不同有机培肥方式对红壤性水稻土磷素的影响

基于红壤性水稻土有机肥长期定位试验,分析了红壤双季稻种植模式下,不施肥、NPK、紫云英+猪粪+化肥、紫云英+猪粪+秸秆+化肥、紫云英+秸秆+化肥处理耕层土壤全磷、Olsen-P、磷素有效性和磷素利用率35年的变化特征,以及Olsen-P与水稻产量的响应关系。结果表明:不施肥处理土壤全磷含量显著降低,有效磷含量及磷素有效性略微下降。配施猪粪显著提高全磷、Olsen-P含量和磷素有效性,但显著降低磷肥利用率,增加磷的环境污染风险。化肥配合紫云英及稻草还田处理土壤全磷、有效磷含量以及磷素有效性保持稳定,但显著提高磷肥利用率。Olsen-P的产量农学阈值为16.36 mg kg-1。     

长期施肥下红壤旱地的固碳效率

红壤旱地的有机碳含量普遍较低,通过外源添加有机肥是增加土壤有机碳含量的重要手段。本研究以红壤旱地长期肥料试验为基础,研究了不同施肥处理的土壤有机碳含量和储量的变化规律,并进一步探讨碳投入与玉米产量及土壤碳储量的量化关系。结果表明:施用有机肥可以大幅提升红壤旱地的有机碳含量,氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(OM)处理在27年间的增加速率分别为0.08 g/(kg·a)和0.06 g/(kg·a),有机碳储量的增加速率分别为0.24t/(hm~2·a)和0.16 t/(hm~2·a);与不施肥(CK)处理相比,NPKM和OM处理的土壤有机碳含量分别增加了51.5%和42.0%,有机碳储量则分别增加57.1%和45.7%。进一步分析表明,有机碳投入量与土壤有机碳储量变化速率之间存在显著的正相关关系(R~2=0.971 5,P0.001),且线性拟合方程(y=–0.158+0.086x)表明,双季玉米种植下红壤旱地的固碳效率为8.6%,当有机碳投入量为1.84 t/(hm~2·a)时,红壤旱地的有机碳储量保持平衡。因此,施用有机肥是提高红壤旱地有机碳储量的有效途径,固碳效率和土壤有机碳平衡点则可以有效指导红壤旱地有机肥的管理措施。     

稻草覆盖和香根草篱联合调控红壤坡耕地土壤团聚体粒组碳钾分配规律

土壤有机碳可以通过影响土壤矿物钾释放以及解钾菌特性而对土壤钾素产生影响，本文基于稻草覆盖和香根草篱控制红壤坡耕地水土流失长期定位试验，通过对比常规管理(CK)、稻草覆盖(S)、稻草覆盖+香根草篱 (S+V)处理，研究稻草覆盖及香根草篱措施对土壤主要化学性质的影响，并分析土壤团聚体粒组分布及碳和钾在土壤团聚体粒组中的分配规律。结果表明，在所有处理中，S+V处理的土壤pH、有机碳、全钾和速效钾含量显著较高，与CK处理相比，S+V处理的土壤pH提高了0.23，有机碳、全钾和速效钾含量分别提高了6.52%、11.60% 和11.49%。不同处理下土壤团聚体粒组分布无显著差异，所有土壤团聚体粒组中均以>0.25 mm土壤团聚体粒组的比例最高。与CK处理相比，S和S+V处理的 >2 mm土壤团聚体粒组有机碳含量分别提高了9.42% 和40.03%。与CK处理相比，S+V处理下 >2 mm、0.25 ~ 0.053 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组中全钾含量分别提高了3.67%、4.92% 和5.14%。同时，S+V处理下 >2 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组中速效钾含量分别比CK处理增加了20.10% 和12.28%。因此，在红壤坡耕地上，稻草覆盖和香根草篱联合措施是有效改善土壤团聚体粒组碳钾分配的水保措施，一方面提升了>2 mm土壤团聚体粒组的有机碳含量，另一方面也显著增加了>2 mm和 <0.053 mm土壤团聚体粒组的速效钾含量，从而有利于维持土壤结构，为保障作物高产奠定基础。     

双季玉米种植下长期施肥改变红壤氮磷活化能力

为了系统研究南方丘陵区红壤氮磷养分活化程度对长期施肥和玉米连作模式的响应规律,研究选取江西进贤红壤旱地双季玉米长期试验的不施肥(CK)、氮肥(N)、磷肥(P)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、2倍氮磷钾配施(HNPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKOM)等处理,分析其27a内(1986—2013年)土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷和氮磷活化度的时间序列变化,并研究了土壤氮磷的增加速率以及土壤有机碳与氮磷活化度的相互关系。结果表明,各处理对氮磷活化度的提升效果存在明显差异。试验27a间,施氮处理对氮活化度的提升效果在60.25%~105.35%之间,以NPK处理为最高,HNPK和NPKOM次之;施磷处理对磷活化度的提升效果在2.29~15.40倍之间,以NPKOM处理为最高,HNPK和P处理次之。NPKOM处理对碱解氮和速效磷的提升作用在所有处理中均为最高。施肥处理提升氮磷活化度的主要原因是提升了碱解氮和有效磷。与试验前相比,连续27a施肥后,NPKOM处理的土壤全氮和全磷仅增加了25.02%和145.16%,而碱解氮和全磷则分别增加了131.46%和38.39倍,导致氮磷活化度分别增加了85.14%和15.40倍。土壤氮活化度与土壤有机碳不存在线性关系,而磷活化度则表现出随土壤有机碳含量增加而逐渐增加的趋势,且土壤有机碳含量与磷素活化度呈显著的正相关关系(R~2=0.264 1,P0.05)。因此,在红壤旱地双季玉米种植模式中,有机无机肥配施是提升土壤氮磷养分含量和氮磷活化度的重要措施,磷的活化程度明显高于氮,但速效氮磷养分的大幅增加也可能导致环境风险。