农田钾素亏损及有机 无机钾肥施用效果研究

前言钾是作物所需的3大营养元素之一,近30年来,由于种植制度的改善和复种指数的提高,高产良种推广和应用,特别以70年代以后,杂交稻的推广和化学氮、磷肥的用量剧增,再加上有机肥料用量减少,造成土壤钾素大量消耗和氮、磷、钾比例严重失调。缺钾症状大面积发生,病虫危害加重,增施钾肥成为提高作物产量和减轻病虫害的有效途径之一。但我国钾矿资源较少,不能满足当前农业生产的需要,开展农田钾素亏损和有机无机钾肥施用效果研究,对于缓解钾素的缺乏和提高钾肥的效果具有一定的现实意义。现将几年的试验结果总结如下:     

长期不同施肥对红壤旱地肥力的影响

通过长期不同施肥对红壤旱地肥力影响的定位研究,发现施肥耕作18年后,施用有机肥料不但增加了土壤可培养细菌、真菌和放线菌的数量,而且也增加了功能性微生物的数量;秸秆还田抑制真菌的生长,对反硝化细菌、好气性纤维素分解菌和好气性自生固氮菌的生长也没有促进作用。长期施肥耕作可提高土壤养分含量,其效果以有机肥料与化学肥料配合施用最为显著,长期施用化学氮磷钾肥料,导致土壤盐基饱和度下降、土壤pH下降1.1个单位,土壤酸化。在红壤地区旱地现有生产水平下,长期单施有机肥料可以保持土壤肥力稳定和逐步提高。     

长期不施磷肥对旱地红壤养分比例与玉米产量的影响

在湖南祁阳国家红壤肥力与肥料效益长期监测基地,于2008年对已有18年旱地红壤肥料试验历史的不施肥、NK、NP、PK、NPK处理下玉米产量、pH以及养分状况等指标进行了研究.结果表明,长期不施磷肥、只施氮钾肥导致玉米绝产.施用磷肥有极显著的增产作用,其中NP、PK与NPK处理分别比不施肥处理玉米增产33.2%、66.39%与151.45%.施磷的增产作用主要体现在玉米穗粒数、百粒重以及公顷穗数的增加.长期施用氮肥造成了土壤酸化,尤以NK处理酸化严重(pH值降至4.1),导致玉米产量连年下降.长期不施磷肥、只施氮钾肥,导致土壤全磷量和有效磷量降低,而全氮、全钾、碱解氮、有效钾量增加,表现为土壤氮磷钾养分比例严重失衡.NK处理的土壤氮磷钾全量比例为2.8:1:44.5,其它施磷处理的为1.09～1.32:1:17.96～19.36;NK处理的土壤氮磷钾速效量为31:1:57,其它施磷处理的为0.7～1.16:1:1.07～4.6.     

长期不同施肥下红壤氮素的演变特征

为阐明长期不同施肥对红壤全氮和碱解氮含量变化的影响,探讨提高土壤肥力和合理施肥的模式,连续观测了16年不同施肥处理的红壤全氮和碱解氮含量,并分析了其相关关系。结果表明,不同施肥16年后,增量氮磷钾化肥有机肥配施(1.5NPKM)处理的土壤全氮含量呈上升趋势,16年增加了43.9%,年均增加0.03 g.kg-1;氮磷钾配合施用及其配施有机物(NPK、NPKS、NPKM和M)处理的土壤全氮含量随时间变化不大,基本维持在0.90~1.33 g.kg-1;不施氮肥(CK、PK)和氮磷(NP)、氮钾(NK)配施下的土壤全氮含量呈下降趋势,这4个处理的土壤全氮16年平均下降了33.8%,年均下降0.02 g.kg-1。不同施肥的土壤碱解氮变化趋势与全氮类似,1.5NPKM处理的土壤碱解氮16年上升86.0%,年均增加3.33 mg.kg-1;NP、NK、NPK、NPKS、NPKM和M处理的土壤碱解氮随时间变化不大,基本维持在84.4~110 mg.kg-1;而CK、PK两处理的土壤碱解氮含量平均下降了30.3%,年均下降1.66 mg.kg-1。在不同施肥处理下,土壤碱解氮含量均与全氮含量呈显著正相关。单施有机肥、无机氮磷钾合理配比、以及有机-无机肥配施是维持和提高土壤氮素肥力的有效措施,而不施氮肥或偏施氮肥都会导致土壤氮素肥力降低。     

湘南地区几种主要土壤施用钾、钙、镁肥对玉米生物产量的影响

通过实验室分析和盆栽试验表明,湘南地区几种土壤中的钾、镁以非酸溶态为主,土壤中的有效态钾、镁相对较少,不能满足作物生长的需求,而土壤中的钙以交换态为主,钙供应充分;施用钾肥对玉米生物产量的影响与施用镁肥密切相关,在镁的基础上施钾,钾肥的效果显著,在湘南红壤区的第四纪红土红壤、砂岩红壤、板页岩红壤上施镁有显著效果,而棕色石灰土和石灰性紫色土,镁肥作用相对较少,红壤缺镁已成为湘南农业生产的重要限制因子之一,施钙对玉米生物产量没有显著作用,表明湘南红壤不缺钙,在施肥上应提倡N、P、K、Mg配合施用.     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。     

长期施肥对红壤有机碳矿化及微生物活性的影响?

为评价不同施肥条件下红壤有机碳矿化和微生物活性及两者之间的关系,对长期定位试验施有机肥（M）、施用氮、磷、钾化肥（NPK）、有机肥配合化肥（NPKM）、秸秆配合化肥（NPKS）和不施肥（CK）共5个处理的红壤进行室内培养,分析不同施肥处理下红壤有机碳矿化的CO2释放量﹑微生物数量及微生物碳源代谢特征。结果表明,不同施肥处理的土壤有机碳矿化释放CO2量差异显著,由一级反应动力学方程拟合计算出土壤潜在有机碳矿化释放CO2–C量的大小顺序：M > NPKM > NPK ≈NPKS > CK,其值分别为180.3﹑88.5﹑47.6﹑43.4和34.5 mg/kg 。培养初期微生物活性较弱时CO2的释放速率最高,微生物数量的增长落后于有机碳矿化速率变化,但培养14﹑35和69 d 时3种微生物数量大小顺序为M > NPKM > NPK≈NPKS≈ CK,处理间差异显著且与CO2释放量显著相关。不同施肥处理间微生物群落结构差异显著,其趋势与有机碳矿化相符合。说明长期施肥特别是长期施用有机肥能影响微生物的群落结构,提高红壤微生物活性,进而促进微生物对有机碳的矿化。     

长期施用含氯化肥对水稻生长和养分吸收的影响

运用已持续26年的湖南祁阳红壤站长期肥料试验的水稻植株样品研究长期施用含氯化肥对水稻的养分吸收和水稻生长的影响。结果表明:长期施用含氯化肥已显著减少水稻吸收P、Ca、Mn、Cu、Si,并抑制Cu、Zn、Si和P向籽粒运输,导致水稻结实率降低,倒伏率提高。     

施用有机肥对红壤旱地玉米产量与土壤性质的影响

为了更加科学合理地利用固体有机废弃物,配合耕地质量建设,从2009年开始进行有机肥料长期定位试验。结果表明:在等量施氮水平下,有机肥料用量为7.5 t/hm~2时,可以使玉米增产28%以上,在22.5 t/hm~2施用水平下,玉米产量增加超过50%;使用有机肥料也可以增加土壤的有机质含量,在使用有机肥料5 a后,土壤有机质含量比对照增加3~4 g/kg,土壤的容重也处于一个合理水平,田间蓄水量可增加56~120 t/hm~2,明显增加土壤抗旱能力。