壮秧影响不同节氮水平下早稻产量及氮肥吸收利用

【目的】培育壮秧和施用分蘖肥是促进水稻早发的重要措施,但增施分蘖肥易导致水稻无效分蘖增加和氮素流失。研究双季稻区早稻壮秧和分蘖肥节氮条件下产量形成和氮素吸收利用特性,以期为早稻节氮控污和丰产栽培提供科学依据。【方法】以超级杂交早稻‘淦鑫203’为材料,采用壮苗育秧(状秧)和普通育秧(普秧)两种方式培育秧苗。于2014-2015年进行大田试验,设置壮秧常规施氮(VS+100%N)、节氮10%(VS–10%N)、节氮20%(VS–20%N)、节氮30%(VS–30%N) 4个处理,以普秧常规施氮(NS+100%N)处理和不施氮空白(NS+0N)处理分别作对照,共6个处理。减施的氮肥均在分蘖肥中扣除,除不施氮对照外,各处理基肥氮(72 kg/hm^2)和穗肥氮(54 kg/hm^2)均保持不变。分析早稻拔节期、齐穗期和成熟期SPAD值、光合速率、硝酸还原酶活性和各器官氮素含量,并测定成熟期水稻产量及其构成,明确了植株总氮积累量、氮素转运量、氮表观转运率、氮素利用效率等。【结果】与NS+100%N处理相比,壮秧条件下分蘖肥节氮10%~30%对叶片SPAD值和光合速率无显著影响,但壮秧能促进分蘖发生和成穗,在生育中后期可逐渐弥补分蘖肥节氮对分蘖期干物质积累的不利影响,成熟期VS–10%N和VS–20%N处理干物质积累量较对照NS+100%N增加,产量分别增加了8.5%和1.5%;VS–30%N处理干物质积累量和产量则呈下降趋势。同时,壮秧有利于提高早稻叶片硝酸还原酶活性、各器官氮含量和氮积累量,与NS+100%N处理相比,VS+100%N处理成熟期氮素积累量显著增加了6.9%,VS–10%N和VS–20%N处理无显著变化,VS–30%N处理显著下降了9.7%。壮秧处理氮素回收率和氮素农学效率较NS+100%N处理分别显著提高了12.1%~22.4%和9.9%~24.7%(P <0.05)。【结论】双季稻区早稻壮秧可以促进分蘖早发,提高叶片的干物质生产能力和氮代谢性能,弥补分蘖肥减氮后对水稻前期生长的不利影响,提高后期的干物质生产量和氮运转量。通过培育壮秧,分蘖肥减施总施氮量的20%以内,早稻产量不会下降,可实现水稻的节氮、丰产和节本栽培,有利于提高氮素利用效率和减少氮素流失对环境的污染。     

煤矿复垦区不同有机物料的分解特征

  【目的】  研究不同有机物料在矿区复垦土壤中的分解速率及养分释放特征，为合理利用有机资源培肥矿区复垦土壤提供科学依据。  【方法】  在山西黄土丘陵区矿区复垦长期试验点进行大田填埋分解试验。采用尼龙网袋法，将供试的4种有机物料小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪烘干后过2 mm筛，均按等有机碳量 (8 g) 称取后装入尼龙网袋埋入试验地15 cm深。在填埋后的第12、23、55、218、280、365天采样，分析4种有机物料的干物质残留量和氮、磷、钾及半纤维素、纤维素、木质素含量，计算C/N值和木质素(Lignin)/N值。  【结果】  秸秆和粪肥在矿区复垦土壤中的分解速率均在第12天达到最大，然后迅速下降，分解第365天时，小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪的质量残留率依次为49.8%、55.1%、79.2%和54.0%，有机碳残留率依次为48.8%、53.4%、63.9%和51.8%。供试有机物料的养分释放率存在差异，在最初分解的第23天，玉米秸秆的氮、磷养分出现了明显富集，氮、磷养分残留率分别达到了131.0%和152.7%，小麦秸秆、牛粪和猪粪的氮素残留率依次为93.0%、81.3%和67.8%，磷素的残留率依次为92.5%、98.8%和84.3%，分解第365天时，小麦秸秆中养分释放速率大小表现为钾 > 磷 > 氮，其他3个物料中养分释放速率大小均表现为钾 > 氮 > 磷。从整个分解过程来看，玉米秸秆中氮素和磷素在矿区复垦土壤中表现出先富集再释放的模式，其他3个物料中氮素和磷素均表现为直接释放模式。采用地积温方程能较好地拟合有机物料的分解过程，由方程可知，秸秆和粪肥的分解速率常数 (K) 大小顺序为猪粪 > 小麦秸秆 > 玉米秸秆 > 牛粪。有机物料的分解速率与养分和木质素等成分的含量相关，全磷、半纤维素含量越高分解越快，木质素含量、C/N和Lignin/N越高分解越慢。  【结论】  秸秆和粪肥在山西矿区复垦土壤中的分解速率在填埋后第12天达到最大值，之后分解速率减缓。与秸秆相比，粪肥的有机碳残留率较高，氮、磷养分释放快，其中以牛粪的分解速率最慢，有机碳残留率最高，因此，牛粪可作为矿区复垦土壤培肥的首选有机物料。     

长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势

【目的】依托中国东北典型农田设置的公主岭黑土长期培肥试验,研究长期培肥条件下黑土地区玉米产量和氮肥效应的时间演变趋势,阐明氮肥利用率和土壤养分之间的相关性,为指导我国建立长期培肥模式和提高氮肥利用率提供依据。【方法】本文选择不同有机肥用量(M0、M30和M60)下不施肥处理(CK)、施氮肥(N)、施磷钾肥(PK)和平衡施肥(NPK),共计12个处理,研究长期培肥对玉米的氮肥农学效率、氮肥当季利用率和氮肥累积利用率的影响。【结果】有机肥料和化肥(NPK)对玉米均具有显著增产效果,有机肥化肥配施可降低玉米产量的变异系数(CV)和提高可持续性指数(SYI)从而保证玉米的持续稳产高产。平衡施肥条件下的氮肥农学效率、当季利用率和累积利用率随着施肥年限的延长呈上升趋势并且达到显著或极显著水平;常量有机肥区和高量有机肥区的土壤肥力得到显著提升,氮肥效应随时间演变趋势分别为变化不显著和显著降低趋势。氮肥利用率与土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤速效钾呈显著负相关。【结论】在相对较高的肥力条件下,黑土地区玉米氮肥效应呈显著下降或变化不显著的趋势将为高肥力条件下有机肥部分替代化肥提供科学依据。     

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。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 I.共存离子对NO_3~-吸附的影响

研究了我国典型３种可变电荷土壤和４种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Ｋ十、Ｎａ十、Ｃａ２＋时和１ｍｍｏｌＬ－１ＫＣ１、Ｋ２ＳＯ４支持电解质中ＮＯ３－的吸附。结果表明，ＮＯ３－吸附量随ｐＨ的增加而减小。在添加相同浓度ＮＯ３－时，３种可变电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量顺序为Ｃａ（ＮＯ３）２＞ ＫＮＯ３＞ＮａＮＯ３＞ＫＮＯ３十ＫＣＩ＞ＫＮＯ３＋Ｋ２ＳＯ４；在初始ＮＯ３－浓度０．５－５ｍｍｏｌＬ－１的范围内，吸附量随浓度变化的关系符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附式．由此求出与ＮＯ３－吸附结合能有关的常数（Ｋ）在不同共存离子存在下数值较小且差异不大，因此认为不同陪伴阳离子和不同伴随阴离子对ＮＯ３－吸附的电性机理影响不大，只是改变了土壤表面的正电荷数量从而使吸附量发生变化。４种恒电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量通常很小，其中在Ｃａ（ＮＯ３）２介质中较在其他介质中稍大，最大吸附量仅为１．５～ｍｍｏｌ ｋｇ－１左右，约为可变电荷土壤的１／１０，且在浓度较低时常观察到负吸附。     

长期不同施肥下我国旱地红壤N2O释放特征及其对土壤性质的响应

为评价长期不同施肥下红壤N_2O释放特征及其与土壤性质的关系,以湖南祁阳摞荒地(Cko)、不施肥对照(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、施有机肥(M)、有机肥配施化肥(NPKM)和秸秆配施化肥(NPKS)6个处理的红壤为研究对象,进行为期30 d的培养,测定其N_2O释放量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、NH_4~+-N、NO~-_3-N含量及其pH值.结果表明:6个处理的N_2O释放量差异显著(P<0.05),大小排序为NPK>NPKS>M-NPKM>CK>Cko.施用有机态氮与等量无机态氮相比,前者N_2O释放量较低.N_2O释放量与土壤性质的关系较为复杂,其与铵态氮、硝态氮和碱解氮呈极显著正相关(P<0.01),而与C/N、pH值呈极显著负相关(P<0.01).多元回归和通径分析进一步显示,全氮、C/N、碱解氮、硝态氮和pH值与N_2O的释放量直接相关.本研究表明长期施肥及其土壤性质显著影响红壤N_2O释放量.     

长期施肥下中国主要粮食作物产量的变化

 【目的】阐明长期不同施肥下中国主要粮食作物产量变化态势及其差异，为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。【方法】对中国主要长期试验不施肥（CK）、施化肥（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）3个处理的玉米、小麦、水稻等粮食作物产量700多组数据进行整理和统计分析。【结果】长期不施肥的玉米和小麦产量总体上表现为极显著（P＜0.05）下降趋势，年下降量分别为110.9和33.4 kg?hm-2，而水稻产量基本保持稳定。施用化肥，玉米、小麦和水稻的产量均呈极显著（P＜0.01）下降趋势，年平均下降量分别为90.9、48.5和25.3 kg?hm-2。化肥配施有机肥，3种作物的产量随时间没有显著变化，均比较稳定，与NPK比较，玉米、小麦和水稻产量变异系数分别降低了8%、4%和3%。3种作物比较，小麦和玉米产量年际间变异较大，而水稻产量相对稳定。施肥的作物产量与不施肥的作物产量（反映土壤基础地力）呈极显著（P＜0.01）正相关，基础地力产量每增加一个单位，施肥产量增加量NPKM处理比NPK处理小0.12～0.31 kg?hm-2?a-1，表明长期施用化肥作物产量对基础地力的依赖程度高于化肥配施有机肥（NPKM）。【结论】中国农田长期不施肥或施用化肥的作物产量变化趋势为玉米和小麦下降，水稻基本稳定;化肥配施有机肥具有明显的增产和稳产效果，是农业生产可持续性的施肥模式。     

红壤和褐土中磷的吸附及其对镉离子吸附-解吸的影响

采用等温吸附法研究了红壤和褐土磷的吸附特性,并分析了磷吸附后镉离子的吸附-解吸特征.结果表明,在外源磷浓度0～64mg·L-1范围内,供试土壤磷吸附量均随平衡液中磷浓度的升高而增加,吸附等温线符合Langmuir方程,红壤对磷的最大吸附量及吸附反应常数(K)均高于褐土.吸附磷后在镉添加0～5 mg·L-1范围内对镉离子吸附的影响两种土壤表现一致,即镉离子的吸附量随平衡溶液中镉的浓度的升高而增加,二者呈极显著线性相关.但磷吸附量的不同对镉离子的吸附产生一定的影响,表现为低磷抑制、高磷促进镉离子的吸附.当吸附磷的量红壤小于40 mg·kg-1褐土小于37 mg·kg-1时,镉离子的吸附量随磷吸附量的增加而降低,与不施磷处理相比吸附率平均降低了16%和10%左右;当吸附磷的量红壤大于79 mg·kg-1褐土大于70 mg·kg-1时,镉离子的吸附量随磷吸附量的增加而升高,与对照相比吸附率平均升高了11%和6%左右.吸附磷酸根后,在镉离子的吸附量小于10 mg·kg-1时,红壤镉离子的解吸率表现为低磷促进、高磷抑制解吸,而褐土磷的吸附对镉离子解吸率的影响不显著.     

湘南红壤区牧草生产的气候模型

利用湖南省祁阳县的长期气象数据，结合不同牧草的生长特性，建立了一个反映当地牧草生长状况的气候模拟模型，并据此气候模型评价了当地气候条件对牧草生产的影响，鉴定了牧草周年生长的限制性因子。根据气候模型预测出温带牧草的最佳播种时期在１０月中旬至１１月下旬，热带牧草最好在３月下旬至４月中旬播种。牧草生长气候模型还可用于指导牧草品种筛选及牧草生产管理。     

黄土高原北部典型县域耕地土壤碳氮时空变异特征及影响因素

黄土高原生态环境脆弱，耕地质量的变化直接影响土地生产力的高低。选取其北部典型县域——天镇县，研究长时期耕地土壤有机质和全氮的时空演变规律及其影响因素，为黄土高原耕地质量提升和农业生态环境保护提供理论依据。基于1983年、2008年和2019年耕地质量数据，运用地统计学等方法分析天镇县有机质和全氮的时空演变特征。结果发现：（1）36年（1983—2019年）来，天镇县土壤有机质和全氮含量呈现整体上升、后期快速增加的变化特征。有机质和全氮含量的年均增加量前期（1983—2008年）较低，分别为0.20 g?kg-1和0.01 g?kg-1，在后期（2008—2019年）较高，分别为0.29 g?kg-1和0.03 g?kg-1。碳氮比呈现前期无显著变化，后期显著降低。（2）36年来土壤有机质和全氮的块基比均提升至高于25%，表明地形等自然因素影响逐渐减弱，施肥等人为因素影响增强。（3）土壤有机质和全氮的空间分布特征相似，呈现西部低、东部高的格局，西北部和中部的变化速度快。综上，36年（1983—2019年）来，施肥及秸秆还田等因素是导致天镇县有机质和全氮含量变化的主要因素，因此，结合当地条件增施有机肥、推广秸秆还田并合理施用氮肥能快速提升耕地土壤肥力。