稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对有机质和全氮的影响

通过２５季种植的长期定位试验,研究了稻麦轮作条件下不同耕作方式和培肥制度对土壤有机质和全氮质量分数的影响。免耕土壤０～５ｃｍ土层的有机质和全氮质量分数稍高于耕翻土壤;５～１５ｃｍ的则有低于耕翻的趋势;１５～３０ｃｍ的无明显规律。长期休闲的土壤在整个耕层有明显的有机质和氮素累积,其中碳的累积快于氮的累积,免耕条件下比耕翻条件下累积量更大。０～５ｃｍ和５～１５ｃｍ土层有机肥与无机肥配施的处理,其有机质     

稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对氮素肥力的影响

通过十二年的耕作和施肥长期定位试验研究表明,苏南太湖稻麦轮作地区,长期休闲的农田０～５ｃｍ土层最高含氮量可达２．８９％,休闲田结合结合每季耕翻,全氮含量下降,只及最高含氮量的７０％,保持在２％左右。无论免耕与否,不施肥土壤（０～５ｃｍ）全氮含量为最高含氮量的５０％左右,单施化肥时为５２％～５６％,猪粪＋化肥为６３％,秸秆＋化肥为６３％～７０％。不同耕作处理对土壤全氮、氮素矿化势、生物量氮和矿质氮在土层中的分布及含量有明显的影响。施肥,特别是配施有机肥对土壤全氮和土壤供氮容量的影响大于耕作对其的影响。固定态铵的含量不仅与土壤中的粘土矿物有关,施肥对其也有影响。     

稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对磷、钾和pH的影响

免耕土壤速效磷含量在整个面均低于耕翻土壤；0～5cm土壤生物量磷含量免耕高于耕翻，5～15cm免耕低于耕翻；施肥和休闲土壤均维持了较高的有效磷和生物量磷水平。种植作物的免耕土壤缓效钾含量与耕翻土壤没有显差异，0～5cm速效钾含量呈免耕高于耕翻的趋势，休闲的免耕土壤整个剖面缓效钾和速效钾含量都高于耕翻；免耕土壤缓效钾的分布无明显的层次性，速效钾则相反；施肥明显提高土壤速效钾含量，但对缓效钾的影响不大。长期免耕没有导致土壤酸化；免耕土壤pH与耕翻土壤没有差异。     

稻麦轮作条件下施用氮肥对土壤供氮能力的影响

应用淹水密闭培养法评价了不同施肥处理对土壤供氮能力的影响。研究发现经过6年的轮作施肥,增施氮肥能够提高土壤的供氮能力及可矿化氮在土壤全氮中的比例。在淹水培养中,高施肥量土壤的氮矿化过程符合对数函数方程,而低施肥量和不施肥土壤符合直线方程。酸解氮和热氯化钾提取氮与土壤可矿化氮的相关性好于全氮、有机质和碱解氮,是良好的土壤供氮能力指标。     

猪粪替代氮肥对稻麦轮作条件下土壤有机氮组分的影响

合理的有机肥投入水平对于保障土壤肥力和粮食生产有重要的意义。因此,本试验以猪粪作为试验材料,采用田间小区定位试验,通过设置对照(T0)、不施氮(T1)、100%化肥氮(T2)、25%猪粪氮+75%化肥氮(T3)、50%猪粪氮+50%化肥氮(T4)、100%猪粪氮(T5)6个不同施肥处理,探讨稻麦轮作体系下不同猪粪氮替代氮肥对土壤有机氮组分的影响。结果表明:猪粪替代氮肥可以提高稻麦轮作体系下土壤酸解性总氮、非酸解性总氮和酸解性氮各个组分的含量,在水稻季,T4处理的土壤酸解性总氮、氨基酸态氮和酸解未知氮的含量相较T0处理提高了17%、8%、133%;在小麦季,T3处理的土壤酸解性总氮、氨基酸态氮和酸解未知氮的含量相较T0处理分别增加了11%、8%、127%;各个猪粪替代氮水平对稻麦两季的土壤氨态氮和氨基糖态氮含量的影响均不显著。总体而言,水稻季50%猪粪替代氮肥和小麦季25%猪粪替代氮肥可以提高稻麦轮作条件下土壤酸解性总氮、氨基酸态氮和酸解未知氮的含量,进而增加土壤供氮潜力。     

控释氮肥与尿素掺混比例对作物中后期土壤供氮能力和稻麦产量的影响

【目的】研究控释肥与尿素掺混比例对土壤氮含量及稻麦产量和经济效益的影响,旨在筛选综合效果最佳掺混比例,为稻麦轮作区控释氮肥推广应用提供科学依据。 【方法】采用稻麦轮作两季作物大田试验,以常规尿素施肥为对照,在稻、麦季施氮量均为150 kg/hm2的水平下,设定添加控释氮肥比例0、10%、20%、40%、80%、100% 6个处理,分别记为T1、T2、T3、T4、T5和T6。除T1（100%尿素）分基施和追施,其他处理氮肥均一次性基施。分析了土壤铵态氮、硝态氮含量,调查了稻麦株高与生物量、产量构成以及经济效益。 【结果】1）添加20%以上控释氮肥时稻麦生育中后期土壤无机氮含量有显著提升,以添加40%控释氮肥（T4）处理效果最明显。2）与T1相比,添加20%比例以上控释氮肥,稻麦生育中后期的生物量与成熟期产量均显著增加,以T4处理产量最高,稻、麦季分别比常规尿素处理增产11%和14%,显著提高小麦季穗长19.19%,显著提高水稻季穗粒数与千粒重13.79%和8.43%。3）随添加控释氮肥比例增加,稻麦季经济效益均先增加后下降,T4处理经济效益最佳,较常规尿素处理,小麦季增收1108.12 yuan/hm2,提高23.24%,水稻季增收2497.80 yuan/hm2,提高14.87%。 【结论】以40%控释氮肥与60%尿素掺混一次性基施,可有效增加作物中后期土壤氮素供应能力,促进稻麦生长并获得显著的增产效果,还可减少人工投入或材料成本,有效提高经济效益。     

长期施用有机肥对稻麦轮作体系土壤有机碳氮组分的影响

【目的】 以湖北武汉地区长期稻麦轮作制度下施肥试验地作为研究对象,研究了长期不同施肥处理对耕层土壤有机碳、全氮及活性碳氮组分的影响,为优化稻麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。 【方法】 长期施肥试验开始于1981年,试验处理包括不施肥 (CK)、施化学氮肥 (N)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 及有机无机肥配施处理 (NPKM)。收集2017年小麦收获后耕层 (0—20 cm) 土壤,测定各小区土壤中的有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、微生物量碳氮 (MBC、MBN)、水溶性碳 (DOC)、热水溶性有机碳 (HWSC)、颗粒有机碳氮 (POC和PON)、轻组有机碳氮 (LFOC和LFON) 及氯化钾浸提氮 (KEN,即水溶性无机氮) 的含量并分析各指标间的关系。 【结果】 1) 除KEN外,长期施用有机肥显著增加耕层土壤的各碳氮组分含量,特别是有机无机肥配施处理。2) 各活性有机碳组分占SOC的百分比由高到低排序为POC > LFOC > HWSC > MBC > DOC,各氮组分占TN的百分比由高到低排序为PON > LFON > MBN > KEN,其中POC占SOC的24.04%～37.64%,PON占TN的12.09%～20.24%,且有机肥处理下POC/SOC、PON/TN显著高于其余处理。3) 通过对土壤有机碳及各活性有机碳的对施肥的敏感性分析可得,各活性碳敏感性指数均显著高于SOC,且DOC的敏感性最高。4) 通过各组分间相关性分析可知,除KEN外,各碳、氮组分间显著正相关,其中DOC与SOC、PON与TN关系更为紧密,表明DOC及PON可较好地反应出SOC、TN的变化情况。 【结论】 在湖北稻麦轮作地区,长期有机无机肥配施处理显著增加了土壤碳库及氮库,促进了土壤碳、氮的积累,尤其是颗粒有机碳和有机氮 (POC和PON)。水溶性碳 (DOC) 对施肥反应最为敏感,可作为指示该地区有机物早期变化的指示物。      

长期水稻-大麦轮作体系土壤供氮能力与作物需氮量研究

通过18年稻麦轮作,7个施肥处理,研究了水稻-大麦轮作系统中土壤生产力、氮素自然供应能力、作物氮素内部利用率及氮肥表观利用率。结果表明,在水旱轮作下,土壤对大麦产量的地力贡献率平均为69%,水稻为75%～81%; 肥料的增产贡献率分别为31%和19%～25%,可维持每年生产大麦2.3 t/hm2、稻谷6～7 t/hm2。土壤氮素自然供给力在大麦上平均为75.9%,比水稻的低3.3%～7.2%。在一年三熟水旱轮作制中,土壤和环境年供氮118～299 kg/hm2; 在一年二熟轮作制中为86～199 kg/hm2。施氮肥条件下,大麦的氮素内部利用率为31.0～56.3 kg/kg; 水稻在23.6～50.2 kg/kg之间变动; 大麦的氮肥利用率变幅在27.5%～41.2%,水稻为14.6%～41.2%。在稻麦轮作系统中,如果想获得作物产量12 t/hm2（4 t大麦和8 t 单季稻）,需要每年施氮肥 N 226～337 kg/hm2。为获得更高的作物产量,在氮肥推荐时不但要考虑作物的目标产量,作物对氮素的需要量,还要充分考虑土壤和环境氮素供应能力。     

长期不施氮肥下稻麦轮作农田残留化肥氮的后效及去向

我国农田化肥氮用量高,造成较多肥料氮土壤残留,残留肥料氮既可被后季作物吸收利用,也可迁移进入环境。稻麦轮作是我国长江中下游农业区代表性种植制度,然而稻麦轮作农田土壤残留化肥氮的作物后效及去向目前尚不清楚。利用15N示踪长期试验,连续追踪了2004年小麦季施用30%的15N标记尿素后其土壤残留15N在之后17个稻麦轮作年的变化动态及被后季作物吸收利用特征。试验起始小麦季设100 kg?hm-2（N100）和250 kg?hm-2（N250）两个施氮量处理,后续作物均不再施用氮肥。结果发现,34.5%~37.9%施入氮被当季小麦吸收,随后各轮作年稻麦作物吸收残留氮量随年限增加呈指数下降;17年中有12.2%~15.8%残留氮被后季作物吸收,其中,水稻对残留氮吸收能力较强,为9.2%~11.8%,小麦为3.3%~4.0%;观测期内化肥氮累积利用率为50.1%~50.3%。氮肥施入小麦当季,0~20 cm土层残留为22.9%~33.5%,之后逐年减少;17年后降至7.8%~9.8%,但仍占0~100 cm土层氮残留量（9.9%~13.4%）的73.5%~78.5%。同位素质量平衡估算的观测期内氮肥累积总损失率为36.3%~39.9%,与基于当季小麦氮肥利用率和0~20 cm土壤残留率计算得出的当季化肥氮总损失率32.0%~39.2%接近。作物籽粒、秸秆及土壤15N丰度在观测期内均随时间呈指数递减;根据预测结果,不施氮下其降至15N自然丰度背景值仍需28~37年。上述结果表明,稻麦农田化肥氮损失主要发生在当季,土壤残留后效持续时间长,但再迁移进入环境数量低。协同化肥氮当季损失的高效阻控和土壤残留的有效调控应是稻麦农田氮肥优化管理的关键环节。     

太湖地区稻麦轮作系统下施氮量对作物产量及氮肥利用率影响的研究

太湖地区过量施肥现象相当普遍, 导致 N 肥利用率低和 N 肥损失严重.为此,2004-2006年在中国科学院常熟农业生态实验站进行了连续稻麦轮作试验,研究不同施 N 量对该地区水稻和小麦产量及 N肥利用率的影响,以寻找较为适当的 N 肥施用量,该施 N 量即能使作物不减产,又要保持较高的 N 肥利用率.试验结果表明施 N 量超过150 kg/hm2 后,作物产量增加较少.当施N量从100 kg/hm2 增加到350 kg/hm2,连续3 年的水稻平均N肥吸收利用率(REN)为46.1% ～ 32.4%,两年小麦试验结果显示小麦的平均REN为 36.0% ～ 27.8%.相应的水稻和小麦的农学利用率(AEN)是15.0 ～ 5.56 kg/kg 和 17.1 ～ 6.91 kg/kg.研究还表明太湖地区水稻经济适宜施N量为209 kg/hm2,小麦是219 kg/hm2,在当地作物品种、气候条件和管理方式下,作物产量可分别达到8.2 t/hm2和4.7 t/hm2的高产,水稻的REN、N肥生理利用率(PEN)、AEN、N肥偏生产力(PFPN) 可保持为37.6%、29.5 kg/kg、11.0 kg/kg 和44.5 kg/kg;小麦则是31.4%、38.4 kg/kg、12.0 kg/kg和23.7 kg/kg.显然,适宜的施N量不仅没使作物减产,而且保证了作物最大的经济效益,并保持了较高的N肥利用率.     

稻田系统管理措施对微生物生物量C、N、P的长期影响

A 12-year field experiment was conducted to investigate the effect of different tillage methods and fertil-ization systems on microbial biomass C,N and P of a gray fluvo-aguic soil in rice-based cropping system .Five fertilization treatments were designed under conventional tillae(CT) or on tillage(NT) system:no fertilizer(CK) ; chemical fertilizer only(CF) ; combining chemical fertilizer with pig manure(PM); combining chemical fertilizer with crop straw (CS) and fallow (F). The results showed that biomass C,N and P were enriched in the surface layer of no-tilled soil,whereas they distributed relatively evenly in the tilled soil,which might result from enrichment of crop resdue,organic manure and mineral fertilzer,and surficial developent of root systems under NT.Under the cultivation system NT had slightly greater biomass C,N and P at 0-5 cm depth ,significantly less biomass C,N and P at 5-15 cm depth ,less microbial biomass C,N and equivalent biomass P at 15-30 cm depth as compared to CT,indicating hat tillage was beneficial for the multiplication of organims in the plowed layer of soil.Under the fallow system,biomass C,N and P in the surface layer were significantly greater for NT than CT while their differences between the two tillage methods were neligible in the deeper layers.In the surface layer,biomass C,N and P in the soils amended with oranic manure combined with mineral fertilizers were significantly greater than those of the treatments only with mineral fertilizers and the control.Soils without fertilzer had the least biomass nutrient contents among the five fertilization treatments.Obviously,the long-term application of organic manure could maintain the higher activity of microorganisms in soils.The amounts of biomass C,N and P in the fallowed soils varied with the tillage methods;they were much greater under NT than under CT,especially in the surface layer,suggesting that the frequent plowing could decrease the content of organic matter in the surface layer of the fallowed soil.     

长期稻田垄作免耕对土壤性质和水稻产量的影响

A tillage method of combining ridge with no-tillage (RNT) was employed in lowland rice-based cropping system to study the long-term effects of RNT on soil profile pattern, soil water stable aggregate distribution, nutrients stratification and yields of rice and post-rice crops. After flooded paddy field (FPF) was practiced with RNT for a long time, soil profile changed from G to A-P-G, and horizon G was shifted to a deeper position in the profile. Also the proportion of macroaggregate (> 2 mm) increased, whereas the proportion of silt and clay (< 0.053 mm) decreased under RNT, indicating a better soil structure that will prevent erosion. RNT helped to control leaching and significantly improved total N, P, K and organic matter in soil. The highest crop yields were found under RNT system every year, and total crop yields were higher under conventional paddy-upland rotation tillage (CR) than under FPF, except in 2003 and 2006 when serious drought occurred. RNT was proven to be a better tillage method for lowland rice-based cropping system.     

水旱轮作地区土壤长期休闲与耕种的肥力效应

长期定位试验水旱轮作地区土壤长期休闲和耕种对土壤肥力的影响研究结果表明，长期休闲土壤有机质、全N含量显著高于连续种植作物的土壤，其差异随土壤深度的增加而减小；休闲地15cm以上土层土壤N素矿化势高于耕种地；耕种土壤连续施入猪粪、作物秸秆等有机肥可保持与休闲土壤相当或远高于休闲土壤的有效磷水平，单施化肥或不施肥料的耕种土壤有效磷均低于休闲土壤；休闲和耕种对15-30cm土层土壤缓效钾含量无影响响，15cm以上土层土壤缓效钾含量休闲高于耕种；休闲土壤速效钾含量在整个耕作层（30cm）均高于耕种土壤；休闲土壤PH值略低于耕种土壤。     

以水稻为主的种植系统对土壤有机质状况的影响

A long-term simulation experiment was carried out to study the effect of rice-based cropping system, green manure and ground-water level on soil organic matter. Soil organic matter content increased when upland soil was puddled and cropped under submerged conditions. Among all treatments, soil organic matter contents in the treatments of rice-rice-flooded fallow in winter (WF) were the highest, those in the treatments of rice-rice-astragalus (WG) came the second, and those in the treatments of rice-rice-rape (WR) were the lowest. At the same rate of green manure application, the degrees of organo-mineral complexing in soils of treatments WG and WR were higher than those of treatment WF. After 9-year rice cultivation, the state of combination of humus in heavy fraction varied with treatments. The relative content of loosely bonded humus decreased in the order of WR > WG > WF, and it correlated significantly with Se availability.     

Influence of cropping system and nitrogen input on soil fauna and microorganisms in a Swedish arable soil

Summary The development of a number of components was analysed in an agro-ecosystem study with four cropping regimens, barley without and with N fertilization, grass ley, and lucerne. A great variation in N inputs (1–39 g N m^-2 year^-1) and cropping systems produced a variation in primary production (260–790 g C m^-2 year^-1) and input of organic material to the soil (150–270 g C m^-2 year^-1). This was reflected in variations of total soil animal biomass (1.6–5.1 g C m^-2) and in variations in the abundance of various animal groups, nematodes (5.6–9.8×10⁶m^-2), micro- (2.6–4.8×10^-4 m^-2), and macroarthropods (0.9–4.2×10³ m^-2). In contrast, total bacteria, fungi, flagellates, and amoebae varied quite independently of the organic matter input. Mineralization processes covaried more with C and N inputs and total animal biomass than with microbial biomass. it is suggested that the rather constant microbial biomass was a result of an adjustment in the grazing pressure of microbial-feeding animals to the level of microbial production.Dedicated to the late Prof. Dr. W. Kühnelt     

华北平原不同种植制度对粮食作物氮素利用和土壤氮库的影响

冬小麦-夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植制度,存在氮肥利用率低、土壤氮素过量累积问题。为探索华北平原氮素高效利用的适宜种植制度,采用15N示踪技术,基于3 a田间定位试验,对一年两熟冬小麦-夏玉米的常规水氮和优化水氮、两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米与冬小麦-夏大豆-春玉米及一年一熟春玉米3种种植制度的作物产量、15N利用率、氮素去向和土壤氮库表观平衡进行研究。结果表明,两年三熟的冬小麦-夏玉米-春玉米产量为32 248.52 kg/hm2,分别比一年两熟和一年一熟提高22.16%和52.88%;15N利用率为33.36%,比一年一熟提高26.12%。3种种植制度的氮肥去向最高为土壤残留,其次为作物吸收和损失,两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米的作物吸氮量最高为151.82 kg/hm2,土壤氮库表观盈余量为21.22 kg/hm2,显著低于其他种植制度。综合分析,冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟在稳产高产和提高氮素利用率上具有可持续的潜力,是华北平原未来较为理想的种植制度。