施用粪肥对农田土壤磷素累积和饱和度增加速率的影响

针对施用粪肥导致的我国集约化种养区域农田土壤磷素高量累积和高环境风险问题,利用长期定位试验定量分析了施用粪肥对农田土壤磷素累积和磷饱和度(DPS,degree of P saturation)增加速率(每年1 kg P·hm~(-2)磷素盈余所导致的土壤磷素含量或DPS变化量)的影响。结果表明:连续22年过量磷素投入明显提高了土壤磷素含量和DPS,0~20 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余均存在明显的线性相关性。与单施化肥相比,施用粪肥对土壤全磷的累积速率影响不大,但是明显提高了土壤Olsen-P累积和DPS增加速率。施用粪肥下,每年1 kg P·hm~(-2)的磷盈余所导致的0~20 cm土层土壤Olsen-P、CaCl_2-P累积和DPS增加量分别为0.071 mg P·kg~(-1)(r=0.608,P=0.029)、0.003 mg P·kg~(-1)(r=0.528,P=0.066)和0.036%(r=0.863,P=0.002),分别为不施粪肥的3.3、6.0倍和1.2倍。土壤DPS变化与磷含量变化之间也存在明显的线性关系,0~20 cm土层土壤每年全磷、Olsen-P和CaCl_2-P含量增加1mg P·kg~(-1)所导致的土壤DPS增加值分别为0.13%、0.42%和7.78%。20~40 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余之间的线性相关性均较差,但与0~20 cm土层相比,施用粪肥和不施粪肥之间累积速率的差异性有增大的趋势,说明施用粪肥促进了磷素向下层土壤的移动。施用粪肥加速了土壤有效磷累积和DPS增加,进而提高了土壤中磷素损失风险,合理施用粪肥是控制集约化种养区域农田磷面源污染的关键。     

沼液用量对设施土壤养分和盐分累积与迁移的影响

为研究规模养猪场沼液替代化肥施用对土壤养分和盐分含量的影响,以安康市某农业园区设施菜田为研究对象,以当地常规施用化肥量为对照处理,在常规化肥量减半的条件下,设计3个不同沼液用量处理,在大棚菜田中连续进行3 a定点田间试验,在大棚蔬菜收获后以20 cm为采样单位,分层采集各处理土壤剖面土壤样品,测定土壤样品中的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、全铜、全锌含量及电导率。结果表明,随着沼液施用年限的增加,土壤剖面中碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、全铜、全锌含量和电导率均相应增加,且氮、磷、钾及盐分随着沼液用量的增加向深层土壤迁移量相应增加的趋势,当沼液年用量为1 600 m~3/hm~2时,养分和盐分累积与迁移量明显超过常规化肥处理,说明大量施用沼肥在提高土壤养分含量的同时,土壤养分和盐分的累积及向土壤深层迁移会给土壤环境带来较大的污染风险。建议在当地土壤条件下,在严格化肥用量的前提下,设施农业年沼肥施用量不超过800 m~3/hm~2为宜。     

粪肥施用对设施番茄产量和土壤氮磷累积的影响

针对国际上不同粪肥推荐施用策略,利用两年的设施番茄田间试验,以传统管理模式大棚为对照,研究了基于粪肥中磷含量(P-based处理)、基于粪肥中氮含量(N-based处理)的施用策略以及在P-based处理基础上添加秸秆(P-based+S处理)的粪肥施用模式对设施番茄产量以及土壤N、P累积的影响。结果表明:在三种粪肥推荐施用策略下,番茄产量没有显著性差异,但均高于传统管理模式。两年试验期间,P-based处理、P-based+S处理和N-based处理的表观氮素盈余分别为1123、1048、1039 kg N·hm-2,表观磷素盈余分别为219、249、226 kg P·hm-2;P-based处理、P-based+S处理和N-based处理0~180 cm土壤剖面无机氮分别增加了497、480、440 kg N·hm-2,而表层土壤Olsen-P含量分别增加了28.4、34.7、31 mg P·kg-1。从菜田土壤肥力的初期结果看,P-based处理与P-based+S处理对土壤N、P累积的速率明显快于N-based处理。     

施用沼液对土壤氮磷钾的影响

为了探讨施用不同水平的沼液作为追肥对土壤氮、磷、钾的影响,以花叶生菜为试材,开展田间试验,设置8个处理,分别在不施基肥与施基肥2种情况下,分4个水平施用沼液,即0、0.5、1.0、1.5 L,最后检测土壤各项质量指标。结果表明,施用沼液0.5、1.0、1.5 L,土壤全氮含量增幅分别为577.26%、624.14%和666.20%,且差异极显著;土壤有效磷含量增幅分别为89.60%、280.35%和503.37%,且差异显著或极显著;土壤中速效钾含量增幅分别为106.12%、135.62%和169.68%,且差异极显著。不施基肥或施基肥时,施沼液有利于增加土壤中全氮、有效磷和速效钾的含量,且随着沼液施用量的增加,施沼液使土壤中全氮、有效磷和速效钾含量增加的效果增大,施用沼液有利于改善土壤质量。     

模拟淋溶条件下沼液对菜田土壤磷素淋洗及其形态的影响

以不同磷水平菜田土壤为研究对象,通过土柱淋溶模拟试验,探讨施用沼液对土壤磷素形态及其移动性的影响。结果表明：与单施去离子水的对照相比,施用沼液通过减少淋洗溶液体积降低淋洗液中总磷含量722.3 μg·柱^-1,中、高磷土壤淋洗液总无机磷（TIP）分别减少507.2 μg·柱^-1和1 319 μg·柱^-1。低、中磷土壤淋洗液中水溶性无机磷（DIP）减少158.1 μg·柱^-1和474.3 μg·柱^-1。在低磷土壤中,施用沼液对剖面土壤全磷、有机磷和速效磷含量影响显著,上层（0~7 cm）土壤增加的比例分别为34.8%、37.7%和148%,土壤pH值显著降低0.39个单位,下层（7~14 cm）土壤增加的比例分别为18.5%、29.3%和32.9%,土壤pH值显著降低0.28个单位。在中磷土壤中,施用沼液对上层土壤全磷含量影响未达到显著水平,速效磷增加比例20.1%,下层土壤pH值降低0.33个单位。在高磷土壤中,施用沼液对剖面土壤全磷、有机磷和速效磷含量影响未达到显著水平,下层土壤pH值降低0.34个单位。因此,施用沼液降低土壤磷素淋洗,增加低磷土壤磷素有效性含量,但对中磷和高磷水平土壤的磷素影响未达到显著水平。     

有机肥施用年限对菜地重金属累积迁移的影响

集约化蔬菜生产系统中重金属的污染严重影响作物品质并威胁人体健康.为揭示菜地长期有机肥管理对土壤重金属累积迁移的影响,对进一步降低重金属风险提供指导,本研究以重庆市石柱县某典型辣椒-大白菜轮作系统为研究对象,按照种植年限分为0年(林地)、 1～3年、 4～9年、 10～15年,选取4个村庄的24块典型地块,测定了不同深度土壤中铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铅(Pb)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)共9种重金属有效态质量分数和土壤pH值等,分析了土壤重金属有效态质量分数随种植时间与土壤深度的累积迁移规律,及其与有机肥年平均投入量和土壤pH值之间的相关性.研究表明,菜地土壤中有效重金属质量分数从大到小依次为Fe, Mn, Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Cd, Cr.菜地有效态重金属质量分数随种植时间的增加而显著增加,与林地相比,菜地Fe, Mn, Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Cd, Cr质量分数分别增加了353%, 67%, 130%, 67%, 218%, 68%, 110%, 105%, 88%.就不同土层而言,0～20 cm土层中...     

沼液施用对水稻生长和土壤养分的影响

通过连续两年田间试验研究了不同沼液用量(0、75、150、225、300 m³/hm²)和化肥(常规、减半)配施对水稻生长和土壤养分的影响。结果表明：沼液用量150 m³/hm²+化肥减半处理的水稻产量最高,第1年和第2年水稻产量较常规纯化肥处理分别提高了2.13%和5.79%。沼液用量150 m³/hm²+常规化肥处理水稻茎叶生物量最高,沼液用量超过225 m³/hm²时,水稻产量、株高、茎叶生物量降低。沼液施用提高了土壤的养分含量,且随着沼液用量的增加而提高,相同化肥施用量时,土壤有机质含量提高8.93%～30.04%,碱解氮含量提高4.36%～39.90%,有效磷含量提高14.86%～39.89%,速效钾含量提高9.17%～41.25%。沼液施用对土壤p H没有显著影响,提高了土壤EC值,但相同处理的第2年土壤EC值没有累积提高。综上,在本试验中沼液用量150 m³/hm^2<...     

长期施用沼肥对设施菜田土壤养分和盐分累积量的影响

为研究规模养猪场沼液沼渣在农田施用对土壤养分及盐分含量累积的影响,以安康市某养猪场农业园区施用沼液设施菜田土壤为研究对象,以当地常规施用化肥设施菜田为对照,定点采集施用沼肥区和对照区0 a、1 a、3 a、5 a和7 a的设施菜地土壤,分别测定土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、全铜、全锌质量分数及电导率和pH。结果表明,随着沼液沼渣施用年限的增加,土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、全铜、全锌质量分数和电导率均相应增加,7 a后分别达96.1 mg/kg、91.5 mg/kg、73.7 mg/kg、11.9 g/kg、118.5 mg/kg、263.4 mg/kg和0.366 mS/cm,分别是未施用沼液沼渣土壤中各成分含量的3.4倍、1.5倍、3.3倍、1.3倍、3.9倍、1.88倍和4.74倍,说明施用沼液沼渣能有效增加土壤养分含量,同时土壤养分和盐分快速累积,对土壤环境带来较大的污染风险。     

臭氧氧化对奶牛场沼液中磷形态转化的影响

为了提高沼液磷的回收效果,研究了曝气种类和曝气条件对奶牛场沼液磷形态转化的影响。结果表明:在参考曝气条件下,与氮气和空气相比,臭氧能更大程度地降低颗粒态磷和交换态磷含量,并大幅度提升溶解性正磷酸盐含量。臭氧曝气的优选条件为沼液初始pH值为6、臭氧发生量为10 g·h~(-1)、氧化时间为60 min,曝气后沼液中溶解性正磷酸盐浓度提高了76.12%,溶解性正磷酸盐占总磷比例提升20.75%。臭氧氧化可以促进颗粒态磷和交换态磷向溶解性正磷酸盐转化,从而促进沼液磷的回收。     

猪粪沼液施用对稻田CH4和N2O排放及温室效应的影响

为解决规模养殖废弃物超排引起环境污染严重且资源大量浪费的问题,采用静态箱-气相色谱法,研究猪粪、沼液替代化肥条件下稻田CH4和N2O排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)的方法对稻田CH4和N2O排放的温室效应进行估算。研究结果表明:与常规施肥相比,尽管猪粪替代化肥措施均显著(P<0.05)降低稻田N2O排放,但以100%或50%猪粪替代化肥处理仍显著(P<0.05)增加了稻田GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5%、218.2%和422.4%、228.4%,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH4排放规律,还显著增加了(P<0.05)稻田CH4排放。而采用100%或50%沼液替代化肥措施减少了稻田GWP及单位产量的GWP,分别降低了27.8%、15.4%和29.5%、18.8%,主要是由于沼液替代化肥处理显著降低了(P<0.05)稻田N2O排放。就综合温室效应而言,采用沼液替代化肥能够有效降低养殖排泄物稻田施用产生的温室效应。     

养殖肥液灌溉土壤磷淋失阻控：镧改性生物炭

为探究镧改性生物炭伴施养殖肥液灌溉条件下土壤磷素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟试验对比镧改性生物炭和石膏、沸石传统阻控剂对磷淋溶的阻控特征,及镧改性生物炭不同添加量（1%、3%和5%）和不同施用方式（0~20 cm和0~10 cm混合）的影响效果。结果表明：磷淋失阻控效果呈现镧改性生物炭 > 石膏 > 沸石,且镧改性生物炭处理阻控效果最好（P<0.05）;镧改性生物炭施加处理总磷淋失量比对照处理削减了16.3%~58.3%,随镧改性生物炭施加量增加削减效果显著升高,这主要是因为生物炭对磷酸盐和有机磷发生了吸附;镧改性生物炭0~20 cm和0~10 cm施用方式总磷淋失量分别削减23.4%~58.3%和16.3%~45.0%,全土层混合削减效果更显著（P<0.05）;镧改性生物炭对正磷酸盐和有机磷的吸附机制主要是沉淀作用与络合作用。研究表明,在有机无机复合磷素输入条件下,镧改性生物炭的应用能够明显阻控磷淋失。     

长期粪肥还田条件下稻米品质及氮肥利用率

为明确等氮量粪肥替代化肥对水稻产量、稻米品质与氮肥利用率的长期累积效应,本文基于长期定位田间试验,于第8~9a采用2种粪肥（猪粪、沼液）和2个氮替代比例（50%、100%）处理,对水稻产量、稻米品质及氮素吸收与利用进行研究。结果表明：等氮量猪粪、沼液和化肥处理水稻产量差异不显著。与化肥相比,等氮量猪粪、沼液处理提高了整精米率和稻米食味值,有助于改善稻米食味品质,其主要原因是降低了稻米蛋白质含量。等氮量猪粪处理降低了稻米垩白粒率和垩白度,有利于改善稻米外观品质;沼液处理对稻米外观品质影响较小。水稻氮肥吸收利用率（NUE）整体呈现等氮量沼液 > 化肥 > 猪粪处理的规律,并与氮肥生理利用率、稻米胶稠度呈显著负相关。其中,沼液处理年均NUE为41.9%~44.0%,高于化肥处理（40.7%）,主要原因是增加了稻草氮含量。但与化肥相比,50%沼液、100%沼液和50%猪粪处理NUE差异均不显著,而100%猪粪处理显著降低了NUE。等氮量猪粪、沼液替代化肥有助于改善稻米食味品质;等量沼液、半量猪粪氮替代对水稻产量及NUE影响较小,而全量猪粪氮替代会显著降低水稻NUE。     

沼液堆肥和牛粪堆肥发酵过程中酶活性及理化指标变化的差异

为评价沼液作为堆肥含氮添加剂的应用效果,开发沼液的处理应用技术,本研究以牛粪树叶堆肥为对照,沼液和树叶混合堆制发酵,探讨其发酵进程中主要酶活性及理化指标的变化.结果表明:沼液堆肥和牛粪堆肥在50℃以上的高温持续35 d以上,且沼液堆肥持续50℃以上的高温期比牛粪堆肥缩短了8d.沼液堆肥β-葡萄糖苷酶活性和碱性磷酸单酯酶活性都是随堆肥时间延长呈降低趋势,最低值分别出现在第30天(为25.9 U/mL)和第45天(为0.15 U/mL),脲酶活性却呈现先升高后降低,第6天时NH3-N达到最高值4.2 mg/(g· 24 h),第45天时NH3-N达到最低值1.02 mg/(g·24 h);而牛粪堆肥的β-葡萄糖苷酶、脲酶、碱性磷酸单酯酶活性随堆肥时间延长呈先升高后降低趋势,最高值出现在第6天分别是44.2 U/mL、2.93 mg/(g·24 h)和0.72 U/mL.沼液堆肥有机质降解旺盛腐熟时间缩短.     

有机肥料对土壤有机磷组分及生物有效性的影响

通过培养五盆栽试验,研究了有机肥料对土壤有机磷组分及其生物有效性的影响。结果表明,猪粪和紫云英中有机磷的有效性比稻草高,施用有机肥料能显著提高土壤４种有机磷组分含量,其中活性和中等活性有机磷与土壤速效磷,小麦吸磷量及籽粒重均呈显著正相关、表明二者是小麦最有效的有机磷源。     

水培空心菜净化和资源化利用鸡粪沼液研究

[目的]研究水培空心菜净化和资源化利用畜禽养殖粪便沼液的可行性,为畜禽养殖沼气工程的沼液净化处理和资源化利用提供科学依据.[方法]在不同稀释倍数的鸡粪沼液中栽培空心菜,研究其对沼液中氨氮(NHrN)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的削减能力及沼液浓度对水培空心菜生长的影响;并通过在鸡粪沼液中添加华南农大叶菜A配方各营养元素,探讨鸡粪沼液作为水培营养液的限制因子.[结果]不同稀释倍数的鸡粪沼液经空心菜生长吸收后,各项污染物浓度均有不同程度的消减,定植21d后,各处理NH3-N均达GB 18596-2001的排放浓度要求,以稀释6倍的去除率最高(81.61%);COD、TP和TN均以稀释9倍的去除率最高,分别为78.16%、87.00%和87.96%.稀释12倍鸡粪沼液水培的空心菜植株全重最重(4.83 g/株);不同稀释倍数沼液水培的空心菜还原糖含量均高于华南农大叶菜A配方处理,但沼液水培空心菜易引起Pb、Hg、Cr等重金属在植株体内的过量积累.鸡粪沼液中添加KH2PO4和KNO3,水培的空心菜植株高度、地上部分重和植株全重等指标均表现较优,K可能为空心菜生长的限制因子.[结论]水培空心菜可有效降低沼液中污染物浓度;沼液可作为水培蔬菜的营养液资源化利用,但实际生产中仍需进行必要的养分调控使植物更好生长,并根据植物不同生长阶段对K的需求作进一步调整.     

Effects of phosphate fertilizer and manure on Chinese cabbage yield and soil phosphorus accumulation

The yield response of Chinese cabbage to phosphate fertilizer and manure was studied. The effect of over-application of phosphate fertilizer and manure on plant total phosphorus content and phosphorus accumulation in soil was also investigated. The experiment was arranged in a plastic barrel in the field for two years. Application of phosphate fertilizer at the rates of 150–600 mg·kg⁻¹ gave a yield increase of 14.9%–21.5% of Chinese cabbage. Application of manure at the rates of 33.3–-133.2 g·kg⁻¹ gave a yield increase of 18.2%–25.9%of the crop. There was no significant difference of yield response at the rates of 150, 300 and 600 mg·kg⁻¹ phosphate fertilizer, and no significant yield response to the application of phosphate fertilizer after applying manure. The total P content in Chinese cabbage was increased gradually with the rate increase of phosphate fertilizer and manure. Phosphorus was absorbed luxuriously by the plant with over-application phosphate fertilizer and manure. The content of total-P, Olsen-P, water-soluble P, biological available P in the soil was increased with the rate of phosphate fertilizer and manure. Organic phosphorus in the soil was increased by the application of manure. Olsen-P had high correlations with water-soluble-P and biological available-P, but there was a poor relationship between Olsen-P and organic-P. __________ Translated from Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(10): 2147–2153 [译自: 中国农业科学]     

沼液替代化肥对小麦-玉米轮作温室气体排放及温室效应的影响

本文采用密闭箱-气相色谱法研究不同沼液灌溉模式,小麦-玉米轮作条件下温室气体的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)和气体排放强度(GHGI)对小麦-玉米排放的温室效应进行估算。研究表明,在冬小麦-夏玉米轮作周期中,以清/沼比2∶1配比的沼液灌溉,小麦灌3次,玉米灌溉1次的处理(T3)和小麦灌溉4次,玉米灌溉1次的处理(T4)与常规施肥(CF)相比,GWP连续两年没有显著性差异,T3、T4和CF在2016年的GWP为2 990.82±285.00、3 235.48±307.05、3 047.35±315.11;T3、T4和CF在2017年的GWP为2 865.61±296.44、3 069.10±318.44和2 741.70±284.37。但小麦季灌溉1次,玉米灌溉1次处理(T1)和与小麦灌溉2次,玉米灌溉1次的处理(T2)的GWP比CF处理相比显著降低。T1和T2处理在2016年和2017年的GWP分别为2 578.57±279.39、2 586.13±263.01;2 702.59±300.75、2 733.19±260.81,T1和T2处理2016年比CF处理降低了15.38%和11.31%;2017年比CF处理降低了5.67%和0.31%。针对产量进行分析,T2、T3、T4和CF处理连续两年差异性不显著,其中T4处理在2016年产量比CF处理提高了4.12%。T3、T4的温室气体排放强度与常规施肥处理(CF)连续两年差异性不显著,2016年T1和T2处理与CF处理相比显著降低了0.56%,2017年T2处理和CF处理相比差异性不显著。综合考虑GWP与作物产量的因素,T2处理(小麦季2∶1沼液灌溉2次,玉米季2∶1沼液灌溉1次,施氮量为315 kg·hm~(-2))为最优选择,所以T2处理是可以替代化肥且较合理的灌溉模式。