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。     

土壤改良剂对中稻-再生稻产量与氮肥利用的影响

为了探究土壤改良剂对水稻产量和氮肥利用的影响,为中稻-再生稻增产与肥料高效利用以及稻田次生障碍阻控提供理论支撑。以准两优608(2016年)和晶两优华占(2017年)为试验材料,设施用过氧化钙(CaO_2)、施用生物石灰(Bi-CaO)、施用硅肥(SiO_2)、常规施肥(NPK)和不施肥(NF)5个处理。分别测定了水稻产量和氮肥利用相关的指标。结果表明,施用土壤改良剂显著增加中稻-再生稻系统产量,与常规施肥(NPK)相比较头季产量增幅达7.37%～17.78%,再生季可增产493.3～982.2 kg/hm~2。施用土壤改良剂显著提高中稻-再生稻有效穗数与头季结实率和穗粒数,且显著增强其各生育期干物质积累。土壤改良剂显著提高中稻-再生稻植株氮素吸收与积累,且后期以施用过氧化钙(CaO_2)效果最佳。施用土壤改良剂显著促进中稻-再生稻系统氮肥高效利用,与NPK相比较施用改良剂处理氮肥偏生产力(NPFP)、肥料氮贡献率(NCT)、氮肥农学利用率(AE_N)和氮素回收率(RE_N)均显著增加,其中NPFP和AE_N分别增加了2.92～7.53 kg/kg,4.76～7.53 kg/kg,NCT和RE_N分别增加6.32～9.65,34.40～46.11百分点;施用土壤改良剂显著降低了中稻-再生稻系统土壤氮素依存率(SNDR)及氮肥生理利用率(PE_N)。研究结果表明,施用土壤改良剂可显著促进中稻-再生稻增产与氮肥高效利用,综合水稻产量与氮肥利用表现,施用过氧化钙(CaO_2)对中稻-再生稻促进作用最佳,其次是施用硅肥(SiO_2),均优于施用生物石灰(Bi-CaO)处理。     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质（labile organic matter (LOM)）和碳库管理指数（carbon pool management index,CPMI）变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）单施化肥（NPK）;（3）在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田（NPKSM）;（4）在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田（NPKS）,测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、低活性有机质（LLOM）、非活性有机质（NLOM）含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质（SOM）含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg ^-1（10—20 cm）和45.09 g·kg ^-1（0—10 cm）;在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳（DOC）含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层（0—20 cm）土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg ^-1。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg ^-1;各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg ^-1;而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg ^-1（0—10 cm）和15.93 g·kg ^-1（10—20 cm）。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层（0—20 cm）土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系（P≤0.01）,且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关（P≤0.05）。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。     

近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征—以进贤县为例

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平（4.5—5.5）。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg^-1上升至36.8 g·kg^-1,1982—2008年和2008—2017年土壤有机质年均增加速率分别为0.21和0.31 g·kg^-1,2017年土壤有机质含量在30—40 g·kg^-1之间的稻田占比达94%,1982—2017年土壤有机质整体由东北向西南上升速率逐渐降低。1982—2017年土壤有效磷含量的平均值由7.0 mg·kg^-1上升至32.1 mg·kg^-1,2017年进贤县以土壤有效磷含量在20—40 mg·kg^-1的稻田为主,占比75%。1982—2017年稻田土壤速效钾累积缓慢,1982—2008年和2008—2017年土壤速效钾年均增加速率分别0.58和0.53 mg·kg^-1,2017年进贤县稻田土壤速效钾含量平均值为73.2 mg·kg^-1。稻田土壤碱解氮在1982—2008年和2008—2017年两个阶段增长均呈先快后慢的趋势,前后两个阶段的年增长速率分别为1.24和0.29 mg·kg^-1,1982—2017年进贤县土壤碱解氮含量东南地区上升速率高,西北地区上升速率低。1982、2008和2017年进贤县稻田土壤综合肥力指数的平均值分别为0.43、0.50和0.55。3个时期稻田土壤肥力指标综合得分分别为：碱解氮有效磷>pH>速效钾>有机质（1982年）;pH>有效磷>速效钾>有机质>碱解氮（2008年）;速效钾>有效磷>pH>碱解氮>有机质（2017年）。【结论】经过35年的长期耕作,进贤县稻田土壤肥力得到改善。当前进贤县稻田土壤仍存在碱解氮过量、速效钾亏缺、土壤酸化严重等问题。土壤碱解氮、pH和速效钾分别为1982年、2008年和2017年3个时期造成进贤县稻田土壤肥力空间分布差异性的关键因素。     

双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究

【目的】为明确磷肥、钾肥用量和移栽密度对双季稻的施用效果,在田间试验条件下研究了不同磷肥用量、钾肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及磷肥和钾肥利用率的影响。【方法】本研究采用裂区试验设计研究了不同施磷量和移栽密度、不同施钾量和移栽密度对双季稻产量、磷肥和钾肥利用率的影响。磷肥用量和移栽密度试验中,设4个施磷水平(P2O5 0、60、90、120 kg/hm2,以P0、P60、P90和P120表示)和4种移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104 穴/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合。钾肥用量和移栽密度试验中,设4个施钾水平(K2O 0、90、120、150 kg/hm2,以K0、K90、K120和K150表示),密度设置同磷肥试验。在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其磷素和钾素的吸收量和利用率等指标。【结果】磷肥与密度试验中,同一施磷水平下,早稻产量和地上部磷素吸收量随着移栽密度的增加而增加,当施磷量超过60 kg/hm2时,产量和磷素吸收量不再随密度增加而显著增加,磷素吸收利用率(REP)、磷素农学效率(AEP)和磷素偏生产力(PFPP)逐步降低,以P60D39处理组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为5303.9 kg/hm2和24.4%,AEP为29.4 kg/kg; 晚稻则以施磷量在60 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为7246.9 kg/hm2和42.4%,AEP为36.2 kg/kg。钾肥与密度试验中,早稻的钾素吸收量随着施钾量的增加而增加,施钾量在120 kg/hm2和39×104 穴/hm2密度组合的处理产量和钾素吸收利用率(REK)最高,分别为6376.3 kg/hm2和67.2%,此时钾素农学效率(AEK)为15.6 kg/kg; 晚稻则以施钾量在90 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的处理产量和REK最佳,分别为7025.6 kg/hm2和74.0%,AEK为21.7 kg/kg。【结论】合理的磷肥、钾肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积有效穗数和养分累积量,进而增加水稻产量和肥料利用率,但过高的磷肥和钾肥施用会抑制产量的进一步增加。建议本研究区域的早稻采用施磷量在60 kg/hm2、施钾量120 kg/hm2和39×104穴/hm2的密度组合,而晚稻采用施磷量60 kg/hm2、施钾量90 kg/hm2和33×104 穴/hm2的密度组合。     

养分专家系统在双季常规稻模式下的减氮效应

近年来,双季稻区的常规稻种植规模在不断扩大。同时,氮肥施用过多也是生产中的突出问题,因此,在双季常规稻种植模式下养分专家系统推荐施肥的减氮效应研究具有重要意义。试验于2019和2020年在江西省进贤县温圳镇进行,早晚稻均为常规稻品种,分别为江早361和湘晚籼12号,开展双季种植,在养分专家推荐施肥(NE)的基础上,设置不施氮肥处理(NE-100%N)、氮肥减量25%和50%(NE-25%N 和NE-50%N)、氮肥增量25%和50%(NE+25%N和NE+50%N)共6个处理,测定水稻产量、植株氮素养分吸收量、氮肥利用率等指标。结果显示,两年早、晚稻产量及氮肥产量反应均为养分专家系统推荐施氮量的NE处理最高,较NE-100%N和NE-50%N处理显著增产11.6%～59.3%,随施氮量的增加,至NE处理时产量达到最高,继续增加则水稻产量有降低趋势。进一步进行拟合方程表明,产量和施氮量之间呈极显著一元二次抛物线关系,两年NE处理早、晚稻施氮量较最大施氮量分别降低13.7%～18.2%和6.7%～12.5%,而产量均较最大施氮量对应产量略高。氮素养分吸收量随施氮量的增加,在NE处理时达到最高,早、晚稻两年平均氮素吸收量较其他处理分别显著提高9.5%～105.7%和7.0%～88.0%。而NE处理的早、晚稻平均氮肥吸收利用率较其余处理两年增幅分别为14.7%～147.0%和8.9%～155.0%,平均农学效率较NE-50%N、NE-25%N处理均无显著差异,较其余处理两年增幅为27.9%～108.2%。综上,养分专家系统推荐氮肥用量可使双季常规稻增产,提高水稻植株的氮素养分吸收量以及氮肥利用率,同时达到减氮增效的目标,有利于科学指导双季常规稻的氮肥施用。     

长期施肥红壤稻田有机碳演变规律及影响因素

利用1981年起设置的水稻土长期施肥定位试验,分析了CK(不施肥)、N(单施氮肥)、NPK(氮磷钾配施)、NPK2(2倍氮磷钾配施)和NPKM(有机无机肥配施)等施肥措施下土壤有机碳的演变规律及其与作物产量和土壤养分(全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾)的相关性.结果表明:试验30年后,各个处理的土壤有机碳含量均有上升,其中CK、N、NPK、NPK2和NPKM的土壤有机碳在试验30年分别比试验前增加18.95％、17.72％、23.36％、16.92％和32.68％.与CK处理相比,NPK、NPK2和NPKM处理的土壤有机碳平均提高了4.09％、4.03％和25.68％.土壤有机碳含量与水稻产量呈显著相关(P＜0.001),相关系数r为0.410,这说明土壤有机碳含量的增加可以促进水稻增产.土壤有机碳与土壤养分中的碱解氮、速效磷和全磷含量均表现出极显著相关(P＜0.001),相关系数r分别为0.452、0.559和0.487,但是与钾含量相关不显著.这表明:有机无机肥配施可以持续快速提高红壤性水稻土的有机碳含量,同时在有机无机肥配施过程中应适当增施钾肥,从而促进土壤肥力平衡和维持作物高产稳产,实现农业可持续性.     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土双季稻氮肥回收率的变化特征

在江西进贤红壤性水稻土上连续种植双季水稻26年,分析了在化肥氮用量相同条件下,不施肥（CK）, 单施氮肥（N）, 施用氮、 磷化肥（NP）, 氮、 钾化肥（NK）, 氮、 磷、 钾化肥（NPK）和氮磷钾配施有机肥（NPKM）处理的水稻氮肥回收率的演变特征及其增产效应。结果表明,不同施肥条件下的化肥氮回收率差异显著,26年的平均氮肥回收率 N 处理为 9.4%~11.6%、 NP为13.0%~18.5%、 NPK为19.8%~26.1%, NPKM为14.1%~22.9%。磷、 钾肥混施和与有机肥配施可显著提高水稻氮肥回收率,且对早稻的贡献大于晚稻,NPK和NPKM处理的早稻氮肥回收率比晚稻平均高6.3和8.8个百分点。N和NK处理的早稻和晚稻氮肥回收率均随年度增加而显著降低,平均每年下降约0.6个百分点,而NPK、 NPKM处理的氮肥回收率基本保持稳定。与NPK相比,NPKM处理早稻和晚稻籽粒产量分别增加19.0%和21.7%。因此,NPKM处理在提高化肥氮的回收率和高产稳产方面都是红壤性水稻土上可持续的施肥模式。     

中国稻田土壤有效磷时空演变特征及其对磷平衡的响应

以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称“长三角”)、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻田土壤磷素时间演变和空间差异特征,为稻田土壤磷素科学管理提供理论依据。结果表明,全国主要稻作区土壤有效磷含量平均为21.18 mg·kg^-1,各区域间稻田土壤有效磷含量存在显著差异,其中华南区最高(33.71 mg·kg^-1),西南区最低(12.49 mg·kg^-1)。除长江中游外,其他稻作区土壤有效磷含量均随施肥年限的延长而增加,全国平均年增速为0.36 mg·kg^-1。随施肥年限的延长,各区域均表现为磷素盈余状态,全国土壤磷素盈余量年均为35.03 kg·hm^-2,其中华南区磷素盈余速率最高(51.31 kg·hm^-2·a^-1)。土壤有效磷含量与磷素累积盈余量呈显著正相关关系(P<0.05),平均每盈余磷素100 kg·hm^-2,土壤有效磷含量增加0.82 mg·kg^-1。各稻作区磷肥回收率和磷肥农学效率均随施肥年限的延长而显著升高(P<0.05),其中以西南区最高,分别为35.92%和69.02 kg·kg^-1。近30 a来,各稻作区土壤有效磷含量和磷素累积盈余量随施肥年限的延长而显著升高,土壤磷肥回收率和农学效率表现出区域差异,应根据当地磷素平衡状况适当调整施磷制度,西南区应增施磷肥,保证作物的正常磷素需求;华南区可减少磷肥施用量,提高磷素利用率,降低面源污染风险。