,设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥(RF)、全量化肥配施秸秆(CFR)、减量化肥配施秸秆(RFR)、全量化肥配施生物黑炭(CFB)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)9种不同施肥处理,研究全量化肥和减施40%化肥条件下配施不同有机物对土壤肥力及作物养分利用效率的影响。结果表明:施用有机物的各处理油菜籽粒和红薯产量较CF处理都有所增加,其中以RFP和RFV处理增产效果最为显著,其增幅分别为76.69%,75.01%和84.73%,69.72%;有机物的施用提升了土壤中有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾含量,在连续施肥下,土壤养分水平进一步提升;在红薯和油菜季,不论全量化肥还是减量40%化肥,配施有机物处理相比CF处理均不同程度提高了氮肥、钾肥的表观利用率和偏生产力,其中红薯季RFP处理提升效果最佳,分别达到43.22%,48.55%和22.00,21.45kg/kg,但其磷肥表观利用率和磷肥偏生产力较低,仅为1.91%和3.25kg/kg;油菜季RFV处理的肥料贡献率最高,达到80.41%,但其农学效率较低,为0.67kg/kg。因此,有机物的施用可以达到土壤培肥、增加作物产量和提高作物肥料养分利用率的目的,对于农业生产有重要意义。     

鄱阳湖地区长期施肥双季稻稻田生态系统净碳汇效应变化特征

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥年限作物的产量及土壤有机质含量等测定数据,结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益,并比较了不同施肥年限农田生态系统碳汇效应的变化特征.结果表明:有机肥与无机肥配施处理的净碳汇效应最强为-8.78tC·hm-2·a-1,不施肥处理的净碳汇效应最弱为-4.86tC·hm-2·a-1,加倍施加化肥虽提高了系统的净碳汇效应,但是作用不显著;不同施肥年限,相同施肥条件农田的作物固碳量和净碳汇效应没有显著性差异,但是土壤固碳量变化显著,施加有机肥可以维持和提高土壤的同碳能力平均达到0.41 tC·hm-2·a-1,在追求更高作物固碳量同时,提高和维持土壤的固碳能力也是提高农田碳汇效应的有效途径.有机肥与无机肥配施处理的平均经济效益为17 568 CNY·hm-2·a-1,也高于其他施肥处理.因此,适当施加有机肥不仅可以大幅提高农田生态系统的碳汇效应,还可以显著提高农业生产的经济效益,是实现低碳、高值农业的最有效措施之一.