长期定位施肥对水稻土磷素形态的影响

本文通过长期定位施肥试验研究了21年不同施肥处理水稻土中磷素形态及其含量的变化。结果表明,长期不施肥的土壤无论是有机磷还是无机磷中有效磷含量均呈下降趋势,而有机-无机肥配施的有机磷含量不仅高于无肥处理而且还高于单施化肥的处理,并且有利于活性和中度活性有机磷含量的提高。对无机磷的影响,有机-无机肥配施不仅有利于提高Ca-P、Al-P和Fe-P的含量,而且对促进闭蓄态磷的活化效果明显。可见有机-无机肥配施可提高土壤有机磷含量和增加土壤无机磷有效形态的含量。另从土壤有效磷对水稻产量的影响分析可知:当红壤稻田土壤有效磷含量在20mg/kg左右时,增施磷肥对水稻增产效果不明显。     

长期不同施肥下南方黄泥田有效磷对磷盈亏的响应特征

【目的】黄泥田为南方主要中低产田类型之一。通过研究长期施肥条件下南方黄泥田土壤磷素累积盈亏与有效磷的关系,为黄泥田科学施用磷肥提供理论依据。【方法】基于连续33年水稻长期定位试验,研究了不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施牛粪 (NPKM)、化肥配施秸秆 (NPKS) 四个处理土壤有效磷的变化规律及土壤磷累积盈亏状况,计算有效磷–磷盈亏响应系数。【结果】各施肥处理双季稻年份 (1983～2004年) 土壤有效磷与全磷含量呈年际上升趋势,以NPKM增幅最为明显,改为单季稻后 (2005～2015年) 则呈下降趋势,也以NPKM降幅最为明显。试验至2015年,NPK、NPKS处理有效磷含量分别为9.7 mg/kg、8.7 mg/kg,较试验初期分别下降8.3 mg/kg、9.3 mg/kg,NPKM处理与试验初期持平。CK、NPK、NPKM、NPKS处理的磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,其多年平均磷素活化系数值 (PAC) 分别为2.9%、3.5%、4.7%、4.1%,其中NPKM与NPKS处理显著高于NPK与CK处理。除双季稻NPKS处理外,不同施肥模式下双季稻与单季稻年份的土壤有效磷增减与土壤累积磷盈亏均呈显著正相关,其中双季稻年份土壤磷素 (P) 每盈余100 kg/hm2,NPK、NPKM处理有效磷分别增加4.5 mg/kg与11.2 mg/kg,而单季稻年份土壤磷素每亏缺100 kg/hm2,NPK、NPKM、NPKS处理有效磷分别减少14.6 mg/kg、23.9 mg/kg、25.9 mg/kg。双季稻磷肥年施用量 (P) 为26.2 kg/hm2时,土壤磷素呈盈亏持平状态。【结论】有机无机肥配施比单施化肥能够显著提高黄泥田土壤有效磷、全磷含量和磷素活化系数,有效磷含量与磷素累积盈亏密切相关,等磷素盈亏量下,有机无机肥配施的有效磷响应系数要高于单施化肥,而磷累积亏缺下,有效磷降幅响应比磷累积盈余下有效磷增幅响应大。     

长期不同施肥下黄泥田土壤-水稻碳氮磷生态化学计量学特征

为阐明不同施肥模式下南方黄泥田土壤-水稻碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,探讨C、N、P计量比对水稻N、P养分供应状况的指示意义,基于黄泥田长期施肥28年后的4个年份收获期数据,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+牛粪(NPKM)与化肥+全部稻草还田(NPKS)处理收获物水稻植株和土壤有机C、全N、全P含量及其生态化学比值。结果表明:1)与CK相比,长期不同施肥土壤有机C、全N、全P含量分别增幅11.3%~39.1%、19.3%~43.1%、34.5%~69.0%,均以NPKM处理最高。土壤有机C、全N、全P相互间均呈显著正相关,且三者与籽粒、秸秆产量均呈显著正相关;土壤全N、全P也分别与对应的植株全N、全P呈极显著正相关,土壤有机C与植株有机C呈显著负相关;2)不同处理籽粒N:P变化范围为4.99~6.29、秸秆N:P变化范围为7.28~11.76。随着外源N、P的补充,各施肥均不同程度地降低了籽粒与秸秆C:N、N:P、C:P,与NPK处理相比,NPKM与NPKS处理籽粒、秸秆的上述比值呈进一步降低趋势,NPKM降幅尤为明显;3)不同施肥模式下水稻植株N:P及C:P与土壤P素、植株产量均呈显著负相关,显示黄泥田各施肥不同程度地受到P素限制而N素供应相对丰富,这与土壤养分化学诊断结果基本一致。上述说明,土壤有机C、全N、全P总量供应水平是影响黄泥田生产力的重要指标,NPKM处理对黄泥田定向培肥效果最为明显。植株N:P与产量关系对揭示该类稻田N、P限制有较好的指示作用,即较高的植株N:P而较低的产量暗示土壤P素供应相对N素缺乏。表征黄泥田水稻P素限制的植株N:P阈值范围可能较湿地生态系统(14~16)低。     

长期施肥对南方黄泥田水稻养分吸收利用的影响

黄泥田为南方广泛分布的一类中低产田,为探明长期不同施肥模式对水稻养分吸收利用的影响,基于南方黄泥田连续 35年长期定位试验平台,设置 1)不施肥(CK),2)单施化肥(NPK),3)化肥 +牛粪(NPKM),4)化肥 +稻秆还田(NPKS)4个处理,于试验的第 35年分析水稻各生育期的植株养分与累积吸收利用。结果表明,长期施肥均提高了水稻籽粒和秸秆产量,其中籽粒产量增幅 61.1%～ 97.7%,以 NPKM与NPKS处理最高,其籽粒产量分别较 NPK处理提高 22.7%和 20.4%。与 CK相比,各施肥处理成熟期籽粒 N、P、K吸收量分别增幅 137.6%～206.2%、86.0%～ 172.4%和 71.6%～142.5%,茎叶N、P、K吸收量分别增幅98.4%～240.8%、145.7%～419.8%、94.4%～142.8%,且均以 NPKM处理最高。施肥的土壤有机质、碱解N、速效 K含量分别较 CK增幅 21.0%～42.1%、34.0%～ 86.0%和 40.9%～127.3%,差异均达显著水平,有机质、碱解 N及有效 P含量以 NPKM处理提升最为显著,速效 K含量以 NPKS处理提升最为明显。不论是籽粒、茎秆还是地上部植株,成熟期 N、P、K养分吸收量均与土壤有机质含量呈极显著正相关,且 N、P、K养分吸收量分别与相应的土壤碱解 N、有效 P及速效 K含量呈显著正相关。综合考虑施肥对水稻产量、养分利用与稻田土壤肥力的影响,NPKM与 NPKS处理优于 NPK,而 NPKM与 NPKS二者产量基本相当。土壤有机质是影响黄泥田水稻植株N、P、K养分吸收累积的关键因子。     

长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒品质性状与土壤肥力因子的影响

在福建黄泥田长期定位施肥试验的第26年,研究了不同施肥处理对水稻子粒品质性状与土壤肥力因子的影响。结果表明,化肥+牛粪（NPKM）、化肥+秸秆还田（NPKS）及单施化肥（NPK）处理的水稻子粒必需氨基酸含量分别较不施肥（CK）处理提高256%、161%、131%,差异显著; 粗蛋白与淀粉含量则分别提高111141与2339个百分点,均以NPKM处理增效最为突出。各施肥处理显著提高了子粒氮、磷含量,升幅最高的NPKM处理分别比CK提高261%、311%,且提高了子粒钙、镁、硫中量元素含量。子粒氮、磷、镁、硫含量与氨基酸呈显著正相关,子粒氮、钙、硫含量与淀粉呈显著正相关。3个施肥处理均提高了土壤有机质及有效养分含量,并以速效钾的增加最为明显。此外,土壤有机质、碱解氮、速效磷等肥力因子与子粒氨基酸、淀粉品质性状均呈显著正相关; 土壤碱解氮和子粒氮含量与土壤速效磷及子粒磷含量均呈显著正相关。综合考虑施肥对水稻产量、品质性状与稻田土壤肥力的影响,以NPKM处理最优。     

长期施肥下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳演变

以江西鄱阳湖区双季稻田施肥效应和土壤肥力变化长期定位试验为对象,研究了长期施肥条件下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳(SOC)的变化规律。结果表明,不施肥或缺施N、P处理均造成SOC含量显著降低,而有机无机肥配施均促进SOC含量显著提高,且SOC含量随有机肥配施比例提高而增加;土壤有机碳储量随着外源有机碳投入的增加而增加,且随着试验年限延长,土壤有机碳储量逐渐升高;土壤有机碳储量年均变化量与外源碳年均投入量呈显著正相关关系。说明外源碳的投入有利于促进土壤有机碳含量和储量的提升。     

长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响

以农业部耕地保育福建观测实验站的长期肥料试验为平台,研究了长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施NPK(NPK)、NPK配施牛粪(NPKM)及NPK配施秸秆(NPKS)的土壤酶活性均有不同程度的提高,其中NPKM可显著提高转化酶活性,NPKS可显著提高脲酶活性。施肥均不同程度地提高了土壤细菌、真菌及放线菌的数量,尤其是放线菌数量,提高幅度均达到显著性水平;NPKS可显著提高土壤细菌数量,NPKM可显著提高土壤真菌数量。施肥均会对真菌群落产生重要影响;单施化肥对土壤细菌群落的影响不大,增施有机物料会对细菌群落产生明显影响;施用牛粪会对放线菌优势群落产生影响。以上结果表明,有机无机配施更有利于提高土壤酶活性和土壤微生物数量,提升土壤生物肥力。     

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。     

长期施肥对潮棕壤无机磷形态的影响

为提高磷肥利用效率、维持并提高土壤供磷力,在潮棕壤上进行了15年的定位施肥试验,试验处理涵盖了中国典型的8种施肥模式：不施肥（CK）、施循环猪圈肥（M）、单施氮肥（N）、施氮肥＋循环猪圈肥（N＋M）、施氮磷肥（NP）、施氮磷肥＋循环猪圈肥（NP＋M）、施氮磷钾肥（NPK）、施氮磷钾肥＋循环猪圈肥（NPK＋M）,对不同施肥模式下耕层（0～20cm）土壤无机磷进行了分级测定。研究表明：有效或缓效态无机磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P）含量在无化学磷肥直接投入的情况下均有不同幅度的下降,导致土壤无机磷库亏损;在有化学磷肥直接投入的情况下这些形态的无机磷不但能满足当季作物需求还有盈余,且以NP＋M处理盈余最多,丰富了土壤无机磷库。各处理O-P、Ca10-P形态的无机磷均有所增加,且其中部分可由盈余的有效磷素缓慢转化而来。循环猪圈肥（M）的施用能减缓各形态无机磷含量的下降;氮肥和钾肥均能极大促进植物对磷素的吸收,加速土壤磷库亏损。NP＋M施肥模式最有利于短期提高土壤供磷力,促进土壤供磷力发展。本研究还发现,有效或缓效态无机磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe8P）与有效磷相关性很好,这进一步完善了土壤供磷力的指标体系。     

长期不同施肥对南方黄泥田水稻子粒与土壤锌、 硼、 铜、 铁、 锰含量的影响

在福建黄泥田长期定位施肥试验的第26年,研究了不同施肥模式对水稻子粒与土壤微量元素含量的影响。结果表明,与不施肥（CK）相比,化肥+牛粪（NPKM）、 化肥+秸秆还田（NPKS）及单施化肥（NPK）处理的水稻子粒Zn、 B、 Cu含量均有不同程度的提高,并尤以NPKM处理最为明显,三种微量元素含量分别提高14.3%、 25.1%、 465.2%,均达差异显著水平。NPKM与NPKS处理还不同程度地提高了子粒Mn含量,但各施肥处理的子粒Fe含量均显著降低。各施肥处理尤其是NPKM与NPKS均显著提高了子粒微量元素吸收量。NPK处理的土壤有效B、 Fe、 Zn、 Cu含量与CK相比均呈下降趋势,且有效Zn、 Mn含量较试验前土壤分别降低了36.4%与24.6%,而NPKM与NPKS处理缓解了下降趋势,且NPKM处理的土壤有效Zn、 B、 Mn含量分别较CK提高46.6%、 52.0%、 43.0%,均达差异显著水平。土壤有机质与子粒B、 Cu、 Zn含量呈显著正相关,子粒必需氨基酸、 粗蛋白与子粒Zn含量呈显著正相关。以上结果说明,长期化肥配施牛粪或秸秆还田有利于提高水稻子粒Zn、 B、 Cu等微量元素含量和产量,改善子粒营养品质,一定程度上又可缓解土壤有效微量元素含量的下降,是适合南方黄泥田的施肥模式。     

西南黄壤性水稻土长期不同施肥模式下作物产量及氮肥利用率演变特征

为了解西南黄壤性水稻土长期施肥效应,通过连续19年长期定位试验,分析了西南黄壤性水稻土单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥和1/2化肥配施(0.5MNPK)、全量有机肥和全量化肥配施(MNPK)4种施肥模式对作物产量、氮肥利用率的影响及变化特征。结果表明:长期施用化肥或有机肥可显著增加作物产量,NPK、M、0.5MNPK、MNPK比CK分别显著增产56.2%、57.8%、65.0%、74.0%;各施肥处理氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥内部利用率(IE_N)、氮肥回收利用率(RE_N)、氮肥累积利用率(ARE_N)分别为10.9~20.7kg·kg~(-1)、44.7~53.8 kg·kg~(-1)、13.6%~19.6%、12.0%~16.9%,均以0.5MNPK最高,MNPK最低,高量氮肥施用导致氮肥利用率较低;长期单施化肥处理氮肥利用率随时间保持持平或呈下降趋势,施用有机肥的各处理氮肥利用率随时间呈显著上升趋势,尤其是氮肥累积利用率呈极显著上升趋势。长期施用有机肥尤其是有机无机配施作物产量稳定且氮肥利用率稳步提高。因此,常年高量施氮的黄壤性水稻土可适量减少氮肥用量,相应的进行有机无机肥料的合理配施是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。     

长期不同施肥对黄壤磷素吸附–解吸特性的影响

[目的]磷吸附–解吸特性对土壤磷素有效性和环境流失风险有重要影响.研究长期不同施肥对黄壤旱地磷吸附–解吸特性的影响,可为黄壤区合理施用磷肥提供理论依据.[方法]供试黄壤肥力长期定位试验位于贵阳,始于1995年.设有对照(CK)、施氮钾肥(NK)、施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥化肥配施(MNPK)5个处理...     

不同灌溉和施肥模式对稻田磷形态转化和有效性的影响

为阐明不同灌溉和施肥模式对水稻磷吸收和利用效率、稻田土壤磷形态转化特征的影响及其对土壤磷素有效性的贡献,该研究以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌（Conventional Flooding,CF）、干湿交替（Alternate Wet and Dry irrigation,AWD）2种灌溉模式,以及不施肥（CK）、常规尿素（Ureal,100%PU）、常规尿素减氮20%（80% of Urea,80%PU）、缓控释复合肥减氮20%+生物炭（80% of Control-Released Fertilizer+Biochar,80%CRF+BC）和稳定性复合肥减氮20%+生物碳（80% of Stable Fertilizer+Biochar,80%SF+BC）5种施肥模式,对比分析了不同灌溉和施肥模式下水稻产量、磷吸收效率、稻田土壤磷有效性及土壤磷形态变化特征。1）与CF相比,AWD灌溉模式下80%CRF+BC和80%SF+BC处理水稻产量显著高于100%PU和80%PU处理（P<0.05）;2）AWD灌溉显著增加了成熟期80%SF+BC处理水稻穗部磷累积量,且80%CRF+BC与80%SF+BC处理水稻各器官磷累积量、磷吸收效率与磷肥偏生产力均显著高于80%PU处理;3）AWD灌溉显著提高80%CRF+BC和80%SF+BC处理土壤有效磷、无机磷、有机磷含量与磷活化系数,以及土壤各形态无机磷和0～15 cm 土壤中活性有机磷（Moderately Labile Organic Phosphorus,MLOP）、活性有机磷（Labile Organic Phosphorus,LOP）含量,且其含量均显著高于两组尿素处理;4）相关分析表明,土壤中稳态有机磷（Moderately Resistant Organic Phosphorus,MROP）、LOP、MLOP和Al-P是土壤有效磷的主要决策因子,O-P（闭蓄态磷）和Ca-P是有效磷的主要限制因子。通过适宜的水肥管理提高MROP、LOP、MLOP含量可能是提高土壤有效磷的潜在有效途径。AWD灌溉模式下,生物炭配施稳定性复合肥/缓控释肥能通过调控土壤磷形态转化和磷素活化提高稻田磷有效性,进而提高水稻磷吸收累积和磷素利用效率。研究结果可为通过不同水肥管理模式提高水稻磷利用效率提供理论依据。     

长期施肥对塿土磷素状况的影响

利用塿土12年长期肥料定位试验,研究了不同施肥方式对耕层土壤全磷(TP)、有机磷(OP)与有效磷（Olsen-P）的影响。结果表明,施用化学磷肥提高了耕层土壤TP、Olsen-P含量,但并未提高OP含量;对照与磷钾处理的OP含量有降低趋势。当基于含氮量施有机肥时,土壤TP和Olsen-P含量大幅度提高,也提高了OP含量,但OP/TP比率在降低到一定程度后维持在一个较为稳定的水平;即使施用有机肥的处理,磷素也主要以无机形态累积。土壤Olsen-P与TP或两者的增加量都呈显著的线性相关,塿土TP每提高100 mg/kg,Olsen-P增加量约为20.8 mg/kg,且单位土壤全磷增加带来的Olsen-P增加有随施肥时间降低的趋势。在土壤Olsen-P含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量。基于有机肥中磷素含量来推荐有机肥施用或延长其施用的时间间隔,将有助于减少由于有机肥施用带来的磷素大量快速累积。     

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。