施肥处理对旱地红壤反硝化潜势的影响

为探究土壤反硝化潜势与施肥之间的关系,对长期定位试验地采用4种不同施肥处理：不施肥（CK）、施用氮磷钾肥（NPK）、施用有机肥（OM）、施用氮磷钾肥加有机肥（NPKOM）,采用田间取样与实验室分析相结合的方法,测定了4种施肥处理下土壤的反硝化潜势,并结合土壤基本理化性质,比较分析不同施肥处理下土壤反硝化潜势的差异及其与环境因子之间的内在关系。结果显示：施用有机肥的土壤反硝化潜势最高,施用氮磷钾肥的土壤反硝化潜势最低。影响土壤反硝化潜势的主要因素有pH、有机质、全磷和速效磷。施用有机肥在提高土壤pH值的同时会提高土壤反硝化潜势,增加土壤N₂O的排放。氮磷钾肥会降低土壤的pH值导致土壤反硝化潜势降低。氮磷钾肥加有机肥混合施用提高土壤pH值的同时可以降低单施有机肥土壤反硝化潜势,并降低土壤N₂O的排放。     

典型红壤不同形态氮素迁移对长期施肥制度的响应

【目的】基于长期定位试验,探讨典型红壤水稻土不同施肥制度下不同形态土壤氮素迁移特征,为红壤水稻土氮肥合理施用提供理论依据。【方法】选取始于1981年的进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理,分别为不施肥对照（CK）、施氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾配施秸秆（NPKS）、氮磷钾配施有机肥（NPKSM）,测定并分析0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm土层土壤全氮（TN）、碱解氮（AN）、硝态氮（NO₃ ^--N）、铵态氮（NH₄ ⁺-N）、可溶性有机氮（DON）和微生物生物量氮（SMBN）变化特征。 【结果】不同处理不同形态氮素基本均随土层加深呈下降趋势,但不同形态氮素在不同层次下降特征不同。其中有效态氮,如AN、NO₃ ^--N、NH₄ ⁺-N、DON和SMBN主要集中分布在0—20 cm土层,且20—60 cm土层含量较0—20 cm明显降低;而TN在表层0—40 cm土层变化不明显。与CK相比,施肥处理可不同程度地提高0—60 cm各土层各形态氮素含量。其中NPKSM处理显著提高各形态氮素含量,其次为NPKS和NPK处理。相同处理下,TN在0—40 cm土层变化不明显;但在0—60 cm土层TN含量均表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK。各处理AN含量随土层深度增加降低幅度显著,其中,20—40 cm土层AN含量相比10—20 cm土层分别降低了42%（CK）、50%（NPK）、44%（NPKS）、44%（NPKSM）。各处理不同土层NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N含量均以NPKSM处理显著高于其他处理;其中40—60 cm土层中NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N与0—10 cm土层相比,NH₄ ⁺-N含量下降幅度更大,分别为51%（CK）、48%（NPK）、54%（NPKS）、36%（NPKSM）,且NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N均以NPKS处理下降幅度最大,NPKSM处理最小。各处理DON含量在0—20 cm土层差异显著,且均以化肥与有机肥配施处理显著高于其他处理;CK和NPK处理40—60 cm土层的DON含量较20—40 cm略有增加,但NPKS和NPKSM处理则显著降低。各处理SMBN在10—20 cm土层差异最大,表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK。相同处理下各形态氮素占TN的比例随土层深度的增加而下降,其中在0—20 cm土层各比例变化较明显;整体上NPKS与NPKSM处理的SMBN占TN比例较高,为2%—4%。耕层土壤（0—20 cm）的TN、AN、NO₃ ^--N、DON和SMBN两两之间均存在显著的正相关关系（P≤0.05）,其中TN、DON、AN与SMBN之间存在极显著正相关关系（P≤0.01）。施肥处理（NPK、NPKS、NPKSM）较不施肥处理（CK）可显著提高早、晚稻稻谷、稻草产量和总生物量及其相应的氮吸收量,其中以NPKSM处理最高;但NPKSM处理的无机氮残留量及氮表观损失也显著高于其他处理。 【结论】不同施肥处理对各形态氮素的影响主要集中在土壤耕层（0—20 cm）,且各形态氮素含量整体上随土层深度的增加而降低,化肥与有机肥配施可以更好改善红壤区各土层氮素的供应情况;同时化肥与有机肥配施能显著提高作物产量及其氮吸收量,但也增加了其无机氮残留量及氮表观损失量。     

长期施肥对红壤性水稻土氮素形态的影响

采用28年的长期田间定位试验,研究了长期不同施肥处理对红壤性水稻土氮素形态的影响。结果表明,在不施肥（CK）、无机肥（NPK）、有机肥（猪粪＋紫云英绿肥,M）和无机肥与有机肥配施（NPKM）处理中,土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量从高到低顺序均为：NPKM〉M〉NPK〉CK,长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施能提高全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量,即促进了土壤氮库的积累;且不同施肥处理A、P层碱解氮、铵态氮、硝态氮、微生物氮含量和土壤全氮含量之间呈极显著正相关关系。因此,无机肥配施有机肥可使土壤氮素各形态含量均显著提高,是提高土壤氮素肥力的根本途径。     

有机物料对红壤几种形态碳氮及酸度的影响

 【目的】为合理施用有机物料调节土壤碳、氮以阻控土壤酸化,对有机物料施入红壤后土壤几种形态碳、氮及酸度变化进行了研究,并分析了相关关系。【方法】通过室内恒温培养试验研究了添加3种有机物料（稻草、紫云英和猪粪）后红壤中铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、可溶性有机氮（WSON）、可溶性有机碳（WSOC）、微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）和土壤pH动态变化。【结果】与对照相比,添加有机物料均提高了土壤WSOC、SMBC和pH,且有机物料添加量越大,增幅越大。猪粪处理中土壤NH4+-N、NO3--N和WSON含量显著增加;而稻草和紫云英处理中土壤NO3--N和WSON含量下降,NH4+-N含量没有显著变化。施用稻草和紫云英7～14 d左右,土壤pH达到最大值,随后逐渐下降趋于平衡;而施用猪粪后土壤pH立即升高,随后逐渐下降趋于平衡。84 d培养试验结束时,与对照相比,猪粪、稻草和紫云英处理的土壤pH分别平均增加了0.26、0.23和0.09。几种有机物料处理中,土壤pH与SMBC和WSOC均存在显著的正相关关系。稻草和紫云英处理中,土壤pH与WSON和NO3--N之间存在显著负相关性,而猪粪处理中pH与WSON和NO3--N相关性不显著。【结论】施用有机物料能够显著提高红壤WSOC、SMBC和pH,其中酸度改良效果猪粪>稻草>紫云英;土壤碳、氮动态与土壤pH变化紧密相关,且相关性与有机物料的性质有关。     

施肥对红壤性水稻土锌、铜形态及有效性的影响

采集３ａ定位试验后的红壤性水稻土土样,研究不同施肥措施对红壤性水稻土锌、铜形态及有效性的影响。结果表明,施肥对水稻土锌、铜形态有明显的影响,有机、无机肥配施在提高土壤锌、铜储量及有效性方面有效作用;不同有机肥处理对土壤锌、铜形态的影响不同。铜有效态和全量的作用最大。     

施肥结构对浙西红壤稻田硫素平衡的影响

以长期定位肥料试验为基础,对红壤稻田主要施肥结构下农田硫素平衡因子进行了分析,结果表明：不同施肥结构对硫素的投入,作物的硫携出和硫以利用率有明显的影响,施肥区农田硫素投入都明显大于作物支出,以硫在耕层土壤中的积累评价农田硫素的平衡状态,在现阶段硫素投入量为９．５～１２．２ｋｇ／６６７ｍ＾２．ａ时,耕层土壤硫素亏缺０．４～１．５０ｋｇ／６６７ｍ＾２．ａ,农田硫实际为负平衡,用硫素收入支出平衡原理差减     

长期施肥对红壤氮磷养分和玉米生长、氮磷吸收的影响

通过长期定位试验研究不同施肥处理对土壤速效磷和无机氮,及玉米生长和玉米对氮、磷养分吸收的影响,分析了土壤氮、磷养分与玉米氮、磷吸收的关系。结果表明:长期施肥下土壤速效磷含量为12.77~99.91 mg·kg^-1,无机氮含量为16.20~37.92 mg·kg^-1,含有有机肥处理(施有机肥、氮磷钾配施有机肥)的土壤速效磷和无机氮含量分别是对照的7.49~7.82倍和2.20~2.34倍。长期施肥影响玉米产量,同时也影响了玉米对氮、磷养分的吸收量。玉米籽粒吸磷量与土壤速效磷,以及籽粒吸氮量与无机氮之间呈极显著正相关,线性回归拟合方程的决定系数分别为0.730 6和0.913 5。     

双季稻种植制度下长期施肥对红壤性水稻土氮素肥力的影响

设CK（不施任何肥）、NK（施氮、钾肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NK＋PM（施氮、钾肥＋猪粪）、NP＋RS（施氮、磷肥＋稻草）、NPK＋RS（施氮磷钾肥＋稻草）7个处理,通过25年长期肥料定位试验,研究了双季稻种植制度下长期施肥对红壤性水稻土氮素肥力的影响．结果表明,长期不平衡施肥处理（NK、NP）土壤各氮素含量增加不明显或出现一定幅度的减少;长期平衡施用化肥的NPK处理,土壤各氮素含量均有增长,与CK处理的差异达到显著或极显著水平;无机、有机肥长期配施处理NK＋PM、NP＋RS、NPK＋RS在单施化肥的基础上进一步提高了土壤中氮素养分的含量．双季稻种植制度下,长期平衡施肥,尤其是无机、有机肥配施能极大地增加红壤性水稻土各氮素养分含量,提高土壤氮素肥力,为水稻的高产、稳产和农业可持续发展提供良好的基础和保障．     

施肥和土壤调理剂对酸性旱地红壤的修复效应

采用连续4年盆栽试验,研究了无机和有机肥及土壤调理剂对强侵蚀红壤的培肥效应。结果表明,施氮磷钾化肥(NPK)、NPK+有机肥(NPKM)、NPK+土壤调理剂1(NPKR1)和NPK+土壤调理剂2(NPKR2)施肥处理与不施肥对照(CK)比较均可提高土壤养分含量,其中,NPKM处理显著提高土壤有机质和碱解氮含量,NPKR2处理显著提高土壤有效磷和速效钾含量。各施肥处理均可提高土壤阳离子交换量(CEC)和有效阳离子交换量(ECEC),以NPKR2和NPKM处理提高土壤ECEC效果最显著。各施肥处理均明显提高土壤酸碱缓冲容量,以NPKR1和NPKR2处理效果最佳。各施肥处理的大豆和油菜生物产量均明显高于CK处理,且NPKM处理的作物生物量极显著高于对照(CK)和其他3种施肥处理,但不同季别的作物产量不稳定。说明施肥与土壤调理剂在短期内难以使退化红壤达到作物高产的理想修复效果。     

不同施肥方式对北方稻田土壤氮矿化的影响

利用PVC管原位培养连续取样法测定了吉林省延边地区生长季3种施肥方式(单施无机肥、单施有机肥、无机肥与有机肥配施)下稻田土壤氮素矿化、硝化的动态及氮矿化的空间分布格局.结果表明,3种施肥方式下稻田土壤氮素矿化存在明显的时空变异,稻田土壤在6～8月表现出较强的氮矿化过程,8月硝化作用较强,且上层土壤(0～10 cm)的氮素净矿(硝)化率整体上高于下层(10～20 cm)土壤.3种不同施肥方式下稻田土壤的氨化过程在氮矿化过程中占有重要地位,单施无机肥、单施有机肥和无机肥与有机肥配施处理的上层土壤NH4+-N含量在无机氮中的比例分别为47.3％～94.1％、16.5％～94.6％、56.5％～94.9％.单施无机肥或单施有机肥有利于土壤氮矿化过程.     

长期不同施肥对塿土氮素分布的影响

在冬小麦-夏玉米轮作制度下,研究不同有机肥-无机肥长期施用对塿土碱解氮以及NO-3-N的分布、累积和阶段性移动的影响。结果表明:施用有机肥、化肥和两者混合施用有助于提高土壤碱解氮和硝态氮的含量,尤其对耕层土壤影响较为显著;有机肥对土壤中碱解氮含量的增加效果较为明显,而化肥则易提高土壤中硝态氮的含量;与对照相比有机肥会减缓土壤剖面深层硝态氮含量的积累,有效控制硝态氮向下淋溶;整个剖面中同年秋季土壤的氮含量>夏季土壤。所有处理中,施用低量有机肥或者其配施低量化肥(M150t·hm-2、N150kg·hm-2、P60kg·hm-2)是较为理想的施肥方式,既提高土壤肥力又缓解NO-3-N在土壤剖面中的累积和淋失。     

长期施肥下黑土碳氮和土壤pH的空间变化

试验研究了长期不同施肥下剖面(0~100 cm)土壤有机碳、全氮、硝态氮、微生物碳氮以及土壤pH的空间变化。结果表明:与单施化肥相比,长期有机肥和化肥配施显著提高了0~20 cm表层土壤有机碳、全氮、硝态氮和微生物碳氮含量,并且土壤有机碳和微生物碳氮的增加主要集中在0~40 cm土层。在0~20 cm和20~40 cm土层,等氮量有机无机肥配施(M1NPK和SNPK)处理土壤有机碳含量显著高于化肥NPK处理(P0.05),同时二处理土壤全氮含量没有由于化肥氮施用量减少而下降。与不施肥ck相比,单施化肥显著降低了土壤微生物量碳氮含量。在40 cm土层以下,与NPK处理相比,M2NPK、NP和N处理硝态氮累积量明显增加,而M1NPK和SNPK处理硝态氮累积量明显减少。长期不同施肥对土壤酸化的影响主要集中在0~40 cm土层,单施化肥处理土壤pH显著低于不施肥(ck)和有机无机肥配施处理(P0.05),其中2012年秸秆还田(SNPK)处理0~20 cm土壤pH比NPK处理高2.17。表明有机无机肥配施不仅能提高和维持土壤碳氮水平,还能防止土壤酸化的发生,尤其施用有机肥氮替代部分化肥氮的有机无机肥配施模式是东北黑土区最有效的施肥措施之一。     

合理施肥与红壤山地豆科牧草生长

施肥综述了山地红壤豆科牧草对N、P、K元素的需求特点以及施肥对豆科牧草生长的影响,并指出了需进一步加强研究的问题。     

不同土地利用方式及施肥措施对红壤木质素积累特性的影响

采用碱性氧化铜-固相萃取-气相色谱法将木质素氧化分解为V 类(即香草基酚类,包括香草醛、香草酮和香草酸)、S类(即紫丁香基酚类,包括丁香醛、丁香酮和丁香酸)和C 类(即肉桂基酚类,包括对香豆酸和阿魏酸)单体,以VSC的总和表征土壤中木质素的含量及其在土壤中的积累特性。基于红壤丘陵区的湖南盘塘中低产田改良长期定位试验平台,研究不同土地利用方式下(旱地、水旱轮作地),两种典型长期施肥方式[单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(S+NP)]对土壤中木质素各单体含量及组成的影响,同时测定pH、有机质、全量养分、速效养分及多酚氧化酶、过氧化物酶等指标探索影响红壤农田土壤木质素积累的关键因子。结果表明:与试验前本底相比,NPK和S+NP两种长期施肥处理均显著增加红壤农田中木质素VSC三类单体总量,其积累速率表现为水旱轮作地显著高于旱地,在旱地中分别为(8.15±1.39)μg·g^-1·a^-1和(119.85±3.10)μg·g^-1·a^-1、水旱轮作地分别为(17.67±0.87)μg·g^-1·a^-1和(126.48±0.03)μg·g^-1·a^-1;长期施肥显著增加了红壤中木质素组分中C类单体的比例,其中水旱轮作地中C类单体含量及其占总木质素总量的比例均低于旱地。双因素方差分析表明,土地利用方式、施肥处理均在不同程度上影响土壤养分和酶活性,并对土壤中木质素单体含量产生影响,其中V类与C类单体含量受土地利用方式及施肥处理交互作用的影响显著(P<0.01);相关性分析及冗余分析表明,有机质、氮素(全氮和速效氮,P<0.05)、速效钾(P<0.01)可能是红壤农田木质素积累的关键因子。因此,研究农田培肥管理对贫瘠红壤有机碳截获与转化影响时,应考虑土壤氮素及速效钾对木质素积累的作用。     

Soil pH Dynamics and Nitrogen Transformations Under Long-Term Chemical Fertilization in Four Typical Chinese Croplands

Long-term fertilization experiment provides the platform for understanding the proton budgets in nitrogen transformations of agricultural ecosystems. We analyzed the historical （1990-2005） observations on four agricultural long-term experiments in China （Changping, Chongqing, Gongzhuling and Qiyang） under four different fertilizations, i.e., no-fertilizer （control）, sole chemical nitrogen fertilizer （FN）, sole chemical phosphorous and potassium fertilizers （FPK） and chemical nitrogen, phosphorous and potassium fertilizers （FNPK）. The significant decline in topsoil pH was caused not only by chemical N fertilization （0.29 and 0.89？pH at Gongzhuling and Qiyang, respectively） but also by chemical PK fertilization （0.59？pH at Gongzhuling）. The enhancement of available nutrients in the topsoil due to long-term direct nutrients supply with chemical fertilizers was in the descending order of available P （168-599%）〉available K （16-189%）〉available N （9-33%）. The relative rate of soil pH decline was lower under long-term judicious chemical fertilization （-0.036-0.034 ？pH yr-1） than that under long-term sole N or PK fertilization （0.016-0.086 ？pH yr-1）. Long-term judicious chemical fertilization with N, P and K elements decreases the nutritional limitation to normal crop growth, under which more N output was distributed in biomass removal rather than the loss via nitrate leaching. We concluded that the N distribution percentage of nitrate leaching to biomass removal might be a suitable indicator to the sensitivity of agricultural ecosystems to acid inputs.     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质(labile organic matter(LOM))和碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理:(1)不施肥(CK);(2)单施化肥(NPK);(3)在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田(NPKSM);(4)在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田(NPKS),测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质(HLOM)、中活性有机质(MLOM)、低活性有机质(LLOM)、非活性有机质(NLOM)含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质(SOM)含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47g·kg^-1(10—20 cm)和45.09...