东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

不同氮素形态及配比对玉米生长、氮素利用及产量的影响

通过两年大田随机区组试验,研究不同形态氮素运筹对玉米关键时期无机氮含量、光合特性、干物质和氮素积累与转运、氮肥利用率、产量和经济效益的影响。所有处理进行分层操作,设置不施氮肥(CK)、普通尿素一次施肥(PU1)、普通尿素传统施肥(PU2,60%种肥 + 40%追肥)、普通尿素分层施肥(PU3,上层 20%N +中层 30%N +下层 50%N)、缓释尿素(PCU)与普通尿素(PU)掺混分层基施[上层 20%N(普通尿素)+中层30%N(配施)+下层 50%N(配施),PCU1(PCU ∶PU=中 3 ∶7、下 3 ∶7)、PCU2(PCU ∶PU=中 5 ∶5、下 5 ∶5)、PCU3(PCU∶PU=中 3 ∶7、下 5 ∶5)、PCU4(PCU ∶PU=中 5 ∶5、下 3 ∶7)]共 8个处理。结果表明,普通尿素分层基施和缓释 /普通尿素掺混分层基施均能提高玉米吐丝期和灌浆期 10～ 20和 20～ 30 cm土层无机氮含量及穗位叶叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,降低胞间 CO 2浓度,增加成熟期干物质和氮素积累量,促进吐丝后干物质和氮素积累转运,提高肥料利用率;与普通尿素分层施肥相比,缓释 /普通尿素掺混分层基施效果更好;各处理中 PCU4的干物质积累量、氮素积累量、氮收获指数、氮肥偏生产力和氮肥利用率最高,分别为 23.55×10 3 kg·hm-2、190.85 kg·hm -2、0.54、63.18 kg·kg -1和43.53%;缓释 /普通尿素掺混分层基施更有利于提高产量和经济效益,PCU4处理 2017和 2018年产量最高,分别为 13 899.08和 12 439.35 kg·hm -2,经济效益分别为 17 022.24和 14 832.65元·hm -2。综上所述,普通尿素分层施肥和缓释 /普通尿素掺混分层基施能增加玉米吐丝期后的土壤无机氮含量,改善叶片光合特性,促进干物质和氮素的积累与转运,提高肥料利用效率,缓释 /普通尿素掺混分层基施更有助于提高玉米产量和经济效益,其中 PCU4处理的效果最佳。     

长期不同土地利用方式对潮棕壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner法测定了长期(16 a)定位的不同土地利用方式(水田、旱地和林地)下潮棕壤有机氮各组分的含量。结果表明:在0～60 cm土层,3种土壤有机氮均以非酸解性氮为主,且酸解性全氮及酸解各组分氮含量及其占全氮的比例总体上以表层土壤(0～20 cm)为最高。0～60 cm土层土壤酸解性全氮含量及0～40 cm土层土壤酸解各组分氮含量均随土层深度增加而下降,但0～60 cm土层土壤酸解性全氮及其各组分氮占全氮比例的剖面分布均无明显规律。相同土层,水田和旱地土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比例的规律性相同,即均为未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮,而林地土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比例则无明显规律。与水田相比,旱地和林地均可显著增加表层土壤酸解性全氮及酸解氨态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮的含量及其占全氮的比例,其中,旱地增加土壤酸解氨态氮的效果最为明显,而林地增加土壤酸解氨基酸态氮和氨基糖态氮的效果最为明显,总体上以水田改为林地后增加土壤易矿化分解的酸解氮的效果最为明显,提高土壤供氮的潜力最大。     

土壤微生物量氮对小麦各生育期氮素形态的调控

[目的]土壤中氮素的有效性很大程度上影响着作物对氮的吸收.明确各形态氮素对作物吸氮量的贡献,研究调控土壤氮素形态的因素,为培育氮素高效和作物高产的土壤提供理论依据.[方法]试验基于河南新乡的"国家潮土土壤肥力与肥料效益监测基地"长期定位试验,以不施肥 (CK)、施NPK化肥 (NPK) 和1.5倍NPK化肥并配施有机肥...     

长期不同施肥对棕壤微生物量磷及其周转的影响

研究棕壤定位试验27年后,长期不同施肥条件下土壤微生物量磷在玉米生长季内的变化及其对植物营养的贡献。结果表明,长期施用化学磷肥或有机肥均能增加土壤微生物磷的含量,尤以有机肥的作用更显著;长期单一的施用氮肥降低了微生物量磷的含量。玉米生长季内土壤微生物量磷的动态变化呈先上升后下降的趋势,其含量最大值出现在玉米生长中后期;一个生长季后,各处理微生物量磷的含量都较施肥前有所下降。长期施肥增加了土壤微生物体的供磷量,微生物体供磷量与玉米产量及吸磷量关系密切,占玉米植株体吸磷量的11.79%～34.46%。不同施肥处理土壤微生物量磷的周转期为0.68～1.61年,施肥延长了微生物量磷的周转期;但单施氮肥加速了其周转。土壤微生物量磷能反映土壤磷素肥力水平。     

玉米植株不同部位还田土壤活性碳、氮的动态变化

探讨玉米植株不同部位腐解对还田土壤活性碳、 氮动态变化的影响。采用室内培养方法,通过动态监测土壤微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）、可溶性碳（DOC）和矿质氮含量,研究等量玉米根茬、秸秆、茎及叶4个部位在连续7季还田（秸秆+根茬还田）和不还田土壤（仅根茬还田）中的腐解转化特征。结果表明,秸秆腐解的最初 7 d是土壤活性碳、 氮动态变化的高峰期;腐解期间（62 d）SMBC、SMBN含量表现为添加秸秆始终高于根茬,叶分别在前28 d、14 d内高于茎,后期则低于茎,秸秆介于茎、叶之间;土壤DOC、矿质氮含量为叶＞秸秆＞茎＞根茬;培养结束时,各处理SMBC和矿质氮含量均较起始（0 d）显著提高,DOC含量基本保持不变,SMBN含量显著下降。与不还田土壤相比,还田土壤对新鲜残体的腐解影响不显著,且两者间土壤活性氮组分的差异较碳组分明显。腐解期间土壤活性碳、 氮的动态变化主要取决于各器官碳、 氮等化学组分的差异性,等量秸秆较根茬更有利于补充土壤活性碳、氮数量,土壤活性氮组分对还田土壤的响应较碳组分灵敏。     

长期不同施氮处理玉米根茬的田间分解特性

以7年氮肥定位试验地玉米根茬为研究对象,通过把玉米根茬按2%比例与15 cm和45 cm土层深度的土壤混合后田间埋袋的方法,研究长期不同施氮量处理[分别为0 kg(N)?hm?2、120 kg(N)?hm?2和240 kg(N)?hm?2]的玉米根茬(分别用R0、R120、R240表示),在陕西省长武黑垆土中埋藏分解1 a后对土壤碳、氮组分的影响及根茬有机碳的分解特性。与未添加玉米根茬的对照土壤相比,玉米根茬加入能够显著增加各层土壤的微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量,3种施氮量处理间差异不显著。随着分解时间延长,土壤可溶性有机物中结构相对复杂的芳香类化合物比例逐渐增加。分解1 a后,R0、R120和R240根茬的有机碳残留率在15 cm土层中分别为44.4%、35.3%和34.9%,在45 cm土层中分别为53.3%、44.3%和42.5%。R0根茬的碳残留率显著高于R120和R240;玉米根茬在15 cm土层的碳分解率和分解速率常数显著高于45 cm土层。采用一级动力学方程拟合玉米根茬碳残留率变化结果显示,R0、R120和R240根茬有机碳分解95%所需要的时间在45 cm土层比15cm土层分别长3.2 a、2.3 a和1.9 a。氮肥施用量影响玉米根茬在土壤中的分解特性,在评价农田氮肥施用与土壤固碳时,应考虑不同氮肥用量下残茬养分组成及其在土壤中分解的差异。     

不同缓释有机复肥对夏玉米产量及氮素利用效率的影响

采用田间小区试验,研究了不同缓释有机复肥对夏玉米产量和氮素利用效率的影响。结果表明,以污泥滤饼(沼渣)为主要有机原料生产的胶结型、胶结-包膜型和混合型(30%胶结型缓释肥+70%胶结-包膜型缓释肥)有机复肥较等氮等磷等钾养分用量的常规施肥(化肥+有机肥)分别增加夏玉米产量7.9%、14.9%和20.1%,分别提高氮素利用率8.5、18.0和25.3个百分点,分别提高氮素农学效率0.71、1.33和1.77倍。本试验条件下,混合型缓释有机复肥能保证养分释放动态与夏玉米需肥规律基本吻合,因而增产效果最好,并显著提高了氮素利用效率。     

春玉米产量、氮素利用及矿质氮平衡对施氮的响应

通过在辽宁省昌图县的田间试验,研究了不同施氮水平(0、60、120、180、240和300 kg hm-2)对春玉米产量、氮素利用及农田矿质氮平衡的影响。结果表明:春玉米产量随施氮量增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg hm-2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量增加先增加后降低,在施氮量180 kg hm-2时达到最大,为27.95%。随着施氮量增加,氮肥农学利用率、氮素吸收效率和氮素偏生产力均显著降低,而氮肥生理利用率和氮肥表观残留率均先增加后降低,这与氮肥表观损失率的变化正好相反。作物吸氮量随施氮量增加而显著增加,氮盈余主要以土壤残留为主,表观损失在氮盈余中的比例虽小,但随着施氮量增加而明显增加。低量施氮(<180 kg hm-2)主要引起土壤矿质氮残留量的显著增加,而高量施氮(240 kg hm-2和300 kg hm-2)主要引起土壤氮素表观损失量的显著增加。在本试验条件下,合理施氮量应控制在180～209 kg hm-2左右。     

不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤氮素矿化的影响

为揭示不同培肥措施对采煤塌陷区复垦土壤氮素矿化特征,采用间歇淋洗好气培养法,研究了不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MCF)和化肥配施生物有机肥(MCFB)5种培肥措施对复垦4年和8年土壤矿质态氮和可溶性有机氮变化及氮素矿化特征的影响。结果表明:间歇淋洗好气培养过程中,复垦8年土壤累积NO_3~-—N产生量较4年增加2.63%~26.83%,NH_4~+—N累积产生量增加12.50%~32.14%,可溶性有机氮(SON)累积产生量在CF和M处理下减少31.59%~62.50%,其他处理增加3.44%~34.69%。同一复垦年限下NO_3~-—N、NH_4~+—N和SON累积产生量均以MCFB最高。从矿化参数来看,5种培肥措施土壤矿化势(N_0)均表现为复垦8年高于复垦4年土壤,增加幅度为MCFB(26.9%)CK(15.9%)CF(15.0%)M(12.7%)MCF(4.8%);CK和CF处理下潜在可矿化有机氮(N_0/N)随复垦年限增加而减少,减少率分别为9.4%和13.8%,其余3种培肥措施N_0/N呈增加趋势,增加率表现为MCF(13.2%)MCFB(7.5%)M(2.8%);MCF处理下矿化率(N_t/N)随复垦年限增加而增加,增加率为13.2%,其余4种培肥措施的矿化率(N_t/N)均表现为复垦8年低于复垦4年土壤,减少幅度为CF(12.1%)CK(9.4%)MCFB(7.5%)M(2.7%)。不同处理间N_0、N_0/N和N_t/N值则均以8年复垦土壤的MCFB处理最高。综合来看,经过连续8年复垦,化肥配施生物有机肥较其他培肥措施更大程度上提高了各项矿化参数值,但随着复垦年限的增加,以化肥配施有机肥处理的N_0、N_0/N的增加幅度最大,以化肥配施生物有机肥处理的N_t/N减少率最低,长期单施化肥有降低潜在可矿化有机氮量(N_0/N)的趋势。     

长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化

土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg-1·pH-1)相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08～28.01 mmol·kg-1·pH-1),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg-1·pH-1。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。     

长期不同施肥下褐土养分及酶活性的生态化学计量特征

  【目的】  研究长期不同施肥条件下褐土养分含量和与土壤有机质水解、碳氮磷有效性相关的酶活性及其化学计量变化特征,以深刻认识农田土壤元素循环的生物地球化学特征。  【方法】  依托1992年开始的山西寿阳旱地农田生态系统野外长期定位试验,选取其中不施肥对照(CK),4个单施无机肥处理(N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄),3个无机肥和有机肥配施处理 (N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂) 和1个单施有机肥处理 (M₆) 进行研究。于1992、2001、2006和2016年,分析了表层土壤 (0—20 cm) 中有机碳(C)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮 (AN) 和有效磷 (AP) 含量及与碳氮磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶 (β-1,4-glucosidase, BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosidase, NAG)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性。计算土壤养分之间和酶之间的化学计量比 (C∶TN、C∶TP、TN∶TP和lnBG/lnNAG、lnBG/lnALP、lnNAG/lnALP)。计算酶向量角度 (vector angle) 和向量长度(vector length)。以向量角>45°或者<45°的多少来评价微生物受磷、氮限制的程度,向量角>45°越多表示微生物受磷限制越强,向量角<45°越多表示微生物受氮限制越强。以向量长度评价微生物受碳限制的程度,向量长度越长表示微生物受碳限制越强。  【结果】  1) 除N₄P₄处理土壤C : TN显著高于M₆处理外,其他化肥和有机肥处理之间C : TN和C : TP不存在显著差异,而土壤TN : TP在各施肥处理下显著低于M₆处理 (P<0.05)。与CK相比,M₆处理C∶TN显著降低了30.2% ,TN∶TP显著升高了41.0%;N₄P₄处理C∶TP显著降低了23.3%,TN∶TP降低了17.6% (P>0.05)。土壤C∶AN平均为2.11～2.29,处理之间无显著差异;土壤C∶AP和AN∶AP随化肥和有机肥投入量增加而降低,4个有机肥处理的土壤C∶AP和AN∶AP降幅大于4个化肥处理。2)长期N₂P₂、N₃P₃和N₄P₄处理下,土壤lnBG/lnNAG、酶向量角度和酶向量长度略高于各有机肥处理(P>0.05),而lnNAG/lnALP略低于各有机肥处理(P>0.05);与1992年 (试验开始年)相比,施肥处理后土壤lnBG/lnNAG均升高,lnNAG/lnALP均降低,向量角整体>45°,向量长度增加了11.1%～52.4%。3)相关性分析表明, AN与BG、NAG、ALP活性、lnBG/lnNAG及lnNAG/lnALP之间存在显著相关性;土壤C∶TN、C∶AN与酶活性lnBG/lnNAG、土壤TN∶TP与lnNAG/lnALP之间存在显著正相关,lnBG/lnALP与任何环境因子间都不存显著相关性。  【结论】  长期单施化肥易增加作物对有机碳的消耗和土壤稳定态磷素固持,微生物面临的碳、磷限制加剧;有机肥带入土壤的有机氮,加速了有机质分解,显著提高了土壤有效磷含量,有效缓解资源限制,促进褐土元素周转。综上,长期施肥显著改变了褐土元素化学计量特征,引起酶化学计量非稳态变化,土壤酶活性表现出强烈的资源依赖性。     

长期不同施肥对土壤各粒级组分中氮含量及分配比例的影响

土壤培肥过程中氮素的积累和在各级土壤颗粒中的分配对了解土壤氮素积累机制和氮素的可持续管理具有重要意义。本研究以红壤旱地长期定位试验为基础,采用离心法分离土壤颗粒,通过分析氮素在土壤不同颗粒中的含量,研究长期施肥对土壤中不同粒级土壤氮的分配的影响。结果表明,施肥二十年后,在020 cm土层,施肥处理的全氮含量在1.19~1.98 g/kg 之间,施肥处理全氮含量显著高于不施肥处理（CK）。在2040 cm土层,土壤全氮含量分布在0.59~0.84 g/kg之间,显著低于表层土壤氮含量; 在020 cm土层,与氮磷钾化肥配施处理（NPK）相比,单施或者配施有机肥的土壤与砂粒、 粗粉粒、 细粉粒、 粘粒结合的氮含量分别提高220%、 84%、 46%和26%。而在2040 cm土层,与NPK处理相比,有机肥的施用仅提高了与细粉粒、 粘粒结合的氮含量,降低了与粗粉粒结合的氮含量; 在020 cm土层中,红壤氮素主要分布在粘粒中。2040 cm土层CK、 NPK和氮磷钾配施加秸秆还田处理（NPKS）表现为与粗粉粒结合的氮的分配比例最高,而施用有机肥的处理氮素分布仍以粘粒占比例最高。相关分析表明,土壤表层＜5 m粒级的土壤颗粒中氮含量和作物的经济产量呈显著性正相关。长期施用有机肥可以显著提高表层土壤全氮及与各个颗粒结合氮的含量,不同处理的氮主要保存在粘粒中。而亚表层土壤中,施化肥或者秸秆还田加速了粘粒结合态氮的耗竭,配施有机肥促进了氮在粘粒中的积累,也更有利于土壤全氮的积累,是可持续的氮素管理措施。     

长期不同施肥下红壤氮素的演变特征

为阐明长期不同施肥对红壤全氮和碱解氮含量变化的影响,探讨提高土壤肥力和合理施肥的模式,连续观测了16年不同施肥处理的红壤全氮和碱解氮含量,并分析了其相关关系。结果表明,不同施肥16年后,增量氮磷钾化肥有机肥配施(1.5NPKM)处理的土壤全氮含量呈上升趋势,16年增加了43.9%,年均增加0.03 g.kg-1;氮磷钾配合施用及其配施有机物(NPK、NPKS、NPKM和M)处理的土壤全氮含量随时间变化不大,基本维持在0.90~1.33 g.kg-1;不施氮肥(CK、PK)和氮磷(NP)、氮钾(NK)配施下的土壤全氮含量呈下降趋势,这4个处理的土壤全氮16年平均下降了33.8%,年均下降0.02 g.kg-1。不同施肥的土壤碱解氮变化趋势与全氮类似,1.5NPKM处理的土壤碱解氮16年上升86.0%,年均增加3.33 mg.kg-1;NP、NK、NPK、NPKS、NPKM和M处理的土壤碱解氮随时间变化不大,基本维持在84.4~110 mg.kg-1;而CK、PK两处理的土壤碱解氮含量平均下降了30.3%,年均下降1.66 mg.kg-1。在不同施肥处理下,土壤碱解氮含量均与全氮含量呈显著正相关。单施有机肥、无机氮磷钾合理配比、以及有机-无机肥配施是维持和提高土壤氮素肥力的有效措施,而不施氮肥或偏施氮肥都会导致土壤氮素肥力降低。     

长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响

利用长期施肥定位试验开展土壤-作物系统的可持续性评价,可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。在黄土丘陵区栗褐土农田进行了26年长期肥料定位试验,设置8个处理,分别是不施肥(CK)、单施氮肥[120.0 kg(N)·hm~(-2),N]、氮[120.0 kg(N)·hm~(-2)]和磷[75 kg(P_2O_5)·hm~(-2)]肥配施(NP)、单施低量有机肥(22 500 kg·hm~(-2),M1)、低量有机肥与氮肥配合施用(M1N)、低量有机肥与氮磷肥配合施用(M1NP)、高量有机肥(45 000 kg·hm~(-2))与氮肥配合施用(M2N)和高量有机肥与氮磷肥配合施用(M2NP)。测定了19项指标,根据三角性面积法计算了土壤养分指数、土壤微生物指数、作物指数和可持续性指数,分析讨论了长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响。结果表明:1)N、M1处理的可持续性指数较CK分别提高27.1%、141.7%,但较临界值(1.30)低53.1%和10.8%;NP处理的可持续性指数虽然较N处理提高62.3%,但仍比临界值(1.30)低23.8%。说明长期单施氮肥、低量有机肥和氮磷配施下土壤-作物系统均不可持续。2)施用无机肥处理(N和NP)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高7.1%和46.4%、-6.0%和25.4%、40.0%和60.0%;单施低量有机肥(M1)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高98.2%、41.8%和31.7%。说明施用无机肥有利于作物指数的提升,而施用有机肥有利于土壤养分指数和土壤微生物指数的提升。3)M1N处理的土壤养分指数(1.06)、土壤微生物指数(1.04)、作物指数(1.00)和可持续性指数(1.38)均超过或等于临界值,使土壤-作物系统具有较好的可持续性。4)M1NP、M2N、M2NP处理的土壤养分指数较M1N处理分别提高21.7%、37.7%和72.6%,土壤微生物指数较M1N处理分别提高15.4%、7.7%和18.3%,作物指数与M1N处理相比差异很小,可持续性指数较M1N处理分别提高28.3%、32.6%和68.1%。说明在M1N基础上再增施磷肥或有机肥,可持续性指数可进一步提升是由于土壤养分指数和土壤微生物指数提高的缘故,同时也增加了潜在的环境风险。适量有机肥与无机氮配合施用(M1N)是实现栗褐土区土壤-作物系统可持续生产的较佳施肥模式。     

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。     

甜玉米氮素积累和分配的基因型差异

为了解甜玉米高产品种氮素积累和分配的规律,阐明不同生育阶段氮素积累和分配的基因型差异,及其对产量形成及氮素利用效率的作用,分析了22个甜玉米品种在同一施氮水平下拔节期、开花期和鲜食期的植株氮素积累量和分配量。结果表明,甜玉米品种不同阶段的氮素积累和分配存在着显著的基因型差异。随着生育进程的推进,植株氮素含量逐渐下降,氮素积累量逐渐上升,不同生育阶段的氮素积累量以拔节到开花期最高;氮素在开花前主要分布在叶片中,在开花后开始由叶片逐渐向果穗转移。到鲜食期,甜玉米不同品种果穗中氮素分配量最高,占全株氮素总积累量的41.32%,其次为子粒,氮素分配量占全株氮素积累量的28.53%。高产品种拔节—鲜食期氮素积累量高,鲜果穗高产品种在鲜食期叶片和子粒中的氮素分配较高,鲜子粒高产品种在鲜食期叶片和雄穗中氮素分配量较高且轴中氮素分配量较低。鲜果穗氮素利用效率高的品种主要是由于其减少了开花—鲜食期的氮素积累量,其次是减少了拔节—开花期的氮素积累量,且其在鲜食期叶片、轴和叶鞘中的氮素分配量较少。鲜子粒氮素利用效率和各阶段的氮素积累量及鲜食期各器官的氮素分配量无显著相关关系。     

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

【目的】探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。【方法】以38年长期定位试验为研究平台,选择6个施肥处理:不施肥 (CK),氮磷钾配施 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2,NPK),常量有机肥 (有机肥30 t/hm2,折纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 135 kg/hm2、K₂O 45 kg/hm2,M₂),常量有机肥配施氮磷钾肥 (M₂NPK),高量有机肥 (有机肥60 t/hm2,M₄),高量有机肥配施氮磷钾肥 (M₄NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。【结果】玉米籽粒产量以M₄NPK处理最高,平均产量为9637 kg/hm2,其次是M₂NPK处理,平均产量为9422 kg/hm2,CK处理产量最低,平均产量为3551 kg/hm2,且显著低于其他各处理。前10年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,M₂与M₄处理的籽粒产量与NPK处理均无显著差异。之后至2017年,单施有机肥处理玉米产量较NPK处理平均提高3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。在培肥30年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为19.3%,产量可持续性指数SYI为0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在10年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M₄NPK和M₄处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关 (r = 0.826**),土壤有机碳每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。【结论】在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为0.35～0.47 g/kg,全氮含量增加46.3%～84.2%,玉米产量稳定系数 (SYI = 0.58) 达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。