南方酸化红壤钾素淋溶对施石灰的响应

为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响，依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验，选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰（NPL、NPKL、NPKSL）6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量，监测田间和淋溶后0 ~ 50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子（K⁺）含量的变化。结果表明：1）施用石灰4年后，与NPKS、NPK、NP相比，各处理均增加了相应土层的缓效钾含量；NPKSL和NPL处理分别增加了0 ~ 40 cm和0~10 cm速效钾含量，增幅分别为2.06 % ~ 36.39 %和27.26 %。2）石灰施用量相同，各处理土壤累积K⁺淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K⁺含量，降幅为18.10 % ~ 57.70 %，且K⁺淋溶率也下降。3）施石灰提高了表层土壤pH；土壤中钾素盈余情况下，石灰当季施用量每增加1 000 kg·hm^-2，K⁺淋溶损失率降低11.7%；施用石灰和施肥是显著影响平均淋溶K⁺量和K⁺累积淋溶量的主效应。可见，施用石灰的短期和长期效应均能提高表层土壤pH；减少速效钾在剖面的运移，增加剖面下层缓效钾的含量；土壤淋溶K⁺量、累积K⁺淋溶量和K⁺淋溶率均随土壤中速效钾含量的增加而增加，随施用石灰而降低。合理的石灰用量能够有效降低酸化红壤K⁺淋溶损失风险。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析，为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个，统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明，全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05），MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20），（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地，旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09，RMSE=0.17，n=759），以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16，RMSE=1.24，n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低，呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系，可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

长期施肥对红壤磷组分及活性酸的影响

以12年的红壤长期肥力监测定位试验不同处理土壤为材料,研究了连续施肥对土壤磷组分、土壤对磷吸附解吸、土壤活性酸铝的影响。连续施用化学磷肥和化肥加有机肥,均可提高土壤全磷、无机磷数量。施用有机肥料,土壤中的磷以Ca-P和Al-P积累为主要表现形式,化学磷肥的施用能够提高土壤的全磷,并以Al-P增幅为最大,在所有处理中均表现为土壤O-P相对稳定。有机肥料处理土壤对外源磷的吸附强度明显少于施用化学磷肥和不施用磷肥的处理,有机肥料能够显著提高吸附磷的再利用,在NPKM处理中解吸磷占吸附磷的47.72%,M处理中占42.89%,其它处理中解吸磷占吸附磷数量一般少于8%。MNPK、M处理的PFI为2.51、2.69比N、NP处理4.53、4.37明显降低。在红壤旱地长期施用化学肥料,土壤交换性酸铝成倍增加,土壤酸化严重;施用有机肥料、有机肥料与化学肥料配合施用,土壤交换酸铝表现稳定。     

秸秆还田下氮肥用量对水稻产量及氮素吸收的影响

通过田间试验研究了秸秆全部还田条件下不同N肥用量对水稻产量和N素养分吸收的关系。结果表明,在秸秆还田下N肥可以明显提高产量,当氮肥用量超过240kg/hm2时,水稻产量不再随着氮肥用量增加而增加。氮肥用量增加可以提高水稻籽粒和秸秆中N素含量,但N肥的利用率出现下降。秸秆还田条件下,祁阳县高产稻田最佳氮N用量在180～240kg/hm2,可以获得较高产量和经济效益。     

“三色源菌”对红壤旱地和稻田的改土培肥综合效应研究

2008年在湖南祁阳官山坪,采用田间试验和室内分析相结合的方法,进行了＂三色源菌＂不同用量、不同应用方式对红壤旱地和稻田改土培肥综合效应试验。研究结果表明：施用＂三色源菌＂可以明显提高作物产量;促进作物对土壤养分的利用,提高养分生物效果;改良红壤旱地酸度,提高土壤pH0.1～0.2个单位。     

长期施肥对红壤旱地剖面硝态氮累积的影响

研究了长达18a长期不同施肥处理下红壤旱地剖面中NO3--N分布和累积的特征。结果表明：施用化肥的处理中,磷肥和有机肥料的施用能显著降低N03--N在0-100cm土体中的积累（P〈0．05）;不同施肥处理（除氮钾处理）,均在40-60cm之间形成NO3--N累积层,氮钾配施的旱地土壤20～40cm层中NO3--N峰值最高达70．72mg／kg;各施肥处理NO3--N残留率在0．69％～8．31％之间,有机肥的施用能显著降低NO3--N在0-100cm土体中的残留（P〈0．05）。     

长期有机无机肥配施对土壤肥力及水稻产量的影响

以长期定位试验为基本材料,研究了20年的连续施用有机肥、有机肥无机肥长期配施对土壤肥力及水稻产量的影响。结果表明：（1）施用有机肥料,土壤全氮含量比化学肥料要高,有效氮平均高出15.9mg/kg;（2）施用磷肥和钾肥是提高土壤磷钾养分的基础。施肥使土壤有效磷平均高出18.8mg/kg,有效钾平均高出27mg/kg;（3）施用有机肥料改善土壤物理性质,配施不明显改变pH。有机肥料使土壤容重下降12.6%,田间持水量平均上升19.7%。（4）有机无机肥连续配施,能持续高产稳产。稻谷总产（19年早、晚稻平均）,以NPKM为最高（5556.8kg/hm2）,比单施化肥NPK）增产704.3kg/hm2,增产14.5%。     

长期施肥下红壤旱地CO2、N2O排放特征

摘 要：基于中国农业科学院红壤实验站长期定位试验，采用静态箱/气相色谱法，研究红壤旱地小麦生长季节不同施肥处理(CK、NP、NPK、NPKM、1.5NPKM)下土壤CO2、N2O排放差异。结果表明，长期不同施肥处理形成不同的土壤肥力以及作物生长的差异是影响土壤呼吸CO2、N2O排放的重要因素，红壤旱地小麦季土壤呼吸CO2、N2O排放具有明显的季节变化特征；在小麦生长季，不同施肥处理之间土壤呼吸CO2、N2O排放通量差异显著，土壤呼吸CO2年累积排放量在8284.02 kg?ha-1～15863.48 kg?ha-1之间，N2O年累积排放量在0.37 kg?ha-1～2.04 kg?ha-1之间。各处理土壤呼吸CO2排放通量的大小变化：1.5NPKM>NPKM>NPK>CK>NP；土壤呼吸N2O平均排放通量大小顺序为1.5NPKM>NPKM>NPK>NP>CK；有机肥的施用显著增加了土壤呼吸CO2和N2O的排放(P<0.05)。土壤呼吸CO2与N2O排放分别与土壤温度和土壤水分显著相关性。     

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。     

长期施肥红壤矿物颗粒结合有机碳储量及其固定速率

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式下红壤耕层（0—20cm）不同大小矿物颗粒结合态有机碳储量差异及其固定速率。结果表明,与不施肥相比,长期施肥均显著增加了耕层土壤砂粒、粗粉粒、细粉粒及粗黏粒结合有机碳的储量,且以配施有机肥（M、NPKM和1．5NPKM）效果最显著,固碳速率分别达到0．13-0．24、0．19-0．23、0．05-0．16及0．12～0．36Mg·hm^-2．a^-1;施化肥（NPK、NP、N）和秸秆还田（NPKS）有利于增加细黏粒有机碳储量,且固碳速率高于配施有机肥,分别达到0．08～0．13和0．11Mg·hm^-2·a^-1。17a有机肥配施有利于增加固存于粗粉粒（30．5％）和粗黏粒（30．7％）中的有机碳;而秸秆还田（NPKS）和化肥施用下,有利于增加固存于粗粉粒（32．9％）和细黏粒（42．9％）中的有机碳,说明无论化肥配施还是有机无机配施,红壤粗粉粒是固定新增有机碳的主要组分,而长期配施有机肥是提升红壤各级颗粒有机碳库的较好施肥模式。