基于模型和GIS的江苏省氮肥施用适宜性分析——以2000年为例

 【目的】评价江苏省氮素化肥施用的适宜性,为合理施用氮肥提供依据。【方法】以自主研制的土壤氮素矿化模型、有机肥氮素释放模型和氮肥利用率模型为基础,将模型与GIS技术耦合,对江苏省2000年农田土壤、有机肥供氮量的空间变异状况及其成因进行分析,并将模拟农田需氮素化肥量与实际施氮量进行比较,分析2000年江苏省各地区氮肥施用的合理性。【结果】若以实际作物产量为标准,全省约有71.8%的农田氮肥过剩,过剩总量约7.66×108 kg,占总施氮量的41.5%,少部分地区施氮不足;若以现实最高产量为标准,则有64.3%农田氮肥不足,亏缺总量约8.06×108 kg。太湖地区、宁镇丘陵区、徐州等地氮肥盈余量较多,而滨海盐土区则施氮量不足。【结论】如果把施氮过量区的过剩氮肥投入到施氮不足区,做到资源的最优化利用,将会产生巨大的经济、环境效益。     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

通过对不同施肥下水稻产量和氮肥利用率连续4年的定位观测研究,结果表明:在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥(M)处理与化肥(NPK)处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥(M)处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施(NPKM)处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥(NPK)处理氮肥利用率仅为25.7%.     

长期施用鸡粪稻田土壤肥力变化特征研究

通过采样调查,分析比较了海安县长期施用鸡粪和化肥的稻田土壤主要肥力指标的变化。结果表明:与长期施用化肥的稻田相比,长期施用鸡粪能明显改善土壤的物理性状,显著提高土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾的含量,其中对土壤速效磷含量的影响最大;长期大量施用鸡粪还造成氮、磷养分向土壤下层迁移累积,使耕层以下的土壤养分含量明显高于施用化肥的土壤。     

Effect of Phopshate Fertilizer and Manure on Crop Yield, Soil P Accumulation, and the Environmental Risk Assessment

Phosphorus （P） applied from fertilizer and manure is important in increasing crop yield and soil fertility; however, excessive uses of phosphate fertilizer and manure may also increase P loss from agricultural soils, posing environmental impact. A long term experiment was conducted on a calcareous soil （meadow cinnamon） in Hebei Province, China, from 2003 to 2006 to investigate the effects of phosphate fertilizer and manure on the yield of Chinese cabbage, soil P accumulation, P sorption saturation, soluble P in runoff water, and P leaching. P fertilizer （P2O5） application at a rate of 360 kg ha^-1 or manure of 150 t ha^-1 significantly increased Chinese cabbage yield as compared to the unfertilized control. However, no significant yield response was found with excessive phosphate or manure application. Soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, the degree of phosphorus sorption saturation in top soil layer （0-20 cm）, and soluble P in runoff water increased significantly with the increase of phosphate fertilizer and manure application rates, whereas the maximum phosphorus sorption capacity （Qm） decreased with the phosphate fertilizer and manure application rates. Soil Olsen-P and soluble P also increased significantly in the sub soil layer （20-40 cm） with the high P fertilizer and manure rates. It indicates that excessive P application over crop demand can lead to a high environmental risk owing to the enrichment of soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, and the degree of phosphorus sorption saturation in agricultural soils.     

不同施肥措施对黄泥田土壤养分及水稻产量的影响

为农业有机废弃物的合理科学利用提供参考,在湖北省孝昌县单季稻区利用田间试验研究6种施肥措施对黄泥田土壤肥力及水稻产量的影响。结果表明:不同施肥措施对黄泥田土壤有效磷与速效钾含量的影响显著,对有机质、全氮及碱解氮含量的影响不明显。在6种施肥措施中,以化肥+畜禽粪肥配施黄泥田土壤的有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量最高,分别为23.06 g/kg、1.34 g/kg、111.66mg/kg、30.77mg/kg和148.33mg/kg,且有效磷和速效钾含量显著高于其他施肥措施(P0.05);稻谷和稻草产量也最高,分别为9 638.38kg/hm~2和11 118.39kg/hm~2,也显著高于其他施肥措施(P0.05);水稻的综合农艺性状好。因此,在黄泥田水稻生产过程中,采用化肥和畜禽粪肥配施可有效培肥其土壤,提高水稻产量。     

不同肥料结构对棉花产量形成及土壤含氮量的影响研究

采用模拟试验方法，研究了棉田生态系统中有机无机肥配施对棉花产量及其构成因素、农艺性状、棉叶含N量和土壤全N量的效应。结果证明：(1)施用N肥能改善棉株农艺性状、增加LAI和棉叶含N量、极显著提高单位面积总铃数和棉花产量；(2)在等N、P、K条件下，与单施无机N相比，绿肥 沼肥 化肥配施对于提高棉花单位面积总铃数和产量，使棉花生育后期LAI和棉叶含N量维持在较高水平效果较好，绿肥 化肥配施次之，单施无机N肥较差；(3)施用N肥土壤全N量比不施N肥高，不施N肥和单施无机N肥降低土壤全N量，有机无机N肥配施能明显提高土壤全N量。     

建德市不同农作系统肥料结构的调查与分析

调查农田施肥现状可为深入了解施肥中存在的问题、进一步完善测土配方施肥工作提供科学依据。通过对建德市31块定位农田连续5年的肥料结构跟踪监测,比较分析了8类农作系统农田的氮、磷、钾施用情况。结果表明,该市农田肥料的投入量因种植方式、农户等的不同有较大的差异,氮、磷、钾纯量的年总投入量在219.45~1526.55 kg/hm2之间变化,平均为734.70 kg/hm2;部分农田存在超量施用肥料的现象。有机肥的施用量呈现增加趋势,其对农田氮、磷、钾养分投入总量的贡献平均约为10.89%;投入肥料中氮：磷：钾平均比例大致为1:0.6:0.6。经济作物的肥料施用量明显高于粮食作物,且有机肥及磷、钾肥被优先施于经济作物中。目前建德市在有机肥与化肥配合施用及氮磷钾施用比例方面还不尽合理,建议继续加大力度推广施用有机肥,增加粮食作物农田中磷、钾肥及有机肥的施用,以全面提升耕地地力。     

有机无机肥料配合施用对设施番茄产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响

利用田间小区试验,研究了有机无机肥配合施用模式对番茄产量、品质及氮素在土壤中累积和淋失的影响.结果表明:(1)与肥料用量较高的习惯施肥处理相比,大幅减少肥料施用的不同有机无机肥配合施用模式均能保证番茄产量稳定,显著提高经济效益,平均增收19 127元·hm-2,其中(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理经济效益最高.(2)施用有机肥的3个有机无机肥配合施用模式处理可降低番茄果实中的硝酸盐含量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的分别降低5.4％和7.0％;施用有机肥的3个有机无机肥料配合施用模式处理可提高番茄果实中Vc的含量,较全部施用化肥处理的提高9.4％.(3)与番茄种植前相比,番茄收获后土壤硝态氮含量总体上表现出表层增加、深层降低的趋势;大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理各土层硝态氮含量均低于习惯施肥处理相应土层硝态氮含量.(4)有机无机肥配合施用模式可显著降低渗漏水中硝态氮渗漏量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的平均分别降低35.5％和55.1％.在试验条件下,综合考虑产量、经济效益和环境效益的适宜有机无机肥料配合施用模式为(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理.     

不同温度及化肥绿肥施用比例对果园土壤有机碳矿化的影响

【目的】了解果园土壤有机碳矿化在不同温度下对不同绿肥施用量的响应关系,为构建果园生态系统的碳循环模型提供参数。【方法】采用室内培养模拟试验（培养期85 d）,在10、20、30℃等3个温度条件下,探讨化肥和绿肥不同比例（不施肥、100%氮肥、75%化学氮肥+25%绿肥、50%化学氮肥+50%绿肥、25%化学氮肥+75%绿肥、100%绿肥;各处理氮肥施用水平均为0.15 g N/kg风干土）还园量对果园土壤有机碳矿化特征的影响。【结果】各施肥处理土壤有机碳矿化速率均表现为培养前期保持较高水平,之后快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势;土壤有机碳矿化累积排放量为1439.4~4732.8 mg/kg,全绿肥处理土壤CO2累积排放量最大;土壤有机碳矿化速率随温度升高而增长,不同的土壤绿肥还园处理土壤有机碳矿化的温度敏感性（Q10）不同,以不施肥处理土壤有机碳矿化的温度敏感性最低,25%氮肥+75%绿肥处理最高,各处理间差异显著（P＜0.05）。【结论】10~30℃温度条件下,果园土壤有机碳矿化速率表现为培养前期高,之后快速下降,培养后期相对稳定的趋势。不同比例化肥和绿肥施用显著提高了果园土壤有机碳累计矿化量。氮肥、绿肥还田和温度的共同作用可使果园向大气中排放的CO2增加。     

有机无机氮肥配施对棉花生育特性及土壤含氮量的影响

采用模拟试验方法,研究了有机无机N肥配施对棉花产量及其构成因素、干物质积累与分配和土壤全N量的影响。结果表明:施用N肥能促进各生育时期棉株和各器官的干物质积累,增加LAI,极显著提高单位面积总铃数和棉花产量;在施用等量N、P、K的条件下,绿肥+沼肥+化肥配施的综合效果较好,绿肥+化肥配施次之,单施无机N肥效果较差;有机无机氮肥配施能提高土壤全N量。     

长期施肥对中性紫色水稻土氮素矿化和硝化作用的影响

【目的】揭示长期施肥对中性紫色水稻土生态系统氮素内循环矿化及硝化特征的影响,探索维持紫色水稻土长期供氮潜力的途径。【方法】利用重庆市北碚区21年的中性紫色水稻土长期定位试验,通过淹水密闭培养-间歇淋洗法研究长期施肥对土壤氮素矿化特性的影响,并测定了不同施肥措施下土壤硝化细菌数量、氨氧化潜势及硝化强度的变化。【结果】与长期不施肥对照相比,单施化肥（除单施氮肥）、有机肥或有机无机配施显著提高了土壤累积矿化氮量和氮素矿化势（N0）,氮磷钾肥配施有机肥处理累积矿化氮量最高达164.43 mg•kg-1,氮素矿化势相比CK处理增加了59.29%,而含氯氮磷钾肥配施有机肥增加累积矿化氮量和氮素矿化势幅度显著低于氮磷钾肥配施有机肥处理;不同施肥（除氮磷钾肥与单施有机肥）显著提高了氮素矿化速率常数（k）。施用氮肥处理显著提高了土壤硝化细菌数量,尤其是氮磷钾肥配施有机肥处理最高为CK处理的74.25倍;土壤氨氧化潜势和硝化强度表现出一致的趋势,均是氮磷钾肥配施有机肥处理最高而含氯氮磷钾肥配施有机肥显著低于不施肥对照处理。相关分析表明,土壤氨氧化潜势和硝化强度与土壤pH呈显著正相关关系（P<0.05）。【结论】氮磷钾肥配施有机肥是提高紫色水稻土供氮潜力及改善有机氮品质的有效手段,含氯化肥抑制了硝化过程,可充当硝化抑制剂使用。     

黑龙江省黑土区不同施肥制度对土壤肥力影响分析

以1980～2006年黑龙江省农科院长期定位试验为平台,比较了不同施肥制度对黑土区土壤肥力的影响。结果表明,有机肥配施化肥可以全面提高黑土区土壤肥力,其中以有机肥+氮钾化肥效果最佳;速效磷受施肥制度影响最大。有机肥+磷化肥提高有机质含量效果最佳;有机肥+氮化肥提高碱解氮含量效果最佳;有机肥+磷钾化肥提高速效磷含量效果最佳;有机肥+氮钾化肥提高速效钾含量效果最佳。在有机肥+氮磷钾化肥处理下,有机质和碱解氮在1980～2006年年纪波动显著;磷钾化肥处理下,速效磷在1980～2006年年纪变化显著;在磷化肥处理下,速效钾在1980～2006年年纪变化显著。     

餐厨垃圾堆肥对水稻生长、产量及土壤养分含量的影响

为探讨餐厨垃圾堆肥对水稻生长、产量及土壤养分含量的影响及其在水稻田的合理施用提供理论依据,以不施肥为对照,在等氮的条件下,设置了化肥、餐厨垃圾生化一体机处理尾料堆肥化产品(餐厨堆肥)、猪粪有机肥及鸡粪有机肥4个处理,测定水稻不同发育时期生长指标、产量及土壤养分含量的变化。结果表明:餐厨堆肥、化肥处理都能显著增加水稻株高、地上部生物量和产量,其中,餐厨堆肥处理水稻产量最高达9 379.63 kg/hm²,较对照、猪粪有机肥处理显著提高,分别增产19.40%和12.95%;此外,水稻考种结果显示,餐厨堆肥处理水稻有效穗数和每穗粒数高于其余各处理组,千粒重和结实率略低于猪粪、鸡粪有机肥处理,但均无显著差异;土壤数据测定结果显示,餐厨堆肥处理在土壤有机质和土壤速效氮的提升上优于猪粪、鸡粪有机肥,土壤有机质含量较猪粪、鸡粪有机肥处理分别提升19.87%和11.64%,土壤速效氮含量从分蘖期至黄熟期均高于其余各施肥处理,且在分蘖期、抽穗期、黄熟期显著高于猪粪有机肥处理。综上,餐厨堆肥可以确保水稻的生长和产量,且在土壤有机质和速效氮的提升上优于猪粪有机肥,具备推广和应用的潜力。     

施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析

【目的】施用有机肥能促进农田土壤微生物的生长和繁殖,进而提高土壤肥力。然而,在全国尺度上量化施用有机肥对农田土壤微生物生物量碳（SMBC）和氮（SMBN）含量的影响研究极其缺乏。因此,探明不同气候和土壤条件下有机肥施用后农田SMBC和SMBN的变化规律,可为不同地区合理施用有机肥、提高土壤肥力和微生物活性提供理论依据。【方法】本研究搜集1990年至2017年已发表的文献共70篇（336和222个相对独立的数据分别涉及SMBC和SMBN）,结合整合分析（Meta分析）从不同气候类型、土地利用类型和土壤pH水平3个方面定量阐述了有机肥施用相比不施肥或化肥对中国农田SMBC和SMBN含量的影响程度。【结果】与不施肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN的含量分别提高128.1%和70.2%;与施用化肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN含量分别提高57.1%和34.2%。与施用化肥比较,在亚热带季风区施用有机肥可以大幅度提高SMBC（66.7%）和SMBN含量（57.5%）,且显著高于温带大陆气候区（SMBC：26.0%;SMBN：20.9%）,而在温带季风气候区SMBC和SMBN含量则分别提高了37.0%和56.7%。不同土地利用类型下,施用有机肥比施用化肥能显著提高水田SMBC和SMBN的含量（69.1%和67.1%）,且提高幅度均高于旱地（34.7%和26.4%）和水旱轮作（50.2%和63.9%）。此外,与施用化肥比较,中性土壤（6＜pH＜8）上施用有机肥后SMBC含量提高了64.4%,显著高于pH＞8的碱性土壤和pH＜6的酸性土壤（29.4%和44.4%）;SMBN含量提高了63.7%,亦显著高于碱性和酸性土壤（分别为21.9%和45.5%）。同时,SMBC和SMBN含量分别与来自有机肥的年均碳、氮投入量呈显著正相关。【结论】施用有机肥可显著提高SMBC和SMBN的含量,但不同土地利用类型、气候类型和土壤pH下的提升幅度不同,因此,施用有机肥时应综合考虑不同地区的气候和土壤条件。     

Soil phosphorus dynamic,balance and critical P values in longterm fertilization experiment in Taihu Lake region,China

Phosphorus(P) is an important macronutrient for plant but can also cause potential environmental risk. In this paper, we studied the long-term fertilizer experiment(started 1980) to assess the soil P dynamic, balance, critical P value and the crop yield response in Taihu Lake region, China. To avoid the effect of nitrogen(N) and potassium(K), only the following treatments were chosen for subsequent discussion, including: C0(control treatment without any fertilizer or organic manure), CNK treatment(mineral N and K only), CNPK(balanced fertilization with mineral N, P and K), MNK(integrated organic manure and mineral N and K), and MNPK(organic manure plus balanced fertilization). The results revealed that the response of wheat yield was more sensitive than rice, and no significant differences of crop yield had been detected among MNK, CNPK and MNPK until 2013. Dynamic and balance of soil total P(TP) and Olsen-P showed soil TP pool was enlarged significantly over consistent fertilization. However, the diminishing marginal utility of soil Olsen-P was also found, indicating that high-level P application in the present condition could not increase soil Olsen-P contents anymore. Linear-linear and Mitscherlich models were used to estimate the critical value of Olsen-P for crops. The average critical P value for rice and wheat was 3.40 and 4.08 mg kg~(–1), respectively. The smaller critical P value than in uplands indicated a stronger ability of P supply for crops in this paddy soil. We concluded that no more mineral P should be applied in rice-wheat system in Taihu Lake region if soil Olsen-P is higher than the critical P value. The agricultural technique and management referring to activate the plant-available P pool are also considerable, such as integrated use of low-P organic manure with mineral N and K.     

南京地区典型农业试验基地土壤肥力、环境质量调查与评价

以位于南京市东郊的江苏省农业科学院(简称省农科院)本部试验地和城市边缘带的六合、溧水农业试验基地为研究区,采集土壤样品并进行分析,阐明研究区土壤肥力、重金属污染状况并加以评价。结果表明:①省农科院院本部研究区土壤肥力质量属中等水平,其主要限制因子是pH值和有机质,偏施化学肥料和有机肥施用较少是研究区土壤酸化现象严重及土壤有机质含量偏低的主要原因;六合、溧水试验基地土壤肥力质量属差级水平,其限制因子是有机质、速效磷和速效钾,这与该研究区偏施氮肥而磷钾肥及有机肥整体投入量不足有关。②院本部试验地零星分布的重金属污染影响该研究区土壤整体评价,但从所测6种重金属的单因子环境质量指数和综合质量指数来看,正常情况下不会引起该研究区的土壤污染;六合、溧水试验基地则未发生所测6种重金属的污染。     

不同施肥模式对早稻季农田氮磷径流流失的影响

为探究湖南双季稻区早稻季防控稻田氮、磷养分流失污染的施肥模式,通过田间试验,设置了不施氮磷肥处理(CK)和常规施肥(CF)、有机肥替代(OM)、控释肥减施(CRF)、绿肥还田(GM)4种施肥模式,研究了不同施肥模式对稻田氮、磷养分径流流失的影响。结果表明:相较于常规施肥模式,有机肥替代、绿肥还田和控释肥减施模式稻田总氮径流流失量分别减少了12.80%、16.62%、28.55%,各施肥处理早稻总氮素流失率大小表现为:常规施肥有机肥替代绿肥还田控释肥减施,氮素流失形态主要以可溶性氮为主,占流失总氮的80.48%~91.96%,可溶性氮中以铵态氮为主。控释肥减施和绿肥还田模式均能减少稻田磷素径流损失量,与常规施肥模式相比,总磷径流流失量分别减少了6.26%和28.30%;有机肥替代模式稻田总磷径流损失量较常规施肥模式增加26.33%;各施肥处理早稻总磷流失率表现为:有机肥替代常规施肥绿肥还田控释肥减施,磷素流失形态前期以颗粒态磷流失为主,后期以可溶态磷为主。在4种施肥模式中,控释肥减施和绿肥还田模式能降低稻田氮磷径流流失量,在南方双季稻区推广这两种施肥模式可有效防控农田氮、磷流失污染风险。     

有机物料还田和减施氮肥对麦-玉周年农田碳氮水足迹及经济效益的影响

为研究不同有机物料还田与减施氮肥处理对农田碳氮水足迹及经济效益的影响,本试验以单施化肥处理（CK,纯氮270kg·hm^-2）为对照,设置了秸秆（J）、秸秆+牛粪（JF）、秸秆+菌渣（JZ）3种有机物料还田方式,耦合减施氮肥10%（N1,243 kg·hm^-2）、20%（N2,216 kg·hm^-2）、30%（N3,189 kg·hm^-2）3个施氮水平,共计10个处理。结果表明：与单施化肥相比,有机物料还田与减施氮肥处理能够显著提高作物产量及农田经济效益,且JZN1、JN2和JFN3处理对农田经济效益的提高效果最显著;JN1、JN2、JFN2、JFN3和JZN3处理均可以有效增加农田的净碳值及碳效率,降低农田的生产氮足迹,增加其输出氮足迹,提高氮投入有效利用水平,同时降低农田水足迹。其中JFN3处理可以在保证农田经济效益的同时,显著提高其碳效率、降低生产氮足迹、提高氮投入有效利用水平、降低农田的水足迹。因此建议豫北地区采用秸秆+牛粪还田、配施纯氮189 kg·hm^-2的施肥方式。     

水分亏缺下有机无机肥配施比例对棉花水氮利用效率的影响

【目的】探究不同水分条件下有机无机肥配施对棉花水氮利用效率和产量的影响,为河西走廊棉区合理利用有机肥提供理论依据。【方法】于2020—2021年进行田间定位试验,采用裂区试验设计,主区为充分灌溉（W1）和亏缺灌溉（W2）;副区为不施肥（CK）、单施化肥（CF）、25%有机肥+75%化肥（OF1）、50%有机肥+50%化肥（OF2）和75%有机肥+25%化肥（OF3）,分析不同水分条件下施肥对棉花生育期土壤含水量、阶段耗水量、干物质和氮素积累及转运分配、水氮利用效率、籽棉产量和经济效益的影响。【结果】棉花籽棉产量和水氮利用特征受不同水肥处理及交互作用的显著影响。亏缺灌溉下棉田土壤含水量、总耗水量、植株干物质积累量、氮素积累量和籽棉产量显著下降,而水分利用效率显著提高。适宜的有机无机肥配施处理能够提高0—40 cm土层土壤含水量,降低棉花苗期和蕾期耗水,增加花铃期耗水量,提高棉花干物质和氮素积累量,并促进其向生殖器官中分配。充分灌溉条件下,25%有机肥配施处理（OF1）籽棉产量最高,两年平均较单施化肥（CF）提高10.5%;50%有机肥配施处理（OF2）与单施化肥（CF）无显著差异,但75...     

砂壤质潮土定位试验30年的肥效演变

利用建立于1980年的砂壤质潮土肥料长期定位试验,对30年的肥效演变进行了研究与分析.结果表明,长期不同施肥处理,小麦、玉米历年产量顺序基本趋势为NPK＞ NP＞N＞CK;有机肥与化肥配合,作物产量大幅度提高,均高于相对应的化肥,且稳产性好.单施化肥前3年,氮肥养分效率明显,磷、钾肥效果不明显,3年后氮效下降,而磷、钾效上升;磷肥连续施用有明显的残效迭加效应,比一次足量施用具有更好的增产效果,且小麦的磷肥肥效高于玉米;砂壤质潮土增施钾肥有明显和稳定的增产效果,配施有机肥后肥效明显下降.有机肥与化肥配合,有机肥肥效随N、P、K配合比例的增加而降低,有机肥长期施用有明显的后效.养分供应不协调会引起作物缺素而严重影响生长发育,以致减产.