山西省主要农田施肥状况及典型县域农田养分平衡研究

根据山西省农业统计资料,结合实地调查和土壤测定数据,采用典型农户问卷调查的方式,研究了全省和3个典型县域农田施肥状况、养分平衡和土壤养分变化趋势。农户施肥状况调查结果表明,2000年山西省平均N肥用量为181.8Nkg/hm2,P肥用量为93.7P2O5kg/hm2,K肥用量为41.9K2Okg/hm2,N∶P∶K为1∶0.52∶0.23。从化肥的投向来看,水地的施用量明显高于旱地,蔬菜和果树的施用量高于粮食作物和其它经济作物。从3个典型县域农田养分平衡来看,1980年后随着N、P肥施用量的增加,农田N素和P素出现大量盈余,K素则处于亏缺状态。通过对第二次全国土壤普查和2000年土壤测定结果分析,了解了山西省近20年来土壤有效磷和速效钾的变化趋势,以及典型县域农田养分平衡状况对土壤养分变化的影响及特点。     

旱地春谷子不同生育期吸收氮、磷、钾养分的特点

研究了在施肥与不施肥处理情况下,半湿润偏旱区春谷子不同生育期氮、磷、钾养分的吸收特点.结果表明:在供试土壤条件下,施肥可明显提高春谷子产量、干物质累积量、体内氮、磷、钾含量及其累积量;施肥或不施肥,春谷子地上部干物质的累积量随生育期呈典型"S型"曲线增长,其中抽穗灌浆期为累积高峰期,占总累积量的50%左右;植株氮含量随生育期呈曲线下降趋势,整个生育期植株含磷量呈"W型"变化,植株含钾量呈单峰曲线变化,峰值出现在拔节期;植株氮、磷、钾累积吸收量随生育期的延长和施肥水平的提高而增加,但各生育期相对累积吸收比例,施肥与否差异不大;苗期氮、磷、钾的吸收量约占总吸收量的1%～3%,拔节期约占总吸收量的30%、20%、37%,是钾素吸收的高峰期,孕穗期约占22%、21%、34%,抽稳灌浆期约占43%、53%、23%,是氮、磷吸收的高峰期,籽粒形成期约占3%～5%;不论施肥与否,地上部氮、磷、钾累积吸收量与干物质累积量之间均呈极显著正相关,而与植株氮、钾含量之间呈极显著负相关.     

山西省畜禽养殖粪尿及养分含量时空分布特征

根据迄今为止有记载的1987-2019年山西省畜牧业统计年鉴数据,从畜禽养殖数量规模及产污情况等方面简述山西省畜禽养殖业近年来的发展,采用排泄系数法估算畜禽粪尿产生量及其主要污染物含量的变化,分析了山西省不同种类畜禽养殖粪尿养分时空格局及演化特征.结果 表明,近30 a来,山西省畜禽养殖规模整体呈现阶段性上升趋势,分为1987-1996年全面发展期、1997-2006年结构调整期、2007-2014年发展方式转变期和2015年之后恢复增长期这4个时期;2007-2019年间,空间上由原来的南北高中间少变化为各地市分布均匀,太原市、阳泉市畜牧业不发达,畜禽养殖规模整体较小;将牛、家禽的养殖数量折算为猪当量后,山西省近30 a来牛的占比呈下降趋势,从63.8％降至31.4％,猪、家禽占比呈缓慢上升趋势;1987-2006年间,山西省畜禽养殖粪尿产生量年均达到3000.47万t,2007-2019年间,年均仅为2030.79万t,且近30 a来牛粪产生量最大;全省畜禽粪尿中COD、BOD、NH3-N、TN、TP含量年际变化趋势同畜禽养殖规模相似,全省畜禽粪尿中COD产生量均保持最高,年平均产生量64.3万t,占污染物产生总量的45.3％;TP产生量最低,平均仅占总量的2.5％;太原市、阳泉市由于畜牧业不发达,畜禽粪尿中养分产生量最低.运城市畜禽养殖业发展迅速,在推进产业结构调整时应侧重生猪和家禽的养殖总量及粪污控制工作.     

不同类型地膜覆盖对春玉米生产综合效应研究

在山西省春玉米主产区连续3年开展大田定位试验,设置不覆盖(CK)、覆盖渗水地膜(SS)、覆盖光降解地膜(GJ)、覆盖生物降解地膜(SJ)、覆盖普通地膜(PE)5个处理,研究不同类型地膜覆盖对春玉米的综合效应,为筛选出适宜干旱半干旱地区春玉米种植的地膜覆盖类型提供科学依据。研究结果表明:(1)PE、SS、GJ和SJ处理5 cm土层土壤温度较CK分别提高3.5、2.5、2.3和1.1 ℃。春玉米全生育期0～100 cm土层3年平均土壤贮水量由高到低依次为GJ、SJ、SS、PE、CK;(2)地膜覆盖处理0～40 cm土层土壤有机质、全氮含量均高于不覆盖处理,其中SJ处理土壤有机质含量最高,较CK处理增加了0.30 g/kg。地膜覆盖处理显著降低0～300 cm土层土壤硝态氮累积量,SJ处理累积量最低,为455.53 kg/hm²。(3)地膜覆盖处理能明显提高春玉米产量和水分利用效率,其中SJ处理的产量和水分利用效率最高,较CK处理分别提高24.35%和7.46 kg/(hm²·mm)。     

旱地玉米秸秆还田秋施肥的增产培肥效应

在普东豫西寿阳旱农试区连续５年进行了多种方式秸秆还田与秋季深施肥配合定位试验,主要探讨秸秆还田秋施肥对旱地玉米产量、土壤肥力及水分利用效率的影响。结果证明,秸秆还田秋施交好的解决了深施肥与春季保墒促全苗以及秸秆腐解与幼苗急水急肥影响幼苗生长的矛盾,秸杆资源丰富的优势得到充分利用土壤水肥状况得到明显改善。具体表现为玉米苗全苗壮,根系发达,植株叶片光合、蒸速率提高,玉米产量大幅度增长。同时给持了较高的     

不同类型地膜覆盖对玉米农田土壤酶活性的影响

为探讨不同类型地膜覆盖下农田土壤酶活性变化特征,试验设置普通地膜覆盖（P）、渗水地膜覆盖（SS）、生物降解地膜覆盖（SW）和光降解地膜覆盖（G）4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖（CK）为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田土壤酶活性的影响。结果表明：SS、G、SW和P 4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低;大喇叭口期的土壤脲酶活性最高,不同处理间表现为CK > G > SW > SS > P;收获期的土壤碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层较CK增幅分别为16.17%、18.97%、16.34%和14.56%,土壤硝酸还原酶活性也是收获期最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层分别较CK高68.57%、42.86%、42.86%和25.71%;土壤碱性磷酸酶与硝酸还原酶活性的变化均与土壤呼吸率和玉米产量呈极显著正相关（P<0.01）,各个生育期的土壤水热和施肥状况不同也会引起土壤酶活性的相应变化。其中,SW和SS处理在玉米生育前期的保温保墒作用最明显,产量最高,相应的碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性也最高。因此,生物降解地膜由于其降解特性能达到缓解农田残膜污染的效果,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中。     

长期施肥对褐土有机碳矿化的影响

以26 a长期定位施肥试验为依托,选取其中6个具有代表性的施肥处理:N_3P_3(单施化肥)、N_3P_4M_1(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_1M_2(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_2M_3(施用化肥及低量有机肥)、M_6(单施有机肥),以不施肥为对照(CK),采用室内模拟培养试验法研究了长期施肥对褐土有机碳矿化的影响,为科学管理褐土土壤肥力提供依据。结果表明,不同施肥处理使土壤有机碳含量提升了6.28%～156.75%,以M_6处理土壤有机碳含量最高。不同处理土壤有机碳矿化速率均在培养第2天达到峰值,随后急剧下降,第4天后各处理的土壤有机碳矿化速率变化趋于一致,且培养期间各处理土壤有机碳矿化速率随培养时间的变化符合对数函数关系。培养32 d后,各处理土壤有机碳累积矿化量介于1 021.12～2 066.86 mg/kg,以M_6处理最高,较CK提高了102.41%。长期施肥处理均降低了土壤有机碳累积矿化率,以M_6处理下降最明显,与CK相比,降低了2.35%。一级动力学方程的拟合结果表明,长期施肥处理均提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以M_6提高最为显著。此外,长期施肥处理均提升了土壤有机碳库的周转速率,缩短了土壤有机碳库半周转期。综上,M_6、N_3P_4M_1、N_3P_1M_2、N_3P_2M_3处理在提高土壤有机碳累积矿化量的同时降低了其土壤有机碳累积矿化率,加强了土壤的固碳能力。单施有机肥可作为褐土培肥管理的最佳选择。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

长期施肥对褐土有效铜、有效锌时空分布特征的影响

通过对长期试验1992年基础土样以及1996,2001,2006,2011,2016年各施肥处理的0～40 cm土样和2018年0～100 cm土样有效Cu、有效Zn含量的分析测定,研究长期施肥对褐土土壤有效Cu、有效Zn含量时空分布特征的影响。结果表明,与1992年基础土样相比,2018年不施肥及氮磷化肥配施处理0～20 cm土层有效Cu含量有所降低,有机无机肥配施及单施高量有机肥处理随着有机肥施入量的增加0～20 cm土层有效Cu含量由降低转变为升高;与不施肥处理相比,氮磷化肥配施对0～20 cm土壤有效Cu含量影响较小,有机无机肥配施及单施高量有机肥可提高0～20 cm土壤有效Cu含量;与1992年基础土样相比,2018年不施肥及氮磷化肥配施处理0～20 cm土层有效Zn含量变化幅度较小,有机无机肥配施及单施高量有机肥处理0～20 cm土层有效Zn含量均有较大幅度提升;氮磷化肥配施处理0～20 cm土层有效Zn含量与不施肥处理相比差异性较小,有机无机肥配施及单施高量有机肥可提高0～20 cm土层有效Zn含量。在2018年0～100 cm土层剖面上,长期施肥对0～60 cm土层有效Cu含量影响较大,对60～100 cm土层影响不明显;氮磷化肥配施有效Cu含量的剖面分布规律与不施肥处理相似;有机无机肥配施及单施高量有机肥处理有效Cu含量在0～60 cm土层有较大幅度提升。在2018年0～100 cm土层剖面上,长期施肥对0～20 cm土层有效Zn含量影响较大,对20～100 cm深层土壤影响较小;与不施肥处理相比,氮磷化肥配施0～20 cm有效Zn含量有降低的趋势;有机无机肥配施及单施高量有机肥处理0～20 cm土层有效Zn含量上升幅度较大,且随着有机肥施入量的增加显著增加。