长期不同施肥处理红壤旱地剖面养分分布差异

【目的】 研究长期不同施肥措施下红壤旱地的培肥效果、养分迁移特征以及环境风险,对制定红壤旱地合理的养分管理和培肥技术,促进畜禽粪便的循环利用具有重要意义。 【方法】 依托始于1986年的红壤旱地肥料定位试验,选取不施肥 (CK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK)、有机肥 (OM) 和有机肥和氮磷钾肥配施 (NPKM) 5个处理,采集0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm、80—100 cm土壤样品,分析了pH值、有机质及氮磷钾养分含量。 【结果】 连续施肥28年后,红壤旱地土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾等含量均随着土壤深度增加逐步降低。与对照相比,施用有机肥显著提高了0—40 cm土壤的pH值,其余处理pH有所下降。长期施用化肥后,红壤旱地土壤有效磷、全磷、碱解氮和全氮在0—20 cm耕层累积,土壤速效钾的累积则达到40 cm深;与化肥处理相比,有机肥和有机无机肥配施处理0—40 cm土壤的全氮、碱解氮、速效钾、有效磷和全磷的含量显著增加,土壤全氮和碱解氮的下移累积达到40 cm,而土壤全磷和有效磷的下移累积则达到了60 cm。红壤旱地长期施用猪粪等有机肥主要增加了0—40 cm耕层土壤的磷素累积,而在剖面80 cm以下未表现出明显累积现象。 【结论】 长期施用化肥 (28年)处理养分主要在0—20 cm红壤旱地耕层土壤累积,而长期施用有机肥或有机无机肥配施还可以明显提高20—40 cm土壤养分含量,养分下移累积作用明显。此外,红壤旱地长期施用有机肥可以缓解耕层土壤的酸化、提高耕层土壤肥力水平,是增加培肥深度的有效措施,但是长期施用猪粪导致的氮磷下渗深度增加可能引起的环境风险也应引起重视。      

连续三年不同有机肥替代率对小麦产量及土壤养分的影响

  【目的】  探究不同有机肥替代化肥比例对土壤养分含量、植株养分吸收量、肥料利用率以及作物产量的影响，为实现作物高产稳产、土壤培肥提供科学施肥方案。  【方法】  2018—2020年，以新春38号小麦为供试作物，在新疆石河子大学农学院连续进行了3年定点大田试验，试验土壤为灰漠土。试验设置不施肥 (CK)，常规施化肥 (CF) 和以有机肥分别替代化肥氮磷投入量的6%、12%、18%、24%，共6个处理。有机肥全部基施，追施氮磷养分量不变，小麦收获后秸秆全部还田。于2020年，在6个小麦生育期取植株样，分析氮、磷含量和干物质积累量，在收获期测定产量和产量构成因素。同时取0—20 cm土壤样品，分析速效氮、磷和有机质含量。  【结果】  连续3年施用不同量有机肥后，土壤速效氮、磷、钾养分和有机质含量均随有机肥替代比例的增加而增加，有机肥替代率18%和24%处理的土壤速效养分和有机质含量在灌浆期和收获期显著高于对照和CF。小麦扬花期、灌浆期和收获期的干物质积累量和养分积累量均随有机肥替代率提高而增加，有机肥替代率18%和24%处理显著高于CF处理。氮磷肥料利用率、偏生产力和农学利用效率同样有所提高，有机肥替代率18%处理和24%处理高于其他处理。有机肥替代率6%、12%和24%处理的小麦穗数、千粒重、产量与CF相比差异不显著，而有机肥替代率18%显著高于CF。  【结论】  连续使用有机肥替代部分化肥可增加小麦生育后期土壤中速效养分含量，提高肥料利用率，最终实现稳产甚至显著增产。有机肥替代化肥的比例不能过低，本试验条件下，有机氮磷替代率为18%～24%时，可在实现作物高产稳产的同时，增加土壤速效养分含量、提高肥料利用率，但小麦产量受有机肥替代比例的影响较小。从肥料低投入高回报的角度，推荐有机肥替代18%的化肥氮磷养分较为可行。     

基于GIS和丰缺指标法的区域施肥管理体系的构建

  【目的】  采用GIS定位和养分丰缺指标相结合的方法,研究西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特点,建立直观、精准的推荐施肥系统。  【方法】  西辽河平原包括科尔沁区、开鲁县、奈曼旗、科尔沁左翼后旗、科尔沁左翼中旗。以该区域的15421个土壤测试数据和143个玉米“3414试验”数据为基础,运用GIS方法计算耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间插值结果,结合土壤丰缺指标,将西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾养分分区,确定不同土壤氮磷钾养分组合下的施肥量,并制作玉米氮磷钾分区施肥图。  【结果】  西辽河平原耕地土壤养分空间分布不均,大部分土壤碱解氮含量较低,有效磷、速效钾含量中等。耕地土壤有效氮、磷、钾养分含量呈低氮–中磷–中钾 (碱解氮 ≤ 69.5 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–中钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–高钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾 > 152.5 mg/kg) 的面积占比分别为42.4%、14.1%、13.5%。土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量 (x) 与经济最佳施肥量 (y) 之间存在较好的对数关系,氮施肥模型y = –102.5ln(x) + 617.22,磷施肥模型y = –36.11ln(x) + 174.1,钾施肥模型为y = –25.89ln(x) + 180.96。不同土壤养分组合种植玉米所需的经济最佳N–P₂O₅–K₂O用量 (kg/hm2) 组合分别为202–110–58、168–107–57、164–102–47。  【结论】  土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与相对产量存在较好的对数函数关系。西辽河灌区土壤有效氮磷钾丰缺指标的划分以75%和85%作为相对产量的分级区间较为合适。在土壤有效氮磷钾养分大数据的支撑下,采用GIS和丰缺指标法相结合的方法,可以准确快捷地构建区域施肥管理体系。     

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响

【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N₁)、高量氮肥 (N₂)、氮磷肥 (N₁P)、氮磷钾肥 (N₁PK)、高量有机肥 (M₂)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M₂N₁)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M₂N₁P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M₂N₁PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N₂ 处理的土壤 pH 最低,M₂ 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106～5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106～1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M₂ 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。     

秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

  【目的】  在再生稻系统下,探讨秸秆还田对再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的影响。  【方法】  试验设置秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)和水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)共4个处理,分析各处理土壤有机碳及其组分和土壤速效养分含量。  【结果】  与秸秆不还田相比,秸秆还田能提高土壤有机碳及其组分含量。与CK处理相比,在头季和再生季水稻收获期,秸秆还田处理(SH、SW、SWF)土壤中水溶性有机碳含量分别增加了19.62%～22.63%、20.99%～41.48%;土壤中颗粒有机碳含量分别增加了8.47%～20.62%、24.71%～30.90%;三个施秸秆的处理间土壤总有机碳、胡敏酸和富里酸含量无明显差异。秸秆还田可以改变水溶性有机质结构,使其结构趋于简单。秸秆还田下土壤碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮含量均呈增加趋势;在头季水稻收获期,SWF处理的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于CK处理。在再生季水稻收获期,与头季稻收获期相比,CK处理土壤速效养分含量呈下降趋势,而秸秆还田下各处理速效养分含量均呈增高趋势。  【结论】  秸秆还田可以提高再生稻田土壤有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳以及腐殖酸组分的含量,促进水溶性有机质结构的变化,从而有效改善土壤养分的供给能力。     

长期不同施肥对黄潮土区冬小麦产量及土壤养分的影响

【目的】分析长期施肥方式下小麦产量的变化规律,以探明黄潮土区小麦产量稳定性对不同施肥方式的响应机制,为黄潮土区合理施肥的管理及其土壤生态系统的改善提供依据。【方法】以 35 年长期定位试验为研究平台,设 5 种施肥方式:不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、氮磷钾配施 (NPK)、单施有机肥 (M)、有机无机配施 (MNPK),测定小麦的平均产量及土壤养分状况。【结果】小麦产量和肥料贡献率以有机无机配施 (MNPK) 最高,平均产量为 6393 kg/hm2;其次为 NPK 处理,与当年不施肥处理相比,产量提高了 374.2%;单施有机肥增产幅度位居第三;单施氮肥处理增产效果最低。单施氮肥处理小麦产量变异系数 (CV) 偏高 (26.72%～38.72%)、可持续性产量指数 (SYI) 偏低 (0.32～0.51),产量稳定性最低,MNPK 处理的CV 最低 (4.86%～7.76%)、SYI 最高 (0.79～0.89),产量稳定性最高,而单施有机肥处理 (CV = 5.44%～15.87%,SYI = 0.60～0.87) 的产量稳定性和生产可持续性不及 NPK 处理 (CV = 5.72%～9.67%,SYI = 0.75～0.83)。施用有机肥显著提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,其中 MNPK 处理 35 年土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾平均含量分别较 CK 处理提高 1.20、1.18、16.13、0.95 倍,增加幅度最为显著。通过相关分析可得,小麦产量与土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈极显著正相关关系 (P < 0.01)。【结论】施肥处理均可有效提高黄潮土区小麦产量,以有机无机配施增产效果最佳,最有利于促进小麦产量稳定性、提高产量可持续性指数,提升土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。因此,有机无机配施的施肥方式最为合理,有利于保持黄潮土养分均衡,促进农田生产力稳定。     

有机无机复混肥施用量对热带水稻土微生物群落和酶活性的影响

  【目的】  研究一次性施用不同量的有机无机复混肥对热带地区水稻产量及土壤微生物群落与酶活性的影响,为该区域水稻高效肥料管理提供科学依据。  【方法】  水稻田间试验连续进行了3季 (2018年早稻–晚稻,2019年早稻)。施肥设5个处理:不施肥对照 (CK),常规化肥分3次施用 (CF),采用一次性基施的等量、减10%和减20%氮磷钾养分投入量的有机无机复混肥处理 (OF、–10%OF和–20%OF)。2019年早稻收获后测产,同时取0—20 cm土壤样品,分析土壤理化性质和酶活性,采用Illumina高通量测序技术测定土壤细菌和真菌群落组成、多样性和结构。  【结果】  OF、–10%OF和 –20%OF处理的水稻产量没有显著差异,均与化肥处理 (CF) 相当。与CF相比,3个有机无机复合肥处理显著提高了土壤pH,对土壤全量氮磷钾没有显著影响;OF处理显著提高了土壤有机质含量;–20%OF处理显著提高了土壤碱解氮 (15.40%)、速效钾含量 (39.75%);OF和–10%OF处理显著提高了土壤有效磷 (49.82%、46.02%) 和速效钾含量 (91.40%和30.44%);有机无机复混肥处理对土壤酶活性没有显著影响。施用有机无机复混肥影响了真菌和细菌的多样性。其中–20%OF处理显著提高了细菌、真菌的Chao1指数和真菌的物种丰富度指数。在群落结构方面,–20%OF处理的土壤变形菌门和酸杆菌门的丰度显著高于CF处理,分别提高6.64%和8.37%,厚壁菌门丰度较CK显著降低了72.67%;–20%OF处理较CF处理显著增加土壤接合菌门丰度 (77.40%),而–10%OF土壤真菌球囊菌门较CK处理降低了117.38%。相关性分析表明,土壤细菌多样性与土壤速效磷呈正相关,真菌多样性与土壤碱解氮呈正相关。冗余分析表明,细菌群落的主要驱动因子为酸性磷酸酶、速效钾、有效磷和碱解氮,而碱解氮、全钾、有效磷和脲酶是土壤真菌群落的主要限制因子。  【结论】  施用有机无机复混肥能显著改善南方红壤水稻土速效养分含量和pH,减少10%～20%的常规养分投入量,对水稻产量没有明显影响,但是比施用化肥明显提高了土壤中有效磷、钾含量,同时提高了土壤细菌和真菌群落的数量和多样性。     

干湿交替程度对土壤速效养分的影响

降雨和灌溉引起的干湿交替显著影响土壤速效养分的转化和迁移。为了探究干湿交替程度对土壤速效养分的影响,采用室内模拟干湿交替试验,设置轻度(DW1,复水至60%WHC)、中度(DW2,复水至45%WHC)、重度(DW3,复水至30%WHC)3种干湿交替程度,并以恒湿处理(CM,恒定60%WHC)为对照,探究试验前后土壤pH、水溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、铵态氮、硝态氮、速效磷及速效钾的变化。结果表明:DW1土壤pH比其他各组低0.25~0.45,其余各组间差异不显著;培养后CM组DOC下降20.01%,DW组下降37.04%~41.36%,不同程度干湿交替处理间差异不显著。土壤铵态氮含量在培养后下降18.19%~42.02%,各处理间表现为DW3>DW2>DW1;土壤硝态氮含量较培养前急剧增长,表现为DW1>DW2>DW3,DW2的铵态氮和硝态氮含量与CM组基本一致。土壤速效钾和速效磷培养前后变化不大,但DW2速效磷含量较其他各处理减少2.93~4.00 mg/kg,而DW3的速效钾含量较其他各处理减少3.69~14.72 mg/kg。干湿交替显著降低土壤DOC和铵态氮含量,增加土壤硝态氮含量,对土壤pH、速效磷、速效钾影响不大。干湿交替程度的增强能提高土壤pH,促进铵态氮的产生,抑制硝态氮和速效钾的生成,但对DOC和速效磷影响不大。     

不同活化处理腐植酸–尿素对褐土小麦–玉米产量及有机碳氮矿化的影响

腐植酸–尿素是一种新型有机无机肥料,不同活化方式对其肥效的发挥具有重要作用。本研究利用田间定位试验和室内培养试验,设计不施肥处理(CK)、无机肥处理(U)、腐植酸–尿素直接掺混处理(U+HA1)、腐植酸–尿素硫化活化处理(U+HA2)、腐植酸–尿素硫化加超声波处理(U+HA3),在褐土上研究不同活化处理腐植酸–尿素肥料对小麦–玉米产量和土壤有机碳氮矿化的影响。结果表明:施用腐植酸–尿素显著提高小麦–玉米产量,小麦、玉米产量分别比U处理增产15%~28%、8%~10%,比CK处理增产63%~81%、55%~57%。U+HA3处理比U+HA1和U+HA2处理具有更强的增产效果。土壤养分在不同施肥处理间存在差异,土壤NO3–-N含量的变化趋势为U+HA1、U+HA3U+HA2UCK。土壤NH4+-N含量在不同处理间与NO3–-N含量具有相似的趋势,其中U+HA1处理土壤NH4+-N含量较其他两种腐植酸–尿素处理有显著的降低。施肥处理提高了土壤有效磷、速效钾含量,但是腐殖酸–尿素处理与U处理的影响未见差异。腐殖酸-尿素处理对土壤有机碳含量未产生显著影响,但提高了土壤有机碳的矿化速率与累积矿化量,其中U+HA3处理比U+HA1和U+HA2处理效果明显。土壤有机碳的累积矿化量与作物总产量、土壤速效氮、有效磷、速效钾含量具有显著的正相关关系。与CK处理相比,腐植酸的添加对土壤有机氮矿化比率影响不显著,但U处理土壤有机氮矿化比率显著提高。通过本研究验证腐植酸-尿素肥料比无机肥料具有更强的提高土壤生产力和肥力的作用,硫化超声波活化处理效果比其他两种活化处理效果显著。硫化超声波活化处理腐植酸-尿素肥料是值得推广的新型肥料,对丰富肥料资源具有重要作用。     

减施磷肥提高设施番茄氮磷钾生理效率并减少土壤速效磷累积

【目的】设施蔬菜生产中过量施肥现象普遍存在,本研究针对设施番茄磷肥过量施用问题,定位研究减施磷肥对番茄产量、干物质量、养分吸收、分配及土壤速效磷状况的影响,旨在为设施栽培磷肥减量提供科学依据。【方法】以习惯施肥为对照 (CK),2015年设磷肥减量50% (P1)、磷肥减量70% (P2) 2个减磷处理,2016年增设不施磷 (P0) 处理,共3个减磷处理。2016年在膨果期、盛果期采集植株样品,测定根、茎、叶、果干重,及各器官氮、磷、钾养分含量;在定植前、盛果期和拉秧期采集0—60 cm土层土壤样品,测定土壤速效磷含量。【结果】在基础速效磷含量较高 (约220 mg/kg) 的土壤,连续两年减磷70%或一年不施磷肥不影响番茄产量,2015年和2016年番茄产量分别为53.9～55.1 t/hm2和50.2～52.7 t/hm2。各减磷施肥处理与CK相比,均显著提高盛果期果实干物质量和N、P、K养分分配率,降低叶片干物质量、干物质分配率和N、P、K养分分配率。膨果期番茄植株62.8%～65.7%干物质分配于叶片,植株氮、磷、钾携出量分别为83.2～89.9 kg/hm2、10.3～11.1 kg/hm2、75.0～85.9 kg/hm2,此时番茄叶片和茎杆是养分的主要累积部位,茎叶氮、磷、钾分配率之和分别为84.4%～86.4%、79.4%～83.4%、76.9%～82.3%,番茄氮、磷、钾吸收比例为1∶0.12∶0.84～0.96。盛果期43.0%～44.6%和37.0%～44.6%的干物质分配于果实和叶片,此时番茄果实和叶片为养分主要累积部位,果实和叶片氮、磷、钾分配率之和分别为84.6%～86.7%、78.5%～82.7%、81.4%～83.9%,植株氮、磷、钾携出量分别为197～226 kg/hm2、33～37 kg/hm2、200～247 kg/hm2。CK处理番茄叶片、果实全钾含量及钾吸收量显著高于减磷处理,可见减施磷肥可降低番茄对钾素的奢侈吸收。经过两年的减磷处理,表层土壤速效磷累积量显著降低,但各处理土壤剖面出现磷素向下迁移,膨果期0—20 cm土层土壤速效磷含量较种植前减少27.0～60.9 mg/kg,20—60 cm土壤速效磷增量在11.8～50.1 mg/kg,减磷处理显著降低20—60 cm土壤速效磷增加量。【结论】在基础磷素含量较高的土壤上,较农民习惯施磷连续两年减少70%的磷肥用量没有影响番茄产量,降低番茄对钾素的奢侈吸收,减缓土壤速效磷累积。两年连续减施磷肥的土壤速效磷含量仍处于较高水平,可见该研究区域设施蔬菜生产减磷潜力仍较大。     

添加紫云英对稻田土壤颗粒吸附磷酸盐的影响

  【目的】  研究添加紫云英(Chinese milk vetch, CMV)对土壤颗粒表面磷素吸附特征的影响机制,为绿肥高效利用提供理论依据。  【方法】  采用土培试验方法,设置4个紫云英翻压量梯度:CMV0 (0)、CMV1 (15000 kg/hm2)、CMV2 (22500 kg/hm2)和CMV3 (30000 kg/hm2),淹水培养30天后,取土样,过250 μm筛后,分为细砂粒(48～250 μm)、粉粒(2～48 μm)和粘粒(<2 μm),分别测定土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,并分别进行磷酸盐的等温吸附和动力学吸附试验。  【结果】  与CMV0相比,添加紫云英显著提高了土壤颗粒中有机质、全氮、全磷和有效磷含量,尤以砂粒中的提高幅度最大,分别达到33.42%～81.04%、4.83%～15.17%、45.45%～51.52%和40.76%～60.70%;添加紫云英降低了砂粒和粘粒的比表面积,但是提高了粉粒的比表面积。土壤颗粒对磷素的吸附可用Langmuir吸附等温线方程很好地拟合,添加紫云英提高了各粒径土壤对磷的理论最大吸附量(Q_m)、土壤本底吸磷量(NAP)、土壤磷临界浓度(EPC₀)、吸附常数(K_L)和土壤对磷的亲和力(K_p)。Q_m值提高幅度以砂粒最大,提高了4.02%～46.81%;粉粒中NAP值、K_L值、EPC₀值和K_p值提高幅度最大,分别达到116.77%～210.78%、29.55%～69.05%、93.62%～141.28%和11.97%～28.87%。二级动力学方程可以很好地拟合磷酸盐在土壤颗粒表面吸附过程。拟合结果表明,添加紫云英提高了各粒径土壤颗粒对磷的初始吸附速率(H)和吸附速率常数(k₂),以粘粒的H值和k₂值提高幅度最高,分别达到25.77%～98.20%和25.74%～111.15%。不同粒径的H值和k₂值均以CMV2处理最高。相关分析结果表明,砂粒的Q_m和EPC₀与有效磷含量显著相关;粉粒的NAP、EPC₀和K_p与土壤有机质、全磷呈极显著相关关系,K_L与全磷呈显著性相关;粘粒的Q_m与全磷和有效磷含量极显著相关,EPC₀与土壤有机质、全氮、全磷、比表面积均呈极显著相关关系,K_p与土壤有机质、全氮和比表面呈极显著相关。  【结论】  添加紫云英主要通过影响土壤全磷和有效磷提高土壤颗粒自身贮存磷的能力,促进各土壤颗粒对磷素的吸附,特别是砂粒和粉粒。同时,CMV2处理土壤砂粒和粘粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,而CMV3处理粉粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,因此结合土壤质地,控制紫云英还田量实现稻田磷素科学管理。     

基于土壤质量指数法省级尺度耕地土壤质量评价及空间分布特征研究——以福建省为例

【目的】探讨福建省土壤常规五项指标的土壤质量评价及其空间分布状况,为因地制宜地保护和提升省域耕地土壤质量提供科学依据。【方法】以2019年福建省4756组耕地土壤常规五项指标(包括土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾)数据为基础,应用土壤质量指数(Soil quality index,SQI)方法和GIS技术进行土壤质量评价和空间分布图绘制。【结果】福建省土壤常规五项指标的平均值分别为pH值5.48、有机质23.01 g kg^-1、碱解氮146.69 mg kg^-1、有效磷74.00 mg kg^-1、速效钾145.74 mg kg^-1,表现出省域土壤酸化严重、有效磷和速效钾丰富、有机质和碱解氮适中的现状,且“闽东南”的土壤pH、有效磷和速效钾高于“闽西北”,而有机质和碱解氮则是“闽西北”高于“闽东南”。土壤质量评价结果显示,福建省SQI的平均值为0.637,其中,厦门市SQI最高为0.671,泉州市SQI最低为0.558;有效磷在SQI中的贡献最大26.20%,而pH值则最小11.07%,且S...     

纳米碳添加对土壤速效养分和小油菜产量的影响

纳米碳因其具有独特的理化性质作为新型材料被广泛应用于新能源、生态修复等领域。近年来,随着其功能被不断挖掘,纳米碳开始投入农业领域,成为新的研究热点。但是,纳米碳添加如何影响土壤养分和作物产量,仍不明确,有待进一步研究。将纳米碳作为肥料增效剂与不同肥料配施,研究其在大田条件下对土壤速效养分、小油菜农艺性状和产量的影响,从而为纳米碳在农业中的高效利用提供理论依据。田间试验在北京市房山区窦店乡温室大棚内进行,供试作物为小油菜,品种为‘国夏1号’。试验共设4个处理:化肥(CF),化肥+纳米碳(CF+NC),有机肥(OM),有机肥+纳米碳(OM+NC)。在小油菜不同生育期测定土壤速效养分、油菜株高、叶面积和产量。结果表明,(1)与CF、OM相比,CF+NC和OM+NC处理提高了土壤速效养分含量,分别提高了小油菜生长旺盛期的土壤速效钾含量37.3%、27.4%,土壤铵态氮含量35.5%、35.0%,土壤硝态氮含量52.0%、49.9%。(2)添加纳米碳可促进小油菜生长。与CF、OM相比,CF+NC、OM+NC处理分别提高了收获期小油菜株高9.7%、5.6%,叶面积13.9%、12.9%,干重15.6%、14.7%,产量19.8%、18.0%。与单施肥料比较,纳米碳配施化肥、有机肥均可显著提高土壤速效养分含量,促进小油菜的生长发育,提高产量。     

氮硅磷肥配施提高四川春玉米的氮磷钾吸收和产量

【目的】通过2014年和2015年两年田间定位试验,研究低磷棕紫泥土上不同硅、磷肥料组合对土壤速效磷含量、植株氮、磷和钾吸收量和利用率、产量及产量构成的影响,为利用硅肥提高该地区肥料的效应提供依据。【方法】试验采用两因素裂区设计,品种为主区,设2个品种,即正红2号和正红115;肥料组合为副区,设4种硅、磷肥组合,即:不施用磷肥和硅肥对照、单施硅（SiO₂）75 kg/hm2、单施磷（P₂O₅）60 kg/hm2、P₂O₅ 60 kg/hm2加SiO₂ 75 kg/hm2,分别记为P₀Si₀、P₀Si₇₅、P₆₀Si₀和P₆₀Si₇₅。在拔节期、吐丝期和收获期取0-20 cm和20-40 cm土壤土样,测定速效磷含量,取植株样品测定氮、磷、钾吸收量、产量。【结果】两个玉米品种收获期植株氮、磷和钾吸收量四个处理间差异均不显著,2014年正红2号产量明显高于正红115,2015年两品种间产量无显著差异。与对照相比,施硅、磷以及硅、磷肥配施均能提高0-20和20-40 cm土壤速效磷含量,提高玉米植株氮、磷、钾吸收量及籽粒产量,其中以硅、磷配施处理的效果最佳。在吐丝期、收获期,植株氮、磷和钾吸收量与土壤速效磷含量呈显著正相关,植株氮、磷和钾吸收量之间亦相互呈显著正相关;此外,籽粒产量与吐丝期和收获期玉米植株氮、磷和钾吸收量之间均呈显著正相关。与单施磷肥相比,硅、磷肥配施处理氮、磷和钾肥的吸收效率和偏生产力（两年平均）分别提高13.30%和10.25%、24.77%和10.25%、8.58%和10.25%,同时两品种2014年和2015年平均产量分别提高8.34%和12.12%。【结论】低磷棕紫泥土条件下,硅、磷肥配施能显著改善土壤供磷能力,增加玉米植株对氮、磷和钾养分吸收量,提高氮、磷和钾肥利用效率及籽粒产量。     

不同产地的腐植酸对小白菜养分利用的影响

以小白菜为材料进行土壤盆栽试验,研究等腐植酸量的4种不同产地(内蒙古、新疆、山西、江西)的风化煤腐植酸与氮磷钾配施对小白菜养分利用的影响。结果表明,不同产地的腐植酸对小白菜不同生育期植株和土壤中氮、磷、钾含量的影响存在差异。在小白菜苗期,植株钾含量存在差异,其中山西和江西腐植酸处理植株含钾量分别提高了12.58%、6.08%,而内蒙古和新疆腐植酸处理植株含钾量分别降低了18.24%、23.48%;土壤中除山西腐植酸处理,其他各腐植酸处理均提高了土壤中有效磷和速效钾的含量,提高幅度分别为44.88%～60.89%和15.04%～24.78%。在旺盛生长期,除内蒙古腐植酸,其余各腐植酸处理均显著提高了小白菜植株中的氮含量,提高幅度为11.52%～40.45%;各腐植酸处理均显著提高了土壤中有效磷含量,提高幅度为19.12%～51.24%。不同产地的腐植酸均提高了肥料的当季利用率,且腐植酸对小白菜N、P、K吸收利用的促进作用是多种官能团在特定结构中协同作用的结果,而不是哪一个官能团单独起作用,其中,山西腐植酸处理的肥料当季利用率最高。     

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤有效养分影响

利用中国农业科学院红壤实验站开始于1982年的水稻长期定位试验,研究长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤速效氮、磷、钾含量的动态变化(1982—2011年)特征。29年研究结果表明:长期有机无机肥配施(NPKM)能提高水稻产量,培肥地力。长期施用化肥(NPK)导致水稻产量降低。稻谷产量随着施肥量的增加而增加。在等氮投入情况下,增施化学磷肥的增产效应要高于化学钾肥,且早稻表现尤为明显;长期单施有机肥和单施化肥对稻谷产量的影响没有显著差异。随着施肥时间的延长,各处理水稻产量差异越显著。各施肥处理土壤碱解氮增加速率表现为慢-快-慢三个阶段,有机肥的施用相较单施化肥,能够显著提高土壤碱解氮含量(p0.05)。土壤有效磷的累积主要与化学磷肥的施用有关,各施肥处理土壤有效磷历年平均含量变化趋势为:NPKM、NPM、PKMNPKM、NKM(p0.01);土壤速效钾以有机肥和化学钾肥配施的处理(NPKM、NKM、PKM)增加最快,单施化学肥料的处理(NPK)增加最慢。随着氮、磷施用量的增加,土壤中氮、磷素出现盈余,但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量;各处理土壤中钾素均表现为亏缺状态,红壤性水稻田至少每年应补充投入钾素200 kg hm-2才能基本维持土壤钾素平衡。     

长期氮肥减量深施对双季稻产量和土壤肥力的影响

  【目的】  合理减少氮肥用量是解决我国当前稻田生态系统氮素损失量大、氮肥利用率低等问题的重要途径。然而,长期减少氮肥投入能否维持水稻产量和稻田土壤肥力还不清楚。以我国南方典型红壤双季稻田为研究对象,系统分析连续7年化肥深施结合不同氮肥用量措施下双季稻产量、氮肥偏生产力、根际土壤速效养分含量和土壤肥力的差异特征,探讨长期氮肥减量的可行性,为制定适宜的双季稻田氮肥管理措施提供科学依据。  【方法】  于2012年,在中国科学院桃源农业生态试验站开始设置氮肥减量深施长期定位试验,以常规施氮 (CF,早、晚稻施氮量均为N 150 kg/hm2,基追肥均为表层撒施) 为对照,基于化肥深施,设置3个氮肥水平 (N1,减氮30%;N2,减氮23%;N3,减氮16%)。每年早、晚稻收获计产,并于2018年早、晚稻分蘖期、拔节期和成熟期采集水稻根际土壤,测定土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,同时测定晚稻成熟期根际土壤pH、有机碳和全量养分含量,研究长期氮肥减量深施对双季稻产量和稻田土壤肥力的影响。  【结果】  与CF处理相比,深施条件下,减氮16%～30%处理早、晚稻分蘖期根际土壤无机氮和速效钾含量无显著变化,但减氮23%和30%处理早稻分蘖期根际土壤有效磷含量显著降低;拔节期和成熟期根际土壤NH₄+-N和NO₃–-N含量分别提高了4.26%～109.00%和2.56%～65.50%,有效磷和速效钾含量分别提高了3.10%～32.60%和5.94%～42.40%,保证了双季稻生育中后期氮磷钾养分的稳定供应。在化肥深施基础上,连续7年减少16%～30%氮肥用量提高了氮肥偏生产力,早晚稻增产4.37%～32.70%,并维持土壤有机质和全量养分含量的稳定。  【结论】  结合化肥深施,在常规氮肥用量(150 kg/hm2)基础上减少30%氮肥投入,双季稻根际土壤速效养分含量不会降低,甚至高于撒施。因此,长期减施氮肥结合深施可以维持双季稻的产量和稻田土壤肥力的稳定,显著提高氮肥偏生产力。     

阔叶红松林不同大小林隙土壤温度、水分、养分及微生物动态变化

对小兴安岭阔叶红松林不同大小林隙主要土壤性质和微生物数量进行测定,对其动态变化进行比较和分析。结果表明,林隙表层(0-10cm)土壤含水量比郁闭林分高。不同大小林隙土壤月平均温度呈现单峰变化。中林隙有机质平均含量(194.34g/kg)>大林隙(169.47g/kg)>小林隙(143.49g/kg)>郁闭林分(128.61g/kg)。各林隙土壤表层NH4+-N含量季节动态变化趋势基本一致。大林隙中,土壤各月平均总有效氮(铵态氮+硝态氮)含量春季最高,夏季最低。林隙的有效磷含量呈现多峰变化。8月份是速效钾吸收和淋失的高峰期。林隙土壤微生物的数量秋季最多,生长季和雨季较少。不同大小林隙土壤因子的相关分析表明,pH值与有机质、速效钾呈显著负相关,与微生物和有效磷呈显著正相关。有机质与全氮、铵态氮、硝态氮、微生物和速效钾呈现显著或极显著相关。