长期施氮磷化肥对不同种植体系土壤有效硫累积研究

以22 a定位试验为基础,在黄土高原旱地研究了长期施用氮磷化肥,对不同种植体系土壤有效硫在剖面上分布与累积状况。结果表明,在60-80 cm土层各处理出现第一个累积峰,累积峰值为:玉米-小麦(2 a) 糜子轮作27.07 mg/kg,豌豆-小麦(2 a) 糜子轮作25.42 mg/kg,小麦(2 a) 糜子-玉米轮作24.23 mg/kg,豌豆-小麦(2 a) 玉米轮作22.61 mg/kg,小麦连作16.56 mg/kg,红豆草-小麦(2 a)轮作15.14 mg/kg;在120-180 cm土层又出现有效硫的第二个累积峰,累积峰值为:小麦(2 a) 糜子-玉米轮作34.20 mg/kg,豌豆-小麦(2 a) 糜子轮作32.16 mg/kg,豌豆-小麦(2 a) 玉米轮作31.00 mg/kg,红豆草-小麦(2 a)轮作30.32mg/kg,玉米-小麦(2 a) 糜子轮作29.16 mg/kg,小麦连作26.22 mg/kg。0-200 cm土层有效硫总累积量玉米-小麦 糜子轮作高达559.64 kg/hm2,其次是小麦 糜子-玉米轮作为538.88 kg/hm2,豌豆-小麦 糜子轮作为514.34 kg/hm2,豌豆-小麦 玉米轮作为489.58 kg/hm2,小麦连作为432.75 kg/hm2,红豆草-小麦轮作最小为423.68 kg/hm2。长期施用磷肥是不同种植体系有效硫在土壤中发生累积的主要因素,有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。不同作物对硫的吸收利用差异和不同种植方式对有效硫的累积与分布产生影响。     

旱作地区长期小麦连作和苜蓿连作土壤剖面的矿质氮研究

对不同施肥条件下23年小麦连作地和苜蓿连作地土壤矿质氮分布和累积进行研究,探讨种植浅根系和深根系植物对硝态氮淋溶的影响。结果表明,不施肥(CK)和单施磷(P)肥,小麦和苜蓿连作地土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,0—60 cm土层以下硝态氮含量变化稳定并小于2 mg/kg。氮肥、磷肥和有机肥配施(NPM)时,小麦连作地土壤硝态氮累积在20—100 cm和140—320 cm土层,年累积速率可达42.12 kg/(hm2.a);苜蓿连作土壤硝态氮主要集中在0—60 cm土层,仅在200—300 cm土层出现轻微累积,年累积速率仅为1.01 kg/(hm2.a)。在不施肥和单施磷肥下,种植小麦或苜蓿对土壤硝态氮残留量影响不显著,而氮、磷和有机肥配施时,小麦连作地土壤硝态氮残留量迅速增加,并与不施肥、单施磷肥处理有显著差异;苜蓿连作地土壤硝态氮残留量虽有少量增加,但与不施肥、单施磷肥处理无显著差异。不施肥、单施磷肥和氮、磷和有机肥配施,小麦连作、苜蓿连作地土壤剖面铵态氮含量主要在10—20 mg/kg之间波动,在土壤剖面无明显的累积现象,铵态氮残留量受施肥和作物种类的影响不显著。     

长期氮磷化肥配施对不同种植体系土壤水分的影响

利用长期定位实验,在黄土高原旱地研究了22a氮磷化肥配施下不同种植体系土壤水分的变化状况,为合理利用水肥资源提供参考。在小麦连作、豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作、红豆草-小麦（2a）轮作、豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作、玉米-小麦（2a）＋糜子轮作、小麦（2a）＋糜子-玉米轮作6个不同种植体系中,测定土壤剖面（0-300cm）含水量、储水量。结果表明：不同种植体系土壤含水量在土壤剖面上的分布不同,所有处理在土壤剖面140-300cm土层含水量均低于0-140cm土层含水量。不同种植体系在土壤剖面不同土层的储水量不同,在0-300cm土壤储水量各处理表现为豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作（644.8mm）〉小麦（2a）＋糜子-玉米轮作（599.6mm）〉豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作（582.3mm）〉红豆草-小麦（2a）轮作（574.0mm）〉玉米-小麦（2a）＋糜子轮作（550.8mm）〉小麦连作（536.9mm）。轮作体系0-300cm土壤储水量均高于小麦连作。粮豆轮作土壤储水量高于小麦连作,是黄土高原地区较好的种植方式。     

长期施肥对塿土硝态氮分布、累积和移动的影响

利用 18年长期定位试验研究了冬小麦 夏玉米轮作制度下 ,有机 无机肥配合施用对土剖面NO3-N的分布累积和阶段性移动的影响。结果表明 ,土壤剖面中NO3-N的总量与氮肥施用量直接相关 ,而作物对化肥氮的利用率与施肥量呈相反趋势。低氮处理 (75kg/hm2)及其与有机肥配合施用 ,NO3-N主要累积在 0～100cm土层内 ;高氮处理 (120kg/km2)及其与有机肥配合施用 ,NO3-N在剖面出现 2个累积峰 ,且在400cm土层处NO3-N的含量接近或超过 10mg/kg。适宜的氮肥用量、施用有机肥及合理的有机 无机肥料配比是减少NO3-N在土壤剖面中的累积和淋失的有效措施     

旱地长期轮作施肥对土壤肥力影响的定位研究

对设在黄土高原旱作农耕地上的两个长期定位试验进行研究，主要就不同施肥量，不同肥料配比，不同作物与不同轮作方式对土壤有机C、全N，有效P含量及苜蓿，小麦与玉米连作条件下土壤剖面三种养分含量分布进行研究，结果表明，长期施用化肥提高土壤有机C含量，幅度在2．3％－13．53％，对全N影响不大，施P显著提高土壤有效P的含量，每年单独施P2O5 180kg/hm^2，土壤有效P增加到55.11mg/kg，是试验前的12倍；不同施肥连作条件下，土壤有机C、全N因施有机肥而有显著提高，单施化肥对有机C、全N影响不大，施肥相同不同作物轮作处理之间的有机C、全N、有效P差别不明显。苜蓿连作不同施肥处理之间土壤剖面全N、有效P含量分布差别明显，NPM、P处理剖面20－100cm土层全N含量高于CK，而有效P分布在0－100cm土层之间为NPM＞P＞CK，同样长期施NPM，小麦，玉米，苜蓿对土壤0－60cm影响不同，苜蓿处理20－40cm土层养分含量低于玉米与小麦，试验结果表明土壤有机C含量与冬小麦产量之间呈极显著的线性相关关系。     

长期施肥对Lou土硝态氮分布、累积和移动的影响

利用18年长期定位试验研究了冬小麦－夏玉米轮作制度下，有机－无机肥配合施用对娄土剖面NO3－N的分布累积和阶段性移动的影响，结果表明，土壤剖面中NO3－N的总量与氮肥施用量直接相关，而作物对化肥氮的利用率与施肥晨呈相反趋势，低氮处理（75kg/hm2)及其与有机肥配合施用，NO3－N主要累积在0－100cm土层内，高氮处理（120kg/km2)及其与有机肥配合施用，NO3－N在剖面出现2个累积峰，且在400厘米土层处NO3－N的含量接近或超过10mg/kg。适宜的氮肥用量，施用有机肥及合理的有机－无机肥料配比是减少NO3－N在土壤剖面中的累积和淋失的有效措施。     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续 13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量 ,并造成硝态氮的淋溶 ,单施氮肥硝态氮淋溶深度达 150 cm;氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶 ,提高了氮肥的利用率 ;在贫氮地区土壤上 ,尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下 ,连续种植小麦、玉米、苜蓿 ,以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小 ,而小麦连作施肥累积量最大 ;而且 ,无论施肥与否 ,均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中 ,粮草 3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小 ,其余轮作系统均造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量，并造成硝态氮的淋溶，单施氮肥硝态氮淋溶深度达150cm；氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶，提高了氮肥的利用率；在贫氮地区土壤上，尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下，连续种植小麦、玉米、苜蓿，以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小，而小麦连作施肥累积量最大；而且，无论施肥与否，均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中，粮草3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小，其余轮作系统的造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存。     

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。     

长期施肥对塿土硝态氮分布、累积和移动的影响

利用 18年长期定位试验研究了冬小麦 夏玉米轮作制度下 ,有机 无机肥配合施用对土剖面NO₃-N的分布累积和阶段性移动的影响。结果表明 ,土壤剖面中NO₃-N的总量与氮肥施用量直接相关 ,而作物对化肥氮的利用率与施肥量呈相反趋势。低氮处理 (75kg/hm²)及其与有机肥配合施用 ,NO₃-N主要累积在 0～100cm土层内 ;高氮处理 (120kg/km²)及其与有机肥配合施用 ,NO₃-N在剖面出现 2个累积峰 ,且在400cm土层处NO₃-N的含量接近或超过 10mg/kg。适宜的氮肥用量、施用有机肥及合理的有机 无机肥料配比是减少NO₃-N在土壤剖面中的累积和淋失的有效措施     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

轮作模式与周期对黄土高原旱地小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响

【目的】粮草轮作、粮豆轮作是黄土高原旱地区常见种植制度,本文利用长期定位试验探索该地区轮作制度和茬口年限对小麦产量、养分吸收和土壤肥力的影响,以期优化旱地作物种植制度。【方法】长期定位试验始于1984年,试验设8个处理:对照(小麦连作,CK),粮草长周期轮作(3组种植方式:2茬小麦→4茬苜蓿→1茬马铃薯→小麦,WAT1;小麦→4茬苜蓿→1茬马铃薯→2茬小麦,WAT2;4茬苜蓿→马铃薯→3茬小麦,WAT3),粮草短周期轮作(2组种植方式:小麦+红豆草→红豆草→小麦,WST1;红豆草→小麦→小麦+红豆草,WST2),粮豆轮作(2组种植方式:小麦+糜子→豌豆→小麦,WPT1;豌豆→小麦→小麦+糜子,WPT2)。小区面积66.69 m2,每个处理重复3次,随机区组排列。小麦收获后采集植物及土壤样品,测定小麦产量、籽粒和秸秆养分含量、土壤肥力性质。【结果】与小麦连作相比,轮作小麦籽粒增产1.47%~29.66%,秸秆增产2.17%~29.77%,粮草轮作增产效果更显著,轮作优势在豆科牧草后第二年最高,第三年减弱。粮草长周期轮作有利于小麦对N、K、Fe、Cu、Zn的吸收,吸收量在苜蓿茬后第三年第二年第一年;粮草短周期轮作可提高小麦对N、K、Fe的吸收量,红豆草茬后第1年吸收量稍高于后第二年;粮豆轮作有利于小麦吸收N、K、Fe、Mn,豌豆茬后第二年吸收量大于第一年。轮作制度和茬口年限对小麦微量元素养分收获指数的影响程度大于大量元素,粮豆轮作有利于N、P、Cu向籽粒转移,3种轮作制度下小麦K收获指数均低于连作小麦,粮草轮作中小麦Fe收获指数低于连作小麦。轮作后,土壤全氮增加11.54%~20.51%,碱解氮提高9.66%~21.56%;粮草短周期轮作对土壤有机质、氮素和速效钾的提升作用突出,但有效磷亏缺23.97%;粮豆轮作对土壤磷素累积和有效化作用明显,其有效磷比小麦连作增加45.52%。【结论】黄土高原旱地区增加小麦产量、改善籽粒矿质营养,实现土壤培肥的较优轮作模式为红豆草(2~4年)→小麦(2年),以4~6年为一个轮作周期,同时注意增施磷肥。     

Changes in Soil Iron Fractions and Availability in the Loess Belt of Northern China After 28 Years of Continuous Cultivation and Fertilization

Iron(Fe) deficiency in calcareous soils of the Loess Plateau of China is a wide spread issue and primarily affects agricultural production due to the relatively higher soil pH and carbonate content. Understanding the relationships between Fe distribution in soil fractions, Fe availability, and their responses to cropping and fertilization could provide essential information for assessing Fe availability in soils and managing soils to improve Fe availability. A long-term field experiment was established in 1984 in a split-plot design using cropping systems as main plots and fertilizer treatments as subplots on a farmland in the Loess Plateau. The cropping systems included fallow, continuous wheat cropping, continuous alfalfa cropping, continuous maize cropping, and a rotation system that included a legume. Various fertilization treatments using chemical and/or manure fertilizers were included in each cropping system. Soil samples were collected from 0–10 and 20–40 cm depths in 2012. Long-term planting of crops significantly increased the concentrations of available Fe in the soils. The largest increase was observed in the continuous alfalfa cropping system. Long-term cropping significantly increased the concentrations of Fe associated with carbonates and organic matter, but decreased the concentration of Fe associated with minerals in the soils. The effect of fertilization on the distribution of Fe in the soil fractions varied with cropping system and soil depth. The fertilization treatment with manure generally increased the concentrations of Fe associated with the soil fractions.Long-term cropping and fertilization in the highland farmland significantly affected the availability of Fe and the distribution of Fe fractions in the soil.     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

种植制度和施肥对半干旱区土壤中锰形态及有效性的影响

Manganese(Mn) deficiencies are common in soils on the Loess Plateau of China. This research provided essential information on improving Mn availability in semiarid soils through agricultural practices. Twelve cropping system and fertilization treatments were designed in a 28-year experiment. The cropping systems included long-term fallow, continuous winter wheat cropping, pea(1 year)-winter wheat(2 years)-millet(1 year) rotation(crop-legume rotation) cropping, and continuous alfalfa cropping. The fertilizer treatments under the cropping systems included no-fertilizer control(CK), application of P fertilizer(P), application of N and P fertilizers(NP), and application of N and P fertilizers and manure(NPM), but the NP treatment was excluded in the continuous alfalfa cropping system. Available Mn and Mn fractions of soil samples(0–20 and 20–40 cm depths) were measured and further analyzed quantitatively using path analyses. Results showed that the crop-legume rotation and continuous alfalfa cropping systems significantly increased available Mn compared with the fallow soil. Compared with the no-fertilizer control, manure application increased available Mn in soil of the continuous wheat cropping system. Across all treatments, the averaged content of mineral-, oxide-, carbonateand organic matter-bound and exchangeable Mn accounted for 42.08%, 38.59%, 10.05%, 4.59%, and 0.09% of the total Mn in soil,respectively. Cropping significantly increased exchangeable Mn in soil and the highest increase was 185.7% in the continuous wheat cropping system at 0–20 cm depth, compared with the fallow soil. Fertilization generally increased exchangeable and carbonate-bound Mn in soil. Carbonate-bound Mn was the main and direct source of available Mn in soil, followed by exchangeable and organic matterbound Mn. These results indicated that crop-legume rotation cropping, continuous alfalfa cropping and application of manure, have the potential to promote Mn availability in soils of rainfed farmlands.     

农作制度对黑河中游沙质土壤硝态氮积累及作物产量的影响

为研究沙地农田不同土壤耕作、覆盖方式和轮作对作物产量、土壤硝态氮含量及积累的影响,在黑河中游边缘绿洲典型沙地进行农田定位试验。试验结果表明,在沙地农田生态系统,相对传统的三耕两耱的耕作方式,减少秋耕对玉米和大豆产量没有显著影响;相对于地膜覆盖处理,麦秆覆盖处理使玉米减产11.3%～18.8%,使大豆产量增加6%;不同处理0～40cm土壤硝态氮积累量存在显著差异,作物收获后传统耕作处理土壤硝态氮的平均积累量比少耕处理低8.5%～22.7%,覆膜处理比覆麦秆处理低7.0%～8.8%,玉米连作处理比玉米-大豆轮作处理高54.9%。分析结果表明,减少秋耕、麦秆代替地膜覆盖均有利于土壤硝态氮在作物根系集中层的积累,玉米大豆轮作对土壤硝态氮积累和淋失的影响仍需进一步研究;该试验研究的继续深入将对维持绿洲农田环境的健康和提高沙地农田生态系统生产力提供重要的理论依据。     

黄土高原区草粮（油）翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P<0.05),轮作2a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%(P<0.05);效益分析表明,轮作2a冬小麦的平均产投比是连作2a冬小麦的近1.5倍,是轮作2a冬油菜的2.5倍,是连作2a冬油菜的3.4倍,6a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。     

华北平原不同种植制度对粮食作物氮素利用和土壤氮库的影响

冬小麦-夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植制度,存在氮肥利用率低、土壤氮素过量累积问题。为探索华北平原氮素高效利用的适宜种植制度,采用15N示踪技术,基于3 a田间定位试验,对一年两熟冬小麦-夏玉米的常规水氮和优化水氮、两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米与冬小麦-夏大豆-春玉米及一年一熟春玉米3种种植制度的作物产量、15N利用率、氮素去向和土壤氮库表观平衡进行研究。结果表明,两年三熟的冬小麦-夏玉米-春玉米产量为32 248.52 kg/hm2,分别比一年两熟和一年一熟提高22.16%和52.88%;15N利用率为33.36%,比一年一熟提高26.12%。3种植制度的氮肥去向最高为土壤残留,其次为作物吸收和损失,两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米的作物吸氮量最高为151.82 kg/hm2,土壤氮库表观盈余量为21.22 kg/hm2,显著低于其他种植制度。综合分析,冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟在稳产高产和提高氮素利用率上具有可持续的潜力,是华北平原未来较为理想的种植制度。