河北省土壤磷素和磷肥施用技术

分析了河北省土壤磷素的现状,总结了近年来磷肥对不同作物的增产效果。根据多点研究结果提出了不同肥力基础的麦田和棉田的适宜施磷量以及磷肥合理施用方法。     

黄土旱塬冬小麦磷素含量累积动态与磷肥利用效率研究

利用旱作长期定位施肥试验,研究施用磷肥对冬小麦植株磷素含量的动态变化以及磷肥利用效率的影响。结果表明,磷肥对冬小麦植株体内含磷量的影响呈V型,冬前期最高,随着作物生长逐渐降低,灌浆期达到最小值,随后又有回升。冬小麦磷素累积主要集中在拔节期—开花期,和灌浆期—成熟期2个阶段进行,保证这2个阶段磷素供应对小麦的良好生长有重要作用。从磷肥利用效率、产量等指标来看,在施用氮肥90 kg/hm2的情况下,磷肥用量应该控制在45～90 kg/hm2的合理范围内。     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土供氮能力的变化

【目的】本研究以36年长期定位试验为依托,分析了不同施肥处理对黄土旱塬区黑垆土全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮的影响,以期为黄土旱塬区耕地质量的提高和农业可持续发展提供理论依据。【方法】田间试验始于1979年,设6个施肥处理,即不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷配合(NP);秸秆还田加氮磷肥(SNP);单施农家肥(M);农家肥加氮磷(MNP),试验基本为4年冬小麦-2年春玉米的一年一熟轮作制。于每年作物收获后以20 cm为间隔分层采集各处理0-100 cm土层土壤样品测定其土壤全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮含量。【结果】长期施用有机肥能够明显提高旱塬区农田耕层土壤氮的总贮量,M和MNP处理的耕层土壤全氮含量较试验开始时提高了34.0%和42.7%;长期施有机肥能提高土壤中氮素养分的供应能力,SNP、M和MNP处理耕层土壤碱解氮含量比CK分别提高27.1%、34.2%和65.0%,比N处理提高了28.5%、35.7%和66.8%,比NP提高19.8%、26.5%和55.5%;长期施有机肥能够显著增加土壤有效氮的活性库,SNP、M和MNP处理的耕层土壤微生物氮比CK分别提高了217.0%、147.6%、120.2%;SNP、M和MNP处理能够有效减少土壤剖面中硝酸盐淋溶和深层累积,长期不施肥和单施化肥0-20 cm耕层NO_3~--N含量显著减少,相对MNP减少了58.3%~61.7%,长期单施氮肥土壤剖面深层硝态氮累积量最大在80-100 cm处硝态氮量达到23.98 kg/hm2,是NP处理的近7倍、MNP处理的51倍,长期施用有机肥和秸秆还田大幅度提高了0-20 cm耕层土壤硝态氮含量,降低了NO_3~--N向深层的转移,80-100 cm土层NO_3~--N含量不足0.5 mg/kg;长期单施氮肥0-100 cm剖面各层NO_4~--N含量均高于其它处理。【结论】长期施用农家肥、农家肥与氮磷肥配施、秸秆还田与氮磷肥配施既能增加旱地农田耕层土壤氮库,又能提高土壤中氮素养分的有效性和供应能力、扩大土壤有效氮的活性库,同时又可减少NO_3~--N向土壤深层的淋移和累积,使土壤中更多的NO_3~--N保留在耕层,耕层土壤矿质氮的蓄保能力增强,提高肥料利用率高,是黄土旱塬耕地质量提高和农业可持续发展的科学施肥方式。     

长期定位施肥对黄土旱塬黑垆土土壤酶活性的影响

以30年(1979~2008年)肥料长期定位试验为基础,探讨长期定位施肥对黄土旱塬黑垆土土壤酶活性的影响及不同土壤酶间相关性。结果表明:SNP和MNP处理可提高土酶蔗糖酶活性,比不施肥对照分别增加19.98%、19.14%;土壤脲酶活性单施M效果最佳,较对照提高30.72%,MNP和SNP处理优于其它处理;MNP提高碱性磷酸酶活性的效果最好、增幅196.5%,单施M和SNP效果次之;单施N可提高土壤蛋白酶活性,较对照增加28.3%,而施P有抑制黄土旱塬黑垆土蛋白酶活性的作用。脲酶与碱性磷酸酶呈显著正相关,相关系数为0.7241,过氧化氢酶与碱性磷酸酶、脲酶呈显著负相关。综合考虑,长期有机-无机NP肥配施是促进黄土旱塬黑垆土土壤良性循环、提高耕地质量的有效施肥管理措施。     

广东省土壤磷素状况及磷肥需求预测

阐明了广东省不同耕作制下 ,土壤速效磷含量差异很大 ,大致为菜地土壤 >水稻田 >果园土壤 ;预测广东省年磷肥需求量应在 2 0 0 0年的基础上增加 3 0 %～ 44.4%。指出磷肥使用中存在的问题 ,建议加强磷肥领域的研究 ,促进因土因作物适量配施磷肥。     

黄土旱塬长期施磷对土壤磷素空间分布及有效性的影响

对黄土旱塬定位施肥20年后土壤中不同磷素形态在土层中的空间分布及有效性进行了研究。结果表明,在不同施磷水平上,磷素在土壤表层发生累积。随着磷肥用量的增加,表层的全磷和有效磷的含量逐渐增加;而在下层土壤中虽有微量增加,但增幅不明显。说明长期合理施用磷肥可显著扩大土壤中的有效磷库。黄土旱塬区长期定位试验土壤表层中无机磷以CaP为主,占无机磷总量的80 % 以上。随着施磷量的增加,无机磷组分Ca2P、Ca8P、AlP和FeP在土壤中的含量总体上都呈增加的趋势。通过有效磷与无机磷各组分的相关性分析及通径分析看出,Ca2P和Ca8P可称为有效磷源,OP与Ca10P为潜在磷源,而AlP和FeP介于二者之间。其中,FeP主要是通过影响其它组分而间接影响有效磷的含量。     

滴施不同水溶性磷肥对石灰性土壤磷分布及玉米磷素吸收利用的影响

  【目的】  磷的形态影响着其施入土壤后的移动分布。研究滴灌施肥中不同水溶性磷肥在石灰性土壤中的分布特征及玉米对磷素的吸收和利用,为滴灌玉米生产中的磷肥选择提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在新疆石河子市实验站开展滴灌玉米田间试验,选用玉米品种‘郑单958’作为试验材料。试验共设磷酸脲(UP)、磷酸二氢钾(MKP)、聚磷酸铵(APP)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、不施磷肥(CK) 6个处理,除CK不施磷肥外,其余处理灌溉量及氮磷钾投入量均相同。玉米开花期和成熟期,分别在滴头下、根系、宽行3个位点,在垂直方向0—10、10—20、20—40 cm处采集土样,测定pH、速效磷和全磷含量。采集玉米地上部植物样品,测定茎、叶、穗器官磷素含量。在完熟期测产,计算磷肥利用效率等指标。  【结果】  与DAP和CK处理相比,UP处理能显著降低0—40 cm土层土壤pH,开花期UP处理土壤pH较CK和DAP分别降低了0.20和0.32个单位,成熟期分别降低了0.24和0.31个单位,MAP、APP和MKP也不同程度地降低了滴头下0—10 cm土层土壤pH。UP处理土壤有效磷在0—40 cm土层的分布最均匀,APP处理10—20 cm土壤速效磷含量显著高于UP和MAP。玉米开花期APP、UP、MAP处理土壤速效磷含量较DAP分别增加了65.47%、44.18%和23.14%,成熟期分别增加了58.08%、40.13%和127.89%。APP处理的玉米穗、叶和总磷素积累量均最高,开花期较DAP分别显著增加了29.22%、43.97%和22.43%,成熟期较DAP分别增加了65.39%、26.63%和50.60%。APP、UP、MAP处理的玉米产量没有显著差异,较DAP分别增产了18.03%、11.64%和9.46%,磷肥利用率分别较DAP增加了29.62个百分点、13.65个百分点和9.93个百分点。APP处理的磷肥偏生产力和磷肥农学效率分别较DAP增加了18.03%和174.96%。相关分析表明,玉米产量和磷素积累量与0—20 cm土层的土壤有效磷含量正相关,与20—40 cm土层土壤速效磷含量负相关或相关性较弱。  【结论】  速效磷的分布与土壤pH的变化高度一致。酸性水溶性磷肥可不同程度地降低玉米根系周围土壤pH,磷酸脲的影响范围可达滴头周围0—40 cm土层,磷酸二氢钾、聚磷酸铵和磷酸一铵仅在滴头周围0—10 cm土层范围内有影响,而磷酸二铵对土壤pH无显著影响。滴施磷酸脲土壤中速效磷在0—40 cm土层中的分布较均匀,其在10—20 cm土层中的速效磷含量低于聚磷酸铵并高于其他磷肥处理。磷肥利用率与10—20 cm土层速效磷含量极显著相关。因此,滴施聚磷酸铵的玉米产量和磷肥利用率高于其它磷肥处理。综合3年试验结果,在新疆滴灌玉米生产中,水溶性磷肥中以聚磷酸铵最优,其次是磷酸脲和磷酸一铵等酸性磷肥,应减少磷酸二铵等碱性磷肥的施用。     

长期施肥条件下土壤磷素的研究进展

施用磷(P)肥是提高农作物生产的重要措施.P肥施入土壤后易与土壤组分反应生成难溶的、对植物有效性低的化合物,因此P是土壤肥力管理中的一个重要方面.本文综述了国内外长期施肥条件下农田土壤P素的利用与积累状况、土壤P素形态转化及生物有效性的研究概况、长期施肥对土壤P素吸附与解吸的影响以及土壤P素流失的研究现状,并提出了目前在长期施肥条件下土壤P素的研究中存在的一些问题以及今后研究的热点.     

广州城郊菜地土壤磷素特征及流失风险分析

通过化学分析和土壤淋洗试验对广州城郊菜地土壤磷素特征和流失风险进行了研究和分析。结果表明，广州城郊菜地土壤全磷含量极高；与自然土壤相比较，菜园土壤无机磷比例增大，有机磷比例降低；无机磷中的Al-P、Fe-P比例增加，O－P比例降低，Ca-P比例基本一致；土壤Olsen P、Bray-1 P、Mehlich-1 P、0.01mol/L CaCl2和H2O提取的磷含量相当高；土壤淋洗液中溶解态磷和总磷持续保持很高的浓度，土壤磷供应强度大。菜园土壤中磷进入水体引起水体磷浓度增加，导致水体富营养化风险大；土壤磷的测定值可作为土壤磷流失风险和对水环境影响程度的评估依据。菜地作为农业非点源污染的优先控制区，应通过严格控制磷肥的投入和合理施肥等控制磷的流失。     

长期不同施肥条件下黑土水稳性团聚体中磷的分布及其有效性

利用中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,研究了长期不同施肥条件下[对照(CK)、施用化学氮磷肥(NP)、化学氮磷肥配施有机肥(NP+OM)]农田黑土不同粒径水稳性团聚体中磷的分布及其有效性。结果表明,施肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中全磷含量,其中,NP处理比对照(CK)全磷含量增加28.9%~37.8%,NP+OM处理比NP处理增加44.0%~63.9%。施肥增加了黑土各粒级水稳性团聚体中有效磷含量,NP处理比CK处理有效磷含量增加146%~183%,NP+OM处理有效磷含量是NP处理的3.4~5.3倍。各处理水稳性团聚体全磷和有效磷均表现为较均匀地分布在0.053mm的各粒级水稳性团聚体中,而0.053mm粒级水稳性团聚体内全磷和有效磷均显著降低。施磷可显著增加土壤磷的有效率,且以化肥配施有机肥处理表现更为明显。NP处理不同粒径水稳性团聚体中磷的有效率是CK处理的1.94~2.32倍,NP+OM处理是NP处理的2.13~2.83倍。     

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。     

长期施肥下红壤磷素积累的环境风险分析

以长期(始于1988年)施肥的旱地红壤为材料,研究了土壤磷积累与磷吸附的关系,通过分析土壤磷素吸附特征参数及面向环境的土壤磷素表征值的变化,讨论了长期施肥下旱地红壤磷素积累的环境风险。结果表明:长期施磷可显著增加红壤磷素的累积量,降低土壤对外源磷的固持能力,提高土壤的有效磷及易解吸磷的量。供试的7个试验处理,除NK处理及花生秸秆本田还田处理外,土壤有效磷均高于20mg kg-1,已达到丰磷状态,但只有配施厩肥处理的土壤磷素存在环境风险。因此,应在兼顾土壤磷素的农业效应和环境安全的前提下,建立新的施肥制度,使磷素资源的利用更加合理化。     

长期施肥条件下灰漠土磷的吸附与解吸特征

通过等温吸附与解吸试验,研究了长期施肥条件下不同磷素含量水平的灰漠土耕层0~20 cm土壤磷素吸附与解吸特征。结果表明,在实验浓度范围内,不同Olsen-P水平的灰漠土土壤,随外源磷量的增加,磷的吸附量、解吸量及解吸率均逐渐增大,吸附率逐渐减小。土壤Olsen-P含量水平与土壤磷素吸附饱和度（DPS）的大小呈正相关关系。处理间比较,土壤最大吸附量（Xm）值为CK>NPK≈NPKM>PK≈NPKS、且处理间达到极显著差异水平;NPK处理的吸附常数（K）值与土壤最大缓冲容量（MBC）值均极显著地大于CK、PK、NPKM和NPKS处理。该4个处理间比较：K值无显著差异,MBC值CK极显著大于PK和NPKS处理、CK与NPKM、PK与NPKS处理间差异不显著。化肥配施有机肥或秸秆的处理土壤易解吸磷（RDP）值极显著大于单施化肥的处理,释磷效果以化肥有机肥配施为最优。     

长期施肥条件下灰漠土磷的吸附与解吸特征

通过等温吸附与解吸试验,研究了长期施肥条件下不同水平的灰漠土耕层0～ 20 cm土壤磷素吸附与解吸特征.结果表明,在实验浓度范围内,不同Olsen-P水平的灰漠土土壤,随外源磷量的增加,磷的吸附量、解吸量及解吸率均逐渐增大,吸附率逐渐减小.土壤Olsen-P含最水平与土壤磷素吸附饱和度(DPS)的大小呈正相关关系.处理间比较,土壤最大吸附量(Xm)值为CK＞ NPK≈NPKM＞ PK≈NPKS、且处理间达到极显著差异水平;NPK处理的吸附常数(K)值与土壤最大缓冲容量(MBC)值均极显著地大于CK、PK、NPKM和NPKS处理.该4个处理间比较:K值无显著差异,MBC值CK极显著大于PK和NPKS处理、CK与NPKM、PK与NPKS处理间差异不显著.化肥配施有机肥或秸秆的处理土壤易解吸磷(RDP)值极显著大于单施化肥的处理,释磷效果以化肥有机肥配施为最优.     

长期不同供磷水平下南方黄泥田生产力及磷组分特征

红壤性水稻土磷素易受铁、铝等固定而有效性低,过量施用磷肥则产生磷素淋失风险,研究不同供磷水平下黄泥田生产力、磷库平衡及磷组分特征,可为磷素高效管理提供依据。本研究基于福建黄泥田连续30年的供磷定位试验,研究连续30年3个供磷水平下[不施磷肥(CK)、30 kg(P_2O_5)·hm~(-2)(P1)、60 kg(P_2O_5)·hm~(-2)(P2)]水稻(1987—2004年为双季稻,2005年始种植单季稻)产量演变规律,并于试验的第31年分析土壤有效磷、全磷、无机磷库与有机磷库组分变化。结果表明,连续30年施用磷肥,与CK相比,早稻、晚稻与单季稻历年平均产量P1处理分别提高64.9%、37.0%与19.9%, P2处理分别提高67.0%、41.2%与20.4%,差异均显著。不同稻作制度下黄泥田磷肥的增产效果为早稻晚稻单季稻。与P1处理相比,P2处理第31年土壤有效磷含量提高190.5%,全磷含量提高32.4%,差异均显著;Al-P、Fe-P、Ca-P含量与无机磷含量均显著提高,Al-P、Fe-P占无机磷比重分别提高2.12个百分点与4.40个百分点,但O-P比重降低9.45个百分点,差异均显著。施磷肥总体提高了活性有机磷(LOP)与中等活性有机磷(MLOP)含量,降低了高稳定性有机磷(HSOP)含量,P2处理表现尤为明显;增施磷肥, LOP与MLOP占有机磷比重增加, HSOP比重降低。籽粒或秸秆产量与Al-P、Fe-P、Ca-P、MLOP、LOP含量呈显著正相关。综上,黄泥田连续30年施磷肥增产效果明显, P1与P2处理的产量无显著差异,但P1处理呈现磷表观亏缺。增施磷肥提高了无机磷Al-P、Fe-P、Ca-P比重,有机磷组分呈现由活性较低的形态向活性较高的形态转化趋势。每茬60 kg(P_2O_5)·hm~(-2)可维持磷素养分表观平衡并保持适宜的有效磷水平。     

长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究

为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积, PSI显著降低, DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。     

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。     

底墒和磷肥对渭北旱塬冬小麦产量与水肥利用的影响

在陕西杨凌渭北旱塬进行5年定位试验,在施N160kg/hm2的基础上,设施P2O5 0、50、100、150 kg/hm2 4个施磷水平,结合5年降水情况,分析了播前底墒、施磷对旱地冬小麦产量及水肥利用的影响。结果表明,夏季7～9月的降水是决定渭北旱塬小麦播前底墒的关键因素,两者呈线性相关夏季每增加1 mm降水,土壤贮水增加0.5mm。要保持这一地区小麦稳产或高产,底墒应保持550 mm左右,夏季降水应有380 mm左右。夏季降水充足的年份,施磷量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显;降水偏少的（350mm）的年份,合理施磷能够促进小麦生长,导致生育期内对土壤水分消耗较多,降低土壤含水量,使前季小麦每增施磷50 kg/hm2,下季小麦播前底墒减少9～12 mm。除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量重要因素,每毫米播前底墒能形成9.0～9.9 kg/hm2、生育期降水形成28.6～33.3 kg/hm2小麦子粒产量。施磷水平决定了作物生物量、产量高低;底墒决定了水分和磷肥利用的程度或水平,同时水分也制约着作物累积的干物质向收获器官（子粒）转移的多少或比例。在底墒充足的年份,较低的施磷量,就可实现较高的产量和水肥利用效率;底墒较差的年份,则要求较高的磷肥投入量。     

旱地长期培肥土壤脲酶和碱性磷酸酶动力学及热力学特征研究

研究了连续25年长期培肥试验条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶酶促反应的动力学和热力学特征,从酶学角度揭示长期培肥的效应。结果表明,长期培肥增加了脲酶和碱性磷酸酶酶促反应的Vmax、Vmax/Km和k值;降低了Ea、△G、△H和△S值,说明培肥能提高酶促反应速度、减小活化自由能、加快土壤中物质的生物循环过程。酶促反应动力学参数和热力学参数与土壤性质相关分析表明,酶促反应动力学参数大多依赖于土壤化学性状,基于动力学参数的土壤肥力指标体系可评价土壤肥力水平,且U-Vmax、P-Km、P-Vmax可作为土壤肥力的重要指标。