施肥和秸秆还田对红壤水稻土有机碳分布变异及其矿化特性的影响

利用始于1990年的湖南桃园红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土剖面有机碳含量和δ13C值分布,有机碳密度和变异幅度,以及有机碳矿化特性的影响.结果表明,长期施肥和秸秆还田使红壤稻田土壤表层有机碳含量显著升高,秸秆还田对有机质的累积作用明显优于仅施化肥处理.施肥或秸秆还田使0～25 cm和0～ 50 cm土层的有机碳密度均明显提高,且有机碳变异幅度也明显增大.0～10cm表层土壤δ13C值与对照的差异最大,而施化肥或秸秆还田处理之间的差异不大.各施肥处理土壤有机碳在培养初期的矿化速率较大,并在1～3周内迅速降低且逐渐达到稳定状态.秸秆还田使各处理有机碳矿化速率的提高较明显,各处理的平均矿化速率为CO247.75～31.16 ml/(kg.d),稳定矿化速率为CO240～60ml/(kg·d),12周培养期内累积矿化量大小为CK+C＞NP+C＞N+C＞NPK+C＞NP＞NPK＞N＞NK＞CK.长期施化肥和秸秆还田,均使土壤有机碳的累积矿化量提高,而秸秆还田作用更明显.因此,长期施肥和秸秆还田作为土壤有机碳累积的途径,有利于提高红壤水稻土的养分供应能力,并且能够维持稻田生态系统有机碳库的缓冲性和长期稳定性.     

长期施肥水稻土氮素剖面分布及温度对土壤氮素矿化特性的影响

利用太湖地区26a的水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面氮素分布和C/N的影响,分析了10℃和30℃下不同施肥处理土壤氮素矿化过程的差异,拟合了30℃下土壤累积矿化量与有效积温的方程式。结果表明:(1)长期施肥使表层土壤氮素累积量明显增加,0～20cm土层,施有机肥处理的含氮量普遍高于施化肥处理。20～30cm土层,化肥氮+磷处理(CNP)、化肥氮+磷+钾处理(CNPK)、秸秆+氮处理(CRN)及不施肥对照CK的含氮量高于有机肥+氮+磷处理(MNP)、有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)、秸秆+有机肥+氮处理(MRN)和仅施有机肥处理(M0),而40～50cm土层含氮量差异较小;(2)施有机肥或秸秆还田使表层土C/N值有降低趋势。0～10cm表层土壤的C/N,CNPK>MNPK,CK>M0,而施秸秆处理MRN的C/N最低。20～50cm土层,施有机肥处理的C/N普遍高于化肥处理,施化肥土壤下层的有机质分解程度较高。(3)在30℃下,土壤矿化过程达到稳定状态需要时间较短,且累积矿化量较高。在10℃下,培养后期的矿化速率高于30℃下的速率,但累积矿化量较低,低温条件引起了土壤氮素矿化率的降低。土壤累积矿化量与有效积温的关系符合有效积温方程式(p<0·01),K值较接近反应矿化初期各处理的矿化潜力,n值的差异反应MRN、MNP以及CNPK、CNP处理在矿化后期有更高潜力。     

辽河平原地区长期施肥水稻土氮素矿化及其模拟的研究

采用长期淹水密闭——间歇淋洗培养方法和分析手段,研究了辽河平原地区连续16年长期不同施肥(不施氮肥、氮肥、氮肥+有机肥、氮肥+有机肥+放萍)水稻土氮素的矿化过程。结果表明长期不同施肥水稻土氮矿化量为N15.61～103.57mgkg-1,为全N的1.25%～5.66%;氮肥+有机肥处理土壤氮矿化量最高,占全氮比率最大,而氮肥处理土壤氮矿化量最低,占全氮的比率最小;氮矿化量与全氮、有机质、C/N之间呈显著相关关系(P<0.05)。选择有效积温式(EATM);一级反应式(One-pool模型);带常数项的一级反应式(Special模型),对实验数据进行拟合。非线性拟合结果表明Special模型明显优于One-pool模型和有效积温式(EATM)。分析表明Special模型能更为准确地描述长期不同施肥措施下水稻土有机氮素的矿化。     

长期不同施肥对水稻土有机氮素矿化特性影响的研究

通过定位试验研究了长期不同施肥措施对水稻土氮素矿化特性的影响。结果表明,长期不同施肥措施显著影响水稻土氮矿化势及矿化速率。与不施氮肥相比,单施氮肥使水稻土氮矿化势下降,矿化速率加快;氮肥与有机肥配施可极显著增加水稻土氮矿化势,降低矿化速率。在氮肥与有机肥配施的基础上,水稻插秧后接种“Azolla”固氮菌体可降低氮矿化势,提高矿化速率。     

长期耕作和施肥对白浆土氮素矿化的影响

好气培养条件下,白浆土有机N矿化量随培养时间延长而增长,但增加速度趋于下降,两者之间的数量关系遵从化学反应一级方程式。不同处理之间N矿化位势值高低排列顺序为:有机肥(403.55mg/kg)>秸秆还田(365.36mg/kg)>化肥(335.25mg/kg)>免耕(328.05mg/kg)>深翻(324.74mg/kg)>CK(268.65mg/kg)。N矿化位势值在3种耕法中未表现出明显差异。有机N矿化半衰期与施肥有关,有机肥处理的矿化半衰期最长,CK处理最短,有机肥比CK处理多4.12周。各施肥处理之间N矿化速率常数相差不大。     

秸秆还田对水稻土微生物影响的研究进展

水稻土是我国主要农业土壤类型之一。水稻土的发生发育过程在"土壤-微生物-水稻"相互作用的系统中进行,生态系统功能很大程度上受微生物生物量、多样性和功能等特征所影响。施肥可影响土壤养分循环和土壤质量,同时也影响土壤微生物活性及其群落多样性。有机肥肥效持久,可增加土壤地力,符合现代可持续发展的理念。有机肥代替化肥已逐步成为国家需求之一。其中,秸秆是稻田重要的有机资源,直接还田是最经济可行,易于推广操作的综合利用方式。鉴于土壤微生物在稻田生态系统中的重要性和有机肥施用对农田土壤地力可持续性的影响,本文主要论述了当前国内外在有机肥料施用,特别是秸杆还田对水稻土中微生物生物量、群落结构、多样性和功能影响以及微生物生态效应研究的进展,并进一步展望了水稻土中主导秸秆降解的微生物群落在时空尺度上的变异性,为今后水稻土中有机肥的添加和农田资源化管理提供理论指导     

秸秆配施氮肥还田对水稻土酶活性的影响

通过田间试验研究秸秆还田时间及配施氮肥比例对水稻土酶活性的影响,以期为培育水稻土肥力和稳定稻田生态系统功能提供理论依据。试验设置2个秸秆还田时间(WS,冬季还田;SS,春季还田)和4个氮肥配施量(N0,秸秆还田,试验期内全程不添加矿质氮;NB,常规施肥,还田时不添加矿质氮;N30B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的30%矿质氮;N60B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的60%矿质氮)。研究结果表明:1冬季秸秆翻耕还田能增加冬闲期6种与土壤碳周转相关酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖酶)的活性,冬闲期冬季秸秆还田条件下土壤酶活性均高于春季还田,生育期内冬季秸秆翻耕还田措施对土壤β-葡糖苷酶和过氧化物酶有增加作用;2秸秆还田并配施氮肥措施显著地增加冬闲期和生育期β-纤维二糖苷酶的活性,但配施氮肥的3个比例间土壤酶活性并无显著差异;3除多酚氧化酶外,其他5种酶均与其有机碳投入量呈显著正相关。因此,冬季秸秆还田及配施氮肥能在一定程度上调控与碳周转相关的土壤酶活性,对推广冬闲期秸秆翻耕还田及保障作物的产量具有重要的生态学意义。     

寒区长期秸秆全量还田对水稻土理化特性的影响

现今东北地区水稻种植面积得到显著增加,其总种植面积是改革开放初期的6倍。随着水稻种植面积的增加,秸秆还田在黑龙江省农垦已经成为一项常规的农业栽培措施。为研究寒区水稻秸秆全量还田与秸秆腐熟剂相结合施用对水稻土生产力的影响,在黑龙江省八五〇农场开展了7年的大田定位试验。在施用秸秆腐熟剂的基础上进行水稻秸秆粉碎全量还田处理,以不还田处理作对照,测定秸秆还田处理对土壤容重、有机质、有效磷、缓效钾、速效钾、pH、阳离子交换量(CEC)和水稻产量的影响。结果表明,秸秆还田后水稻平均产量显著高于对照460kg·hm^-2。还田处理7年后,土壤有机质含量及pH没有变化;土壤容重显著降低,由1.32g·cm^-3降低到1.25g·cm^-3,降低了0.07g·cm^-3。与实施初期相比,还田处理的有效磷、缓效钾、速效钾含量和CEC值分别增加了11.2%、14.3%、42.3%和7.0%;与对照相比,有效磷、缓效钾、速效钾含量和CEC值分别显著增加了10.4%、14.1%、45.0%和6.3%。东北地区水稻长期全量秸秆还田可以提高水稻产量,改善土壤的理化性状,且秸秆还田年限越长,土壤的理化性状提高越明显。     

栽插和秸秆还田方式对水稻氮素吸收利用和产量的影响

【目的】秸秆还田方式影响土壤和肥料中养分的有效性,本研究通过比较不同还田方式下水稻产量、氮素吸收利用的差异,为水稻人工插秧和毯苗机插技术选择适宜的秸秆还田方式提供依据。【方法】本试验于2016-2018年在成都温江四川农业大学水稻研究所试验田进行,以籼型三系杂交稻F优498为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为秸秆不还田(S0)、覆盖还田(S1)和翻埋还田(S2) 3种还田方式,副区为人工插秧(HT)和毯苗机插(MT) 2种栽插方式,氮肥用量为N 135 kg/hm^2,按基肥∶蘖肥∶促花肥∶保花肥=3∶3∶2∶2的比例施用。磷肥(过磷酸钙)用量为P2O5 90 kg/hm^2,作基肥一次施入;钾肥(氯化钾)用量为K2O 150 kg/hm^2,施用比例为基肥∶穗肥=7∶3。分别于分蘖盛期、拔节期、齐穗期和成熟期采集茎鞘、叶和穗样品测定干物重和氮含量,计算不同时期氮素积累、转运及氮素利用效率。【结果】秸秆还田方式对人工和机械插秧水稻产量、植株氮素积累及氮素利用具有显著影响。1)与S0相比,S1、S2处理提高了水稻产量,抑制了水稻分蘖盛期氮素积累,促进了拔节期至成熟期各器官及植株氮素积累,提高了植株氮含量,S1效果优于S2,且S1提高了氮素茎鞘转运量(44.1%)、茎鞘转运率(10.2%)、叶片转运量(23.5%)和穗氮增加幅度(21.2%),S2仅提高了氮素茎鞘转运量(24.7%)、茎鞘转运率(6.5%)和穗氮增加幅度(16.7%)。氮肥农学效率和氮素回收率表现为S1> S2,但S1、S2氮素的稻谷生产效率均有所降低。2)分蘖盛期至拔节期,HT处理的水稻各器官氮素积累、各时期植株氮素积累、氮素转运和产量均大于MT处理的,氮素回收率则显著低于MT处理的。秸秆还田方式对不同栽插方式氮素积累和转运的影响程度不一,分蘖盛期HT处理的氮素积累以S2处理最小,MT处理则以S1最小。两种栽插方式下拔节期至成熟期氮素积累和转运量、氮肥农学利用率及吸收利用率均以S1处理最大。【结论】从提高水稻产量和氮素利用率来看,人工插秧和毯苗机插均适宜采用小麦秸秆覆盖还田模式,并以覆盖还田结合人工插秧方式为最佳。     

上海地区水稻土氮素矿化及其模拟

采用改进的培养方法和分析手段研究了上海地区典型水稻土淹水条件下的氮素矿化过程。结果表明矿化量为全N的 4 0 %～ 9 4 % (N 6 0～ 2 4 1mgkg-1)。通过偏相关分析 ,矿化量只表现为与全N相关。矿化期间pH变化较大且与矿化量直线相关。选择 (1)有效积温式 ;(2 )一级反应式 (One pool模型 ) ;(3)两部分一级反应式 (Two pool模型 ) ;(4 )带常数项的一级反应式 (Special模型 ) ,对实验结果进行了拟合。非线性拟合表明Two pool模型和Special模型最优 ,后者体现出温度效应。通过参数分析和实际应用可能性剖析 ,认为Special模型能对实际情况下的氮素矿化作出更为准确的描述     

上海地区水稻土氮素矿化模拟

Six paddy soils of Shanghai, China, were studied after 120 days of anaerobic incubation at 25 ℃ and 35 ℃. Four models, the effective accumulated temperature model, the one-component first-order exponential model (the one-pool model), the two-component first-order exponential model (the two-pool model), and the two-component first-order plus zero-order exponential model including a constant term (the special model), were fitted to the data of observed mineral-N during incubation using non-linear regression procedures. The two-pool model and the special model gave the best fits amongst the four models, and parameters in the special model were more reasonable than those in the other three. Results showed that the special model gave a better prediction of nitrogen mineralization under flooded conditions than the other three models.     

不同施肥措施对稻田土壤氮矿化的影响

采集田间通过不同施肥处理的水稻土为研究对象,在室内采用淹水培养方法,研究不同施肥措施对水稻土氮矿化的影响。结果表明:与不施肥处理相比,施加氮肥和饼肥能提高土壤的氮矿化能力;与常规施氮处理相比,采用新型施肥措施,氮肥+木质素、一次施用的水稻缓释肥、氮肥+有机碳源均降低土壤的氮矿化作用,其中氮肥+有机碳源处理与常规施氮处理相比,土壤全氮增加了16.7%,但淹水培养期间土壤的氮矿化量却减少了18.5%,这一结果说明,采用这些新型施肥措施有利于增加土壤对氮的固持,降低氮素向环境损失的风险。     

长期稻草还田对紫色水稻土肥力和生产力的影响

通过8年淹水条件下一季中稻的田间定位试验,研究了长期稻草还田以及稻草与不同化肥配合施用对紫色水稻土生产力和土壤肥力的影响。结果表明,稻草与N、P、K化肥配合施用能维持或提高紫色水稻土的生产力和土壤肥力;水稻获得了持续高产,土壤有机质和全氮含量提高,土壤磷的有效性增加,速效钾与试验前基本平衡。纯化肥处理尤其是N、NP、NK处理水稻产量、土壤氮和钾含量逐年降低,不能维持系统生产力和土壤肥力。稻草还田对翌年水稻具有显著的增产作用,8年平均稻草还田处理比对照增产39.5%,稻草的增产作用还随着稻草还田时间的延长而逐年升高。稻草还田携入的钾与化学钾肥具有相同的营养功效,稻草可替代部分化学钾肥。     

加气灌溉与秸秆还田对水稻氮磷损失的影响

秸秆还田对于培育地力、提高作物品质与产量具有重要意义,然而在中国南方水稻种植区稻麦轮作耕作方式下,小麦秸秆还田后出现了水稻田面水质恶化的问题.该研究设置不同秸秆还田以及不同进气量的微纳米加气灌溉6个处理,开展水稻盆栽试验,观察分析水稻生育期内稻田水化学指标以及氮磷损失的变化规律.结果表明:水稻田面水与渗漏水中化学需氧量...     

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

麦秆还田氮肥运筹对水稻产量及土壤氮素供应的影响

通过田间对比试验,研究了小麦秸秆全量还田后不同N肥运筹模式对水稻生长及土壤N素供应的影响。结果表明,小麦秸秆全量还田使水稻增产5.3%,且N肥运筹模式由传统模式A(基蘖肥:穗肥=5:5,基肥:分蘖肥=6:4)优化为B(基蘖肥:穗肥=6.5:3.5,基肥:分蘖肥=8:2)时,增产幅度更大,达9.3%。秸秆全量还田主要通过提高水稻结实率和成穗率,增加有效穗数,实现水稻增产。秸秆还田影响了水稻生长进程,表现为抑制水稻前期(孕穗期)生长和N素累积,而促进后期生物量增加和N素累积。同一时期,N肥模式B水稻生物量、N素累积量均高于模式A。秸秆全量还田后,土壤矿质N发生变化,水稻生育前期较不还田处理(CK)低,而后期较CK高,且N肥运筹模式B较A高。秸秆还田提高了N肥利用率,RNA、RNB分别比CK增加4.1和8.6个百分点,且土壤N素表观盈余量表现为:RNBRNACK。因而,小麦秸秆全量还田,并采用N肥运筹模式B,是实现水稻高产,维持土壤N素平衡的有效措施。     

稻草还田免耕抛秧对水稻土剖面形态特征的影响

为探讨免耕抛秧栽培对土壤剖面形态特征的影响,分别对连续2年和7年结合稻草还田的常耕和免耕试验的土壤剖面进行了研究。结果表明,常耕对土壤剖面形态特征影响不明显。免耕改变了耕作层亚层的剖面形态特征,且表层土壤疏松和pH值变小;水稻根系向土壤表层集中和裂隙出现部位增高。普通免耕形成的耕作层构型是Aa1-Aa2-Aa3,疏松表层较薄、亚表层有变坚实的趋势。稻草还田免耕形成的耕作层构型是O-Aa1-Aa2-Aa3,鳝血斑的数量增加、土壤颜色加深、疏松和体积质量降低。以稻草还田免耕抛秧形成的土壤剖面协调土壤肥力效果最好。     

长期不同施肥处理对水稻土有机碳分布变异及其矿化动态的影响

基于持续26 a的太湖地区水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面有机碳分布、有机碳密度和变异幅度、及有机碳矿化动态的影响。结果表明:(1)长期施肥使水稻土表层有机碳含量显著升高,施有机肥和秸秆还田较单施化肥更能促进表层有机碳累积。施化肥处理10~30 cm土层有机碳含量相对稳定,施有机肥处理20~40 cm土层有机碳含量相对稳定;(2)0~25 cm和0~50 cm土层,施有机肥处理的有机碳密度均高于施化肥处理,有机肥+氮+磷处理(MNP)和化肥氮+磷+钾处理(CNPK)的有机碳密度均为最高,秸秆+化肥氮处理(CRN)高于有机肥+秸秆+氮处理(MRN)。各施肥处理0~25 cm和25~50 cm土层有机碳变异幅度均高于对照C0。施有机肥处理的有机碳密度变异幅度均高于施化肥处理。化肥氮+磷处理(CNP)和有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)有机碳密度的变异性最大;(3)各处理土壤有机碳矿化速率在培养第2~4天均达到最大,第3周后达到稳定,有机肥处理的最大矿化速率均高于化肥处理,各处理平均矿化速率为CO255.36~75.46 m l kg-1d-1,稳定矿化速率为CO210~20 m l kg-1d-1。在8周培养期内,施有机肥处理的累积矿化量始终大于施化肥处理,有机肥+秸秆+氮处理(MRN)的累积矿化量最大,各施肥处理土壤的矿化强度和稳定矿化率仍保持稳定。