增施有机肥改善黑土物理特性与促进玉米根系生长的效果

为改善东北黑土区粘重耕层的土壤物理特性,通过玉米秸秆还田基础上增施有机肥试验,拟明确增施有机肥对黑土物理特性和根系生长的提升效果。利用2015～2018年吉林省公主岭市和黑龙江省克山县黑土区的定位试验,测定了玉米抽雄期3种秸秆还田处理及其增施有机肥(旋耕秸秆还田+有机肥RSM、深翻秸秆还田+有机肥DSM、深松秸秆还田+有机肥SSM)处理的土壤物理指标;并采用微根管法原位测定了根系生长指标,计算出增施有机肥后各土壤物理特性与根系生长指标的变化量。结果表明,相比秸秆还田处理,增施有机肥降低了土壤容重、土壤紧实度,提升了土壤含水量,同时根长密度、根尖数密度和根平均直径均显著增加,其中根长密度和根尖数密度各土层平均增加了0.18 cm/cm~2和34.9×10~(-3)个/cm~2。不同秸秆还田方式增施有机肥后对黑土物理特性和根系生长的改善效果不同,其中0～15 cm土层RSM处理改善效果最明显,15～45 cm土层SSM和DSM处理改善效果最明显。有机肥和秸秆还田方式互作对黑土物理特性和促进根系生长指标具有显著的正向互作效应。上述结果表明,深松秸秆还田和深翻秸秆还田基础上增施有机肥模式更有利于改善黑土物理特性和促进根系生长,是改善东北黑土区粘重耕层的技术选择。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量：不施氮（N0）,推荐施氮（165 kg·hm ^-2,N165）,习惯施氮（195 kg·hm ^-2,N195）;秸秆配施氮肥：秸秆移除（CK）,秸秆还田（移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S）,秸秆还田+习惯施氮量（SN）,秸秆还田+推荐施氮量（SF）,秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂（SM）;施氮时期：基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0（R1）,5﹕3﹕2（R2）,10﹕0﹕0（R3）。【结果】秸秆还田+习惯施氮量（SN）显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳（SMBC）含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量（DOC）显著降低。秸秆还田+推荐施氮量（SF）显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量（DON）。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量（ROC）也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量（AN）;推荐施氮处理（165 kg N·hm ^-2）的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理（195 kg N·hm ^-2）降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

潮土区小麦、玉米残体对土壤有机碳的贡献——基于改进的RothC模型

【目的】为进一步了解秸秆还田对土壤有机碳(SOC)的提升效果,探究作物残体(根系与秸秆)对潮土区SOC的贡献,为华北冬小麦-夏玉米区SOC提升提供理论依据。【方法】基于腐解试验的有机物料碳残留率数据,获得4种有机物料在RothC-26.3模型最优时对应的DPM/RPM参数值(易分解植物残体和难分解植物残体的比值)。利用修订的DPM/RPM参数,获得了改进的RothC-26.3模型,并用郑州潮土区短期腐解试验(2012年11月至2013年11月)和长期定位试验数据(1990—2008年)进行验证,模拟出郑州潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦、玉米残体在3种不同施肥处理下(不施肥CK,平衡施肥NPK和秸秆还田NPKS)对新形成SOC的贡献。【结果】在模型达到最优时,小麦根系(wheat root,WR)、小麦秸秆(wheat straw,WS)、玉米根系(corn root,CR)和玉米秸秆(corn straw,CS)的DPM/RPM值分别为0.89、3.04、4.35和3.25。模型结果显示,CK处理小麦根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例均为50%,而来源于小麦根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成的SOC比例分别为60%、40%;小麦根和玉米根固碳效率分别为15.5%、10.8%;NPK处理小麦根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例分别为60%、40%,而来源于小麦根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成SOC的比例分别为71%、29%;小麦根和玉米根固碳效率分别为17.5%、11.4%;NPKS处理小麦根系、玉米根系、玉米秸秆的碳投入的比例分别为47%、21%、32%,而小麦根系、玉米根系、玉米秸秆对新形成的SOC(0—20 cm)贡献分别为50%、22%、28%;小麦根系、玉米根系、玉米秸秆的固碳效率分别为16.9%、11.2%、11.4%。总之,冬小麦-夏玉米轮作系统中无论是不施肥、平衡施肥还是秸秆还田处理,小麦根系对新形成SOC的贡献率(50%—71%)大于玉米根系和玉米秸秆对新形成SOC贡献率(22%—40%)。源自小麦的SOC占新形成SOC的比例均分别大于源自小麦的碳投入占总碳投入的比例,而源自玉米的投入及其对新形成SOC的贡献则反之。小麦根系的固碳效率(15.5%—17.5%)大于玉米根系和玉米秸秆的固碳效率(10.8%—11.4%)。【结论】改进后的RothC模型可用来探究潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦、玉米残体对新形成SOC的贡献。郑州潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦根系对新形成SOC的贡献率均大于玉米根系和玉米秸秆的贡献率。根茬还田(尤其是小麦根茬还田)更有利于提升土壤有机碳含量。     

敬亭"铸魂"人——记安徽省敬亭山茶场场长张国祥

2005年,分布在安徽省宣州区境内的敬亭山、周王、麻姑山等三个茶场合并为敬亭山茶场。刚过不惑之年的张国祥走马上任场长之职。     

陕西日光温室养分平衡及土壤养分累积特征研究

【目的】评价陕西不同地区日光温室系统养分平衡及土壤养分累积状况,为当地日光温室土壤养分管理提供技术指导。【方法】2013年7月和2014年7月连续2年分别在陕西杨凌(土娄土)、安塞(黄绵土)和靖边(风沙土)3个区县调查了193个日光温室的施肥状况,分析日光温室的养分总投入量、养分携出量及表观养分盈余量变化;并采集日光温室土壤样品,测定土壤养分含量及基本理化指标。【结果】(1)研究区域日光温室养分总投入量因地区而异,年均氮(N)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)养分总投入量分别为1 933.3,1 587.2和1 799.2kg/hm~2,而养分携出量仅占氮、磷、钾养分总投入量的22%,7%和36%;年均氮、磷、钾的表观盈余量分别高达1 503.2,1 473.1和1 155.2kg/hm~2。(2)研究区域日光温室土壤有机质含量整体处于中、低水平,这与研究地区土壤基础肥力低有关;杨凌、安塞和靖边地区温室土壤0~200cm土层硝态氮累积量分别达到1 451.5,1 647.2和498.5kg/hm~2,0~60cm土层硝态氮累积量分别仅占0~200cm硝态氮累积量的37.8%,36.9%和37.9%,其中0~2m土层土壤剖面累积的硝态氮有60%以上分布在60~200cm土层,难以被作物根系吸收利用;研究区土壤速效磷、钾多处在高及较高水平,其中土壤速效磷含量处于中、高水平(≥50 mg/kg)的样本所占比例达77%~91%,土壤速效钾含量处于中、高水平(≥150mg/kg)的样本数所占比例为35%~91%。(3)温室土壤pH整体偏碱性,这与土壤发育于黄土母质及碳酸盐含量高有关;不同土层相比,表层土壤pH明显小于下层土壤;土壤电导率整体低于蔬菜生长临界值600μS/cm,不同土层相比,表层土壤电导率显著高于下层土壤。(4)与杨凌土娄土及安塞黄绵土相比,靖边风沙土养分含量相对较低,故日光温室生产中应注意有机肥及化肥的有效施用。【结论】陕西不同地区日光温室系统普遍存在过量施肥问题,导致土壤中氮、磷、钾养分过量累积,由此带来的环境问题值得关注,同时适当控制日光温室养分投入应是陕西不同地区日光温室养分管理的重点。     

长期施肥旱地土壤易分解与耐分解氮的矿化特性

【目的】土壤易分解氮库和耐分解氮库是土壤有机质的重要组分,其矿化能力的大小可反映土壤有机氮的周转性能。论文旨在研究长期不同施肥制度下土壤易分解氮库与耐分解氮库的矿化特性,为了解不同培肥措施及其氮素供应提供依据。【方法】以中国长期不同施肥处理的2种旱地土壤(黑土和潮土)为例,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKM)4个处理,采用颗粒密度法,将土壤有机氮分为易分解氮和耐分解氮2个组分,室内培养分析不同组分氮的矿化特性。【结果】筛分及培养结果显示,黑土和潮土的平均质量回收率和氮回收率均超过97%,易分解和耐分解氮组分矿化量之和占原土矿化量的平均比例为99.91%(99.89%—99.93%),是一种研究土壤易分解和耐分解氮组分矿化特性的可行方法。2种旱地土壤NPK、NPKS和NPKM处理易分解氮组分净氮矿化潜势(除黑土NPK处理差异不显著)较CK处理显著提高26.82%—137.10%;不同施肥处理对旱地黑土、潮土易分解氮组分净氮矿化潜势影响显著,其中,黑土NPKM处理易分解氮组分净氮矿化潜势为1.48 mg·kg-1·d-1,显著优于NPKS(1.02 mg·kg-1·d-1)与NPK(0.75 mg·kg-1·d-1)处理;潮土NPKM处理易分解氮组分净氮矿化潜势为1.17 mg·kg-1·d-1,显著优于NPKS(0.89 mg·kg-1·d-1)与NPK(0.76mg·kg-1·d-1)处理;旱地土壤各处理耐分解氮组分净氮矿化潜势之间差异不显著,其中,黑土各处理耐分解氮组分平均净氮矿化潜势为0.58 mg·kg-1·d-1(0.52—0.63 mg·kg-1·d-1),潮土为0.51 mg·kg-1·d-1(0.40—0.62 mg·kg-1·d-1)。不同施肥处理旱地黑土、潮土易分解氮组分净氮矿化潜势均显著大于同处理耐分解氮组分净氮矿化潜势,NPKM处理两者显现出最大差异,其中,黑土易分解氮组分净氮矿化潜势是同处理(按CK、NPK、NPKS、NPKM顺序)耐分解氮组分的1.41、1.39、1.75和2.35倍,潮土易分解氮组分净氮矿化潜势是同处理(按CK、NPK、NPKS、NPKM顺序)耐分解氮组分的1.22、1.33、1.56和1.87倍。土壤矿化过程中易分解组分对原土矿化贡献率受施肥措施显著影响,其大小按CK、NPKNPKSNPKM顺序递增,黑土依次为10.82%、12.51%、14.94%、18.91%,潮土依次为8.49%、9.71%、11.34%、16.2%;旱地土壤各处理耐分解氮组分的矿化贡献率之间无显著差异,黑土为86.24%(83.96%—88.51%),潮土为88.46%(86.71%—90.20%)。【结论】旱地易分解氮组分净氮矿化潜势和矿化贡献率对不同施肥措施的反应较耐分解氮组分敏感,各施肥处理易分解氮组分净氮矿化潜势显著高于耐分解组分,NPKM处理两组分矿化潜势差异最大,且对氮素矿化潜势和矿化贡献率的提高优于NPKS处理,更优于NPK处理。     

水分对不同栽培年限日光温室土壤氮矿化的影响

采用室内短期（84 d）好气培养法评价了不同水分供应水平下（田间持水量的60%、80%及100%，分别用60FC、80FC和100FC表示）陕西杨凌地区不同栽培年限（种植前、种植第二年及种植第三年）日光温室土壤（0~20 cm及20~40 cm土层）氮素矿化特性。结果表明：随着日光温室栽培年限的延长，0~20 cm土层累积净矿化氮量显著增加，且随栽培年限的增加，20~40 cm 土层氮矿化势呈增加的趋势；土壤水分含量由60FC增加到80FC，土壤累积矿化氮量呈增加趋势，但当含水量达到100FC时，土壤累积矿化氮量降低。回归分析结果表明，土壤有机质含量每增加1 g·kg^-1, 60FC、80FC、100FC土壤含水量条件下土壤氮矿化势分别增加 1.62、1.88 mg·kg^-1和1.57 mg·kg^-1;土壤全氮含量每增加1 g·kg^-1，土壤氮矿化势分别增加28.93、33.42 mg·kg^-1和27.82 mg·kg^-1。因此，建议日光温室蔬菜栽培中应综合考虑温室年限及灌溉量对土壤氮素矿化过程的影响。     

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型，水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一，明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台，对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析，以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征，为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析，分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势；运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析，得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示，与监测初期相比，水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定，土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg)，比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%；2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥，水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明，水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明，影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下，水稻土整体肥力略有提高，生产力水平明显提高，但土壤pH值降低，有酸化趋势；水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮，所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

近30年来典型黑土肥力和生产力演变特征

【目的】 东北黑土区是我国粮食生产优势区和最重要的商品粮供应基地，明确黑土肥力现状及演变规律对黑土区耕地质量建设和粮食安全生产有重要意义。本研究拟以13个国家级黑土长期定位试验监测点为平台，对20世纪80年代以来近30年的黑土肥力和生产力水平进行分析，以期探明我国黑土肥力和生产力的演变特征，为黑土耕地质量管理和培肥提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析和平均值及中值分析的方法对近30年黑土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析，分别总结了黑土有机质 (SOM)、全氮、有效磷、速效钾、pH以及玉米产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势；运用主成分分析和相关分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析，得出黑土土壤肥力的主要贡献因子和影响黑土作物产量的主要肥力因子。 【结果】 与初始监测阶段相比，黑土有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有提高，土壤速效养分含量增幅明显，2012—2016年黑土有效磷含量平均值为37.73 mg/kg，较监测初期的平均值 (17.38 mg/kg) 显著提高了117.1%；土壤速效钾含量也显著升高，2012—2016年速效钾的平均含量 (224.31 mg/kg) 较监测初期 (171.50 mg/kg) 提高44.9%。黑土的pH值呈现下降趋势，经过近30年长期施肥，黑土的pH值下降了0.59个单位。主成分分析结果表明，黑土土壤肥力整体增加的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷，主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。相关分析结果表明，影响玉米产量的主要肥力因子是土壤有机质和全氮含量。 【结论】 在农民习惯施肥管理模式下，近30年黑土肥力和生产力水平整体提高，但持续提升肥力后效不足，同时土壤pH值降低，存在酸化的风险；黑土肥力提升的主要障碍因子是土壤全氮和有机质含量，所以黑土耕地培肥应该在平衡配施氮磷钾肥的基础上增加有机物料投入。      

温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响

【目的】日光温室作为具有我国特色的一种高强度的栽培方式,过量施肥问题突出。随着温室栽培在我国北方地区规模的不断扩大,由此带来的土壤退化和地下水污染问题值得关注。不少研究表明,随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质含量不断增加;且温室栽培中的土壤温度与露地存在很大差异,其土壤氮素矿化特性如何,尚缺乏研究。【方法】本研究以位于黄土高原南部陕西省杨凌示范区不同栽培年限的日光温室土壤为研究对象,采用室内好气培养法(84 d)测定不同培养温度(20℃和30℃)对不同年限温室(0 3年)土壤0—20 cm及20—40cm土层氮素矿化量,采用一级动力学方程拟合土壤氮素矿化曲线,根据土壤氮矿化势(N0)评价不同栽培年限温室土壤氮素矿化特性。【结果】1)随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质、全氮含量和氮素累积矿化量随之显著增加。2)30℃的土壤氮素累积矿化量高于20℃的矿化累积量;栽培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度高于年限短的温室。3)若温度和栽培年限同时增加,土壤氮素累积矿化量随之增加,说明温度和栽培年限对土壤氮素净矿化量有一定的交互作用,但差异不显著(P0.05)。4)日光温室栽培年限越长,土壤氮矿化势(N0)越大;与种植前相比,第2a、3a温室土壤氮矿化势增加了5.59和11.48倍。5)回归分析表明,0—20 cm土层土壤有机质含量每增加1 g/kg,20℃和30℃条件下土壤氮矿化势(No)分别增加2.70及3.18 mg/kg;土壤全氮含量每增加1g/kg,No分别增加37.28及43.12 mg/kg。【结论】日光温室土壤氮素矿化量随其栽培年限的增加显著增加;培养温度由20℃增加到30℃,土壤氮素矿化量也明显增加,日光温室栽培年限和温度对土壤氮矿化有一定的正交互效应。因此,在日光温室氮素管理中应考虑栽培年限和温度对土壤氮素矿化的影响,以采取针对性的氮素管理措施。