山西省菜田土壤养分状况及主要蔬菜的平衡施肥

在山西省10个市60多个县(市)的7333hm2菜田耕层取土样1086个,分析测定了土壤有机质、全N、碱解N、速效P、速效K、有效B、Mn、Mo、Zn、Fe、Cu等养分含量;开展了不同肥力菜田主要蔬菜的平衡施肥试验共120余次;提出了山西省5种主要蔬菜在不同肥力菜田上的推荐施肥量。     

稻虾共作模式氮和磷循环特征及平衡状况

稻虾共作模式是我国长江中下游地区一种新兴的稻田复合种养生态模式,研究稻虾共作系统中氮（N）和磷（P）的循环特征及盈亏状况,对合理调控稻虾共作系统养分循环和平衡,指导系统N和P优化管理具有重要的意义。本文通过田间试验,采用投入产出法,以中稻单作模式作为对照,研究了稻虾共作模式下N和P的循环特征及平衡状况。结果表明：克氏原螯虾子系统N和P的输出/输入比分别为0.62和0.44,且子系统中N和P以饲料输入最大,占总输入的92.9%和96.4%,以成虾N和P输出最大,分别占总输出的53.3%和59.5%;在目前投入水平下,两种模式土壤子系统中N和P表观平衡均出现盈余,且稻虾共作模式土壤子系统N的盈余量高于中稻单作模式,而P的盈余量则低于中稻单作模式;稻虾共作模式和中稻单作模式的N和P输出/输入比均小于1,且稻虾共作模式的N和P输出/输入比均小于中稻单作模式;稻虾共作模式增加了土壤截存的N和P量,其土壤截存的N和P量较中稻单作模式分别提高49.2 kg·hm^-2和9.1 kg·hm^-2;稻虾共作模式提高了系统N和P表观损失量,其系统N和P表观损失量较中稻单作模式分别提高10.2 kg·hm^-2和1.0 kg·hm^-2。可见稻虾共作模式降低了N和P输出/输入比,促进了土壤中N和P的累积,但增加了系统N和P表观损失量。     

玉米/大豆套作下作物叶片氮、磷动态特征及其相关性分析

在田间小区试验条件下,以登海605（紧凑型）、 川单418（半紧凑型）、 雅玉13（松散型）3个玉米品种,贡选1和桂夏3两个大豆品种为试验材料,采用玉米/大豆套作种植模式,在仁寿和雅安试验点研究玉米拔节期、 大喇叭口期、 子粒建成期和成熟期以及大豆苗期、 始花期和鼓粒期叶片氮、 磷养分动态规律,分析玉米和大豆叶片氮磷含量之间的相关性。结果表明,两大豆品种无论是净作还是套种,叶片氮含量在苗期最低,磷含量在苗期最高;大豆与雅玉13套作比净作其叶片氮和磷含量分别高出5.81% 和 38.56%以上,而套作大豆叶片氮磷比值却低于净作,仁寿试验点高于雅安试验点,始花期之后净、 套作大豆叶片氮磷含量及其比值变化规律不明显。三种株型玉米叶片磷含量随生育期呈现低高低的规律,其中松散型玉米品种雅玉13叶片磷含量最高;而叶片氮含量在子粒建成期之前变化幅度较小,成熟期达到最低。同样,玉米氮磷比值仁寿试验点高于雅安试验点。通过叶片氮和磷含量及其比值间的相关性分析,玉米和大豆叶片氮、 磷含量与其之间的比例相关性达到显著水平（r0.46, P0.05）,特别是叶片磷含量与氮、 磷比之间的相关性极显著（P0.01）     

种养平衡——农业污染减排模式探讨

种植业与养殖业缺乏协调规划导致“种养分离”日趋明显,由此影响了种养系统间物质循环利用过程,导致畜禽粪便过量对生态环境造成极大危害。为此,从种养系统间物质循环与农业污染之间的内在联系出发,提出“种养平衡”发展模式,分别从以种定养、以养促种的角度探讨了种植业与养殖业平衡发展模式的实现途径：“以种定养”是从种养系统物质循环的角度合理规划养殖规模,防止畜禽粪便过量产出增加环境压力;“以养促种”是通过畜禽粪便无害化处理和科学合理地还田利用等手段,降低畜禽粪便资源化的环境风险。通过建立“以种定养”、“以养促种”的农业生产模式,实现废弃物高效循环利用,降低环境污染风险,从而缓解农业污染减排压力。     

菜田土壤养分空间变异特征

采用传统统计和地统计相结合的方法,对55 hm2菜田耕层土壤养分空间变异特征进行了研究。结果表明,土壤养分主要限制因子是N、P、K和Zn,不同土壤养分的变异情况各不相同。土壤养分速效含量一般呈斑块状分布;土壤NO3--N、P、K和Zn含量在空间分布上具有明显的空间相似性。土壤NO3--N、P、K含量分别与种菜历史及肥料用量(N、P2O5和K2O)之间均呈极显著的正相关。     

菜田种养结合模式下施肥方式对土壤编码碱性磷酸酶基因微生物群落的影响

为明确菜田种养结合模式下施肥方式对土壤编码碱性磷酸酶基因phoD的微生物群落结构和多样性的影响机制,通过Illumina MiSeq高通量测序手段,系统分析了4种不同施肥方式,即不施肥（CK）、施常规化肥（CF）、施有机肥（OF）、有机无机肥混施（MF）对花菜收获时0−20cm土层土壤理化性质、碱性磷酸酶（ALP）、微生物量磷（MBP）以及phoD微生物群落的影响。结果表明：（1）与CK相比,OF处理可显著提高土壤有机质、总氮、速效磷和Ca含量47.83%、38.46%、104.81%和69.21%（P<0.05）;OF和MF处理均显著提高ALP活性;CF和OF分别显著增加MBP含量56.12%和195.16%,OF处理中MBP含量最高（105.40mg·kg⁻¹）;（2）菜田种养结合模式不同施肥处理中假单胞菌属（Pseudomonas）为优势属,CF和MF较CK显著降低了假单胞菌属相对丰度33.39%和45.52%;施肥降低土壤phoD微生物Chao1指数,MF提高其多样性（Simpson）和均匀度（Simpsoneven）;（3）影响phoD微生物群落结构的关键环境因子为MBP、AP、ALP;phoD微生物α多样性指数与土壤性状指标无显著相关性。因此,菜田种养结合模式下,不同施肥处理改变了土壤理化和生物性质,从而驱动了土壤phoD微生物群落组成、结构和多样性变化。     

不同缓释肥施用比例对桃树-大豆间作农田地表径流氮、磷流失及土壤养分的影响

针对滇池流域坡耕地不合理施肥、农业面源污染风险大的现状,试验通过在滇池流域桃树-大豆间作模式下施用不同比例的缓释肥(处理Ⅰ(2/3缓释肥+1/3复合肥)、处理Ⅱ(全部施用缓释肥)、CK(全部施用复合肥)),对在自然降雨形成的地表径流进行了采样与分析,研究了不同比例缓释肥施用对农田地表径流中氮、磷流失量的影响;同时,通过定期对土壤样品的采集与分析研究了施用不同比例的缓释肥对土壤养分及物理性质的影响。结果表明:与CK相比,处理Ⅰ与处理Ⅱ的总氮流失量分别削减了16.77%和24.99%,铵氮流失量分别削减了24.65%和29.74%,硝氮流失量分别削减了16.06%和30.42%,总磷流失量分别削减了31.51%和34.60%。随着时间的推移,全部施用缓释肥可以使0—20cm和20—40cm 2个土层的养分含量显著高于对照。因此,在桃树-大豆间作模式中,施用缓释肥显著降低了氮、磷流失量,并提高了土壤中养分含量。     

上海郊区农田氮养分平衡及其对土壤速效氮含量的影响

通过对上海郊区的43块定位农田连续3年的跟踪监测分析，比较了50种作物以及5种不同轮作农田的氮养分平衡状况及其对土壤速效氮含量的影响。结果表明：（1）不同作物农田的氮养分盈余趋势为水生蔬菜类≥水果类〉旱作蔬菜≥大田作物≥草皮；不同轮作农田氮养分盈余大小表现为：菜菜轮作〉果树单作〉菜作轮作〉草皮单作〉作物轮作；（2）不同作物及不同轮作农田收获时土壤速效氮含量随土层的加深而逐渐降低，氮养分盈余多的农田土壤的速效氮含量也高；（3）不同作物以及不同轮作农田氮养分盈余与收获时土壤表层（0～30cm）的硝态氮和铵态氮含量呈正相关。     

基于土壤养分平衡的畜禽养殖承载力研究

为了合理控制畜禽养殖规模、有效降低畜禽养殖污染,采集江门市新会区水田、菜地、园地和林地共35个土壤样品,监测N、P养分以及Cu、Zn、As等重金属含量。基于土壤养分平衡模型,对适宜的畜禽养殖量进行了研究。结果显示,新会区土壤肥力水平较高,在35个监测点中,有29个点位土壤的全氮含量超过1.2g·kg~(-1),占比82.9%;11个镇街中,除了大泽,其余10个镇街的部分土壤存在N肥或P肥过剩,部分农用地土壤还同时出现N肥和P肥过剩;部分果园土壤出现As超标,沙堆、古井、罗坑三个镇果园土壤As超标倍数分别为1.76、0.66、0.21,古井林地、双水、司前的水田As超标倍数分别为0.31、0.15、0.082;全区现状畜禽养殖总量为125.7万头猪当量,而基于土壤养分平衡的畜禽养殖总量为27.10万头猪当量。因此,在新会区畜禽养殖污染防治工作中,除了需要大幅削减各镇的养殖规模、提高有机肥施用比例外,同时需关注畜禽粪便施用可能导致的农用地As污染风险。     

种养结合生产区农田磷素平衡分析——以山东禹城为例

根据养分平衡理论对种养结合区禹城农田系统磷素盈亏状况进行了计算分析,结果表明,从1980年到2005年该区域农田系统的磷素输入、输出和盈余均呈现增长趋势,按耕地面积平均磷素输入量由35．8kgP2O5·hm^-2·a^-1增加到296．9kgP2O5·hm^2·a^-1、磷素输出量由29．6kgP2O5·hm^-2a^1增加到148．0kgP2O5·hm^-2·a^-1,因为输入增加速度大于其输出增加速度,导致磷素盈余量由6．2kgP2O5·hm^-2·a^-1增加到148,9kgP2O5·hm^-2a^-1;从空间差异来看,在11个乡镇中除2个乡镇的耕地表现为磷素亏缺外,其余9个乡镇的耕地均不同程度地呈现出磷素盈余,其中有1个乡镇的盈余量较低,按耕地平均为55.3kgP2O5·hm^-2·a^-1,有7个乡镇的盈余量按耕地平均都在100．0kgP2O5·hm^-2·a^-1以上,磷素盈余量最高的达到297．8kgP2O5·hm^-2·a^-1,远高于欧盟一些国家法令规定的农田磷素盈余限量标准。禹城农田系统磷素的大量盈余,主要源于化肥磷投入增加,特别是粪便磷的快速增长,所以,为了减少磷素盈余损失,应适量减少化肥磷投入,同时对粪便磷在区域内进行合理管理和调配施用。     

Nitrogen and Phosphorus Losses with Drainage Runoff and Field Balance as a Result of Crop Management

Abstract

Two high‐input and two low‐input crop‐management systems, one reference treatment with field crop rotation, and one long‐term moderately treated pasture were studied and compared in respect to nitrogen (N) and phosphorus (P) flow and balance. The experiment was conducted on tile‐drained plots covered by Endocalcari‐Endohypogleyic Cambisols. The least Nmin (mineral nitrogen) leaching losses were registered in the pasture. The high‐input management systems did not consistently result in larger losses of Nmin [mainly nitrate (NO₃)‐N] and Ptot (total phosphorus) in the drainage water. The leaching of Nmin depended more on amount of the drainage water leaving the site, soil organic matter/humus, and soil Ntot content (positive correlation) as well as the content of water‐stable aggregates (negative correlation). The higher concentrations of Ptot in drainage runoff in the organic (ORG1) treatment and pasture during the second rotation might be conditioned of ley root system impact. Ptot leaching was positively correlated to the available P₂O₅‐AL in the topsoil. Negative N field balance was determined in all the treatments, except ORG2 and LTP in 1995–1999, whereas it was negative only in the reference plots (REF) in the 2001–2003 rotation because of the increased crop residues and drier climatic conditions. Phosphorus balance was slightly negative in the ORG1 and reference treatments during both rotations.     

苕溪流域茶园不同种植模式下地表径流氮磷流失特征

为探讨苕溪流域不同种植模式下茶园地表径流氮磷养分流失特征,于2010年5-10月对等高种植和顺坡种植2种种植模式下茶园地表径流水样进行取样测定,分析径流水样中的氮磷元素各指标的含量、形态特征及其随时间的变化规律。结果表明:无论是顺坡种植还是等高种植,茶园径流中氮素各指标含量的峰值均出现在6月底或7月初,茶园径流中磷素各指标含量的峰值出现在6月底、7月初或9月初。在整个监测时期内,等高种植茶园径流中总氮、硝氮、铵氮含量分别比顺坡种植茶园低8.54%～43.01%,4.05%～46.70%,5.92%～33.19%,但2种种植模式间不存在显著差异;等高种植茶园径流水中总磷、可溶态总磷、颗粒态磷的含量分别比顺坡种植低8.51%～31.07%,0.39%～17.91%,8.45%～36.86%,2种种植模式之间径流水中总磷、颗粒态磷含量存在极显著差异,可溶态磷含量不存在显著差异。无论是顺坡种植还是等高种植,硝态氮均为茶园氮素地表径流流失的主要形态,颗粒态磷则是茶园磷素地表径流流失的主要形态。总的来说,等高种植模式能有效地截留茶园氮磷营养元素,防止其随地表径流流失。     

土壤类型和施氮量对连作春玉米产量及氮素平衡的影响

以吉林省春玉米连作体系为研究对象,采用多因素方差分析的方法,对多年田间定位试验结果进行分析比较,以探讨土壤类型变异对土壤―作物系统氮素平衡的影响。通过在相同气候条件下,2种土壤类型(黑土(黏化湿润均腐土)和风砂土(湿润冲积新成土))上开展的连续4年的氮肥施用量(0、168、312 kg hm~(-2))田间定位试验,研究了不同土壤类型间玉米产量、氮素矿化、残留及氮素表观损失的差异。结果表明,土壤类型显著影响玉米产量,黑土的玉米籽粒产量较高(6 469~10 106 kg hm~(-2)),平均为8 623 kg hm~(-2),风砂土的玉米籽粒产量较低(1 386~8 196kg hm~(-2)),平均为5911 kg hm~(-2);黑土和风砂土玉米籽粒产量的年际间(2009―2012年)变异系数分别为13.4%和59.1%,黑土的玉米籽粒产量稳定性显著大于风砂土;黑土连续4季氮素总表观矿化量为328 kg hm~(-2),为风砂土的2.2倍;受土壤质地影响,黑土收获后0~100 cm土层土壤矿质氮残留量为99~321 kg hm~(-2),显著高于风砂土(38~77 kg hm~(-2));在中等施氮(168 kg hm~(-2))条件下,黑土与风砂土的氮肥表观损失量无显著差异,分别为320 kg hm~(-2)和315 kg hm~(-2);当施氮量增加至312 kg hm~(-2)时,黑土和风砂土的氮肥表观损失量均显著增加,且风砂土的氮肥表观损失量达到827 kg hm~(-2),显著高于黑土。由于受土壤质地和土壤供肥能力的影响,土壤类型会对玉米产量、氮素矿化和表观损失有一定的影响,因此,在氮肥优化管理中应考虑土壤类型的变异。     

华中地区两种典型菜地土壤中氮素的矿化特征研究

以华中地区两种典型的菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了菜地土壤氮素的矿化规律和矿化特征.结果表明,黄棕壤和潮土氮素的矿化以硝态氮量较多,铵态氮较少.两种土壤的矿化速率随培养时间的延长而降低,培养13周以后黄棕壤的矿化速率为N 0.13 mg/(kg.d),潮土为N 0.32 mg/(kg.d).随着培养时间的延长,黄棕壤和潮土的累计氮矿化量缓慢增长.培养结束时黄棕壤矿化量为N 68.65 mg/kg,潮土矿化量为N109.37 mg/kg,分别占土壤全氮量的24.52％和21.45％.黄棕壤和潮土氮素的矿化势分别为N 74.63 mg/kg和123.45mg,/kg,分别占土壤全氮量的26.65％和24.21％.     

“稻-鸭-虾”生态种养模式水体中的氮磷浓度及藻类生物量变化

[目的]对"稻—鸭—虾"生态种养模式水体中氮磷浓度及藻类生物量的变化进行研究,为控制稻田排水中氮磷引起的农业面源污染,改善稻田生态环境提供科学参考。[方法]对比"稻—鸭—虾"生态种养模式与常规种植模式,分析不同种植模式下的差异及优越性,重点研究"稻—鸭—虾"的内在协同作用对水体中氮磷及藻类的变化影响。[结果]①相比于常规种植,"稻—鸭—虾"生态种养稻田水体中总氮(TN)、总磷(TP)含量分别减少32.43%和19.35%,且对初始灌溉水中TN,TP的去除率可达到38.7%和26.9%。②"稻—鸭—虾"生态种养可改变稻田水体中氮磷的形态,在水稻全生育期内,可溶性磷(DTP)和颗粒态磷(PP)比例更加稳定,而在水稻后期,稻田水体中有机氮(ON)比例显著提高。③"稻—鸭—虾"生态种养改善了水体中藻类植物群落结构,稻田排水中藻类生物多样性指数提高到2.34。④相比于常规种植,"稻—鸭—虾"生态种养中水稻的有效穗、穗粒数和结实率分别提高了4.83%,5.28%和2.84%,稻米中蛋白质含量增加了8.15%,显著提高经济效益。[结论]相比于常规种植,"稻—鸭—虾"生态种养既能有效减少稻田水体中N,P含量,增加水体稳定性,又能提高水稻的有效穗、穗粒数和结实率,增加了经济效益,且并未带来重金属污染风险,是值得推广的大田种养技术。     

设施高肥力蔬菜地氮素调控下磷素特征研究

设施蔬菜种植中存在不合理施肥现象,土壤养分严重失调。为了解设施蔬菜地高氮肥力水平下不同氮素水平对磷素的养分吸收影响,2004—2007年在山东寿光进行不同氮素水平调控和秸秆还田试验,并于2007年冬春季进行裂区淋滤试验。结果表明,不同水平的氮素调控影响磷素含量变化,空白(NN)、有机肥(MN)、有机肥+秸秆(MN+S)供氮水平下土壤全磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+S,全磷增幅传统氮素(CN)传统氮素+秸秆(CN+S)氮素优化+秸秆(SN+S)氮素优化(SN)。CN、CN+S供氮水平下土壤速效磷含量达到213.7、225.4 mg·kg-1,增长了17.1%、23.5%,磷素累积明显;其他供氮水平下速效磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+SSN+SSNCNCN+S,减少氮素供应有利于减缓磷素累积,促进磷的吸收利用。除NN供氮水平下土壤有机磷含量下降外,其他处理均不同程度增加,CN、CN+S供氮水平下土壤有机磷含量累积明显(308.4、331.4 mg·kg-1),分别增长了28.5%、38.2%。SN+S供氮水平下磷的吸收系数(P2O5,mg·100 g-1)达到了1 571,增长了143.6%;CN、CN+S供氮水平下磷的吸收系数出现了负增长,CN供氮水平下达到了416(P2O5,mg·100 g-1),下降了35.5%。添加小麦秸秆极大地提高了磷的吸收能力,在一定程度上能减缓土壤速效磷的累积。淋溶液中全磷含量SNSN+S,有机磷含量SNSN+S,秸秆还田对阻控有机磷素淋溶有一定的作用,但整个冬春生长季渗滤液中全磷含量在2.6~12.0 mg·L-1,有机磷含量在0.42~4.1 mg·L-1,淋出液水质仍超过了国家安全水质标准。因此,在高肥力水平下进行氮素调控,优化氮素供应量,促进了磷素的吸收利用,对农民在高肥力水平下施肥具有指导意义。建议农民在以后的种植中减少氮肥供应量及添加高碳源秸秆进行还田,以提高肥料的利用率,减少氮磷对土壤及水体的污染。     

江汉平原棉田地表径流氮磷养分流失规律

2008年和2009年连续2年设置田间试验,采用径流池收集对照与农民习惯施肥2种处理的地表径流,研究江汉平原区棉花种植模式下地表径流产生规律,氮、磷流失规律,肥料氮、磷流失系数及其影响因素。结果表明,江汉平原地区地表径流主要发生在3-8月降雨比较集中的时期,径流产生量随产流时段降雨量的增加而增加,年降雨产流系数平均为26.0%。2008年和2009年农民习惯施肥处理的氮流失量分别是36.14,89.52kg/hm2,磷流失量分别是0.42,10.07kg/hm2,氮、磷流失量的年际间差异较大。氮流失的主要形态是硝态氮,其2008年和2009年的流失量分别占氮流失量的92.8%和64.2%,其次是颗粒态氮,以铵态氮形式流失的只是极小一部分;磷主要以颗粒态磷形式流失,其次是可溶性磷,尤其在产流时段降雨量大的年份,颗粒态磷的流失量占到总磷的90%以上。综合2008-2009年的结果,肥料氮、磷的流失率分别为5.4%和3.1%。氮、磷的流失量主要受施肥、产流时段降雨量和作物覆盖率影响,施肥导致氮、磷养分流失量增加,产流时段降雨量越大,作物覆盖率越低,则氮、磷养分流失量越大。