心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

心土培肥改良白浆土的研究Ⅰ白浆土心土培肥的效果

采用心土培肥犁将白浆土的白浆层和淀积层混拌,并向混拌层施入改土物料钙肥和磷肥。试验结果显示:心土培肥的增产效果稳定,磷培肥区比对照区增产17.4%～26.4%,钙培肥区比对照区增产9.2%～16.3%。在心土混层耕基础上进行心土培肥,磷培肥的增产效果明显。对白浆土进行心土培肥,改善了其障碍层次,从而达到培肥土壤的目的。     

心土间隔混层技术改善白浆土理化性质提高大豆产量

为了提高改土效率,打破白浆土障碍层次白浆层,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30 cm,同时间隔62 cm不混拌"的心土间隔混层犁。2016-2017年在黑龙江省八五四农场设置心土间隔混层区和浅翻深松区大区对比试验,研究改土作业后土壤理化性质、大豆产量及其农艺性状变化,明确改土机械作业效果与作物增产机理。结果表明:与浅翻深松相比,心土间隔处理改土2 a内:改善白浆土心土层土壤物理性质,提高土壤含水率,20～40 cm土层土壤含水率提高幅度为2.13～3.20个百分点;降低心土层土壤硬度,硬度值降低40%～50%,且在20～40cm心土层没有出现峰值,改善土壤三相比例,固相值降低5.06个百分点,液相值增加3.17个百分点,气相值增加1.89个百分点。改善心土层化学性质,20～40 cm土层碱解氮提高33.77%,有效磷提高39.25%,速效钾提高4.16%,有机质提高15.85%,同时提高心土层全量养分含量,降低土壤pH值,但效果不明显。连续调查两年大豆产量,心土间隔混层区比浅翻深松区增产12.66%～13.28%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为旱地白浆土及其同类低产土壤的改良提供技术支撑。     

秸秆心土混合犁改良白浆土效果

为将表层秸秆施入心土,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30~40 cm,同时将有机物料施入心土层"的秸秆心土混合犁。该研究通过设置秸秆心土混合区和浅翻深松区田间对比试验,调查机械作业后土壤理化性质,指示作物农艺性状以及产量指标等,明确秸秆心土混合的改土增产机理,进一步拓宽白浆土改良途径,为机械改土技术的广泛应用提供技术支撑。研究结果表明:与浅翻深松相比,秸秆心土混合改善心土层土壤物理性质,20~40 cm土层土壤含水率提高2.69~4.90个百分点;硬度降低44.45%左右,且没有出现峰值;改善土壤通透性,固相降低幅度为4.51~2.14个百分点,液相增加幅度为1.17~4.13个百分点,气相增加幅度为0.38~0.98个百分点,容重下降幅度为0.16~0.11 g/cm~3;提高心土层养分含量,碱解氮提高17.33%,有效磷提高116.39%,速效钾提高37.86%,有机质提高36.66%,同时提高心土层全量养分含量,缓解土壤酸性。连续2 a调查大豆产量,秸秆心土混合区比对照区增产15.77%~16.33%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为白浆土及其同类低产土壤改良及作物高产提供技术支撑。     

深耕培肥改良瘠薄黑土理化性质及提高大豆产量的研究

为明确深耕培肥对瘠薄黑土的改土效果,采用大田对比方法,以依安地区黑土为供试土壤,开展深耕培肥对瘠薄黑土土壤理化性质影响及对大豆产量的调查研究。结果表明:深耕培肥可以有效降低10~30 cm土层土壤容重、硬度,提高土壤通气性,容重第1年和第2年分别下降0.09 g cm~(-3)和0.05 g cm~(-3),通气系数分别提高为34.01×10~(-5) cm s~(-1)和10.89×10~(-5) cm s~(-1),10 cm以下土层土壤硬度与对照相比呈明显下降趋势;同时,深耕培肥后20~30 cm土层有效磷含量显著提高,两年增加幅度为15.05~16.23 mg kg~(-1);深耕培肥可以提高土壤速效钾含量,增加幅度为10.19~10.38 mg kg~(-1);并且深耕培肥提高了大豆产量,两年平均提高大豆产量达9.61%。     

耕作深度及培肥方式对红壤坡耕地土壤理化性质及作物产量的影响

针对当前红壤坡耕地耕层瘠薄化问题,研究耕作深度及培肥方式对土壤理化性质、作物产量及耕层土壤质量的影响。试验以免耕(NT)、耕翻10 cm(P10)、耕翻20 cm(P20)、耕翻30 cm(P30)为主处理,以单施化肥(NPK)和有机无机配施(NPK+OM)为副处理设置裂区试验,进行土壤理化性质及作物产量的观测,并评价不同处理下耕层土壤质量。结果表明:(1)与NT处理相比,P10、P20、P30处理提高了0～30cm土层土壤有机质及速效养分含量,尤其以P20处理下0～20 cm土层土壤有机质及速效养分的积累效果最佳;P10、P20、P30处理还改善了对应耕作深度土层的土壤物理性质(土壤田间持水量除外),但造成了对应耕作深度下层土壤压实现象;不同耕作深度下花生、红薯产量均以P20处理最高,平均比NT、P10、P30处理高47.96%、33.29%、17.05%。(2)与NPK培肥方式相比,NPK+OM培肥方式有利于维持0～30 cm各土层土壤有机质、速效养分含量的稳定,一定程度改善0～40 cm各土层土壤物理性质,并提高作物产量(提高6.70%);但NPK+OM培肥方式结合耕作深度处理对作物的增产效果并不一致:在P10、P20、P30处理下,NPK+OM结合P20处理的增产效果最佳(增产9.60%)。(3)对不同处理下红壤坡耕地耕层土壤质量的评价结果表明,不同耕作深度下耕层土壤质量指数以P20处理最高,两种培肥方式下耕层土壤质量指数表现为NPK+OM培肥方式显著高于NPK培肥方式;进一步分析发现,作物产量与耕层土壤质量指数呈极显著正相关,说明不同耕作深度及培肥方式通过影响耕层土壤质量进而影响作物产量的形成。因此,对于种植典型农作物的红壤坡耕地,耕作深度20 cm在改善耕层土壤物理性质的基础上,更有利于有机质及速效养分的积累,并使作物获得较高的产量,且与有机无机培肥相结合可进一步获得较好的增产效果,为红壤坡耕地合理耕层构建提供了支撑。     

深翻结合心土与不同改土物料混合改良白浆土的效果

该研究通过设置心土混拌配施改土物料区和浅翻深松区进行小区对比试验,调查心土混拌配施不同改土物料对白浆土心土理化性质的改良效果,进而进一步拓宽白浆土心土改良途径。试验共设置浅翻深松区(CK);心土混合区(SML);秸秆+心土混合区(S+SML);秸秆+心土混合区+磷肥(S+SML+P),秸秆+心土混合区+石灰(S+SML+L);秸秆+心土混合区+石灰+磷肥(S+SML+L+P)6个处理。研究结果表明:1)与浅翻深松(CK)相比,深翻结合心土与不同改土物料混合能够改善心土层土壤物理性质,20~40 cm土层土壤含水率提高幅度为2.11~6.11个百分点;硬度降低40%~50%,且没有出现峰值;提高土壤通透性,改善土壤三相比值,固相降低幅度为8.5~9.97个百分点,液相增加幅度为2.82~5.41个百分点,气相增加幅度为3.89~6.65个百分点,容重下降幅度为10.13%~17.09%。2)提高心土层养分含量,碱解氮提高82.75%~121.63%,有效磷提高190.91%~681.82%,特别是添加磷肥处理变化明显,是对照处理6.5~6.8倍,速效钾提高20.7%~40.74%。有机质提高157.14%~185.71%。缓解土壤酸性,加石灰处理p H值提高0.45~0.47个单位。提高土壤全量养分,全氮提高45.76%~52.54%,全磷提高108.14%~144.19%,全钾提高8.10%~26.34%。3)连续两年提高作物产量。与对照区相比,第1年大豆增产13.42%~24.46%,第2年玉米增产13.43%~19.17%,一次改土后效时间长,增产效果显著。研究结果认为,心土混合配施秸秆、石灰和磷肥是白浆土区比较理想的心土改良技术,可为白浆土及其同类低产土壤改良及作物增产提供技术支撑。     

心土改良的研究进展

心土作为作物生长发育重要的养分、水分储存库和供给源,在植物生长发育过程中发挥着重要的作用。心土改良的目的是为作物创造更加适宜的土壤条件,心土改良主要包括深松改土、混层耕改土和心土培肥改土等技术,并具有以下特点:一是改土增产效果明显。超深松在朽土上的增产效果4.1%~35%,第一代心土混层犁在白浆土上增产8%~16%,第二代混层耕犁增产10%~27%;心土培肥增产17%~26%。二是改土后效持久。超深松改良黑朽土的增产后效为2~3年,在特殊土壤上后效可持续10~15年;心土混层耕和心土培肥的后效为7~10年,土层置换为3~5年,是"半永久性"土壤改良技术。三是依赖特殊的改土机械才能实施。四是心土改良一次性投入大,作业效率相对较低,制约了心土改良技术的推广和普及。     

溶磷细菌肥对石灰性土壤磷素转化的影响

通过室内模拟培养和大豆盆栽土培生物模拟试验，研究了磷细菌溶解磷酸钙的能力及在北方石灰性土壤上施用磷细菌肥对土壤磷素转化的影响。试验结果表明：磷细菌菌株具有较强溶解磷酸钙的能力，磷酸钙的溶出率从第1天的2．80％提高到第8天的22．00％。在贫速效磷和富难溶性磷土壤上施用溶磷细菌肥有利于土壤中难溶态的Ca10-P和缓效态Ca8-P含量下降，促使土壤中Ca2-P和Al-P的含量增加，从而使土壤中有效磷含量增加。而对于富速效磷的土壤，无论施菌肥与否对土壤中各种形杰的无机磷绢分基本没有影响．     

陇东旱塬土壤施肥培肥效果研究

在旱塬覆盖黑垆土上５年定位试验结果表明,单施有机肥能增加土壤有机质及全氮含量,随施用年限延长,作物产量呈上升趋势;单施氮肥易造成土壤磷失调,单施磷则造成氮失调;氮磷肥配施增产效果显著,有较好的培肥作用;有机肥与氮磷肥配合施用兼有提高产量和培肥土壤的作用,因此它是陇东旱塬土壤培肥的主要途径。     

白浆土心土间隔改良对土壤理化性状及作物产量的影响

为了探索机械作业改良白浆土新途径,在原有改土原理"上翻20 cm,下混30~40 cm"的农艺参数下,自主设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30~40 cm,同时间隔62 cm不混拌"的新农艺参数及配套机械,即所谓的心土间隔混拌。应用该犁在白浆土上作业,2 a后调查土壤理化性状:结果显示,20~60 cm混拌层土壤含水量提高,两地提高分别为2.25%~1.43%和3.70%~2.48%;硬度降低,幅度为300~1300 kPa;改善土壤三相比和容重,固相降低幅度为4.71%~2.63%,液相增加幅度为2.19%~1.67%,气相增加幅度为2.52%~0.96%,容重下降幅度为0.12~0.07 g cm-3;提高心土土壤速效养分和全量养分、pH和有机质含量。连续2a调查作物产量,种植大豆第1 a、第2 a改土区分别比对照区增产4.8%和4.9%;种植玉米增产20.4%和21.3%。研究结果可为低产土壤改良及作物高产提供技术支撑。     

耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响

以设置在陇中黄土高原并已经进行了5年的田间定位试验为基础,采用蒋-顾石灰性土壤无机磷分级法,研究了不同耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响。结果表明,供试土壤中78.6%的磷以无机磷形式存在,且以Ca-P占绝大多数。无机磷各形态含量排列顺序为:Ca10-P Ca8-P O-PAl-P Fe-PCa2-P。与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)均可降低土壤中的Ca8-P、O-P和0—5 cm土层中的Ca10-P含量,其中NTS最为明显;NTS处理可提高土壤中的Al-P、Fe-P含量。不同处理中,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P均以0—5 cm土层中含量最高,且随着土层的增加呈下降趋势;但是Ca10-P 以5—10 cm土层含量最高;各处理O-P在土壤剖面中的变化没有显著差异。     

增施有机肥对稻田亚耕层土壤的培肥效应

通过大田试验,研究在施用化肥的基础上增施有机肥对耕层(0~15 cm)和亚耕层(15~30 cm)土壤养分含量及水稻产量的影响。结果表明,与单施化肥相比,增施牛粪和饼肥明显提升了土壤有机质、全氮和有效磷含量:在0~15 cm土层,增幅分别为32.17%和10.96%、30.69%和6.56%、131.48%和31.74%;在15~30 cm土层,增幅分别为10.72%和4.77%、6.72%和3.64%、62.69%和11.40%。增施有机肥后水稻产量增加、年度间稳定性提升,其中增施牛粪后产量增加7.98%,变异系数降低3.90个百分点,增施饼肥后产量增加7.72%,变异系数降低3.20个百分点。水稻产量和土壤各养分指标均存在一定程度的正相关,其中在亚耕层产量与有机质、全氮、有效磷的相关系数均高于耕层。耕层和亚耕层土壤有机质、全氮和有效磷含量极显著(P0.01)影响水稻产量的稳定性。综上,增施有机肥在提高耕层和亚耕层土壤养分含量、水稻产量及其稳定性上均有较好效果,耕层和亚耕层土壤养分状况对水稻产量及其稳定性均有显著影响,生产上要重视对亚耕层土壤的培肥。     

水稻秸秆集中沟埋还田对土壤有机质、酶活性及作物产量的影响

在长江中下游稻麦轮作地区通过研究秸秆集中沟埋还田对土壤有机质、酶活性以及作物产量的影响,旨在探索秸秆集中沟埋还田的特点及适宜的秸秆集中沟埋还田深度,为该地区土壤培肥方式提供科学依据。在为期4.5 a的秸秆集中沟埋还田定位试验中,设置了沟埋还田深度为20 cm、40 cm及免耕秸秆不还田三个处理,测定不同处理条件下土壤有机质含量、酶活性及作物产量。结果表明:水稻秸秆集中沟埋还田20 cm降低了0~10 cm土壤有机质含量及脲酶、蔗糖酶活性,增加了10~30 cm土壤有机质含量及脲酶、蔗糖酶活性;还田深度40 cm降低了0~20 cm土壤有机质含量及脲酶、蔗糖酶活性,增加了20~50 cm土壤有机质含量及脲酶、蔗糖酶活性;沟埋还田深度为20 cm、40 cm两个处理均有增加试验沟各土层过氧化氢酶的作用;小麦产量高低顺序为还田深度20 cm还田深度40 cm免耕秸秆不还田。     

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明:在耕层部分(0~20 cm),普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层(20~40 cm),秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层(40~60 cm),不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。     

宅基地复垦土壤培肥效果研究

宅基地复垦设施土壤培肥的目的是为了合理有效地利用土地资源,使复垦土壤迅速恢复农业生产。试验采取4因素3水平随机组合设计。结果表明:增施高量有机肥能够提高宅基地复垦土壤有机质和速效养分,与对照相比有机质提高65.22%;水解氮增加2.31倍;速效磷增加3.26倍;速效钾提高66.53%。T1、T5、T7处理能够迅速改善复垦土壤物理结构,与基础土壤相比降低土壤容重16.35%～25.45%;增加土壤总孔隙度14.62%～21.51%;毛管孔隙度增加11.89%～15.66%;非毛管孔隙度增加25.55%～38.32%;与对照相比土壤渗水系数提高了12.0～17.4倍;能够明显提高蔬菜产量,平均增幅44.01%～53.51%。筛选出的"有机肥+无机肥+脱硫石膏改良剂"、"有机肥+无机肥+秸秆"为天津地区宅基地复垦土壤培肥适宜模式。     

北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究

以北方一般耕地和蔬菜保护地为供试土壤 ,研究了不同种植条件下土壤磷素状况 ,蔬菜保护地土壤磷素的空间分布特性。结果表明 ,蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的 2.7～14.0倍 ,土壤Olsen P占全磷的比率 ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P占土壤无机磷的比率显著高于一般耕地土壤。蔬菜保护地土壤各形态磷素主要积累在 0～20cm土层 ,并随土层深度的增加各形态磷素的含量逐渐降低 ,各土层Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P ,O-P ,Ca10-P含量的降低值     

石灰性土壤肥际磷酸一铵的转化及其机制探讨

以肥际为切入点,通过土柱培养试验,研究了磷酸二氢铵(MAP)在石灰性潮土肥际的转化及肥料磷的迁移。结果表明,MAP施肥31 d后,约90%进入土壤,肥料磷的迁移距离达57 mm。无机磷形态分级结果表明,进入土壤的肥料磷仍保持较高的有效性。其中,以Ca8-P和Ca2-P增幅较大,其次为水溶态(WE-P)、Al-P和Fe-P,O-P仅有少量增加,而土壤Ca10-P没有明显变化。肥际(0~2 mm)新增含磷矿物中,Ca8-P所占比例显著增加,其它形态磷的比例则相应减少。空间上,WE-P与Al-P相似,在56 mm内显著增加,且随距施肥点距离的增加整体呈线性下降。Ca2-P亦于56 mm内显著增加,但包括0~14 mm的快速下降和随后缓慢线性下降两个阶段,并在0~14 mm内相对富集。Ca8-P分布与Ca2-P相似,但表现为集中在6 mm内快速下降。Fe-P在56 mm内显著增加,但在13 mm处含量最高,并在26 mm内相对集中形成,26 mm后缓慢线性下降。O-P仅在30 mm内略有形成。MAP施肥后,进入土壤的肥料磷相对集中,其中,约20%分布于0~2 mm内,6mm内磷的增加量即达土壤磷总增量的50%左右。MAP施肥引起土壤pH显著下降,对土壤碳酸盐及铁铝矿物溶解作用较为显著,特别是0~2 mm内碳酸盐被完全分解,6 mm内土壤碳酸盐含量显著降低。CaCO3溶解释放的Ca2 是导致进入土壤中的水溶性磷转化固定的主要因素,而土壤难溶性铁铝矿物溶解释放出的Fe3 、Al3 离子对水溶性磷的固定也有一定贡献。MAP对土壤难溶性铁的活化作用显著,明显提高了土壤铁的有效性。     

固体磷肥和液体磷肥对石灰性土壤不同形态无机磷及磷肥肥效影响的研究

土壤磷固定是影响石灰性磷肥肥效的主要原因。本文在田间滴灌条件下采用连续浸提的方法对液体磷肥和固体颗粒磷肥及其不同施用方法对石灰性土壤各形态无机磷含量动态变化的影响进行了研究,并比较了不同处理下加工番茄磷素营养效应。结果表明:各施肥处理0—20 cm土层Ca2-P和Ca8-P含量随施肥时间明显下降,而Ca10-P含量则显著上升,表明磷肥在石灰性土壤中不断向Ca10-P转化并被固定。液体磷肥追肥处理0—20 cm土层Ca2-P含量在各时期均显著高于其他施肥处理(P＜0.05),且液体磷肥追肥可以明显保持土壤0—20 cm土层较高的Ca8-P含量。与其他施肥处理相比,液体磷肥追施可减少石灰性土壤对磷的固定,增加0—20 cm土层Ca2-P和Ca8-P含量(P＜0.05),显著提高土壤磷的有效性。液体磷肥追施处理可显著提高加工番茄叶片含磷量和经济产量(91725 kg/hm2)。与传统过磷酸钙颗粒磷肥作基肥处理（CK1）相比,液体肥料全做追肥可使加工番茄经济产量提高26.7%,并明显提高了磷肥利用率。在滴灌条件下石灰性土壤上液体磷肥分次追施比传统的固体颗粒磷肥基施具有明显的优势,是一种非常具有应用前景的施肥方式。     

不同培肥措施对新垦耕地红壤肥力和作物产量的影响

在浙江省余杭区瓶窑镇选择2012～2013年开垦建成的红壤农田,设置对照、冬绿肥+秸秆还田、商品有机肥+冬绿肥+秸秆还田和食用菌废渣+冬绿肥+秸秆还田等4种培肥处理,在玉米-番薯旱粮种植模式下,连续进行3年定位试验,探讨了不同培肥措施对新垦耕地红壤肥力和作物产量的影响。田间试验结果表明,对新垦耕地红壤综合培肥效果最好的为冬绿肥+秸秆还田+商品有机肥处理,其土壤有机质、有效磷、全氮及速效钾含量分别比对照增加90.7%、71.1%、71.0%和28.6%,旱粮产量增加22.6%;其次为冬绿肥+秸秆还田+食用菌废渣处理,其土壤容重比对照处理下降了6.7%,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别比对照增加88.4%、40.3%、39.1%和18.3%,旱粮产量增加21.6%;单纯采用种植冬绿肥和秸秆还田措施对新垦耕地红壤培肥的效果不明显。试验结果也表明,在不施石灰的情况下,以施用有机物质为主的培肥措施可能会导致土壤酸化。据此认为,由于新垦红壤基础地力较差,应采用多种途径增加有机肥料的投入,如在种植冬绿肥和秸秆还田的基础上适当施用养分含量较高的有机肥料可获得更好的作物增产、地力提升效果。