黄土区土地利用方式转变对土壤磷素累积及淋溶损失的影响

鉴于日光温室和农田两种土地利用施肥和农艺措施的差异,研究由农田向日光温室转变后深层土壤磷素累积及分布,为评价磷素有效性及淋失状况,指导日光温室磷肥合理施用,降低磷素损失提供理论参考。对黄土高原东北部日光温室及农田磷肥投入和携出状况调查,同时,采集0～400 cm土层土壤剖面样品,测定土壤Olsen-P和CaCl2-P含量,比较两种土地利用方式下养分平衡及深层土壤剖面磷素的累积及分布状况。结果显示,日光温室磷肥年均投入量为897 kg/hm²,显著高于农田,磷盈余量平均为679 kg/hm²,为农田的10.9倍。日光温室0～20 cm土层土壤Olsen-P含量高达400.5 mg/kg,为农田对应土层的44倍;0～40、40～100、100～200、200～300、300～400和0～400 cm土层土壤剖面Olsen-P累积量分别为1637、443、277、378、258和2993 kg/hm²,显著高于农田对应土层累积量(41、54、122、174、163和554 kg/hm²);40 cm以下土层Olsen-P累积量占整个0～400 cm土层土壤剖面累积量的45.3%,磷素出现了明显的淋溶损失现象。土壤剖面各土层CaCl2 -P含量均随Olsen-P含量的增加而增加,二者表现为显著的正相关关系。结果表明,研究区由农田向日光温室转变显著增加了土壤磷素的累积及向深层土壤的淋溶损失。因此,日光温室降低磷肥投入,改善管理措施十分必要。     

有机肥种类对土壤有效磷累积量的影响及其流失风险

为研究不同有机肥种类对土壤有效磷累积量的影响,采用鸡粪、猪粪、牛粪3种有机肥,于2008~2009年间在河北省廊坊进行了大田试验。结果表明:在总磷量相同条件下施入不同种类有机肥,耕层土壤中水溶性磷和有效磷含量显著不同。施入牛粪、鸡粪、猪粪的土壤0~5 cm土层中土壤水溶性磷分别为15.64、12.06、9.95mg/kg,有效磷含量分别为91.87、73.47、65.26 mg/kg;综合0~20 cm土层,施入牛粪、鸡粪、猪粪的土壤水溶性磷分别为6.42、4.84、4.41 mg/kg,有效磷含量分别为47.60、35.50、35.14 mg/kg。表现出有机肥中有效磷含量高则表层土壤中水溶性磷和有效磷含量也高。由于表层土壤的高量水溶性磷和易溶性磷在降雨条件下易于造成农田磷素流失,在确定环境友好的有机肥施用量时,不仅要考虑有机肥带入的总磷量,还要重视有机肥中有效磷含量对农田表层土壤水溶性磷和易溶性磷富集的影响。     

种植年限对设施菜田土壤剖面磷素累积特征的影响

以山东寿光集约化设施菜田为研究对象,分析了不同种植年限设施菜田土壤磷素投入和土壤磷素累积的差异,比较不同种植年限土壤剖面中无机磷、有机磷、Olsen-P和CaCl2-P含量的变化特征。结果表明：磷素过量积累是设施菜田的显著特征,主要由于有机肥以粪肥投入为主,复合肥中P素比例偏高,收获作物带走量仅占磷素投入的7.2%;随着种植年限增加,P素累积现象明显,过量的磷素盈余导致了土壤剖面中不同形态磷含量的上升,其中以无机磷尤其明显;用来表征土壤有效磷指标的Olsen-P与CaCl2-P有显著的相关性,研究区域中当土壤（Olsen-P）达到80.7mg·kg-1时,土壤CaCl2-P开始显著升高,增大了设施菜田磷素淋溶风险。     

有机肥对设施土壤硝态氮垂直分布的影响

以辽宁省新民市某设施蔬菜大棚为研究对象,研究在保护地栽培条件下不同有机肥施用量对不同施肥年限的设施土壤(0~120 cm土层)硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明,土壤硝态氮的垂直分布与土壤的施肥年限和有机肥施用水平密切相关。在不同施肥处理条件下,施肥1年后各处理土壤剖面硝态氮累积和淋溶程度均很低;施肥2年后硝态氮累积迁移显著,尤其是高量有机肥的投入(处理M4),设施土壤0~120 cm土层都出现硝态氮淋洗现象。在不同施肥年限下,中高量有机肥处理都存在不同程度的硝态氮累积现象,硝态氮累积量随施肥量和施肥年限的增加而增加,随土壤深度的增加而降低,累积峰值集中在0~60 cm土层。     

不同磷源对设施菜田土壤速效磷及其淋溶阈值的影响

土壤中磷的移动性不仅取决于磷的数量且与磷肥形态有关。了解不同磷源（有机肥和化肥）对设施菜田土壤磷素的影响对于指导科学施肥和面源污染防治至关重要。本文选取河北省饶阳县3种不同磷含量的农田土壤（未种植过蔬菜的土壤、种植蔬菜30年的塑料大棚土壤和种植蔬菜4年的日光温室土壤）为研究对象,采用室内培养试验和数学模型模拟方法研究有机无机磷源对设施菜田土壤磷素的影响,确定无机肥和有机肥源土壤磷素淋溶的环境阈值。结果表明添加有机肥和无机磷肥都会显著增加3种不同种植年限设施菜田土壤速效磷（Olsen-P）和氯化钙磷（CaCl₂-P）含量,但增加速度不同。对于未种植过蔬菜的低磷对照土壤,磷投入量高于50 mg·kg^-1（干土）后,无机肥比有机肥显著提高了土壤Olsen-P含量。对于已种植蔬菜30年的塑料大棚土壤,高磷投入时[300 mg·kg^-1（干土）和600 mg·kg^-1（干土）],无机肥比有机肥显著提高了土壤Olsen-P含量,低于此磷投入量时有机肥和无机肥处理之间没有显著差异。3种不同农田土壤CaCl₂-P的含量所有处理均表现出无机肥显著高于有机肥处理,尤其是在高磷量[>300 mg·kg^-1（干土）]投入时表现更加明显。两段式线性模拟结果表明,设施菜田土壤有机肥源磷素和无机肥源磷素淋溶阈值分别为87.8 mg·kg^-1和198.7 mg·kg^-1。随着土壤Olsen-P的增加,添加无机肥源磷对设施菜田土壤CaCl₂-P含量的增加速率是有机肥源磷的两倍。因此,建议在河北省高磷设施菜田应减少无机磷肥的投入,特别是土壤速效磷高于198.7 mg·kg^-1的设施菜田应禁止使用化学磷肥和有机肥,在土壤速效磷低于198.7 mg·kg^-1的设施菜田应加大有机肥适度替代无机肥技术的推广。     

有机肥长期施用对设施土壤全镉和有效态镉含量的影响

应用长期田间定位试验方法,比较研究了长期有机肥不同施肥方式（不施肥、有机肥常量、有机肥减量及有机肥减量配施化肥）对设施土壤镉（Cd）全量及有效态含量的影响,同时考察了其对土壤特性的影响及二者的相关性。结果表明：与不施肥的设施土壤（对照）相比,长期定量施用有机肥土壤表层（0～20 cm）Cd全量显著降低,且随着施用量下降,这种效果更显著,但对亚表层（20～40 cm）Cd全量无显著影响。长期施用有机肥会提高设施土壤表层Cd有效态含量,特别是0～10 cm土壤有效态Cd含量显著高于对照,但与有机肥常量处理相比,有机肥减量和有机肥减量配施化肥处理土壤有效态Cd含量分别显著降低了17.56%和14.04%;同时,有机肥减量配施化肥对设施土壤有机质、全氮、表层有效磷均有大幅提升,且pH偏高于有机肥常量。相关分析表明,设施土壤有机质、有效磷含量均与土壤Cd全量和有效态含量之间呈显著或极显著正相关,土壤全氮含量与Cd有效态含量呈显著正相关,pH与有效态含量之间呈极显著负相关。上述结果表明有机肥适当减施,同时辅以适量化肥,可进一步改善设施土壤特性,进而控制设施土壤表层Cd累积。     

不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响

采用田间小区试验,研究了不同有机肥对日光温室土壤硝态氮累积、分布及季节性变化的影响。结果表明,有机肥对设施土壤硝态氮的影响不同季节呈现不同特点,夏季高量有机肥的施用会引起硝酸盐在土壤、蔬菜中的累积,并加剧了硝酸氮向土壤深层的迁移;而冬季却相反,高量有机肥能够降低土壤及蔬菜中硝酸盐的含量,减少硝酸氮向土壤深层迁移。以猪粪用量（干基）22.5 t/hm2的处理为例,在夏季（番茄季）,硝态氮在土壤表层(010 cm)、080 cm土层和蔬菜中的累积量分别比化肥处理高出56.69%、31.48%和23.94%;而在冬季（芹菜季）,比化肥处理降低了67.38%、61.74%和6.26%。3种有机肥与化肥相比,引起土壤硝态氮周年变化幅度大小顺序为鸡粪猪粪商品有机肥化肥。因此,有机肥的施用要依据季节性的不同而有所差异,设施土壤对于春季施肥夏季收获的蔬菜,有机肥用量不宜过高,而秋季施肥冬季收获的蔬菜,有机肥用量可适当增加。     

磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷渗漏影响研究

采用土柱培养的模拟试验方法研究了在不同磷水平土壤上大量施用磷肥和有机肥对土壤测试磷、土壤磷渗漏的影响及影响机理。结果表明,不同磷水平土壤施用磷肥或有机肥土壤CaCl2-P、Olsen—P和土壤渗漏液中可溶性磷均显著增加;单位量磷肥或有机肥所增加土壤各形态磷量随土壤磷水平的增加而增大;随着磷肥或有机肥用量的增加,单位量磷肥或有机肥所增加各形态磷量也逐渐增大,差异均达到显著和极显著水平。在施用磷肥的基础上增施有机肥可以提高土壤CaCl2-P、Olsen—P含量和土壤渗漏液中可溶性磷的增长幅度。土壤磷的渗漏量与土壤测试磷呈显著正相关;单位量磷肥或有机肥所增加的土壤渗漏磷量随着磷肥或有机肥用量以及土壤磷水平的增加而增加。Olsen—P含量与土壤磷吸持指数（PSI）呈显著负相关关系,与土壤磷的吸附饱和度（DPS）呈显著正相关关系。     

有机肥与尿素配施对设施土壤盐分含量与组成变化的影响

通过室内模拟培养试验,研究了有机肥与尿素配施对设施土壤盐分的影响。结果表明：（1）设施土壤的含盐量和电导率均随着施肥后培养时间的延长,呈先升高后降低再升高的趋势,培养15～30d较高,30—60d降低,60d后又缓慢升高。设施土壤含盐量与有机肥施用量呈极显著正相关,而与尿素用量无明显的相关性;电导率则与尿素和有机肥施用量均有极显著正相关。（2）施用尿素不同程度增加了K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋,NO3-的含量,施用有机肥显著增加了K＋、Na＋、Cl-的含量,设施和露地土壤盐分总量和离子组成差异不显著。另外研究了土壤盐分总量和电导率分别与K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、SO4^2-、Cl-等含量的相关性,均呈极显著正相关。     

有机肥对设施菜地土壤磷素状况的影响

以辽宁沈阳市郊某设施菜地土壤为研究对象,通过设置不同有机肥用量处理(0,20,60thm-2)的小区实验,系统研究不同有机肥处理对不同本底肥力设施菜地土壤全磷、速效磷含量变化的影响。研究结果表明,有机肥能够提高不同肥力设施菜地土壤0～20cm土层全磷含量,其中P1全磷含量与CK相比增加2.7～19.5%,P2增加7.6～33.6%。土壤0～20cm速效磷含量也随有机肥施用量的增加而明显增加,P2即有机肥施用量60thm-2时,不同肥力设施菜地土壤在黄瓜拉秧期速效磷含量与CK、P1之间均达显著差异(P<0.05)。本实验条件下,施用有机肥20thm-2,可保持施肥当季中肥力与高肥力设施菜地土壤磷素水平;当地常规有机肥施用量60thm-2可显著提高设施菜地土壤全磷与速效磷含量,从而加剧高肥力土壤磷素的累积,并对环境造成压力。     

不同冬绿肥翻压对土壤有机氮组分和氮素矿化的影响

[目的]研究不同冬绿肥种植与翻压对土壤氮素供应能力的影响,为改进华北地区冬绿肥种植技术,提高作物产量和维持土壤生产力提供理论依据。[方法]在天津市武清区设置大田冬绿肥/玉米轮作定位试验(2012—2019年)种植和翻压冬绿肥,测定不同冬绿肥及组合处理即二月兰、毛叶苕子、黑麦、黑麦草、毛叶苕子与二月兰混播和毛叶苕子与黑麦混播土壤有机氮及组分含量;同时进行室内培养试验,测试不同处理土壤的有机氮矿化势(N₀)和矿化量,分析冬绿肥种植与翻压对土壤有机氮组分及矿化的影响(以冬闲处理为对照)。[结果]与对照相比,冬绿肥种植与翻压显著提高总有机氮含量(幅度为3.05%～12.36%),显著降低非酸解态有机氮含量(18.87～55.87 mg/kg)。冬绿肥处理N₀值在189.15～245.90 mg/kg之间,比冬闲对照增加14.16%～48.41%,土壤矿化半衰期t_1/2比冬闲对照提高22.57%～73.11%。所有处理室内培养24周矿化分解土壤有机氮主要组分为酸解总氮,冬绿肥处理土壤酸解总氮矿化量比对照高3.41～20.54 mg...     

不同类型粪肥还田对土壤酶活性及微生物群落的影响

畜禽粪便作为有机肥还田可以维持和提高土壤有机质、改良土壤,有利于农业可持续发展。不同类型粪肥还田后对土壤生物学性状的影响不同,为探究这一问题,在内蒙古乌兰察布市设置田间试验,包括化肥(F)、羊粪(GM)、猪粪(PM)、牛粪(CM)4个处理,研究其对土壤养分、酶活性及微生物群落的影响。结果表明,施用粪肥较化肥具有增加土壤有机质、全氮、有效磷、铵态氮等养分含量的趋势。不同粪肥较化肥处理的土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性最高增幅分别为32.4%、150.4%、26.8%和30.1%。牛粪处理的土壤微生物生物量碳氮显著提高,分别较化肥增加33.2%和33.4%。不同处理在细菌门水平上的优势种群较一致,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)是优势种群。本试验条件下,牛粪处理更能提高土壤微生物生物量碳氮,短期内施用不同粪肥对于提高土壤微生物群落多样性差异不显著,土壤pH、有效磷、铵态氮是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子。     

不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响

以吉林省农业科学院黑土有机培肥定位试验基地为平台,研究了不同种类有机肥(堆腐肥、鸡粪、牛粪和猪粪)施用对土壤及不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明:与不施肥(CK)和单施化肥(NPK)相比,有机肥配施化肥显著(P0.05)增加了土壤有机碳、胡敏酸碳(HAC)和胡敏素碳(HUC)含量;同时,有机肥配施化肥也增加了不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,其中施用堆腐肥显著增加了各粒级团聚体中有机碳、HAC和HUC含量。不同种类有机肥相比,施用堆腐肥处理的土壤有机碳、HAC和HUC含量均高于其他有机肥处理,并与牛粪处理之间差异显著;施用堆腐肥和牛粪后,0.25mm粒级团聚体有机碳含量高于其他有机肥处理,且2~0.25mm粒级团聚体有机碳含量显著高于鸡粪处理;从不同粒级团聚体中腐殖质组分的分布来看,施用堆腐肥后,2~0.25mm粒级团聚体中HAC和HUC含量显著高于猪粪处理,而0.25~0.053,0.053mm粒级团聚体中HAC含量显著低于鸡粪处理。上述结果说明,有机肥配施化肥提高了土壤团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,但不同有机肥的效应不同。     

不同绿肥与牛粪混合堆腐过程中有机组分的动态变化

通过苜蓿、猫尾草、籽粒苋分别与牛粪混合堆腐进行改性处理,研究堆腐过程中有机组分的动态变化。结果表明,绿肥与牛粪混合堆腐可以使堆腐产物中水溶性有机组分的含量增加,提供更多的营养物质供作物直接吸收利用,并且显著提高了堆腐产物持续生成水溶性胡敏酸的能力,其中添加苜蓿堆腐处理产生的水溶性有机组分含量大于其它处理。添加苜蓿和猫尾草堆腐不但可以增加堆腐产物中碱溶性有机物和碱溶性胡敏酸的含量,提高堆腐产物的HA/FA值,而且在堆腐后期可以降低堆腐产物中碱溶性富里酸的减小,添加籽粒苋堆腐处理这种作用不明显。     

有机肥与氮肥配施对日光温室黄瓜和土壤硝酸盐含量的影响

在保护地栽培条件下,采用裂区设计,研究不同有机肥用量和氮肥用量配施对黄瓜NO3--N含量、不同层次土壤NO3--N含量动态变化的影响。结果表明:增施氮肥显著提升黄瓜果实NO3--N含量,氮肥与有机肥配合能够降低黄瓜NO3--N含量,交互作用极显著。高有机肥用量与高氮肥用量施用及施用氮肥不配合有机肥,保护地黄瓜NO3--N含量达到二级污染程度。黄瓜NO3--N含量、土体NO3--N的供应水平和积累量与有机肥、氮肥的施用密切相关,高量施用有机肥上层土壤NO3--N易积累,高氮肥用量(N3)处理易使土体积累NO3--N,施用有机肥能够减弱土壤中NO3--N的淋失。生产中降低黄瓜NO3--N含量和土体NO3--N淋失、积累量的施肥措施是:施用有机肥量为45~90 thm-2,施用纯氮水平为450~750 kghm-2。     

施用有机肥对蔬菜生长和土壤磷素累积的影响

为了明确长期施用有机肥对蔬菜生长、土壤速效磷累积淋溶规律的影响,以番茄、结球甘蓝和芹菜为研究对象,于2011年开始进行田间小区轮作栽培试验,设置不施肥(CK)、肥料用量52.5 t·km~(-2)(CM1)、肥料用量105 t·km-2(CM2)、肥料用量210 t·km~(-2)(CM3)4个处理,对蔬菜产量、土壤剖面速效磷累积和分布进行监测和分析。结果表明,随施肥量增加,蔬菜增产不明显,植株磷素吸收量呈增加趋势。随土层深度增加,土壤速效磷含量下降,二者呈显著负相关。表土层(0~30 cm)和心土层(30~60cm),土壤速效磷含量表现为:CM3CM2CM1CK;60~90 cm土层,土壤速效磷整体不高。0~90cm土壤剖面速效磷累积量随有机肥用量增加呈直线和指数形式增加,肥料投入量的"双速率转折点"为100.4~118.5 t·hm~(-2)。随种植年限延长,30~60 cm土壤速效磷含量呈直线形式增加,且随施肥量增加,土壤速效磷淋溶速率加快;60~90 cm土壤速效磷表现出与30~60 cm土壤类似的规律。因此,加强有机肥在蔬菜生产中的合理利用对于减少磷素在土壤中的累积和淋溶、降低环境污染风险具有重要意义。     

不同有机物料对盐碱土的淋洗效果研究

主要通过土柱模拟试验探究不同有机物料对渗滤液的盐分和可溶性有机碳（DOC）以及不同深度土壤盐分、有机质和微生物生物量碳氮的影响,设置有机硅功能肥（WO）、颗粒状有机物料（YP）、粉末状有机物料（GG）、颗粒状有机物料和粉末状有机物料各50%（YG）以及不添加有机物料（CK）共5个处理。结果表明,有机物料的添加提高了渗滤液的EC值及水溶性Ca²⁺、Mg²⁺和Na⁺含量,YP处理的渗滤液盐基离子含量最高,而WO处理的渗滤液中DOC含量最低;与CK处理相比,WO处理显著提高各深度土层的水溶性Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺含量,显著降低各深度土层的pH、交换性Na⁺、碱化度（ESP）和0—20 cm土层的水溶性Na⁺和钠吸附比（SAR）,但其他有机物料的处理对pH、EC值和盐分等无显著影响;淋洗作用使表层土壤（0—20 cm）盐分向土壤深层移动,淋洗结束后,各处理的土壤EC值、水溶性总盐、交换性Na⁺和ESP随着土层深度的增加而升高;与CK处理相比,GG和YG处理显著提高0—20 cm土层的有机质含量,分别提高23.97%和20.53%。研究结果为有机物料的添加对盐碱地淋洗过程中盐分和有机质的变化提供了理论的数据参考。     

Threshold of Soil Olsen-P in Greenhouses for Tomatoes and Cucumbers

Phosphorus (P) accumulation is a common phenomenon in greenhouse soil for vegetables. Excessive P accumulation in soil usually decreases the yield and quality of vegetables as well as potentially polluting water environments. Ninety-eight tomato and 48 cucumber greenhouses were investigated in the eight main vegetable production areas of Hebei Province, China. Soil Olsen-P, the electrical conductivity (EC), the pH value, the organic matter of the soil, and the cropping years of these greenhouses were investigated and analyzed in order to better understand the status of soil P accumulation and positively find effective ways to solve the excessive phosphate accumulation problem. The investigation showed that the ratio was above 70% for all of the greenhouses where the soil Olsen-P exceeded 90 mg·kg^?1 (upper bound of soil Olsen-P optimum value in greenhouse) in the 0–20 cm surface soil in the investigated greenhouses. There was a significant positive correlation between the soil Olsen-P content and the soil EC, between the soil Olsen-P and the cropping years, and the Olsen-P had a significant negative correlation with the soil pH value. It is concluded that supplying phosphate fertilizer excessively induced the soil EC to ascend and the pH value to descend, which increases the possibility of the soil secondary salinization and soil degeneration. The significant positive correlation between the soil organic content and the soil Olsen-P contents suggests that supplying organic fertilizer might mobilize soil residual phosphate. This also provides a good way to solve the problem of soil P accumulation. In order to further explore the threshold content of soil Olsen-P demanded by tomato and cucumber under the high soil Olsen-P condition, two tomato greenhouses (T1, T2) in Dingzhou and two cucumber greenhouses (C1, C2) in Wuqiang were researched. All of the greenhouses had ranges of soil Olsen-P content that were between 150 and 300 mg·kg^?1, which far exceeded the 90 mg·kg^?1 ideal. The P fertilizer application rates showed positive correlations with the soil Olsen-P contents and EC values in cucumber and tomato greenhouses in the current season. Analyzing T1 and T2 results showed that tomato was sensitive to the high soil Olsen-P contents ranging from 230.64 to 729.42 mg kg^?1 at the seedling stage (15 days after transplanting; DAT) and from 199.41 to 531.42 mg kg^?1 at the fruiting stage (90 DAT), because the yields correlated negatively with soil Olsen-P contents at each growth stage. It is suggested that the maximum soil Olsen-P threshold content for tomato should be lower than 230 mg·kg^?1 at the seedling stage and lower than 199 mg·kg^?1 at the fruiting stage. But cucumber yield did not change significantly as soil Olsen-P content rose from 248.75 to 927.62 mg kg^?1, 212.40 to 554.07 mg kg^?1, 184.48 to 455.90 mg kg^?1, and 128.42 to 400.96 mg kg^?1 at the seedling stage (15 DAT), early fruiting stage (50 DAT), middle fruiting stage (140 DAT), and late fruiting stage (235 DAT), respectively, suggesting that the maximal soil Olsen-P threshold content was lower than 249, 212, 185, and 128 mg·kg^?1 at each growth stage, respectively. The relationship between fruit qualities and soil Olsen-P contents at each growth stage was not evident. Activities of soil alkaline phosphatase (ALP) decreased as soil Olsen-P supply was raised in T1, T2, and C1 at the seedling stage. It is concluded that in an excess soil Olsen-P condition tomato yield decreases strongly as soil ALP activity decreases, whereas ALP activity has little direct effect on cucumber yield.