长期施肥下我国典型农田耕层土壤的pH演变

探索长期不同施肥措施下农田耕层土壤的pH演变,为进一步揭示农田土壤酸化的机制及其预防措施提供依据。收集了我国典型农田6个长期（18~30a）施肥试验（祁阳红壤、进贤红壤、重庆紫色土、公主岭黑土、哈尔滨黑土常量施肥和高量施肥）的历史观测资料,对耕层土壤pH在不同试验阶段（每6a）和施肥措施（对照不施肥--CK、单施化学氮肥--N、磷钾配施氮肥--NPK和有机肥配施化肥--NPKM）间的差异性进行检验,并计算土壤酸化速率。结果表明,试验期间,对照CK处理的耕层pH略有降低,平均土壤酸化速率为0.013 pH a-1;N处理的1~6a,祁阳红壤、公主岭黑土和哈尔滨黑土常量施肥试验的耕层pH较对照显著降低0.32~0.55个单位,至最近6a,所有试验的耕层pH较对照显著降低0.64~1.46个单位;NPK处理的耕层pH在试验1~12a明显低于N处理;NPKM处理的耕层pH却较NPK处理高0.30~0.53个单位,pH变化趋势与NPK相似。处理间成对T检验表明,长期施肥农田的土壤酸化速率大小顺序为：N > NPK > NPKM ≈ CK,N和NPK处理的土壤酸化速率分别为对照的4.6和3.2倍。基于湿润或半湿润地区排水良好的旱作或水旱轮作农田分析了农田土壤酸化过程。尽管存在地域差异性,长期施肥农田耕层土壤的pH演变存在对施肥措施的共性响应特征。     

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。      

我国典型农田长期施肥小麦氮肥回收率的变化特征

为阐明长期不同施肥下小麦氮肥回收率的时间演变特征及空间差异,为农田氮肥合理施用及提高氮肥回收率提供科学依据,对我国典型农田土壤—塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、石灰性紫色土和红壤上设置的15-24年的长期试验的氮肥回收率及相关数据进行统计分析。结果表明,长期单施氮肥（N）、氮钾配施（NK）下,小麦氮肥回收率随时间延长而显著降低,降低速率为红壤（7.24）＞黄棕壤（4.16）＞塿土（1.48）、中性紫色土（1.44）、潮土（1.06）＞石灰性紫色土（0.60）;化肥配合及与有机肥配施（NP、NPK、NPKM）的氮肥回收率在潮土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土上随时间变化不大。化肥配合施用（NPK）下,塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、红壤和石灰性紫色土上的小麦氮肥回收率平均值分别为76.8%、73.4%、56.4%、44.9%、44.4%、33.8%、41.7%、33.6%、26.2%。小麦氮肥回收率以北方暖温带的塿土、潮土、褐土大于南方中亚热带紫色土和北方中温带的黑土。     

长期不同施肥下我国3种典型土壤重金属的累积特征

采用现场采样及室内分析测试方法,观测了1989年开始的红壤、黑土和灰漠土17a不同施肥（不施肥、施用化肥、化肥与有机肥配施和单施有机肥）下重金属元素Cu、Cd、Zn、Pb和Cr含量随时间序列的变化,阐明长期施肥下3种土壤中重金属元素的累积变化过程和富集特征。结果表明,灰漠土各处理的重金属含量在17a间持平;红壤和黑土中Zn、Pb和Cr含量17a间没有显著变化,各个处理间也没有显著差异,但施用有机肥处理的Cu和Cd含量则显著增加,其快速增加期起始于试验开始的5～6a后。其中红壤Cu含量在1996年之后的3a中由41mg·kg^-1左右快速增加到64mg·kg^-1左右,之后在高浓度持平;Cd含量则在最近的10a中从0.20～0.30mg·kg^-1直线上升到1.30～1.50mg·kg^-1。黑土Cd在6a中快速增加了2.4倍和1.4倍,2000年后在高浓度基本持平。红壤的Cu和Cd、黑土的Zn和Cd之间存在极显著正相关关系,表明其可能来源一致。长期施用有机肥是红壤和黑土中重金属显著富集的重要原因,有机肥的质量对土壤重金属的累积起重要作用。     

我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征

【目的】传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用的肥料氮的比例,没有反映肥料氮在土壤中的残留及其利用情况。利用长期定位试验能反映土壤氮库变化的优势,分析不同施肥条件下作物的传统氮肥利用率(氮肥表观利用率)和真实利用率,揭示我国典型区域氮肥的真实利用和损失状况。【方法】本研究选用了两种旱地土壤(北京褐潮土和郑州轻壤质潮土)和两种水旱轮作土壤(重庆紫色土和武汉黄棕壤)上的长期定位试验(15~31年)在4种施肥处理,即不施肥(CK)、单施化肥氮(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)和化肥氮磷钾与有机肥配施(NPKM)处理取样分析比较作物吸氮量、土壤全氮演变、年均氮肥表观利用率与真实利用率,并计算了不同施肥条件下的氮肥表观损失率与真实损失率。【结果】3个施肥处理,褐潮土、轻壤质潮土、紫色土和黄棕壤上的平均氮肥真实利用率为47.6%、56.6%、57.0%和56.3%,显著高于氮肥表观利用率(33.6%、42.1%、37.8%和25.8%)。这是因为NPK和NPKM处理的肥料氮在土壤氮库中的每年速率积累为N 6.26~37.3 mg/kg的。氮肥真实利用率在褐潮土和轻壤质潮土上比表观利用率高10.9%~17.5%在紫色土和黄棕壤上高18.6%~32.9%,说明传统氮肥利用率更为低估水田轮作下作物的真实利用率。NPK和NPKM处理,褐潮土和轻壤质潮土的氮肥表观利用率以每年1.76~2.49个百分点的速率显著上升,氮肥真实利用率以每年1.50~2.29个百分点的速率显著上升,说明华北旱地上化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加氮肥的利用率,减少氮肥的损失。黄棕壤上的氮肥真实利用率在显著增加而表观利用率没有显著增加,是由于NPK和NPKM处理的黄棕壤全氮含量以每年N17.5~37.3 mg/kg的速率在显著增加说明化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加黄壤的氮库库容。【结论】目前我国农田氮肥利用率普遍被低估约20%尤其是在土壤全氮含量变化较大的水旱轮作农田。     

长期不同施肥对太湖地区典型土壤酸化的影响

以太湖地区典型土壤黄泥土上26年的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对研究区耕作层土壤(0～15 cm)酸化特征及酸化速率的影响。试验采用裂区设计,主区为不施有机肥处理(C)和施有机肥处理(M),副区为不同无机肥及秸秆施用处理。研究结果显示,不同施肥处理对土壤pH和土壤酸碱缓冲容量有显著影响,增施有机肥的主区处理pH显著低于不施有机肥处理,但对应的土壤酸碱缓冲容量略有上升;副区单施尿素处理和尿素增施水稻秸秆处理pH较不施尿素对照分别下降了0.45、0.66个单位,酸碱缓冲容量分别下降1.52、0.95 mmol kg-1;各试验处理的酸化速率为H+0.61～1.74 kmol hm-2a-1,单施尿素处理高于不施尿素处理,而尿素增施有机肥或水稻秸秆的大于单施尿素处理,以尿素配施有机肥和水稻秸秆处理最高。相关分析表明,各处理土壤pH与外源氮输入量、土壤全氮及速效氮存在显著的依变关系。尿素对土壤的酸化影响与有机肥及水稻秸秆存在差异,前者在降低土壤pH的同时还导致土壤酸碱缓冲容量的降低,而增施有机肥及水稻秸秆处理土壤缓冲容量保持稳定甚至提升,但其各自对土壤酸化的具体贡献率等还需进一步研究。     

我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望

【目的】施肥是农业增产的主要措施,显著影响着土壤质量的变化,因此,长期施肥与土壤质量关系一直是植物营养与肥料研究的热点。近30年来我国农业生产投入不断增长粮食产量自上世纪90年代起实现了十一连增对土壤的养分收支影响巨大。研究我国近30年主要农田土壤质量的变化对维持和提高土壤质量,保持粮食高产稳产有重要意义。【方法】我国持续进行的长期肥料试验约50个,覆盖了主要种植制度和土壤类型。依据本专辑论文有关长期施肥对土壤主要理化性状的影响,综述了我国长期不同施肥模式和施肥量土壤质量的变化特征,并依据研究内容和国际研究热点提出了我国今后长期定位试验研究的方向及驱动力。【结果】1)本专辑收集了论文31篇,60%以上研究内容集中在土壤有机质和磷素有效性的演变,表明土壤有机质质量和磷素库源平衡在我国农田土壤质量评估中起着决定性的作用。2)连续30年单施化肥,东北黑土有机质呈缓慢下降趋势,每10年下降1 g/kg左右,其他区域稳定缓慢上升,每10年上升1.4~2.5 g/kg。长期无机肥配施有机肥及秸秆还田,土壤有机质呈显著上升趋势,30年平均上升幅度西北和华北高达51%和68%,南方旱地和长江流域水田平均为24%。3)我国农田有机物料碳的利用效率平均为16.3%,呈现随水热梯度增加而降低的趋势。其中,西北和东北地区平均为22%~26%,明显高于华北的13%和南方旱地或水田的10%;4)土壤有效磷含量受施肥影响显著。每季作物施磷(P)20~33 kg/hm~2,土壤全磷和有效磷可维持平衡或明显增加,年平均上升速率因土壤类型和磷肥施用量不同存在较大差异,每年最大可提高2.1 mg/kg;化肥配施有机肥有助于活化土壤磷,对于有效磷有更大的提升空间最高可达9.3 mg/kg。5)施用化肥土壤磷素以有效性较高的无机形态(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P)累积,化肥配施有机肥显著增加了活性较高的有机磷组分(活性有机磷、中活性有机磷),有利于土壤有效磷的稳定供给。【展望】我国目前集约化种植下,农田有机物料的投入仍是影响土壤有机质平衡的第一要素。我国土壤有机质和有效磷含量仍有增加的空间,还需加强有机物料的投入。土壤质量研究今后还应加强土壤生物指标和土壤生态和健康功能研究加强土壤质量演变趋势研究采用模型模拟、预测与预警土壤质量,并通过模型的选择和参数的确定促进模型在生产实践中的应用。     

长期施肥下我国农田土壤微生物及氨氧化菌研究进展

长期施用化肥和有机肥显著改变了我国土壤肥力和农田生态系统的稳定性。微生物在土壤养分循环和肥力形成过程中扮演了重要角色,其数量、多样性及群落结构是评价土壤肥力和农田生态系统稳定性的重要指标。随着研究土壤微生物的方法和技术的成熟,当前关于如何选择微生物学参数以有效评价土壤肥力及健康状况、土壤微生物对不同施肥管理措施的响应机制及功能微生物如何调控土壤养分循环等问题已成为土壤生态学中的研究热点。本文梳理了基于我国长期定位施肥农田的土壤微生物学研究进展,综合分析了土壤微生物生物量和酶活性、细菌群落及近些年倍受关注的氨氧化菌群落三方面的研究进展及发展方向,其中综合分析了构成细菌群落的八大门类菌群对施肥的响应及其驱动因素,最后从不同角度提出了微生物在土壤学及农业生产中的研究和应用方向。     

长期施肥对农田土壤真菌的影响

不合理施肥所引发的土壤环境问题逐渐成为制约我国农业可持续发展的重要因素之一,而土壤真菌作为一类重要的土壤微生物,研究施肥措施对真菌群落的影响对促进农业生产具有重要意义。本研究以有20年历史的长期定位试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性分析技术,对长期定位施肥农田生态系统中不同施肥方式对土壤真菌群落的影响以及时间变化规律进行了系统研究。长期施肥定位试验包括EM堆肥(EM)、传统堆肥(OF)、化肥(CF)和不施肥(CK)处理。主要研究结果如下:在0~20 cm土层,施肥处理对土壤真菌多样性有显著影响,Shannon-Weiner多样性指数为2.64~3.53,Simpson集中性指数为0.03~0.08;EM和OF处理的Shannon-Weiner多样性指数均显著高于CF和CK;在3月、6月和10月,EM和OF处理与CF和CK处理相比,有较高的真菌多样性;Simpson集中性指数最高的是3月的CK处理,最低的是10月的EM和OF处理。冗余分析结果表明,土壤pH、有机质、总氮、有效磷和有效钾等对真菌影响显著。因此,长期施用有机肥与化肥相比可以提高土壤真菌多样性,改变其群落结构;与化肥处理相比,施用EM堆肥,不仅可以保持土壤可持续利用性,同时改善0~20 cm土层土壤真菌的生存环境;3种施肥处理对土壤真菌群落结构影响程度由强到弱:EMOFCF。     

集约经营下南方竹园土壤酸化特征与缓冲容量研究

高强度集约经营下竹园土壤质量退化是制约竹笋持续丰产高效的主要障碍因素。通过研究集约经营雷竹林典型土壤剖面的酸度特征、养分变化以及土壤酸碱缓冲容量,以期探明集约经营下雷竹林衰退的可能因素。结果表明,雷竹种植后,表层土壤呈现明显的酸化现象,表土的最低pHH2O值达到了3.75;表土的有机质和速效磷含量明显提高,表土(0~20 cm)速效磷含量最高可达350 mg kg-1;竹林土壤铝的形态分析表明,有机配合态铝在表土中的含量较高,并随剖面深度的降低而降低;土壤交换态铝含量与pHH2O和pHKCl呈极显著负相关,有机配合态铝含量与有机质和速效磷含量呈极显著正相关;竹园土壤的酸碱缓冲容量在8.58~14.31 mmol kg-1之间,有机质含量是影响竹园土壤缓冲容量的主要因素。     

长期施肥条件下旱作农田土壤水分剖面分布特征

利用黄土高原旱地长期定位施肥试验,通过比较不同施肥方式和施肥量对土壤剖面水分分布的影响,研究了施肥与土壤水分的关系,并对深层土壤水分消耗引起的水分生态效应进行了分析。试验期间,0300.cm土壤水分虽在雨季得到降水补充,但是播种期的土壤贮水量仍处于亏缺状态。结果表明,不同施肥方式和施肥量的试验处理中,100300.cm土层作物耗水剧烈,土壤水分含量均较低。与对照相比,单施磷肥对作物利用土壤水分没有显著影响;单施氮肥和氮磷配施均促进了作物对下层土壤水分的利用。在相同的施氮量下,施用磷肥加大了作物对深层土壤水分的利用,100300.cm土层的土壤含水率在磷肥用量达到45.kg/hm2后不再随施磷量的增加而降低;在同样的施磷条件下,作物对下层土壤水分的利用随施氮量的增加而增加,当施氮量增加到90.kg/hm2后,100300cm土层的土壤含水率达到一个稳定的值。在同样的氮磷用量情况下,施钾对土壤水分没有显著影响。     

长期施肥条件下土壤有机质变化特征研究

山西河曲砖窑沟流域试验区栗褐土上连续13年的定位施肥试验结果表明,不同施肥处理对表层土壤有机质含量的影响极为显著,对亚表层的影响不明显。13年后按差异显著性将不同处理分为三组,即不施有机肥的处理为一组,3个低量有机肥为一组,2个高量有机肥为一组,各组13年后的土壤有机质含量依次为4.8g/kg～6.4g/kg,9.0g/kg～10.6g/kg和12.1g/kg～13.0g/kg,变化量分别约为±30%,+65%和+100%。     

长期施用化肥有机肥下我国典型土壤无机磷的变化特征

为阐明长期施用氮磷钾化肥(NPK)以及化肥有机肥配施(NPKM)对土壤无机磷组分的影响,采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级体系,观测了我国6种典型农田土壤-红壤、紫色土、潮土、塿土、灰漠土和黑土15年长期施肥土壤无机磷形态和Olsen-P含量的变化。NPKM能比NPK更显著地增加土壤中全磷含量;能显著提高土壤Ca2-P的含量,在塿土中其提高量是NPK处理的4.07倍。施肥主要是增加了Ca8-P、Al-P和Fe-P含量,红壤Al-P、Fe-P增加量最大,分别达到237.7 mg kg-1和277.7 mg kg-1;NPKM对增加土壤Olsen-P含量的效果更加显著,在黑土和红壤中,其含量分别高达121.4 mg kg-1和98.4 mg kg-1;塿土和黑土Olsen-P含量比试验开始时分别增加了18.4和9.1倍。化肥有机肥配施对增加无机磷各组分和速效磷含量效果显著,主要增加Ca8-P、Al-P和Fe-P等活性较高的无机磷,黑土和红壤中Olsen-P含量达到较高水平,Ca8-P、Al-P或Fe-P为Olsen-P的主要磷源。     

长期定位施肥对灰漠土农田土壤质量的影响

试验研究不同施肥方式下长期定位施肥对灰漠土农田土壤酶活性和土壤理化特性的影响结果表明:经过长期定位施肥试验,灰漠土土壤的生物活性(蛋白酶、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性)与土壤基本肥力比试验前有所提高;不同施肥处理下土壤酶活性和土壤理化性质存在明显差异,N素和有机质含量是制约灰漠土土壤酶活性和影响作物产量的关键因子。     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

长期施肥对黑土农田土壤微生物群落的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验区,应用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了无施肥(NF)、单施N、P化肥(NP)以及化肥配施有机猪粪肥(NPM)等3种长期施肥措施对黑土区玉米田土壤微生物群落密度和结构的影响.Real-time PCR方法定量NF、NP及NPM措施土壤细菌群落基因组DNA质量分别为381、1 351和1 773 ng g-1干土,真菌群落基因组DNA质量分别113.3、127.3和20.6 ng g-1干土,真菌与细菌的比率分别为0.31、0.09和0.01,NPM措施显著低于另两种施肥方式(p＜0.05).DGGE方法研究表明,NP和NPM措施不能改善土壤细菌和真菌群落的多样性、均匀性及优势菌优势程度;但主成分分析结果显示NP和NPM措施均可改变土壤细菌和真菌群落的构成,且真菌群落的变化更为显著;聚类分析结果显示NP和NPM措施下细菌群落结构较相近,其相似系数为0.89,真菌群落中NP措施与NF措施相近,相似系数为0.63,高于NP与NPM措施的相似系数0.51.上述结果表明有机猪粪肥的长期施用可以显著降低黑土农田土壤真菌与细菌的比率,且明显地改变土壤细菌和真菌群落的结构.     

塿土区长期施肥农田土壤的可持续性评价

【目的】施肥是实现作物增产和土壤培肥的主要途径,综合评价长期不同施肥条件下农田土壤的可持续性.可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。【方法】依托陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"长期肥料定位试验(23年)采集分析了该试验9个处理[不施肥(CK)、单施氮(N)、氮钾配合(NK)、磷钾配合(PK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、氮磷钾配合秸秆还田(SNPK)、低量有机肥配合氮磷钾(M_1NPK)和高量有机肥配合氮磷钾(M_2NPK]的土壤养分、微生物特性及作物产量,计算了土壤养分指数、微生物指数、作物指数和可持续性指数.综合评价了长期不同施肥处理对(?)土区农田土壤可持续性的影响。【结果】CK和N处理土壤养分指数分别为0.75和0.87,两者之间差异显著(P0.05)均低于土壤养分指数临界值1.00;其余处理的土壤养分指数在1.12~3.12之间均大于临界值,其中NP和NK差异不显著,SNPK和PK差异不显著,其余各处理间均差异显著(P0.05)。CK、N、NK和PK处理土壤微生物指数在0.74~0.84之间低于土壤微生物指数临界值1.00,其中CK和N差异不显著,NK和PK差异不显著但两组之间差异显著(P0.05);NP、NPK、SNPK、M、NPK和M,NPK处理的在0.98~1.21之间,接近或大于临界值,其中M、NPK和M,NPK差异不显著,NP、NPK和SNPK差异不显著,两组之间差异显著(P0.05)。CK、N、NK和PK的作物指数在0.52~0.60之间均低于作物指数临界值1.00,仅PK和N差异显著(P0.05);氮磷配合的施肥处理(NP、NPK、SNPK、M_1NPK和M_2NPK)在0.98~1.02之间,各处理间差异不显著但均接近或大于临界值1.00。CK、N、NK和PK的可持续性指数分别为0.49、0.54、0.74和0.99均低于可持续性指数临界值1.30,其中CK和N差异不显著;NP和NPK处理的可持续性指数分别为1.18和1.26,两者差异不显著,接近于可持续临界值;有机无机配合的处理(SNPK、M、NPK和M,NPK)的可持续性指数差异显著(P0.05)分别为1.55、2.32和2.94,较临界值高19.5%、78.8%和126.3%。土壤养分指数的变异性(50.2%)大于作物指数(29.1%)和微生物指数(18.4%)的变异性综合计算的可持续性指数的变异最高(62.1%)。【结论】冬小麦一夏玉米轮作条件下,长期不施肥和偏施化肥缕土区农田生产不可持续,化肥平衡施用(NP和NPK)基本可持续,NPK化肥配合秸秆还田(SNPK)和适量有机无机配施(M_1NPK)是实现(?)土可持续利用的施肥模式。     

长期不同施肥下小麦离子吸收对土壤酸化贡献能力的比较

农业生产中长期不合理施肥导致土壤严重酸化,除了硝化作用和硝酸盐淋溶,作物对阳离子吸收是另一个重要的土壤酸度来源。本研究基于湖南祁阳红壤实验站农田25年长期定位试验研究了长期不同施肥下小麦阴阳离子吸收对土壤酸化贡献能力的变化。结果表明:长期施用化学氮肥显著降低土壤pH,影响小麦生物量,而施用有机肥可缓解土壤酸化,提高小麦生物量;单位面积土壤中小麦吸收阴阳离子对酸化的潜在贡献能力,即小麦产生的总质子量的大小顺序为:有机肥处理(M)氮磷钾配施有机肥处理(NPKM)磷钾肥处理(PK)氮磷钾肥处理(NPK)不施肥处理(CK)氮磷肥处理(NP)氮钾肥处理(NK)。相关性分析显示,小麦产生的总质子量与土壤pH、有效磷含量和地上部总生物量均呈显著正相关,而土壤pH和有效磷含量均与小麦地上部生物量呈显著正相关。因此,长期施肥的农田土壤中,随着酸化程度的加深,作物通过阴阳离子吸收对土壤酸化的贡献能力减弱,主要原因在于低土壤pH和有效磷含量限制了作物的生长,降低了作物的生物量。     

不同轮作制下长期施肥旱地土壤微生物多样性特征

为了探讨典型旱地区施肥制度对土壤微生物多样性的影响,本研究通过27年长期定位试验,采用454测序技术,分析了黄土旱地区小麦连作、苜蓿连作、粮豆轮作中不同化肥及有机肥施肥措施下土壤细菌、真菌多样性的变化情况。结果表明:除施氮肥和有机肥(NM)处理外,施肥后连作小麦土壤细菌Chao指数提高7.5%(施磷肥和有机肥,PM)~60.6%(单施有机肥,M),Shannon指数增加0.04(PM)~0.40(M),肥料单施优于配施;施肥后连作苜蓿土壤细菌Chao指数提高92.0%(单施磷肥,P)~102.4%(施氮肥、磷肥和有机肥,NPM),Shannon指数增加0.30(NPM)~0.32(P);施肥对粮豆轮作土壤细菌多样性影响较小。除小麦连作NP处理外,施肥后各种植系统土壤真菌Chao指数提高19.1%~55.0%,但真菌Shannon指数变化不大或明显下降。黄土旱地区作物连作时施与适当化肥或有机肥,可提高土壤细菌多样性。本研究对优化旱地作物施肥制度、发挥土壤潜力肥力、实现土壤资源可持续利用有着重要的意义。     

南方典型土壤水力特征差异性分析

为探究南方地区典型土壤水力性质的差异,采用压力膜法、定水头渗透法和一维水平土柱吸渗法对粘性潮土、沙性潮土、红壤、水稻土和紫色土5种南方典型土壤的水动力学参数进行室内测定,对比分析了各土壤水力特征的差异及其产生的原因。结果表明:土壤质地和粘粒含量是影响土壤水力特征的主要因素;粘性潮土、沙性潮土属于级配良好土,而红壤、紫色土、水稻土属于级配不良土,粘性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土饱和导水率依次增大,分别为1.75×10~(-3),3.15×10~(-3),4.77×10~(-3),11.02×10~(-3),11.87×10~(-3) cm/min;相对水稻土和沙性潮土而言,其他3种试验土持水性较高。土壤有效水含量为沙性潮土粘性潮土水稻土紫色土红壤,其有效水孔隙体积分别占其总孔隙体积的48%,29%,27%,18%和17%。非饱和条件下,沙性潮土和红壤中的水分运动速率较快,远高于粘性潮土中的水分运动速率,约为其6.8倍。土壤质地、颗粒级配、粘粒和有机质含量不同是造成土壤水力特性差异的因素,其中土壤质地和颗粒级配为南方典型土壤水力特性差异的主要影响因素。