小麦施用生物炭下化肥减施潜力研究

利用砂姜黑土区小麦玉米轮作制下开展的连续3年定位试验,分析了生物炭与化肥配施对小麦产量、产量要素、氮素吸收量、氮素回收率及土壤物理性状的影响,以期为砂姜黑土区小麦生物炭施用下化肥合理减量施用提供依据.结果表明,施肥仍是砂姜黑土区小麦高产的关键.在施氮量为225 kg/hm2水平下,生物炭与化肥配施,减少10％的氮肥,小麦可以达到稳产以及略有增产的效果,氮肥减量达20％时,小麦产量略有下降,氮肥减量幅度达30％以上时,小麦产量显著下降.生物炭与化肥配施下减量施肥可以提高氮素回收率,随着试验年限增长,氮素回收率有增加趋势.与单施化肥相比,施用生物炭土壤容重下降0.04～0.06 g/cm3,降幅2.92％～4.38％,土壤田间持水量提高2.97～4.47百分点,增幅11.8％～17.8％,方差分析结果,差异均达显著水平.因此,在淮北砂姜黑土冬小麦种植上,配施生物炭30 t/hm2,较常规施肥减少10％的氮肥、20％的磷钾肥,可以保障小麦增产稳产,提高氮肥回收率.     

长期施肥对砂姜黑土作物产量及土壤物理性质的影响

【目的】保持和提高土壤肥力,提升土壤生产力,是农业持续发展的重要内容。研究无机肥与牛粪、猪粪和小麦秸秆长期配合施用对砂姜黑土作物产量及土物理性质的影响,为培肥改良砂姜黑土、提升砂姜黑土生产力提供理论依据。【方法】利用1982年建立在安徽省蒙城县砂姜黑土上的长期定位试验,分析牛粪、猪粪、秸秆等不同有机物料与无机肥料配施对作物产量、土壤容重和土壤田间持水量的影响,评价有机物料与无机肥配施对砂姜黑土的培肥效果。【结果】长期不施肥处理的小麦、大豆产量持续下降,平均年降低分别为39.0和70.9 kg·hm^-2,25年后产量在极低水平波动。单施无机肥或无机肥与有机物料配施,小麦产量均呈逐年增高的趋势。无机肥和有机物料配施的处理与单施无机肥（NPK）处理相比均表现出增产效果,年均增产率在5%以上。不同有机物料处理间的增产效果是牛粪处理（NPK+CM）优于猪粪处理（NPK+PM）,而猪粪处理优于秸秆处理（NPK+S）。小麦、大豆产量年际间波动幅度较大,长期不施肥处理小麦产量变异系数（CV）最高,增施肥料可以降低CV,有机物料和无机肥配施的处理CV低于单施无机肥处理,牛粪处理CV最小。牛粪、猪粪、秸秆与无机肥料长期配合施用能降低砂姜黑土土壤容重,显著提高土壤田间持水量,小麦、大豆产量与土壤容重呈显著负相关,与土壤田间持水量呈显著正相关,有机物料与无机肥配施可以改善砂姜黑土不良的物理性状。【结论】长期均衡施用无机肥料或有机物料与无机肥配施均能提高土壤肥力水平,小麦产量呈逐年增高的趋势。有机物料与无机肥配施能提高作物产量,降低产量变异,增强产量稳定性,作物高产稳产;能改善砂姜黑土不良的物理性状,提高土壤肥力。有机物料与无机肥配施是安徽省砂姜黑土地区较为适宜的施肥模式。     

长期三水平磷肥施用梯度对砂姜黑土细菌群落结构和酶活性的影响

磷素缺乏是砂姜黑土区作物生产的重要限制因子,然而不同磷肥施用量如何影响微生物群落结构尚不清楚。以安徽蒙城氮磷钾肥肥效长期定位试验为平台,选取P0(不施磷肥)、P1(P2O545 kg·hm~(–2))和P2(P2O590kg·hm~(–2))三个磷肥施用梯度,明确土壤理化性质、土壤酶活性及细菌群落结构之间关系。研究表明长期施用磷肥显著提升土壤肥力:与P0相比,P2处理土壤有机碳、可溶性有机碳、全磷、有效磷和铵态氮分别增长10.33%、31.36%、40.00%、384.19%和79.49%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)是砂姜黑土中的优势菌,相对丰度分别为40.16%、19.75%和14.91%。长期施用磷肥可显著提高细菌多样性,改变细菌群落结构:P1和P2处理中的香农指数分别较P0处理提高2.49%和4.52%;具有溶磷作用的3个门(放线菌门、浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes))和3个属(Terracoccus、Flavisolibacter和Arthrobacter)相对丰度随磷肥施入而显著升高,而一些寡营养型细菌(绿弯菌门(Chloroflexi)和疣微菌门(Verrucomicrobia))、具有反硝化作用(Kaistobacter和Rhodanobacter)和固氮作用(Bradyrhizobium和Burkholderia)的细菌相对丰度则在P2处理中显著降低。主坐标和多元回归树分析表明可溶性有机碳和全磷是导致不同磷肥处理中细菌群落结构差异的主要因素。b-葡糖苷酶、蛋白酶和脱氢酶等活性均随磷肥施入量增加而显著升高,酸性磷酸酶活性则没有显著变化。上述四种酶活性均与拟杆菌门、Flavisolibacter属等在施磷处理中富集的微生物成显著正相关。以上结果表明长期施用磷肥导致的土壤理化性质变化驱动土壤细菌群落变化,从而提高与碳氮循环转化相关微生物活性,其中可溶性有机碳和全磷是导致细菌群落结构改变的关键理化因子。     

长期施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响

研究施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响,对有机肥的可持续利用有重要意义.该研究依托33 a的长期试验,分析常规施肥(MF)、化肥+低量小麦秸秆(MFL)、化肥+高量小麦秸秆(MFH)、化肥+猪粪(MFP)和化肥+牛粪(MFC)等施肥方式对土壤剖面(0～60 cm)理化性质、微生物性状、可溶性有机碳(Dissolved O...     

沿江单季稻区控释掺混肥施用效应研究

为探寻沿江单季稻区高效环保的施氮方式，进行了不同用量控释掺混肥田间试验，分析单季稻-休闲种植制度下不施肥（CK）、常规施肥（NPK，225kg/hm2）、控释等氮（CRF1）、控释减氮15%（CRF2）和控释减氮25%（CRF3）5种施肥方式对水稻氮素吸收、氮肥利用率、土壤氨氧化菌和田面水氮的影响。结果表明，与NPK处理相比，CRF1、CRF2和CRF3处理均不会造成水稻减产，其中CRF2处理水稻产量、植株地上部吸氮量、氮肥利用率和经济效益分别提高7.4%、10.7%、43.4%和27.2%；氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea, AOA）是稻田土壤氨氧化菌的优势菌（占73.5%～88.4%），CRF1、CRF2和CRF3处理分别较NPK处理使AOA的比例降低了13.6%、9.9%和6.0%（p<0.05），说明控释掺混肥可有效降低以AOA为主导的土壤氨氧化强度；与NPK处理相比，CRF2和CRF3处理可显著降低田面水总氮含量（降低比例分别为13.2%和24.9%）、可溶性总氮含量（10.6%和22.9%）和颗粒态氮含量（33.7%和40.6%）。总之，施用控释掺混肥可提高水稻产量、减弱土壤氨氧化强度、提高氮肥利用率和减少氮素流失风险，具有显著的经济和生态效益，其中以控释减氮15%（190kg/hm2）效果最好，宜在沿江单季稻区广泛应用。     

溶磷菌剂对玉米幼苗生长及根际土壤细菌群落结构和磷素形态的影响

以FD11(普瑞斯特氏菌Priestia sp.)和CH07(阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai)两种溶磷菌剂为试验材料,进行菌剂灌根盆栽试验,测定溶磷菌剂施用对玉米生长、根际土壤养分、土壤微生物特性及土壤不同形态磷含量的影响。结果表明,施用溶磷菌剂可改善根际土壤养分特征和微生物学特性,增加根际土壤的活性磷源含量,对玉米幼苗表现出良好的促生作用。与不施菌剂相比,FD11处理玉米幼苗的株高、茎粗、地上部干重分别增加31.88%、36.39%、104.00%;根际土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别增加了21.90%、107.67%、5.77%。施用溶磷菌剂的土壤H₂O-Pi(Pi为无机磷)、NaHCO₃-P和NaOH-P含量增加,但HCl-Pi和Residual-P含量显著降低。施用溶磷菌剂改变了玉米根际土壤细菌的群落结构,在细菌属分类学水平上,不动杆菌属、假单胞菌属、海洋杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、节杆菌属等功能细菌的相对丰度显著增加。综合以上分析,施用溶磷菌剂显著提高了土壤速效养分含量,改变了根际土壤细菌的群落结构,增加了活性磷源的...     

秸秆生物炭对砂姜黑土有机磷组分含量的影响

研究秸秆生物炭对砂姜黑土有机磷组分及分配的影响,对剖析土壤磷循环机制和农田磷管理有重要意义。依托砂姜黑土定位试验,分析不施肥（CK）、常规施肥（NPK）、化肥与6.0、12、36和48 t·hm^-2小麦秸秆生物炭一次性增施（BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈）6个处理对作物产量、土壤理化性质及有机磷组分的影响。结果表明,与NPK处理相比,增施秸秆生物炭均可保障小麦和玉米产量,并显著增加（P < 0.05）土壤有机碳、全氮和pH,提升土壤肥力和缓解土壤酸化;砂姜黑土有机磷以中等活性有机磷为主（37.4%～45.4%）,其分配比例因秸秆生物炭施用量的不同而呈现差异。BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈处理土壤活性有机磷含量分别为11.4、10.7、9.2和9.3 mg·kg^-1,分别较NPK处理下降8.8%、14.4%、26.4%和25.6%,差异显著（P＜0.05）,且土壤活性有机磷含量与生物炭施用量呈显著线性负相关（R² = 0.881 6,P＜0.05）。增施秸秆生物炭处理（BC₆、BC₁₂、BC₃₆和BC₄₈）土壤活性有机磷所占比例较NPK处理均显著降低（P＜0.05）,这说明增施秸秆生物炭除了可有效提升土壤肥力水平、缓解土壤酸化之外,还可有效降低土壤有机磷活性,增强有机磷稳定性,保障作物产量,其中以一次性增施36 t·hm^-2效果最好,宜在砂姜黑土区广泛应用。     

施肥方式对砂姜黑土钾素利用及盈亏的影响

以砂姜黑土长期施肥试验为平台,研究砂姜黑土冬小麦—夏大豆轮作系统下作物钾素吸收量、钾素回收率、土壤钾素盈亏量和速效钾含量的演变特征,探明土壤速效钾与外源钾投入、土壤累积钾盈亏的响应关系,分析不施肥(CK)、常规化肥(CF)、化肥+麦秆(SCF)、化肥+猪粪(PCF)、化肥+牛粪(CCF)等施肥方式对土壤钾素利用及盈亏的影响,以期探寻砂姜黑土地区高产高效的施钾方式。结果表明:29 a作物钾素平均回收率在55.1%~66.1%,高低顺序为CCFPCFSCFCF。土壤累积钾盈亏与土壤速效钾增量呈显著线性关系(p0.05),土壤中钾素每盈余100 kg hm-2,CF、SCF、PCF和CCF处理土壤速效钾含量分别增加1.4、1.8、2.3和15.8 mg kg-1;土壤钾素投入量与速效钾含量呈显著线性关系(p0.05),CF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量增加0.4 mg kg-1,而SCF、PCF和CCF处理每投入钾100 kg hm-2,土壤速效钾含量分别增加0.5、0.6和4.3 mg kg-1,这说明适当增施有机肥可提升土壤钾素的供应能力。综上所述,投入有机物料是影响土壤钾素利用的重要调控措施,长期增施有机肥可提高作物钾素回收率以及土壤中盈余的钾素向速效钾的转化能力,本试验条件下以增施牛粪效果最好,猪粪和秸秆次之。因此,砂姜黑土小麦—大豆轮作系统下秸秆养畜过腹还田是实现作物高产高效的一种推荐施钾方式。     

不同品种磷肥运筹对砂姜黑土玉米生长及产量的影响

为了进一步提高砂姜黑土生产能力、缓解土壤酸化和防止磷流失导致面源污染,通过田间试验研究了钙镁磷肥用量和不同品种磷肥对砂姜黑土玉米生长和产量的影响。结果表明：在P2O5 用量为90 kg/hm2时,钙镁磷肥、过磷酸钙、磷酸二铵、钙镁磷肥配施磷酸二铵分别比不施磷肥处理玉米增产20.8%、4.8%、5.7%、18.1%。施用钙镁磷肥玉米增产效果最大,并与砂姜黑土传统习惯施用的磷肥品种过磷酸钙、磷酸二铵等处理玉米产量达显著差异。供试土壤钙镁磷肥肥料效应方程为y=22.073x-0.1027x2+5537.4,由此方程可获得最高玉米产量钙镁磷肥(P2O5)用量为107.5 kg/hm2,因钙镁磷肥碱性,用量过高会影响土壤其他养分有效性而降低玉米产量。由此得出,钙镁磷肥是砂姜黑土玉米进一步增产新的施肥技术,其增产机理和施用方法值得进一步研究。