不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响

2016—2017年通过田间试验对比研究夏玉米季不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响。试验设置:免耕(NT)、免耕(NT)+秸秆还田(S)、翻耕(T)和翻耕(T)+秸秆还田(S)4个处理。结果表明,免耕、翻耕模式下,秸秆还田均显著增加了土壤碱解氮(+6.10 mg·kg~(-1)、+10.66 mg·kg~(-1))、有效磷(+2.76 mg·kg~(-1)、+6.53 mg·kg~(-1))、速效钾(+38.94 mg·kg~(-1)、+47.7 mg·kg~(-1))、有机质(+1.85 g·kg~(-1)、+0.80 g·kg~(-1))含量,及土壤孔隙度(+2.81%、+1.77%),降低了土壤容重(-5%、-3%),促进水稳定性大团聚体(0.25 mm)的形成。免耕、翻耕模式下的秸秆还田均有利于土壤肥力的提高,尤其在免耕模式下土壤容重、孔隙度、团聚体和有机质含量状况得到明显改善。翻耕对大团聚体有破碎作用,不利于有机质累积。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

Response of soil Olsen-P to P budget under different long-term fertilization treatments in a fluvo-aquic soil

The concentration of soil Olsen-P is rapidly increasing in many parts of China, where P budget(P input minus P output) is the main factor influencing soil Olsen-P. Understanding the relationship between soil Olsen-P and P budget is useful in estimating soil Olsen-P content and conducting P management strategies. To address this, a long-term experiment(1991–2011) was performed on a fluvo-aquic soil in Beijing, China, where seven fertilization treatments were used to study the response of soil Olsen-P to P budget. The results showed that the relationship between the decrease in soil Olsen-P and P deficit could be simulated by a simple linear model. In treatments without P fertilization(CK, N, and NK), soil Olsen-P decreased by 2.4, 1.9, and 1.4 mg kg~(–1) for every 100 kg ha~(–1) of P deficit, respectively. Under conditions of P addition, the relationship between the increase in soil Olsen-P and P surplus could be divided into two stages. When P surplus was lower than the range of 729–884 kg ha~(–1), soil Olsen-P fluctuated over the course of the experimental period with chemical fertilizers(NP and NPK), and increased by 5.0 and 2.0 mg kg~(–1), respectively, when treated with chemical fertilizers combined with manure(NPKM and 1.5 NPKM) for every 100 kg ha~(–1) of P surplus. When P surplus was higher than the range of 729–884 kg ha~(–1), soil Olsen-P increased by 49.0 and 37.0 mg kg~(–1) in NPKM and 1.5 NPKM treatments, respectively, for every 100 kg ha~(–1) P surplus. The relationship between the increase in soil Olsen-P and P surplus could be simulated by two-segment linear models. The cumulative P budget at the turning point was defined as the "storage threshold" of a fluvo-aquic soil in Beijing, and the storage thresholds under NPKM and 1.5 NPKM were 729 and 884 kg ha~(–1)P for more adsorption sites. According to the critical soil P values(CPVs) and the relationship between soil Olsen-P and P budget, the quantity of P fertilizers for winter wheat could be increased and that of summer maize could be decreased based on the results of treatments in chemical fertilization. Additionally, when chemical fertilizers are combined with manures(NPKM and 1.5 NPKM), it could take approximately 9–11 years for soil Olsen-P to decrease to the critical soil P values of crops grown in the absence of P fertilizer.     

整地施肥对I-69杨人工林生长效应的研究

在淮北平原宿县,通过大穴整地、施肥改良砂姜黑土、营造Ⅰ-69杨的五年试验证明,大穴整地当年效应明显(径、高增长19.8%、91.8%);头二年肥效不显;第三年起N肥、有机肥、N×有机肥交互作用效应极显著(材积增加77%),施P+K肥效应较差,N+K肥和N+P肥经济效益较高,投入/产出为1/6.22和1/3.78;材积增加60%和58%。整地加施肥综合效益明显,有效施肥占综合效益85.1%～88.8%。     

控释氮肥用量对环渤海潮土区棉花产量及氮肥利用率的影响

以常规施肥方法为对照(CK),在大田条件下研究控释氮肥对棉株主茎功能叶叶绿素含量、氮素在棉株地上部的累积分配、棉花产量及构成因素、棉花纤维品质、氮肥利用效率等的影响。结果表明,在等氮量条件下,施用控施氮肥处理的籽棉、皮棉产量显著(P<0.05)高于CK,且氮肥利用率、贡献率、农学效率亦显著(P<0.05)高于CK。这说明,在本试验条件下施用控释氮肥能提高肥料的利用效率。施用常规氮素投入水平80%的控释氮肥即可实现与CK同样的产量,这一用量水平可作为环渤海潮土区棉花施用控释氮肥的参考值。     

潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据，然而，不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下，作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下，典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值，并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验，选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据，使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值，并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性，分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时，潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg，玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时，小麦对磷缺乏更为敏感，而玉米可保持相对较强的吸磷能力，25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍；2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值，而未能达到小麦阈值时，可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求，但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%，严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力；土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后，小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上，进而可保障小麦获得较高的产量；3) 土壤磷素养分充足时，小麦对磷的吸收量大于玉米，且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物，Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同，小麦对磷素的吸收利用率较低，茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长，产量形成对磷养分需求更大。因此，小麦–玉米轮作体系下，小麦的磷农学阈值更高，小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率，减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积，玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后，减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。     

无害化污泥与钼尾矿配施对沙化潮土土壤质量的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙化潮土为研究对象,通过2012—2015年3年5季田间定位试验,选用经过无害化处理且符合国家相关标准的商业化污泥和钼尾矿产品,研究无害化污泥与钼尾矿施用对我国典型沙化潮土土壤质量指标的影响,为无害化污泥与钼尾矿资源化利用提供理论和技术依据。结果表明:45 t·hm~(-2)污泥(W3)与钼尾矿配施对沙化潮土有机质(SOM)的提升效果最明显,SOM在玉米季W3+75 t·hm~(-2)(M1)处理显著增加了165.10%,在小麦季W3+M2处理显著增加了106.10%(P0.05);相比单施同一水平污泥,污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施下土壤0.25 mm水稳性团聚体(WR0.25)含量,平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著升高了38.04%~60.24%,28.45%~45.27%和41.34%~67.77%(P0.05),对促进土壤形成水稳性团聚体以及提高水稳性团聚体稳定性的作用更为突出;45 t·hm~(-2)污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施对沙化潮土微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)提升效果最明显,在玉米季分别显著提高了235.52%和156.79%(P0.05),在小麦季分别显著提高了249.24%和128.32%(P0.05);单施污泥和污泥配施75 t·hm~(-2)钼尾矿处理土壤微生物量熵(q MB)在玉米季和小麦季分别显著提高了21.95%~46.25%和36.38%~71.17%(P0.05)。但污泥与高量钼尾矿配施,SMBC、SMBN和q MB较单施同一水平污泥和与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施的处理在玉米季分别下降了3.89%~19.85%、4.31%~17.86%和6.95%~33.47%,在小麦季分别下降了5.34%~23.24%、4.33%~28.08%和3.09%~32.33%,表明钼尾矿高量施用时会降低微生物活性。由灰色关联度分析方法得出,45 t·hm~(-2)无害化污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施(W3+M1)能显著提高沙化潮土SOM、SMBC、SMBN和q MB,并提高土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),有效改善沙化潮土质量,在3年5季试验期间也未发现土壤和作物籽粒受到重金属污染。同时,W3+M1处理显著提升了土壤肥力等级至Ⅰ级,在此基础上,可以酌情不再施用污泥和钼尾矿。     

长期秸秆与氮磷肥配施对土壤钾素形态的影响

以山东省黄河冲积平原低肥力潮土为供试土壤，经18a盆栽土培定位试验后，采用化学形态分析方法对土壤的钾素形态进行了研究。结果表明，长期秸秆还田并配施适量的化肥，能明显提高潮土缓效钾和速效钾的释放效应，对矿物钾的有效化也有一定效果。在秸秆还田量分别为2250、4500、6750kg/hm2范围内，土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换钾与秸秆还田量呈显著正相关；与矿物钾呈显著负相关。长期秸秆还田土壤钾素年度变化规律：非交换钾、特殊吸附钾呈逐年上升趋势；水溶性钾、非特殊吸附钾、矿物钾呈逐年下降趋势。     

有机酸对不同磷源施入石灰性潮土后无机磷形态转化的影响

采用室内培养和化学分析的方法研究了几种有机酸对石灰性潮土无机磷形态转化的影响。结果表明,1)石灰性潮土中磷素主要以有效性很低的磷酸盐(Ca10-P等)形式存在,而有效性较高的磷酸盐(Ca8-P等)含量较少,Ca2-P就更少。2)不同磷源施入土壤后,无机磷总量相应增加。磷酸二氢钾与磷酸二钙主要向Ca8-P、Al-P等有效性相对较差的磷素形态转化,磷酸八钙、氟磷灰石、磷酸铁、磷酸铝等有效性较差的磷源,在较短的时期内主要以自身的形态存在。3)施加各种有机酸可以不同程度地降低土壤中Fe-P、Al-P和Ca10-P含量,增加Ca2-P、Ca8-P和O-P含量,总的趋势是促进土壤中植物难以利用的无机磷形态向植物可以利用的形态转化。这种促进能力因有机酸种类和性质的不同而不同,其作用大小顺序为草酸柠檬酸酒石酸。