基于同步辐射微CT研究不同利用年限水稻土团聚体微结构特征

同步辐射微CT (SRμ-CT)可以无损获取高分辨率、强对比度的内部结构图像,是研究土壤团聚体三维微结构的有效手段.本研究采集了种植水稻20 a和40 a后表层土壤团聚体样品,应用SRμ-CT扫描获取了9μm分辨率的团聚体内部结构图像,然后应用CT图像处理方法和3DMA-Rock软件观察并定量分析了团聚体微结构特征.随着种植水稻年限的增加,土壤有机质含量和全氮含量显著增加,团聚体孔隙数量和孔隙度显著增加,比表面积显著增大.种植水稻20 a的土壤团聚体呈现致密的黏闭结构,而种植水稻40 a的土壤团聚体具有由团粒状小团聚体构成的复杂多孔微结构.结果表明随着种植年限的增加,团聚体微结构和土壤质量明显改善.     

用显微CT研究不同植被恢复模式的土壤团聚体微结构特征

为了更好了解不同植被恢复模式对土壤团聚体微结构的影响,该研究采用显微CT技术扫描3~5 mm土壤团聚体,获取了3.25μm分辨率的二维图像,并应用数字图像处理软件对团聚体孔隙结构进行三维重建,定量研究了黄土丘陵区不同植被恢复模式下(自然草地、人工灌木和坡耕地)土壤团聚体微结构特征。结果表明,两种植被恢复模式均显著提高了土壤有机碳含量和团聚体水稳性(P0.05),降低了土壤容重。与坡耕地处理相比,自然草地土壤团聚体总孔隙度、大孔隙度(100μm)、瘦长型孔隙度分别增加了20%、23%和24%,而分形维数和连通性指数欧拉特征值分别降低了2%和75%,且各指标二者间差异均显著(P0.05)。人工灌木土壤团聚体的上述各项孔隙参数均优于自然草地(较坡耕地分别增加了70%、88%和43%以及降低了4%和92%),且除欧拉特征值外,差异均显著(P0.05)。分形维数和连通性对土壤结构变化的响应相当敏感,可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标,研究结果可为黄土高原土壤质量评价提供科学参考。     

长期施肥措施下灰漠土有机碳及团聚体稳定性特征

团聚体的物理保护是土壤有机碳稳定的重要机制之一,团聚体的形成也必须依赖土壤中的有机碳.通过31年的长期定位试验,研究不同养分管理措施对土壤有机碳及团聚体稳定性的影响,探明土壤各粒级团聚体结合碳的分配状况,探讨土壤团聚体对有机碳的物理保护机制,为西北干旱区农田土壤碳优化管理提供依据.采集6个不同施肥措施的长期试验处理的土...     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体特征的影响

利用干筛法研究了红壤性水稻土连续施肥23年后,各粒径土壤团聚体含量及其特征值变化.结果表明:施用有机肥(NPKM、OM)与CK相比,可提高粒径3～5 mm土壤团聚体含量25.4%～24.6%,并分别降低粒径0.05～0.25 mm、＜0.05mm团聚体含量70.6%～71.1%和113.6%～121.7%,差异达显著水平;单施化肥处理(N、NP、NPK)与CK相比,各粒径土壤团聚体含量无明显差异,表明施肥对红壤性水稻土团聚体的影响主要受有机肥的控制.施用有机肥显著提高红壤性水稻土团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD),而降低团聚体的分形维D值:水稻土团聚体的MWD、GMD与＞3 mm团聚体含量和水稻年产量存在显著的正相关,而团聚体分形维D值则与＞3 mm团聚体含量和水稻年产量存在显著的负相关,因而土壤团聚体的MWD、GMD和分形维D值可较客观地反映土壤肥力的状态.不同施肥处理的水稻年产量与粒径3～5 mm团聚体含量呈显著正相关而与0.05～0.25 mm、＜0.05 mm团聚体含量呈显著负相关,表明红壤性水稻土团聚体干筛分析条件下,粒径3～5 mm、0.05～0.25 mm、＜0.05 mm团聚体含量可作为红壤性水稻土土壤肥力表征的物理性指标.     

运用同步辐射显微CT揭示红壤团聚体内孔隙形态与空间分布

团聚体内部复杂的孔隙系统及其空间分布决定土壤团聚体的主要功能,以及发生在团聚体内的各种物理、化学和生物学过程。应用同步辐射X射线显微成像技术(SR-mCT),对第四纪红土发育的红壤团聚体内部孔隙形态、连通性、各向异性、大小分布和空间分布进行了研究。结果表明,红壤团聚体内部的孔隙形态、孔隙生长方向、大小分布存在明显差异。稳定性较好的团聚体表现为团聚体孔隙含有较多大孔隙、孔隙形态各异、各向异性、多联通孔隙等特征,团聚体内>30mm大孔隙分布比较均匀,中心部位较高,呈中间向圆周减小趋势;反之,稳定性较差的团聚体中,孔隙以小孔隙为主,分布密集,孔隙生长方向均匀,团聚体孔隙空间分布为大孔隙,主要分布在团聚体外围,中心部分分布较少。团聚体内部孔隙的空间分布模式能够很好地解释土壤团聚体结构和稳定性差异的原因。同步辐射显微CT结合图像处理技术能够系统地表征团聚体内孔隙的多样性和空间变异规律,为预测土壤团聚体中各种物理过程提供新途径。     

长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离2 mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和0.053 mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使2 mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2 mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比施肥显著增加土壤总有机碳和2 mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02 t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm2·a)。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P0.05);碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且2 mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在2 mm团聚体中。     

长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征

为阐明长期不同施肥下土壤氮库的演变特征,揭示氮库稳定性不同的团聚体对不同施肥的响应,为化肥和有机物的合理施用提供科学依据。本研究通过对黑土和红壤22年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤全氮、 微生物氮以及各级团聚体中氮贡献率的影响。结果表明,长期不施肥（CK）和施用化肥（NPK）,黑土土壤全氮含量以0.015 g/(kga)的速率显著下降（P 0.05）;而长期化肥配施有机肥（NPKM）,黑土全氮含量以0.025 g/(kga) 的速率显著上升（P 0.05）。在CK、 NPK、 NPKM和秸秆还田（NPKS）处理下,红壤全氮含量均没有显著变化。施肥22年后,NPKM处理下黑土和红壤微生物氮含量较NPK处理下分别增加了15% 和 43%,全氮含量分别增加了43% 和45%,差异均达到显著水平（P 0.05）。氮素在黑土上主要积累在253 m 微团聚体中,达到0.73~1.21 g/kg,在红壤上主要积累在2 m 微团聚体中,达到0.46~0.98 g/kg。与NPK相比,NPKM 处理下黑土和红壤 250~2000 m大团聚体中氮素贡献率均显著提高,分别增加了4.3% 和 5.1%。与NPK相比,NPKM 和 NPKS 处理下,红壤 253 m 微团聚体中氮贡献率分别降低了5.9% 和 9.7%,而黑土除大团聚体外的各级团聚体氮贡献率均没有显著变化。可见,不同土壤类型对施肥响应不同, 主要是253 m 微团聚体中氮素的响应不同,化肥配施有机肥可提高土壤250~2000 m 大团聚体中氮的贡献率,进而增加土壤对作物的氮素供给能力,是有助于提高土壤肥力和生产力的农业生产可持续性施肥模式。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。     

不同施肥措施及施肥年限下土壤团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体的数量和质量直接影响着土壤性质和有机碳固存。研究不同施肥措施及施肥年限对采煤塌陷区复垦土壤团聚体的重量分布比例及其稳定性的影响,可为该区农业生产和土壤质量提升提供科学依据。采集复垦6,11年定位试验不同施肥处理耕层(0—20 cm)土样,选取不施肥(CK)、平衡施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MNPK)4个处理,利用干筛法和湿筛法获得4种粒径的团聚体/粉黏粒组分(>2,0.25~2,0.053~0.25,<0.053 mm),用>0.25 mm团聚体的含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(ELT)表示团聚体的稳定性,同时测定土壤有机碳含量。结果表明:施肥年限较施肥措施对土壤团聚体的含量及稳定性产生了更显著的影响。干筛条件下,施肥6,11年均显著降低了各处理0.053~0.25 mm团聚体和<0.053 mm组分的含量,降幅分别为68.39%~87.37%,69.63%~78.32%(6年)和90.01%~93.68%,78.29%~83.93%(11年);湿筛条件下,施肥11年显著提高了各处理>2 mm团聚体的含量,增幅达473.35%~645.16%,但是显著降低了0.053~0.25 mm团聚体的含量,降幅为43.67%~57.54%。土壤团聚体的稳定性也随着施肥年限的增加而逐渐增强,表现为DR0.25、WR0.25和MWD值呈增加趋势,而PAD和ELT值呈降低趋势。土壤有机碳含量与DR0.25、WR0.25、MWD水稳性呈极显著正相关关系,而与PAD和ELT呈极显著负相关关系。本研究表明,该区域连续培肥11年提高了土壤大团聚体的含量而伴随着微团聚体含量的显著减少,导致土壤结构越来越稳定。这对于提高采煤塌陷区复垦土壤肥力、改善土壤结构产生了良好的效果。     

长期施肥对灌漠土团聚体及其稳定性的影响

利用设计在武威的长期定位试验研究了单施氮肥或有机肥、有机肥与氮肥配施等措施对灌漠土团聚体及稳定性的影响。结果表明,与不施肥相比,单施氮肥不能显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量,而单施有机肥或者与氮肥配施能够显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量。其中0.25~2 mm粒级水稳性团聚体的有机碳浓度高于其它粒级。相关分析表明,0.25 mm水稳性团聚体的含量与土壤有机碳水平呈显著正相关。不同处理的0.25 mm水稳性团聚体含量依次为:农肥、绿肥和秸秆的处理CK、农肥+氮肥、绿肥+氮肥和秸秆+氮肥的处理氮肥处理(P0.05)。可见,单施有机肥能促进0.25 mm水稳性团聚体的形成,而单施氮肥或者与有机肥配施不利于0.25 mm水稳性团聚体的形成。     

长期施肥对土壤团聚体分布和养分含量的影响

土壤团聚体组成和土壤养分状况是评价土壤肥力的两个重要指标。不同粒级的团聚体在营养元素的保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用。本文通过比较长期施肥对土壤团聚体的分布和对土壤养分在团聚体分布变化的影响,全面评价长期施肥对改善土壤肥力状况的作用。结果表明：长期施肥减少＞5 mm 的非团粒结构的数量,增加 0.25 ~ 5 mm 团聚体的含量,改善了土壤的物理结构;土壤大团聚体中含有更多的全 C、全 N、全 P,因此大团聚体对养分的保持有重要作用;施肥对速效养分含量影响显著,碱解 N 含量随粒级的减小而增加,有利于作物的吸收;肥料的施加使得小粒级团聚体对土壤养分储量的贡献率越来越突出,更利于养分的供给。此外,研究还发现耕作条件下有机无机肥配施不利于较小粒级团聚体全 N 和全 P 的保持。     

长期不同施肥下红壤性水稻土综合肥力评价及其效应

以江西进贤红壤性水稻土长期试验为基础,运用模糊数学及统计学方法进行土壤肥力综合评价及其效应研究,以期达到土壤培肥的目的.结果表明,有机质、速效氮、速效磷、速效钾、物理性粘粒、团聚度和团聚体稳定率为研究区土壤肥力评价最小数据集,由其所得评价结果具有高度代表性和科学性.NPKM的SFI值最大且与其他处理均呈显著差异.NPKM、2NPK、NPK各处理SFI值分别高出对照(CK) 31.3％、13.0％和10.1％.SFI值的时间演变为NPKM处理先增后降,临界年限在第12年,N和CK处理缓降,其它处理缓增.一定范围内,二次曲线较直线更能揭示作物产量与SFI的关系,进一步拟合发现,SFI和作物相对产量间符合“S”型波尔兹曼生长曲线,SFI增至0.60时,相对产量增幅趋零,NPKM处理(SFI=0.688)已属于此;模拟可知,作物产量趋稳时相应施肥年限表现为NPKM (2a) ＜2NPK (8a) ＜NPK (9a) ＜NP (11a) ＜K、NK (13a)＜P(14a)处理.综上,长期平衡施肥(NPKM、2NPK和NPK)明显提高土壤综合肥力,NPKM更为显著,但其现状对作物增产已无效,应减施或不施若干年;长期偏施肥对土壤肥力贡献不力,尤其是长期单施氮反使土壤肥力下降.     

长期施肥对水稻土和紫色土钾素容量和强度关系的影响

采用钾素容量/强度(Q/I)法研究了长期不同施肥对水稻土和紫色土供钾状况的影响。结果表明:经过长期不同施肥影响,水稻土和紫色土的钾离子平衡活度比(AR0K)大小顺序均表现出:化肥有机肥配施(NPKM)>化肥NPK配施(NPK)>不施肥(CK)>化肥氮单施(N)和化肥氮磷配施(NP);土壤活性钾(KL)、非专性吸附钾(-ΔK0)和专性吸附钾(KX)大小顺序水稻土为NPKM>NPK>CK>N和NP,紫色土为NPKM>NPK和CK>N和NP。长期施肥对水稻土钾位缓冲容量(PBCK)影响不明显,施肥15a后紫色土PBCK大小顺序为:NP>N>CK>NPKM和NPK。水稻土的AR0K、KL和-ΔK0值均大于紫色土,而其PBCK(21.7～29.1)和K+与Ca2++Mg2+交换自由能(-ΔG)值(11.4～13.9kJmol-1)小于紫色土(PBCK值为48.2～125.8,-ΔG值为14.9～19.9kJmol-1)。长期单施N和施NP条件下,土壤AR0K、KL、-ΔK0和KX值降低,而PBCK和-ΔG值升高,土壤(尤其是紫色土)钾素耗竭程度加剧,施NPK和NPKM减缓了土壤钾素的耗竭。长期不同施肥下,紫色土钾素的耗竭程度均高于水稻土,前者年均钾肥或有机肥的施用量不足。     

不同施肥处理稻田甲烷和氧化亚氮排放特征

采用静态箱－气相色谱法对长期不同施肥处理(NPKS、CK、NPK和NKM)的稻田CH₄和N₂O排放进行了观测。结果表明,稻田CH₄和N₂O排放季节变化规律明显不同,二者排放通量季节变化呈显著负相关(p<0.01)。与单施化肥和CK相比,施用有机肥显著促进CH₄排放,排放量最高的NPKS处理早晚稻田排放量分别是：526.68 kg/hm²和1072.92 kg/hm²。对于N₂O排放,早稻田各处理间差异不显著,NPK处理排放量最大,为1.48 kg/hm²;晚稻田各处理差异极显著(p<0.01),NPKS处理排放量最大,为1.40 kg/hm²。晚稻田CH₄排放通量和10 cm土层温度及土壤pH值相关极显著(p<0.01),并与二者存在显著的指数关系。没发现N₂O排放通量与温度及pH值间存在显著相关。稻田CH₄和N₂O排放受多种因素影响,但对全球变暖的贡献率CH₄远大于N₂O。NPKS处理的增温潜势最大,NPK处理的最小。     

长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系,可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明,作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高,32年的持续施肥,施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量,高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关(P0.01),高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1);且有机肥施用29年后,高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%,并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(R2)达到0.78和0.84(P0.01),相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%),表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证,高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数;随着有机肥施肥年限的增加,土壤肥力提升,有机肥替代率逐渐增加。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

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。     

主成分分析方法在长期施肥土壤质量评价中的应用

以长期定位试验玉米季成熟期6种土壤微生物活性和9种土壤化学性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标对不同施肥条件下的土壤质量水平进行主成分分析。结果表明,经18年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。上述15个土壤性质指标最终可以用两个主成分来综合表征土壤质量,其中有机C、全N、碱解N、pH值、微生物生物量C、微生物生物量N、脲酶、转化酶、FDA酶和脱氢酶活性等10个土壤性质在第一主成分（PC1）上有较高因子负荷;全P、全K、速效N和速效P在第二主成分（PC2）上有较高的因子负荷。同时各施肥土壤质量水平在主成分1上的分异程度大于主成分2。根据两个主成分的综合得分结果显示,长期不同施肥土壤质量水平高低依次表现为OM＞1/2OM＞NPK＞NP＞PK＞NK＞CK。     

不同施肥方法对双季稻区水稻产量及氮素流失的影响

为保障粮食安全,减少稻田生态系统氮肥投入,提高氮肥利用率和减少氮素流失成为重要的农业和环境措施。本研究在位于湖南岳阳的农业部岳阳农业环境科学观测实验站开展为期1年的早稻、晚稻田间试验,比较了不施肥(T_1)、尿素常规施肥(T_2,施N 280 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、控释肥常规施用(T_3,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、高量控释肥侧条施用(T_4,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 138 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、中量控释肥侧条施用(T5,施N 180 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120kg·hm~(-2))及低量控释肥侧条施用(T6,施N 140 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))下氮肥的养分利用率、作物产量及氮素流失情况,以期为稻田氮素合理利用提供理论依据。研究结果表明,控释肥侧条施用可有效提高水稻的产量和氮肥利用率,减少面源流失。1)在减少稻田秧苗数量和氮肥施用量的条件下,T_4处理的水稻早晚稻产量分别比T_2处理增加13.17%和4.72%,与T_3处理相比亦分别增加7.27%和1.74%;2)侧条施肥处理有效降低了稻田氮素流失量,年氮流失量为0.466~0.673 kg×hm~(-2),比常规施肥处理降低地表径流氮流失量3.54%~29.36%;3)侧条施肥有效提高了氮肥利用率,T_4处理的氮肥利用率分别是T_2、T_3处理的1.70倍和1.22倍。因此,采用合适的施肥方式、配施适量控释氮肥可获得较高的产值和收益。高量控释肥侧条施用(T_4)是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。