有机肥料对黄潮土有效磷库的影响

通过室内培养与田间长期定位试验，研究了有机肥料有机－无机肥料配合施用对土壤供磷的影响。结果表明，黄潮土经１５年连年施用有机肥料后，土壤速效磷大幅度提高，土壤中活性，中等活性和中稳性有机磷对提高土壤供磷水平有不同程度的作用；施用猪粪等有机肥料，土壤中磷酸酶和生物量磷活性提高，从而改善了作物的磷素营养。     

干湿交替过程中石灰性土壤磷吸附和解吸的变化

培养试验表明：淹水便石灰性土壤磷吸附量增加，沙土尤为显著，被吸附的磷容易解吸，对作物仍然有效；回旱后土壤对磷的吸附量减少，但解吸量也小，施用稻草能降低石灰性土壤对磷的最大吸附量（Ｘｍ）和结合能常数（ｋ），淹水后作用更明显。     

长期施磷黑土中磷的吸附–解吸特征及其影响因素

  【目的】  比较长期不施磷与施磷黑土对外源磷的吸附–解吸特征,为黑土区磷素管理提供理论基础。  【方法】  供试黑土长期定位试验位于吉林省公主岭市,始于1990年。2018年选择其中不施肥(CK),施氮钾肥(NK),施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+有机肥(NPK+M) 4个处理小区,采集0—20、20—40和40—60 cm土层的土壤样品,分析了土壤理化性质,采用恒温平衡法测定了土壤磷的吸附–解吸特征,并由此计算得到磷最大吸附量(Q_m)、吸附亲和力常数(K_Q)、最大缓冲容量(MBC)、磷吸附饱和度(DPS)、最大解吸量(D_m)和解吸率(D_r)。  【结果】  随着平衡溶液中磷浓度的增加,磷的吸附量与解吸量均呈先快速增加后逐渐趋于平衡的过程。与不施磷处理(CK和NK)土壤相比,施磷处理(NPK、NPK+M)减少了磷的吸附量,增加了磷的解吸量。与不施磷处理相比,施磷处理在0—60 cm剖面上的Q_m和MBC值分别降低了4.94%～63.46%和15.90%～75.18%,D_r值增加了8.52%～474.0%,以NPK+M处理变化量最大。施磷处理比不施磷处理在0—60 cm土壤剖面上全磷和有机质含量分别增加了34.40%～145.5%和12.77%～50.07%,游离态铁铝氧化物(Fe_d+Al_d)含量降低了5.14%～11.35%。冗余分析表明,不施磷处理土壤的有机质、Fe_d+Al_d和全磷,以及施磷处理中的Fe_d+Al_d、络合态铁铝氧化物(Fe_p+Al_p)、pH和有机质是影响磷吸附解吸特征参数的主要土壤因子,分别解释了不施磷和施磷处理全部变异的77.59%和90.62%。土壤有效磷(Olsen-P)与磷吸附饱和度(DPS)相关关系表明,所研究的黑土DPS环境界限值为8%左右,NPK+M处理中3个土层的DPS_M-P值(由Mehlich-3 浸提的磷、铁和铝计算)为7.77%～25.96%,DPS_O-P值(由Olsen-P和Q_m计算)为17.24%～24.75%,均高于此环境界限值,具有磷素流失的风险。  【结论】  长期施磷降低了黑土对外源磷的吸附量,增加了磷解吸量。长期不施磷肥,土壤对磷的吸附和解吸主要受有机质、游离态铁铝氧化物的影响。而长期施肥,特别是有机肥与化肥配合处理,土壤中游离态和络合态铁铝氧化物、有机质及pH是影响磷吸附解吸特征的主要因素。     

富啡酸对石灰性潮土中磷吸附-解吸及其对锌次级吸附-解吸的影响

通过吸附和解吸试验,研究了富啡酸（Fulvic acid,FA）对石灰性潮土中磷吸附一解吸的影响,并进行了吸附富啡酸和磷后对锌次级吸附一解吸的影响。结果表明：同时吸附不同磷和富啡酸后,土壤对磷的吸附量随磷初始浓度的增加而增加,而随富啡酸吸附初始浓度的增加而降低;石灰性潮土磷等温吸附曲线用Langumir方程式描述时,土壤对磷的吸附反应常数K、最大吸附量Xm、最大缓冲容量KxXm均随富啡酸初始浓度的增加而降低;KNO_3、KOH、HCI对吸附磷的解吸量所占比例及磷的总解吸量均随富啡酸浓度的增加而增加。土壤对Zn^2＋的吸附率随磷和富啡酸吸附初始浓度的增加而降低;而其解吸率随磷和富啡酸吸附浓度的增加而增加,说明磷和富啡酸减少了土壤对Zn^2＋的吸附,且增加了其在土壤中的解吸量。所以,石灰性潮土中富啡酸提高了土壤中磷的有效性,而且磷和富啡酸提高石灰性土壤中锌的有效性。     

低分子量有机酸对石灰性土壤磷吸附动力学的影响

根据植物在缺磷胁迫下,根系分泌的有机酸种类的数量,用流动法研究了柠檬酸、苹果酸、草酸和酒石酸对石灰性土壤磷吸附动力学的影响。结果表明：有机酸均能明显降低土壤对磷的吸附,不同有机酸降低磷吸附的能力大小的次序为草酸≥柠檬酸〉苹果酸≥酒石酸。     

长期施肥条件下石灰性潮土磷的吸附解吸特征

采用Langmuir方程、Freundlich方程及其扩展形式对长期施肥土壤磷的吸附和解吸特征进行了研究。结果表明,双面Langmuir方程和三种Freundlich方程能较好描述石灰性潮土壤对磷的吸附,方程决定系数r2均接近0.99。长期施用有机肥能减少土壤对磷的吸附,表现在土壤对磷的理论最大吸附量（Qm）降低以及吸附结合能常数K值下降。与长期施用化肥相比,长期施用有机肥土壤新吸附的磷也更容易解吸,土壤磷的解吸率从化肥处理的15%左右提高到20%以上。钾肥的施用增大了石灰性潮土对磷的吸附容量,磷的吸附结合能明显提高,意味着化肥钾的施用可能导致土壤磷向作物难利用方向转化,但有机肥与钾肥配合施用,钾肥的这种不良作用得到明显的改善。     

蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。     

砂姜黑土有机质含量高光谱估测模型构建

为快速估测砂姜黑土有机质含量,该研究以河南省商水县砂姜黑土为对象,采用光谱指数和遗传算法结合支持向量机构建砂姜黑土有机质估测模型。结果表明,以Savitzky-Golay(SG)平滑后的一阶导数光谱792和1 389 nm两波段组合构建的比值指数表现最好,建模集决定系数为0.81。利用独立的样本验证,预测决定系数和均方根误差分别为0.91和1.56 g/kg。而相同样本经遗传算法筛选敏感波段结合支持向量机回归构建的模型以SG平滑的一阶导数光谱表现最好,建模集和验证集决定系数分别为0.95和0.91,均方根误差分别为1.01和1.69 g/kg。基于遗传算法结合支持向量机回归和光谱指数2种方法构建的有机质含量估测模型均表现出较高的精度,前者稍优于后者,可用于对砂姜黑土有机质含量的有效估测。该研究成果可为砂姜黑土有机质含量的快速定量估算提供依据和参考。     

长期施肥对砂姜黑土无机磷形态的影响

采用顾益初、蒋柏藩的无机磷分级方法,研究了长期施肥下砂姜黑土无机磷组分含量变化、生物有效性及其与土壤有效磷的关系。结果表明,长期耗竭状况下Ca2-P和Ca8-P的植物营养效率最高,其次为Al-P和Fe-P,O-P和Ca10-P也表现出了一定的有效性;Fe-P和Al-P对植物的营养贡献率最高,虽然Ca2-P和Ca8-P活性最高,但由于含量低,对磷素养分的贡献率较低,土壤磷素极度耗竭下,Ca2-P的植物营养贡献率甚至低于Ca10-P和O-P。砂姜黑土对磷的固定严重,土壤中积累的磷主要向Al-P、Fe-P和有效性更低的Ca10-P和O-P转化,Ca2-P、Ca8-P的增量较少。相关分析和通径分析表明,无机磷组分对有效磷的贡献为:Al-P＞Ca8-P＞Ca2-P＞Fe-P＞O-P＞Ca10-P;建立了Olsen-P与无机磷组分间的回归方程:Y = 3.8751 +0.4674X1 +0.4470X2+ 0.3769X3-0.1166X4-0.07838 X 5 (Y代表有效磷含量,X1、、X2、X3 、X4 、X5分别代表Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P含量;P＜0.01,R2=0.9989)。     

未开垦干扰黑土土壤磷的吸附与解吸垂直变化特征

以天然次生林土壤为对象,通过对0~180 cm土层范围内土壤磷的最大吸附量(Qm)、最大吸附缓冲容量(MBC)、解吸量及解吸率等指标的测定、计算和分析,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土磷的吸附与解吸特性在垂直空间上的变化特征。结果表明:不同层次土壤对磷的等温吸附与解吸数据与Langmuir方程的拟合程度均达到极显著水平(p0.01);Qm在垂直空间上的变化范围为442.21~857.23 mg kg-1,且随土层深度的增加表现为先增加后降低又增加的趋势;磷的吸附饱和度(DPS)则表现出相反的趋势,且不同层次之间差异显著(p0.05);不同土层土壤磷的解吸量和解吸率均随平衡液浓度的提高而增加;土壤磷的解吸比率(Dr)和易解吸磷(RDP)含量均以0~20 cm土层较大。可以认为未开垦干扰黑土0~20 cm土层土壤供磷能力较强,随着土壤深度的增加,磷的有效性呈现一定程度的降低。研究结果不仅为黑土区土壤磷的系统研究提供了本底资料,而且可为该区土壤质量评价提供参考。     

砂姜黑土强筋小麦施肥技术研究

通过田间试验研究了施用不同肥料和不同施肥方法等对强筋小麦养分吸收和产量品质的影响。结果表明:在氮肥用量相同时,氮肥后移小麦产量和品质均好于全部基施(习惯施肥)处理;高氮和硫酸铵处理能提高强筋小麦的品质。磷酸二铵提高小麦产量效果好于过磷酸钙,而对子粒品质影响则过磷酸钙好于磷酸二铵;高量磷肥虽然不能进一步提高小麦产量,但能改善小麦的品质。增施有机肥和钾肥可促进小麦对N、P、K养分的吸收,显著提高小麦产量和品质,是砂姜黑土区优质高产强筋小麦重要施肥技术。锌肥能提高小麦产量和品质,含硫肥料有改善小麦品质的作用。试验表明,在砂姜黑土上,施用有机肥,稳定磷肥用量,加大氮、钾肥用量,配施锌肥和硫肥,分期施用氮肥(追肥量占总氮量比例在40%以上)有利于强筋小麦的优质高产。     

长期不同施肥对黄壤磷素吸附–解吸特性的影响

[目的]磷吸附–解吸特性对土壤磷素有效性和环境流失风险有重要影响.研究长期不同施肥对黄壤旱地磷吸附–解吸特性的影响,可为黄壤区合理施用磷肥提供理论依据.[方法]供试黄壤肥力长期定位试验位于贵阳,始于1995年.设有对照(CK)、施氮钾肥(NK)、施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥化肥配施(MNPK)5个处理...     

砂姜黑土薄荷施肥技术研究

研究了砂姜黑土薄荷施肥技术，结果表明，在薄荷分枝期追施N138kg／hm^2时，基肥施N易使薄荷前期旺长，过早封行，通风透气差，会造成收获期薄荷大量落叶，进而影响薄荷油产量。K肥能显著提高薄荷产量，在低K用量时，氯化钾和硫酸钾增产效果相近，但在高钾用量时，则硫酸钾增产效果明显好于氯化钾，表明高用量的氯对薄荷油有不利的影响，从降低成本和提高产量两方面考虑，硫酸钾和氯化钾配合施用可获得较理想的效果。施用P肥对薄荷生长和产量提高效果不大，且P肥过高会影响薄荷的生长。     

深耕改善砂姜黑土理化性状提高小麦产量

为探明砂姜黑土农田适宜的耕作方式,进一步挖掘砂姜黑土生产潜力,发挥地域资源优势,以周麦27为试验材料,在大田条件下设置免耕、旋耕(15 cm)、深耕(30 cm)3种耕作方式,研究了耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、有机碳含量、无机氮含量以及小麦籽粒产量的影响。结果表明,在小麦苗期和成熟期,3种耕作方式处理间0~10 cm土层土壤容重差异不显著(P0.05),但深耕处理显著降低10~30 cm土层土壤容重(P0.05)。在小麦苗期、越冬期、拔节期、开花期和成熟期,3种耕作方式对0~20 cm土层土壤有机碳含量的影响规律不明显,但深耕处理明显增加20~40 cm土层土壤有机碳含量;20~40 cm土层土壤铵态氮含量均为深耕旋耕免耕。与免耕处理相比,深耕处理通过增加小麦穗粒数和千粒质量,最终促使籽粒产量增加16.33%。综上所述,在该试验条件下,在秸秆还田的基础上,小麦季30 cm深耕处理可以降低土壤容重,增加土壤有机碳含量,进而提高小麦籽粒产量,可作为砂姜黑土农田适宜的耕作方式。     

玉米秸秆还田及施磷量对黑土磷吸附与解吸特性的影响

以探究松嫩平原玉米连作条件下,秸秆还田与施磷量互作对黑土磷吸附与解吸特性的影响为目的。该试验采取二因素裂区试验设计,主因素为玉米秸秆还田方式,分别为秸秆不还田(S0)、秸秆翻埋还田(S1)和秸秆焚烧还田(S2);副因素为施磷水平,分别为0(P0)、34.50(P1)、69(P2)、103.50(P3)kg/hm~2(P_2O_5)。结果表明:1)Langmuir等温吸附方程最适合拟合黑土对磷的吸附特征。2)秸秆还田与施磷量均显著影响黑土对磷的吸附与解吸特性,且两者互作效应显著。在相同秸秆还田方式下,随着施磷量的增加,土壤对磷的吸附能力均逐渐降低,而土壤中磷的解吸量和解吸率均逐渐增加,其中以S0条件下差异最大,S2条件下次之,S1条件下差异最小。在相同施磷水平下,与S0处理相比,S1和S2均能降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤中磷的解吸量和解吸率,其中以不施磷肥(P0)处理下差异最大,而在施高磷(P3)处理下差异不显著,此外,S1与S2在各施磷水平下差异均不显著。3)不同施磷处理下的标准需磷量(standardPrequirement,SPR)为71.02～91.67 kg/hm~2,其中以S1P2处理的SPR(73.58 kg/hm~2)与P2施磷水平(69 kg/hm~2)最相近,是松嫩平原黑土区较为适宜的施磷方式。     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

砂姜黑土区冬小麦尿素合理施用技术研究

通过应用15N示踪技术研究砂姜黑土冬小麦尿素合理施用时期和氮素利用率表明:尿素不同施用时期对冬小麦产量影响不显著。产量高低与每桶总粒数成正相关,其相关系数r=0 98 。土壤—小麦系统中化肥氮约有1/2被植株吸收,以底耙处理的氮素利用率最高。剩余1/2的化肥氮属于土壤残留和损失,底追喷处理损失最少,残留最多;全底和底耙处理残留最少,损失最多。植株吸收的化肥氮中籽粒约占72 0%,茎叶、根系、麦糠合计占28 0%。76 5%～94 2%的残留氮集中在1～20cm土层中。综合分析冬小麦以底追喷处理施肥效果最好。     

多种潮土有机质高光谱预测模型的对比分析

为了对比不同方法建模效果的差异,筛选潮土有机质高光谱最佳预测模型,该研究采集国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站不同施肥处理耕层土样83份,采用25种光谱预处理方法(15种单一预处理方法,10种预处理方法相加算法)结合3种建模方法(多元线性回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归),构建不同的潮土有机质高光谱预测模型。对比模型预测结果表明,最佳光谱建模方法是偏最小二乘回归法,该方法结合多种预处理方法均获得了较高的模型预测精度和可靠性,25个检验模型的平均决定系数、均方根误差值RMSEv和相对分析误差RPD值分别为0.913、1.264 g/kg和3.299。使用预处理方法相加算法能更好地提升模型精度,相比使用单一预处理方法,3种建模方法的检验模型平均决定系数分别提高了0.049、0.033和0.071,RMSEv分别降低了0.318、0.204和0.528 g/kg,RPD值分别提高了0.530、0.307和1.144。先用多元散射校正法再进行5个平滑点数的一阶导数预处理在3种建模方法中表现均较好(平均决定系数=0.934,平均RMSEv=1.17 g/kg,平均RPD=3.59),可作为潮土有机质预测模型的通用预处理方法。偏最小二乘回归模型结合最大值标准化预处理所建模型(决定系数=0.948,RMSEv=0.972 g/kg,RPD=4.276)精度高、可靠性强,且建模过程数据运算更为简便,是筛选出的最佳潮土有机质高光谱预测模型。该研究结果对潮土有机质高光谱预测建模有一定的指导作用,并为筛选最佳高光谱预测模型提供技术参考。     

不同稳定性有机物料对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响

针对黄淮海平原广泛分布的砂姜黑土结构性差、有机质含量偏低的特征,通过中国科学院封丘农田生态系统国家试验站2年砂姜黑土不同外源有机物料施用处理盆栽试验[共设8个处理,分别为空白(CK)、施秸秆(S)、施有机肥(M)、施1/2秸秆+1/2有机肥(SM)、施生物炭(C)、施1/2生物炭+1/2秸秆(CS)、施1/2生物炭+1/2有机肥(CM)和施1/3生物炭+1/3有机肥+1/3秸秆(CSM)],研究了等C、N输入下不同稳定性有机物料(生物炭、秸秆、有机肥)对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响。结果表明,与CK处理相比,施用外源有机物料能显著降低土壤容重19.60%~32.23%,增加饱和含水量7.91%~28.99%、田间持水量10.47%~30.76%,提高耕层土壤总孔隙度10.36%~28.21%,提升全量有机质11.00%~37.00%;并对活性有机质组分(低活性有机质、中活性有机质、高活性有机质)产生显著影响,其中高活性有机质增加幅度高达39.22%~83.83%。从有机物料的配比效果来看,CSM处理土壤容重最低,为1.28 g?cm?1,C、S处理土壤容重分别为1.30 g?cm?1、1.36 g?cm?1。CSM处理土壤总孔隙度最大,为58.53%;S、CS、SM处理次之,分别为55.62%、56.90%、54.38%;C、M处理最小,分别为53.18%、50.38%。CS、CM、CSM处理土壤总有机质含量较高,分别为30.76 g?kg?1、32.99 g?kg?1、31.45 g?kg?1;C、S处理相对较低,分别为25.36 g?kg?1、26.16 g?kg?1。CS、SM、CSM处理玉米产量最高,分别为463.67 g?盆?1、376.31 g?盆?1、471.77 g?盆?1,且差异性显著。可见不同稳定性有机物料施入能够改善土壤理化性质,提高玉米产量,生物炭配合秸秆、有机肥还田处理改良土壤及增产效果最佳。