湘南旱地玉米垄栽技术研究

通过对湘南旱地玉米垄栽技术研究,结果表明:在旱地上实行垄栽,可以提高玉米叶面面积,叶面积指数比平栽增加12.9%。垄栽土壤含水量在玉米生长后期明显高于平栽土壤,玉米腊熟期,垄栽土壤含水量比平栽土壤含水量高出1.5%,增加8.2%。在玉米整个生育期中,垄栽耕层土壤有效氮、磷养分高于平栽,其增产率达20%以上。在湘南旱地上,采取垄栽种植是保证玉米增产的一项重要技术措施。     

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。     

长期施用有机和无机肥对红壤微生物群落特征及功能的影响

以建于1990年的湖南祁阳长期有机无机定位试验为平台,选择不施肥、无机肥、有机肥及有机肥化肥配施4个处理,利用高通量测序和实时荧光定量技术,研究了长期施用有机肥和无机肥祁阳红壤细菌和真菌的群落特征;利用常规分析方法,研究了土壤微生物呼吸、酶活性和土壤基本理化性质,探索了长期施肥的土壤微生物群落结构与其功能以及土壤养分之间的关系。结果表明,长期施肥改变了土壤的pH值和养分循环;长期施用有机肥增加细菌与真菌种群丰度和多样性;单施化肥增加了真菌种群丰度与多样性,但是对细菌的种群丰度与多样性影响不大;施肥显著改变了土壤细菌与真菌的群落结构,细菌群落结构的改变显著影响土壤微生物呼吸、β-纤维素二糖水解酶以及酚氧化物酶的活性,而真菌群落的改变对微生物的功能影响不明显。本研究表明,施用有机肥不但可以缓解化肥引起的土壤酸化,还能支持更大、更丰富的微生物群体,从而维持更高的土壤活性,对维持或提高土壤肥力具有重要意义。     

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。     

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。     

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.