有机肥与化肥不同比例配施下水稻土铵态氮释放特征

采用淹水密闭培养-间歇淋洗法,研究了有机肥(猪粪和牛粪)与化肥(尿素)氮以不同比例配施后对水稻土铵态氮释放特征的影响。结果表明:与单施100%尿素处理相比,培养到28 d,配施有机肥处理(除80%尿素氮配施20%牛粪氮、70%尿素氮配施30%牛粪氮和50%尿素氮配施30%牛粪氮处理)显著降低土壤铵态氮的累积释放量,且随有机肥配施比例的增加降幅增大,降低幅度为5.78%~41.20%(P0.05);培养28~90 d,配施有机肥处理(50%尿素氮配施30%牛粪氮处理除外)的土壤铵态氮释放量显著提高;至培养90 d,50%尿素氮配施50%猪粪氮和80%尿素氮配施20%牛粪氮处理的土壤铵态氮累积释放量显著高于单施100%尿素处理,提高幅度分别为4.81%和9.32%(P0.05)。培养结束时,氮素减施20%(单施80%尿素氮、50%尿素氮配施30%猪粪氮和50%尿素氮配施30%牛粪氮)处理的土壤铵态氮累积释放量与单施100%尿素处理无显著差异。本研究表明,50%尿素氮配施30%猪粪氮既可以降低土壤铵态氮前期释放速率,又可以增加水稻土持续稳定的供氮能力,对减少氮肥损失维持作物生产具有重要意义。     

两种钢渣源调理剂对水稻生长及氮磷钾吸收量的影响

钢渣富含硅、钙等养分，是优良的土壤调理剂原料，但其肥效和合理施用量在很大程度上取决于钢渣的养分含量和组分，本研究选取白色钢渣调理剂（W）和黄色钢渣调理剂（Y）2种性质不同的钢渣调理剂，通过盆栽试验研究其不同施用量（W调理剂0.74、1.47、2.94、5.88 g·kg^-1和11.76 g·kg^-1；Y调理剂1.47、2.94、5.88、11.76 g·kg^-1和23.52 g·kg^-1）对水稻生长的影响。研究结果表明，与单施NPK相比，添加W调理剂对水稻生长无显著促进作用，而Y调理剂施用量为11.76 g·kg^-1和23.52 g·kg^-1时可提高晚稻籽粒产量20%，且当Y调理剂施用量为5.88~23.52 g·kg^-1时显著提高晚稻秸秆产量24.02%~35.23%。施用Y调理剂促进了晚稻对氮、磷、钾素的吸收，提高幅度分别为12.61%~21.55%、7.63%~38.31%、11.89%~54.13%。综合结果表明，在弱酸性水稻土（pH 6.51）上，添加W钢渣源调理剂未促进水稻生长，而施用Y调理剂对晚稻生长和氮磷钾养分吸收具有一定的促进作用。     

长期施肥红壤钾有效性研究

【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20 d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至"最低值",NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近"最低值"。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7 mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3 mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKMNPKNPCK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0 mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0 mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKMNPKCKNP NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y-=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X-3+18.44X_4(R~2=0.995),xl(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平-(P0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R~2=-0.985,X_1(土壤速效钾含量),X4(土壤pH)分别与y达到极显著(P0.01)和显著(P0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKMNPKCKNP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P0.05)。     

肥力梯度红壤上不同形态氮库对玉米吸氮量的贡献

不同形态的土壤氮素是作物吸收氮素的主要来源,而土壤肥力不仅影响氮素的含量,也影响氮素的有效性,进而影响作物对氮素的吸收利用。明确不同肥力红壤中各形态氮素的变化及其对作物吸氮量的贡献,可为阐明氮素循环机制和沃土培肥提供理论依据。2019年5月在湖南祁阳红壤实验站选取低肥力、中肥力和高肥力红壤进行田间微区试验,设置不施氮（N0）和常规施氮（N1）两个处理。分析了2020年玉米（该试验的第三季作物）种植前和收获后土壤矿质氮（MN）、固定态铵（FN）、微生物生物量氮（MBN）和可溶性有机氮（SON）含量的变化及其与玉米地上部吸氮量的关系,并通过结构方程模型（SEM）建立了各形态氮库与吸氮量的关系模型。结果发现,N0条件下高肥力土壤的籽粒产量约为中肥力土壤的4.6倍,但在N1条件下,高肥力土壤的玉米产量和生物量与中肥力土壤无显著差异,但其吸氮量显著高于中肥力土壤。与种植前相比,N0条件下,收获后中肥力土壤FN含量显著提高了63%,低肥力和高肥力土壤分别增加了47%和11%。与其相反,土壤MN、MBN和SON含量均有所降低。土壤MN含量降低了0.4~4 mg?kg-1;MBN降低了18%~44%且土壤肥力间无显著差异;SON减少了55%~84%。N1条件下,土壤MN含量降低了约22~38 mg?kg-1; MBN降低了32%~72%;而SON的减少量在高肥力土壤中可达99 mg?kg-1,分别为中肥力土壤和低肥力土壤的2.0倍和9.3倍。相关分析结果表明,地上部吸氮量与MBN、SON和NH4+-N减少量存在显著正相关关系。结构方程模型结果进一步表明,SON和NH4+-N直接影响吸氮量,MBN通过影响SON和MN间接影响玉米地上部吸氮量。总体而言,SON和MBN可直接或间接影响玉米对氮素的吸收利用,是土壤中重要的氮素存在形态,应进一步加强对其形态转化的机制研究,可促进红壤培肥和氮素高效利用。     

长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*

在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥（单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施）红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8～10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥（化学肥料配施有机肥和单施有机肥）,土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11～104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24～210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理（除氮磷钾配施处理的玉米外）作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。     

中国稻田土壤有效态中量和微量元素含量分布特征

基于全国282个水稻土监测点,分析土壤有效态中、微量元素含量及区域特征(东北、长三角、长江中游、西南、华南),结合丰缺标准,揭示中、微量元素丰缺程度。结果表明:东北水稻土交换性镁和有效硼含量高于其他地区,有效锌含量最低;长三角有效锰含量最高、有效硫含量最低;长江中游有效铜含量最高,有效态铁、锰和钼含量最低;西南交换性钙含量高于其他地区,有效铜含量则低于其他地区;华南有效态铁、钼含量均高于其他地区,而交换性钙、镁含量低于其他地区。中国水稻土交换性钙、镁及有效铁、锰、铜含量整体丰富;长三角和华南缺硫水稻土比例分别为42.2%和41.8%;东北、长三角、长江中游、西南和华南缺锌水稻土比例分别为75.0%、52.3%、31.9%、53.2%和10.4%,缺硼分别为38.5%、65.2%、92.2%、88.6%和78.3%,缺钼28.6%、60.4%、82.6%、42.0%和33.4%。可见,东北和长三角水稻土以缺锌为主;长江中游以缺硼、钼为主;西南以缺硼为主;华南以缺硼为主。研究可为全国和区域尺度水稻土中微量元素的管理和合理施用提供依据。     

余江县水稻土剖面酸缓冲性能与酸化速率

为探明不同母质发育的水稻土在剖面层次上的缓冲性能特征及酸化速率大小，以红砂岩和河流冲积物母质发育的水稻土为对象，测定不同层次（0~20、20~40、40~60、60~80 cm和80~100 cm）土壤的pH、有机质、全氮、阳离子交换量和酸碱缓冲容量，定量比较不同母质和不同土层酸碱缓冲容量的变化及差异。结果表明：以红砂岩和河流冲积物母质发育的水稻土酸碱缓冲容量在0~20 cm土层比80~100 cm土层分别显著升高10.14 mmol·kg^-1和4.18 mmol·kg^-1，且随着水稻土初始pH（不加酸碱的pH）的增加，其酸碱缓冲容量也呈增加趋势。在0~20 cm土层，红砂岩母质发育的水稻土酸碱缓冲容量比河流冲积物母质显著增加7.38mmol·kg^-1；在20~100 cm土层，2种母质发育的水稻土酸碱缓冲容量无显著差异。红砂岩母质发育水稻土表层酸化速率（0.78kmol H⁺·hm^-2·a^-1）大于河流冲积物母质（0.36 kmol H⁺·hm^-2·a^-1）。水稻土酸碱缓冲容量与pH呈极显著负相关（P<0.01），与交换性盐基总量呈显著负相关（P<0.05），与阳离子交换量、有机质、全氮和交换性酸呈极显著正相关（P<0.01）；水稻土pH与有机质、全氮和交换性酸呈极显著负相关，与交换性盐基总量呈极显著正相关（P<0.01），与阳离子交换量无相关性。研究表明，酸碱缓冲曲线可以很好地反映不同母质发育的水稻土在不同土层上对加酸、加碱量的敏感程度；随着土层深度的增加，2种母质的酸碱缓冲容量呈下降趋势，其中在0~20 cm土层，红砂岩母质发育的水稻土酸碱缓冲容量和酸化速率最高，其酸碱缓冲容量主要与初始pH、有机质、全氮、阳离子交换量、交换性盐基总量和交换性酸有关，且2种母质发育水稻土均处于铝硅酸盐矿物分解和交换性盐基离子缓冲阶段。     

有机肥替代化学氮肥提升红壤抗酸化能力

  【目的】  长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。  【方法】  本研究基于2009年在湖南祁阳中国农业科学院红壤站开展的有机肥替代化学氮肥长期定位试验,其中4个处理分别为单施化肥(由于酸化严重,于2018年底添加石灰改良)、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%,供试有机肥为猪粪。采集2018和2020年的土壤样品,分析各施肥处理红壤pH、交换性酸铝、阳离子交换量、有机质、酸缓冲能力等指标的变化及相互关系。  【结果】  至2018年,单施化肥处理较试验之初土壤pH降低了0.48个单位,交换性酸、铝分别增加了2.74和1.06 cmol/kg;添加石灰改良后,土壤pH升高了0.58个单位,交换性酸、铝分别降低了2.62和1.45 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理均可有效防治红壤酸化,其中以替代60%处理效果最佳;至2020年60%有机替代处理土壤pH较初始值提高了0.78个单位,交换性酸和交换性铝分别降低了1.10和1.25 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理较单施化肥处理显著提高了土壤阳离子交换量,而石灰改良前后土壤阳离子交换量无显著变化。土壤酸缓冲曲线表明,土壤交换性铝含量随着pH的降低而显著升高,单施化肥、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%处理的斜率分别为2.71、2.42、1.93和0.16;土壤交换性铝对pH响应斜率与土壤pH、交换性镁、阳离子交换量、交换性钾、有机质含量呈极显著或显著负相关关系。  【结论】  有机肥替代40%以上化学氮肥既能防治红壤酸化,又能提升红壤抗酸化能力。土壤阳离子交换量和有机质可能是导致土壤交换性铝对pH响应差异的主要因素,即阳离子交换量和有机质含量高的土壤pH降低1个单位时,交换性铝增幅较小,但其作用机理还有待进一步研究。     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测，并分析其相互关系，以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验，向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆），培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后，各处理CO2释放速率在培养前期较高，在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间，土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异，秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上，其中小麦秸秆最高，牛粪最低，且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量，且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理，土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高，有利于土壤养分的转化和释放。