果园红壤有机无机复合体性质的初步研究

对果园红壤各级有机无机复合体的一些主要性质测定结果表明：＜１０μ各级复合体的碳氮含量明显地高于＞１０μ的各级复合体。随着复合体粒径的增大，Ｃ／Ｎ逐渐增大；松结合态腐殖质占该粒径腐殖质总量的百分率逐趋减少，紧结合态腐殖质的百分离逐趋增加，松结合态／紧结合态腐殖质逐趋下降；ＨＡ／ＦＡ逐渐增大，胡敏酸Ｅ４／Ｅ６从粘粒至粉砂粒和砂粒复合体逐趋减小，腐殖质氧化稳定性逐渐提高；游离态和无定形氧化铁含量逐渐减少     

长期施肥红壤钾有效性研究

【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20 d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至"最低值",NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近"最低值"。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7 mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3 mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKMNPKNPCK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0 mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0 mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKMNPKCKNP NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y-=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X-3+18.44X_4(R~2=0.995),xl(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平-(P0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R~2=-0.985,X_1(土壤速效钾含量),X4(土壤pH)分别与y达到极显著(P0.01)和显著(P0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKMNPKCKNP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P0.05)。     

长期定位施肥对土壤有机无机复合体中有机质和微量元素含量的影响

长期施用有机肥或有机无机肥配施显著提高潮土各组复合体中的有机质含量,但只能提高旱地红壤和红壤性水稻土G2组复合体中的有机质含量,增加的有机质主要累积于G2和G1组复合体中。长期单施化肥降低潮土各组复合体中的有机质含量,对旱地红壤和红壤性水稻土各组复合体中的有机质含量影响不大。长期施肥对土壤有机无机复合体中微量元素的影响,在不同土壤和不同施肥处理中不完全相同。相关分析表明,复合体中的有机质、微量元素含量与作物产量之间的相关性不高,因此,不宜用复合体中的有机质含量或微量元素含量来判断土壤肥力高低。     

长期定位施肥对土壤有机无机复合体中有机质和微量元素含量的影响

长期施用有机肥或有机无机肥配施显著提高潮土各组复合体中的有机质含量，但只能提高旱地红壤和红壤性水稻土G2组复合体中的有机质含量，增加的有机质主要累积于G2和G1组复合体中。长期单施化肥降低潮土各组复合体中的有机质含量，对旱地红壤和红壤性水稻土各组复合体中的有机质含量影响不大。长期施肥对土壤有机无机复合体中微量元素的影响。在不同土壤和不同施肥处理中不完全相同。相关分析表明，复合体中的有机质、微量元素含量与作物产量之间的相关性不高，因此，不宜用复合体中的有机质含量或微量元素含量来判断土壤肥力高低。     

长期定位施肥对土壤有机无机复合状况的影响

长期施用化肥、有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土和旱地红壤的原土复合量 ,有机无机肥配施还可以提高红壤性水稻土耕层的原土复合量 ,单施化肥对红壤性水稻土的原土复合量影响不大 ;长期施肥降低 3种土壤的原土复合度 ,但提高了土壤的增值复合量和增值复合度。施有机肥或有机无机肥配施土壤的增值复合量高于施化肥的土壤 ,但其增值复合度却低于施化肥的土壤。长期施肥还影响土壤有机无机复合体的粒径分级 ,施肥一般都可提高土壤中粘粒级和粉砂级复合体含量 ,降低细砂级复合体含量。长期施用有机肥或有机无机肥配施还可以提高 3种土壤中的G0、G1和G2等 3组复合体含量 ,并且有机无机肥配施可以促使G0和G1组复合体向水稳性强的G2组复合体转化。     

不同施肥对蔬菜保护地土壤有机无机复合体中磷素状况的影响

以19年蔬菜保护地长期定位施肥试验土壤为材料,借助超声波分散技术将土壤分为不同粒级的有机无机复合体,研究长期不同施肥处理对土壤有机无机复合体磷素含量变化的影响。结果表明,长期施用有机肥及有机肥与磷肥配施使<10μm的复合体减少,并向较大粒级复合体转化。不同粒级复合体中的全磷、有机磷与速效磷含量在<2μm粒级最高,并随粒径增大呈下降趋势。与对照相比,不同施肥可以提高各粒级复合体中磷的含量。其中,有机肥与磷肥配施处理各粒级复合体中磷素含量增幅最大。相关分析表明,土壤各粒级复合体中有机磷和速效磷均与全磷呈极显著正相关(r=0.9180**,r=0.9621**)。     

东北黑土有机无机复合体组成及有机碳空间分布特征

以东北典型黑土区为研究对象,测定土壤不同粒级有机无机复合体、矿物颗粒和有机碳含量,探讨土壤有机无机复合体组成及其空间分布特征,分析土壤对有机碳的复合机制。结果表明:东北黑土有机无机复合体组成主要以细砂粒复合体为主,黏、粉粒复合体次之,其含量均随剖面发生层向下呈减少趋势,南北区域上,也呈降低趋势。有机碳在各级复合体中及土壤中的含量均随着复合体的粒径增大而减少。各级复合体有机碳在土壤中均呈随剖面发生层向下由A层呈指数函数下降,在区域上,因东北黑土剖面有机碳含量及南北温度差异有机无机复合体含量曲线随区域差异有所不同。同时也说明东北黑土黏粒仍有较大的碳库容量。从其组成和组分间的相关分析,黏粒是形成和增加粉粒复合体的基础,从而利于增加土壤有机碳储量和改善土壤团聚结构。     

长期施肥红壤矿物颗粒结合有机碳储量及其固定速率

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式下红壤耕层（0—20cm）不同大小矿物颗粒结合态有机碳储量差异及其固定速率。结果表明,与不施肥相比,长期施肥均显著增加了耕层土壤砂粒、粗粉粒、细粉粒及粗黏粒结合有机碳的储量,且以配施有机肥（M、NPKM和1．5NPKM）效果最显著,固碳速率分别达到0．13-0．24、0．19-0．23、0．05-0．16及0．12～0．36Mg·hm^-2．a^-1;施化肥（NPK、NP、N）和秸秆还田（NPKS）有利于增加细黏粒有机碳储量,且固碳速率高于配施有机肥,分别达到0．08～0．13和0．11Mg·hm^-2·a^-1。17a有机肥配施有利于增加固存于粗粉粒（30．5％）和粗黏粒（30．7％）中的有机碳;而秸秆还田（NPKS）和化肥施用下,有利于增加固存于粗粉粒（32．9％）和细黏粒（42．9％）中的有机碳,说明无论化肥配施还是有机无机配施,红壤粗粉粒是固定新增有机碳的主要组分,而长期配施有机肥是提升红壤各级颗粒有机碳库的较好施肥模式。     

长期施肥下红壤旱地解钾菌变化及其驱动因子

在南方红壤区,研究长期施肥下土壤解钾菌的变化规律及其驱动因素,可为该地区土壤钾素资源管理和钾肥合理施用提供理论依据。基于红壤旱地长期定位施肥试验(始于1986年),选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)处理,分析玉米开花期根际土壤的解钾菌类型和解钾能力及其有机酸和激素含量,并结合玉米根系特性和根际土壤理化性质探讨影响红壤旱地解钾菌变化的关键因子。结果表明:与NPK处理相比,NPKM处理的根长、根表面积、根直径和根体积分别增加了112.3%、174.4%、32.43%和291.5%,根际土壤pH提高了0.67个单位,有机质、非交换性钾和交换性钾分别增加了29.50%、19.34%和53.89%。各施肥处理根际土壤中均存在解钾菌,CK和NP处理的解钾菌均为类芽孢杆菌属,NPK和NPKM处理则均为纤维菌属。与CK处理相比,NP、NPK和NPKM处理下根际土壤解钾菌的解钾效率分别增加了162.4%、139.0%和105.6%,其中NP处理解钾菌的解钾效率最高。偏最小二乘路径模型的结果显示,根系和施肥可同时调控解钾菌的解钾效率。冗余分析(RDA)...     

长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征

为阐明长期不同施肥下土壤氮库的演变特征,揭示氮库稳定性不同的团聚体对不同施肥的响应,为化肥和有机物的合理施用提供科学依据。本研究通过对黑土和红壤22年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤全氮、 微生物氮以及各级团聚体中氮贡献率的影响。结果表明,长期不施肥（CK）和施用化肥（NPK）,黑土土壤全氮含量以0.015 g/(kga)的速率显著下降（P 0.05）;而长期化肥配施有机肥（NPKM）,黑土全氮含量以0.025 g/(kga) 的速率显著上升（P 0.05）。在CK、 NPK、 NPKM和秸秆还田（NPKS）处理下,红壤全氮含量均没有显著变化。施肥22年后,NPKM处理下黑土和红壤微生物氮含量较NPK处理下分别增加了15% 和 43%,全氮含量分别增加了43% 和45%,差异均达到显著水平（P 0.05）。氮素在黑土上主要积累在253 m 微团聚体中,达到0.73~1.21 g/kg,在红壤上主要积累在2 m 微团聚体中,达到0.46~0.98 g/kg。与NPK相比,NPKM 处理下黑土和红壤 250~2000 m大团聚体中氮素贡献率均显著提高,分别增加了4.3% 和 5.1%。与NPK相比,NPKM 和 NPKS 处理下,红壤 253 m 微团聚体中氮贡献率分别降低了5.9% 和 9.7%,而黑土除大团聚体外的各级团聚体氮贡献率均没有显著变化。可见,不同土壤类型对施肥响应不同, 主要是253 m 微团聚体中氮素的响应不同,化肥配施有机肥可提高土壤250~2000 m 大团聚体中氮的贡献率,进而增加土壤对作物的氮素供给能力,是有助于提高土壤肥力和生产力的农业生产可持续性施肥模式。     

长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系,可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明,作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高,32年的持续施肥,施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量,高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关(P0.01),高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1);且有机肥施用29年后,高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%,并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(R2)达到0.78和0.84(P0.01),相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%),表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证,高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数;随着有机肥施肥年限的增加,土壤肥力提升,有机肥替代率逐渐增加。     

长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。     

长期施肥对水稻土和紫色土钾素容量和强度关系的影响

采用钾素容量/强度(Q/I)法研究了长期不同施肥对水稻土和紫色土供钾状况的影响。结果表明:经过长期不同施肥影响,水稻土和紫色土的钾离子平衡活度比(AR0K)大小顺序均表现出:化肥有机肥配施(NPKM)>化肥NPK配施(NPK)>不施肥(CK)>化肥氮单施(N)和化肥氮磷配施(NP);土壤活性钾(KL)、非专性吸附钾(-ΔK0)和专性吸附钾(KX)大小顺序水稻土为NPKM>NPK>CK>N和NP,紫色土为NPKM>NPK和CK>N和NP。长期施肥对水稻土钾位缓冲容量(PBCK)影响不明显,施肥15a后紫色土PBCK大小顺序为:NP>N>CK>NPKM和NPK。水稻土的AR0K、KL和-ΔK0值均大于紫色土,而其PBCK(21.7～29.1)和K+与Ca2++Mg2+交换自由能(-ΔG)值(11.4～13.9kJmol-1)小于紫色土(PBCK值为48.2～125.8,-ΔG值为14.9～19.9kJmol-1)。长期单施N和施NP条件下,土壤AR0K、KL、-ΔK0和KX值降低,而PBCK和-ΔG值升高,土壤(尤其是紫色土)钾素耗竭程度加剧,施NPK和NPKM减缓了土壤钾素的耗竭。长期不同施肥下,紫色土钾素的耗竭程度均高于水稻土,前者年均钾肥或有机肥的施用量不足。     

Cation exchange capacities of organo-mineral particle-size fractions in soils from long-term experiments

Soils with and without organic manuring from 10 long-term manurial experiments in East Germany were fractionated into organo-mineral particle-size separates by ultrasonic disaggregation and sedimentation/decantation. The cation exchange capacities (CECs) buffered at pH 8.1 were determined for the size fractions fine+medium clay, coarse clay, fine, medium and coarse silt, sand, and for the total soil samples. In the samples from nine field experiments the CECs decreased with increased equivalent diameters (fine+medium clay: 489–8 13 mmol_c kg^?1, coarse clay: 367–749 mmol_c kg^?1, fine silt: 202–587 mmol_c kg^?1. medium silt: 63–345 mmol_c kg^?1, coarse silt: 12–128 mmol_c kg^?1 and sand: 10–156 mmol_c kg^?1. The CECs varied with genetic soil type, mineralogical composition of the <6.3-μm particles, and the C and N contents of the size fractions. In a pot experiment examining the role of various organic materials in the early stages of soil formation, the clay-size fractions had the largest CECs (85–392 mmol_c kg^?1), followed by the medium-silt (1 9-222 mmol_c kg^?1) and fine-silt fractions (23–192 mmol_c kg^?1). The effect of organic amendments on CEC was in general: compost>fresh farmyard manure = straw + mineral fertilizer = mineral fertilizer.     

Nitrogen budget in agroecosystems on gray forest soils under long-term fertilization

Long-term stationary field experiments were performed to study the efficiency of increased rates of nitrogen fertilizer in crop rotations with cereal crops, perennial grasses, clover, and plow fallow on gray forest soils. It was found that an excess of mineral nitrogen (mainly of nitrates) accumulated in the soil in the case of unbalanced nitrogen fertilization and long-term fallowing creates conditions for the development of unfavorable processes in the nitrogen cycle. Significantly increasing nitrogen losses from the agroecosystem because of leaching and denitrification constitute a depletion hazard for the soil nitrogen pool.     

不同肥料长期施用下稻田镉、铅、铜、锌元素总量及有效态的变化

以中国科学院桃源农业生态实验站的长期田间定位试验为基础,研究了16年长期定量施肥对土壤Cd、Pb、Cu和Zn积累及其有效性的影响。结果表明:单施化肥可使土壤Cd含量降低、Pb含量增加,对Cu和Zn的积累无显著影响,水稻收获时的移出效应可能是Cd含量降低的主要原因;与单施化肥相比,有机物料循环可提高土壤Cd和Pb的积累,但对Cu和Zn的积累无显著影响。试验期内单施化肥对土壤Cd、Pb、Cu和Zn的有效性无显著影响;有机物料循环可显著提高Cd和Zn的有效性,这与有机物料循环引起的土壤有机质含量增加和pH降低有关。