秸秆还田深度对春玉米农田土壤有机碳、氮含量和土壤酶活性的影响

为研究秸秆还田旋耕深度对土壤理化性质和酶活性的影响,明确不同秸秆还田深度条件下土壤理化性质与酶活性的关系,在3年（2016—2018年）田间微区定位试验条件下,研究秸秆旋耕还田10 cm（S₁D₁）、20 cm（S₁D₂）、30 cm（S₁D₃）和秸秆移除旋耕10 cm（S₂D₁）、20 cm（S₂D₂）、30 cm（S₂D₃） 6个处理对东北春玉米农田土壤理化性质和酶活性的影响。结果表明：旋耕深度（D）及其与秸秆处理（S）交互作用（S×D）显著影响土壤有机碳（SOC）含量,0~20 cm土层S₁D₁、S₁D₂处理SOC含量较S₁D₃处理高1.2%~16.0%,而20~40 cm土层S₂D₃处理SOC含量最高。旋耕深度、秸秆处理及两者交互作用对土壤硝态氮（NO₃^--N）和铵态氮（NH₄⁺-N）含量、蔗糖酶和过氧化氢酶活性影响显著。在0~40 cm土层,D₁、D₂旋耕深度下秸秆还田处理NO₃^--N含量比秸秆移除处理平均提高46.9%和34.9%,NH₄⁺-N含量平均降低31.6%和4.4%。在各旋耕深度下,S₁处理0~20 cm土层蔗糖酶和脲酶活性高于S₂处理,20~30 cm土层过氧化氢酶活性低于S₂处理。相关性分析表明,SOC、土壤全氮（TN）与NO₃^--N、NH₄⁺-N含量和蔗糖酶活性呈显著正相关,与pH、土壤含水量（SWC）呈显著负相关。主成分分析表明,与S₁D₁相比,S₁D₂对0~20土层蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性和0~40 cm土层SOC、TN含量影响更明显。综上所述,秸秆旋耕还田20 cm可改善0~40 cm土层养分水平,提高土壤酶活性,推荐为东北春玉米产区农田土壤培肥的合理秸秆还田方式。     

茶园多植物覆盖种植对土壤酶活性和有机碳矿化特征的影响

为量化不同覆盖作物种植模式对茶园土壤酶活性及有机碳矿化特征的影响,以湖北省十堰市郧阳区谭家湾茶园为研究对象开展覆盖作物多样性试验,设置四种覆盖作物种植模式：无覆盖作物（A0）、2种覆盖作物（A1）、4种覆盖作物（A2）、8种覆盖作物（A3）,测定茶园0~20 cm和20~40 cm土层的土壤酶活性、有机碳矿化速率以及累积矿化量,并对其进行一级动力学方程拟合,得出有机碳潜在矿化势（C_p）和矿化常数（k）。结果发现,覆盖作物种植小区的土壤酶活性均高于对照小区,0~20 cm土层的酶活性均高于20~40 cm,不同覆盖作物类型对土壤过氧化氢酶和脲酶活性的影响具有显著差异（P<0.05）,但对土壤磷酸酶没有显著影响。与过氧化氢酶相比,土壤脲酶、磷酸酶是更重要的土壤碳循环参与者,其活性与有机碳矿化作用之间呈极显著正相关关系（P<0.01）,在土壤有机碳分解转化过程中具有重要作用。各处理的土壤有机碳矿化速率均呈现先升高后降低最后趋于平稳的趋势,0~20 cm土层的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均高于20~40 cm土层。0~20 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A3 > A0,20~40 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A0 > A3,两土层均以A1的土壤有机碳矿化作用最强。A1的微生物量碳和可溶性有机碳均高于其他处理,为作物生长发育提供了充足的养分,pH值也最高,有利于阻抗土壤酸化。     

长期施肥配施DCD处理对菜地土壤N2O短期排放影响的模拟研究

为研究长期不同肥源配施双氰胺（Dicyandiamide,DCD）对菜地土壤氧化亚氮（N₂O）等温室气体短期排放规律的影响,本研究以长期不同肥源配施 DCD 的定位试验土壤为研究对象,通过短期室内模拟培养试验,研究牛粪（OM）、化肥（F）、牛粪+DCD（OMD）、化肥+DCD（FD）和 1/2化肥+1/2牛粪（FOM）5个处理在不同温度下 15 d内的 CO₂、N₂O、CH₄动态变化特征和累积排放量。结果表明：15 ℃和25 ℃条件下各施肥处理CO₂累积排放量分别为25.39~52.01 mg·k^-1和62.35~122.80 mg·k^-1,N₂O累积排放量分别为6.02~16.60 μg·k^-1和14.45~117.78 μg·k^-1,CH₄累积排放量分别为-3.17~14.87 μg·k^-1和4.09~23.56 μg·k^-1。与15 ℃相比,25 ℃条件下除FOM处理外,其他处理N₂O与CO₂累积排放量均显著增加（P<0.05）。相比于OM和OMD处理,F、FD、FOM处理在两种温度条件下 CO₂排放都显著降低;在 25 ℃下,OMD、FD、FOM 处理 N₂O 排放峰值和累积排放量较 OM 和 F 处理显著降低（P<0.05）,在15 ℃下,所有处理N₂O累积排放量差异均不明显。短期排放模拟研究显示,CO₂排放量与土壤pH、总氮（TN）含量呈极显著正相关,与速效磷（Olsen-P）含量呈极显著负相关,15 ℃条件下CH₄累积排放量与土壤有机质（SOM）呈极显著正相关（P<0.01）。研究表明,较高温度条件下,与有机肥或化肥单施相比,长期配施DCD或有机无机配施能显著减少菜地土壤N₂O排放。研究结果可为长期施用DCD的菜地土壤温室气体排放提供参考。     

施磷对灌耕风沙土磷含量及形态的影响

【目的】探究不同磷肥品种及施用方式对灌耕风沙土磷素形态及有效性的影响,为不同磷肥在土壤中的合理施用提供理论依据。【方法】利用灌耕风沙土进行为期120 d的室内土壤培养试验,试验共设6个处理,分别为不施磷肥对照(CK)、重过磷酸钙基施(TSP)、磷酸一铵基施(MAP-B)、聚磷酸铵基施(APP-B)、磷酸一铵滴施(MAP-D)和聚磷酸铵滴施(APP-D),分别测定不同处理土壤有效磷和各形态无机磷的含量,并分析120 d时土壤有效磷与各形态无机磷含量的相关性。【结果】在0~5 cm土层,磷肥滴施处理（MAP-D、APP-D）的土壤有效磷含量显著高于其他处理;而在5~10和10~20 cm土层,磷肥基施处理（TSP、MAP-B和APP-B）的土壤有效磷含量显著高于其他处理(P<0.05)。与CK和APP-D处理相比,TSP、MAP-B和APP-B处理均显著增加了0~20 cm土层有效磷含量,但这3种磷肥处理间无显著差异。与CK相比,施磷处理均能不同程度地增加各土层土壤无机磷总量。0~5 cm土层MAP-D和APP-D处理无机磷总量显著高于5~10和10~20 cm土层,而TSP、MAP-B和APP-B处理对0~20 cm土层土壤的无机磷总量无显著影响。磷肥滴施处理下,Ca₂-P、Ca₈-P和Al-P的比例随土层深度的增加而降低,而磷肥基施处理能显著提高耕层土壤中Ca₈-P和Al-P的比例。在0~5 cm土层,土壤有效磷含量与Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Ca₁₀-P含量之间呈显著的正相关关系(P<0.05);在5~10和10~20 cm土层,土壤有效磷含量与Ca₂-P、Al-P和Fe-P含量之间呈显著的正相关关系(P<0.05)。【结论】在本试验土壤条件下,磷肥滴施处理后仅能显著提高0~5 cm土层土壤有效磷含量,而磷肥基施处理可以提高整个耕层（0~20 cm）土壤中的有效磷含量,建议滴灌棉田通过基施价格相对较低的重过磷酸钙,可以人为扩展磷肥在土壤中的分布深度。     

小麦-玉米轮作体系中秸秆还田方式对土壤肥力及作物产量的影响

【目的】探讨小麦-玉米轮作体系下不同秸秆还田方式对土壤肥力和作物产量的影响,旨在为促进小麦-玉米连续轮作区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,于2008-2010年采用2年4季的田间定位试验,以玉米秸秆不还田-小麦秸秆不还田为对照（CK）,比较玉米秸秆覆盖还田-小麦秸秆高留茬还田（T₁）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田（T₂）、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆直接还田（T₃）3种秸秆还田方式对土壤碳储量、养分含量及作物周年产量的影响。【结果】与CK相比,3种秸秆还田方式下耕层（0～20 cm）土壤总有机碳储量（C_T）、土壤活性有机碳储量（C_L）、土壤碳库管理指数（CMI）及土壤全磷、硝态氮、速效钾含量和作物周年产量均增加。3种秸秆还田方式对C_T、C_L及CMI的影响表现为T₃>T₂>T₁;对作物周年产量的影响则表现为T₂>T₃>T₁;对土壤养分的影响无明显规律性,但是对速效钾含量的影响表现为T₂>T₃>T₁。【结论】综合考虑,在陕西关中小麦-玉米轮作体系中,玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田模式（T₂）是较优的耕作方式。     

秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶phoD基因的影响,本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台,设置无秸秆覆盖（CK）、每年7、8、9月高量秸秆覆盖（St₉₀）、全生育期低量秸秆覆盖（S₄₅）、全生育期高量秸秆覆盖（S₉₀） 4个处理,探讨不同秸秆覆盖模式下0~20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷组分、无机磷组分、碱性磷酸酶phoD基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明：相同覆盖时间下,全磷（TP）、速效磷（AP）、无机磷、Ca₂-P、中等活性有机磷（MLOP）含量均随着秸秆覆盖量的增加而显著增加; Ca₁₀-P是主要的无机磷组分,占比66.03%~72.34%,MLOP是主要的有机磷组分,占比70.70%~78.23%;秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca₂-P在无机磷中所占的比例显著增加,其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖更有利于微生物的代谢,从而加快土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量为985.33~1 043.33 mg·kg^-1,显著大于有机磷。冗余分析表明,土壤pH、全碳（TC）、有机碳（SOC）、含水率（SWC）与MLOP含量呈负相关关系,与高稳性有机磷（HSOP）呈正相关关系,Ca₂-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关关系,Ca₁₀-P与pH、NH₄⁺-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶phoD基因拷贝数,但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用,对碱性磷酸酶phoD基因有抑制作用。研究表明,秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量,全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca₂-P含量,土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH的影响最大。     

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照（CK）,设置 2个施氮量,分别为常规施氮量（纯氮 300 kg·hm^-2,N2）、减氮 20%（纯氮 240 kg·hm^-2,N1）,提取土壤DNA,用nirS（细胞色素cd1-亚硝酸还原酶）、nirK（Cu-亚硝酸还原酶）引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria（δ-变形菌纲）相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N₂O排放。     

生物炭去灰分对萘和1-萘酚的吸附动力学影响

为探究生物炭矿物组分对有机污染物吸附过程的影响机制,考察（非）极性有机污染物萘和1-萘酚在不同温度（300、400、500℃）下制得的小麦秸秆原始生物炭以及去灰分后生物炭上的吸附动力学。结果表明：拟二级和双室一级动力学模型能较精确地描述目标污染物的动力学吸附过程。去灰分处理增加生物炭芳香碳含量,增强其与萘和1-萘酚间的p-p和疏水作用;同时降低生物炭表面极性,特别是减少表面烷氧基官能团的分布,提高疏水碳吸附域（主要是芳香碳）的可达性,导致平衡吸附量（Q_e）增大。除灰后极性官能团在生物炭表面的暴露减少,促进萘分子向表面疏水吸附位点扩散,使得萘在生物炭上快吸附单元的吸附速率常数（k_fast）升高;而极性1-萘酚结构中的—OH能通过氢键与生物炭表面极性官能团或矿物含氧表面相互作用,对快吸附有重要贡献,去灰分削弱氢键,造成其k_fast下降。致密的芳香碳组分和纳米级孔隙结构主要对萘和1-萘酚在生物炭上的慢吸附起作用,去灰分提高生物炭芳香化程度和孔隙度,使慢吸附对总吸附的贡献（k_slow）增大;同时使得化合物分子较难扩散进入更致密的生物炭内部。另外表面积和孔隙度的增大延长吸附平衡时间,两种化合物的慢吸附速率常数（k_slow）均降低。研究表明,生物炭的矿物组分、化学组成和极性官能团的空间分布显著影响有机污染物的动力学吸附过程,从而影响生物炭在有机污染控制中的吸附性能。     

1-site/2-pKa表面络合模型预测土壤中Cd2+的吸附及生物有效性

土壤中重金属的生物有效性与其在土壤中的吸附行为密切相关,本研究选取我国9个不同类型的非石灰性土壤,探究了Cd²⁺在土壤中的吸附过程。通过电位滴定获得土壤表面酸碱性质（pK_a1和pK_a2）,基于1-site/2-pK_a模型,使用ECOSAT和FIT拟合得到土壤与Cd²⁺的络合常数（lg K _{（SOCd⁺）}）,结果显示该模型能很好地描述Cd²⁺在土壤中的吸附过程。为了进一步探究土壤性质对Cd吸附固定的影响,通过逐步回归分析了pK_a1、pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}与土壤性质间的关系,发现土壤pH和CEC是pK_a1的主控因子,土壤pH同时也是pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}的主控因子。为了验证模型的可靠性,结合历史文献,基于土壤pH和CEC预测了历史文献中土壤表面酸碱性质和lg K _{（SOCd⁺）},利用得到的参数预测了Cd的吸附过程,发现预测值与实测值之间有很好的相关性,该模型能解释86%的变异。此外,利用回归模型得到的结合常数预测了历史文献中土壤溶液中的Cd含量,发现模型预测的Cd含量与蚯蚓体内Cd含量同样具有很好的相关性,能解释83%的变异。本研究基于Cd²⁺在不同性质土壤中的吸附行为,使用广义复合法建立的表面络合模型可以描述Cd²⁺在非石灰性土壤中的吸附与分配过程。     

辽东山区长白落叶松异龄混交林植被多样性和土壤特征研究

【目的】探究长白落叶松（Larix olgensis）带状间伐后套种其他树种对林下植被和土壤肥力的影响,探索适宜的落叶松异龄混交模式,为辽东山区落叶松人工林合理经营提供理论依据。【方法】对18年生长白落叶松人工纯林进行带状间伐,然后分别补植云杉（Picea asperata）、东部白松（Pinus strobus）、白桦（Betula platyphylla）和红松（Pinus koraiensis）,构建长白落叶松异龄混交林。10年后,选取典型的长白落叶松+云杉（LS）、长白落叶松+东部白松（LE）、长白落叶松+白桦（LW）、长白落叶松+红松（LK）、长白落叶松+自然更新（LN）等5种异龄混交林样地,以长白落叶松纯林为对照样地（CK）,调查物种组成,并在每种样地中设置灌木和草本样方各5个,对林下植被的物种丰富度指数（R）、Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H）、物种均匀度指数J_D和J_H等进行测算,同时取样测定0～10 cm和10～20 cm土层土壤的全氮、铵态氮、全磷、有效磷、有机质含量及pH值,并对上述物种多样性指标与土壤化学性质的相关性进行分析。【结果】各类型样地共出现植物127种,分属于54科100属,其中草本植物110种,分属于44科84属;灌木树种17种,分属于10科16属;草本层物种数量多于灌木层物种数量。不同类型混交林样地间物种组成有一定差异,且物种数均高于CK,样地中草本层和灌木层物种数量分别是CK的1.16～1.68倍和2～3.5倍。草本层各物种多样性指数在不同类型林分间差异均不显著（P＞0.05）,但不同类型混交林分灌木层各物种多样性指数均显著或极显著高于CK。不同类型混交林地有效磷含量比CK有较大提高,在0～10 cm土层LS、LW和LK分别是CK的2.52,2.14和2.31倍（P<0.05）;在10～20 cm土层LS、LW分别是CK的3.36和3.02倍（P<0.05）。相关性分析表明,草本层中,D、J_D与0～10 cm土层pH值,H与0～10 cm土层铵态氮含量均显著负相关;D、J_D、J_H与10～20 cm土层铵态氮含量达极显著或显著负相关;灌木层所有物种多样性指数与土壤养分的相关性均未达到显著水平（P>0.05）。【结论】 综合考虑植被多样性和土壤肥力结果可知,云杉、红松、白桦等树种适合在辽东山区与落叶松构建异龄混交林。     

不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落结构的差异

【目的】研究不同种植年限设施菜地土壤微生物量和群落多样性变化规律,探索高度集约利用下土壤质量退化的根本原因和机理,为设施菜地土壤可持续利用提供理论参考。【方法】采集江苏省常熟市由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a、6 a和10 a等3个不同年限0-20 cm表层土壤,以周围种植水稻/小麦的农田土壤作为参照,分别测定土壤理化性质、微生物量和微生物群落多样性等指标。【结果】由稻麦轮作农田转变为设施菜地种植3 a的土壤微生物活性较强,养分含量较高;种植6 a后微生物活性明显降低,速效养分含量积累。种植年限从3 a到10 a,速效氮含量升高66.1%,速效磷含量升高97.2%。种植3 a以内pH接近中性,而种植6 a以上pH降低至酸性。土壤微生物量碳和微生物商在种植3 a均最高,种植6 a和10 a后显著降低。微生物群落的碳源利用指纹（BIOLOG）分析表明,种植3 a平均吸光值（AWCD）和微生物多样性指数（Shannon、Simpson和McIntosh）均最大,对碳源的利用能力最强,种植6 a和10 a明显降低,其中AWCD和Shannon指数分别比种植3 a降低了96.1%、15.4%和89.7%、17.6%。磷脂脂肪酸（PLFA）分析表明,种植3 a PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量均最大,而种植6 a和10 a以上指标均明显降低,其中,种植10 a土壤的PLFA总量及细菌、真菌、放线菌PLFA含量分别比种植3 a降低27.4%、21.8%、42.7%、49.4%（P＜0.05）。【结论】随着设施菜地种植年限增加,土壤微生物量和群落结构发生了明显变化,设施菜地种植3 a土壤微生物活性和群落结构稳定性明显增强,而种植6 a以上土壤微生物活性和群落结构稳定性明显降低,土壤生物质量显著退化。     

不同土地利用方式下土壤养分特征变化分析

【目的】研究不同土地利用方式下土壤有机质及土壤养分元素特征的变化规律。【方法】在阿克苏地区采集小麦地、枣园、枣麦间作园、荒地枣园和撂荒地等5种典型的土地利用方式下的土壤,运用土壤化学分析方法,测定土壤有机质及氮磷钾等含量。【结果】各土壤养分指标在不同土地利用方式下变异系数为0.92%94.00%,均为中等空间变异性。由农田更替为枣园及枣麦间作后,提高了各层土壤有机质含量,其中020 cm土层各层土壤有机质均显著提高(P<0.05)。由荒地改建为枣园后,各层土壤有机质均有提高,其中010 cm、2030 cm土层显著提高(P<0.05)。0100 cm土层各养分元素含量和有机质含量均随土壤深度的增加而逐渐减少。土壤有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均表现为枣麦间作园>枣园>小麦地>荒地枣园>荒地,全氮表现为枣园>枣麦间作园>小麦>荒地枣园>荒地。土壤有机质与土壤各养分元素之间存在着显著正相关关系。【结论】阿克苏地区农田或荒地改建为枣园或枣麦间作园后,均有利于提高土壤有机质及土壤肥力。     

温室滴灌条件下施用鸡粪和磷肥对土壤磷素的影响

【目的】 针对温室土壤磷素积累的问题,定位研究滴灌条件下施用鸡粪和磷肥对土壤磷素积累的影响。【方法】 以中国华北平原日光温室为研究对象,采用滴灌方式灌溉,设置不施肥（CK）、单施磷肥（P₁）、单施鸡粪（OM）、鸡粪和减量磷肥配合施用（OM+P₁）、鸡粪和习惯量磷肥配合施用（OM+P₂）共5个处理,研究不同施肥方式对黄瓜土壤无机磷各形态的转化积累、不同生育时期在土壤垂直剖面的运移分布及其有效性的影响。【结果】 鸡粪和磷肥配施显著增加了土壤中的全磷、有效磷（Olsen-P）及无机磷的积累和残留。在0—20 cm土层中,全磷含量随着黄瓜生育时期的推进呈下降趋势,苗期最高,产瓜末期最低。不同施肥处理下,土壤全磷含量明显不同,各生育时期顺序均为OM+P₂处理>OM+P₁处理>P₁处理>OM处理>CK处理;土壤剖面各层次有效磷含量差异很大,苗期0—20 cm土层有效磷含量范围为44.43—86.08 mg·kg ^-1,20—40 cm土层含量范围为6.51—10.05 mg·kg ^-1,40 cm以下土层黄瓜各个生育时期有效磷含量差异很小。在温室滴灌条件下水分对磷的运移影响较小,土壤有效磷主要集中在0—20 cm土层,各生育时期0—20 cm土层有效磷占土壤剖面0—100 cm土层有效磷的68.76%—87.78%。与CK相比,其他施肥处理均提高了有效磷占全磷的比重,提高范围为1.23%—2.47%。0—20 cm土层中不同形态无机磷的含量为Ca₁₀-P>Ca₈-P>O-P>Ca₂-P>Al-P>Fe-P,其中,Ca-P所占比例最大,为79.55%—83.35%。随着磷肥用量增加,磷的积累量也增加,Ca₈-P、Ca₂-P、Al-P、Fe-P和Ca₁₀-P含量均比不施磷的处理显著提高,以Ca₈-P增加最多,其次是Ca₂-P、Al-P和Fe-P;磷肥施入土壤后很快会经由Ca₂-P转化为Ca₈-P,而以缓效态累积在土壤中,各形态无机磷中以Ca₈-P积累最多,Al-P和Fe-P也有一定量的积累。【结论】 传统过量施肥造成磷素以Ca₈-P、Al-P和Fe-P等形态残留于土壤中,造成了土壤磷素的积累和磷肥的浪费。在30 000 kg·hm ^-2鸡粪的基础上增施磷肥并无显著增产效应,却显著增加了土壤磷素的残留积累量。如果只施鸡粪,用量不宜超过30 000 kg·hm ^-2;如果配施无机磷肥,则鸡粪减量,且无机磷肥在300 kg·hm ^-2的基础上减量,具体施肥量及配施比例有待进一步研究探讨。     

Effect of Applying Chicken Manure and Phosphate Fertilizer on Soil Phosphorus Under Drip Irrigation in Greenhouse

【Objective】 Aiming at the problem of phosphorous accumulation in greenhouse soil, the effects of applying chicken manure and phosphorus fertilizer on phosphorus accumulation in soil under drip irrigation were studied.【Method】 The solar greenhouse in North China Plain using drip irrigation was taken as research object. Five treatments were designed, including no fertilizer (CK), single phosphate (P₁), single chicken manure (OM), chicken manure and reduced phosphate fertilization (OM+P₁), chicken manure and habitual phosphate fertilization (OM+P₂), to reveal the enrichment and transformation, migration and distribution in vertical section of soil at different growth stages and availability of inorganic phosphate form in soil.【Result】 The results showed that the combination of chicken manure and phosphate fertilizer significantly increased the accumulation and residue of total phosphorus, available phosphorus (Olsen-P) and inorganic phosphorus in soil. In the soil layer of 0-20 cm, total phosphorus content decreased with the development of cucumber growth period, highest in seeding stage and lowest in late fruiting stage period. Under different fertilization treatments, total phosphorus contents were significantly different, and the sequence of each growth period was OM+P₂ treatment>OM+P₁ treatment>P₁ treatment>OM treatment>CK treatment. The Olsen-P contents at different levels in the soil profile varied greatly. In seedling stage, the range was 44.43-86.08 mg·kg ^-1 at soil of 0-20 cm, 6.51-10.05 mg·kg ^-1 at soil of 20-40 cm, and there was very little variability in soil layer lower than 40 cm. The effect of water on the movement of phosphorus was slight under the condition of drip irrigation in greenhouse. So Olsen-P mainly concentrated in the soil layer of 0-20 cm, which accounted for 68.76-87.78% of the available phosphorus in soil profile of 0-100 cm in each growth period. Compared with CK, the other treatments increased the proportion of Olsen-P in total phosphorus by 1.23%-2.47%. The sequence of inorganic phosphorus content of different forms in soil layer of 0-20 cm was Ca₁₀-P>Ca₈-P>O-P>Ca₂-P>Al-P>Fe-P, among which, the proportion of Ca-P was the highest (79.55%-83.35%). As the amount of phosphorus fertilizer increased, so did the accumulation of phosphorus. The contents of Ca₈-P, Ca₂-P, Al-P, Fe-P and Ca₁₀-P under fertilization treatments were all significantly higher than that under CK, with Ca₈-P increased the most, followed sequentially by Ca₂-P, Al-P and Fe-P. Phosphate fertilizer would be converted into Ca₈-P through Ca₂-P soon after it was applied into the soil, which accumulated in the soil in a slow manner. Among all forms of inorganic phosphorus, Ca₈-P accumulated the most, Al-P and Fe-P also accumulated to a certain extent.【Conclusion】 Traditional excessive fertilization caused phosphorus remaining in the soil in the forms of Ca₈-P, Al-P and Fe-P, resulting in the accumulation of soil phosphorus and waste of phosphorus fertilizer. On the basis of 30,000 kg·hm ^-2 chicken manure, adding phosphate fertilizer had no significant effect on increasing yield but obviously increased the residual accumulation of phosphorus. If only chicken manure was applied, the dosage should not exceed 30 000 kg·hm ^-2. If inorganic phosphate fertilizer was combined, the amount of chicken manure should be reduced, while the inorganic phosphate fertilizer rate should be less than 300 kg·hm ^-2. The specific amount and proportion of fertilizer application need further study and discussion.     

长期施用含硫含氯化肥稻田土壤化学性质的演变特征

【目的】探讨长期施用含硫和含氯化肥土壤化学性质的演变,为稻田土壤的合理施肥及持续利用提供理论依据。【方法】对持续33年施用含硫和含氯化肥的定位试验历年土壤样品化学性质进行系统测定,统计分析其变化特征。【结果】长期施用SO42-、Cl-+SO42-和Cl-肥料的土壤pH均表现下降趋势,施用SO42-肥料的土壤pH随年份极显著下降,年均下降0.028个pH单位。各处理(SO42-、Cl-+SO42-和Cl-处理)土壤有机质、全氮、全磷及Olsen-P含量都有增加趋势,SO42-、Cl-+SO42-和Cl-处理土壤有机质年均增加分别为0.31、0.17、0.15 g.kg-1,全氮年均增加分别为10.6、3.0、11.2 mg.kg-1,全磷年均增加分别为22.9、21.0、4.8 mg.kg-1,Olsen-P年均增加分别为1.42、1.14、0.58 mg.kg-1。各处理土壤全钾和交换性钾含量基本保持平衡,无明显增加或下降趋势。【结论】长期施用含硫化肥有利于土壤有机质和全磷积累,以及土壤有效磷活化。因此在南方红壤丘陵地区,应重视含硫肥料的施用并注意防止其酸化。     

松华坝水源区不同土地利用类型坡面土壤养分分析

【目的】了解南方地区红壤地氮磷素养分的垂直迁移规律,为提高肥料利用率和减少面源污染提供理论依据。【方法】选取松华坝水源保护区典型流域迤者小流域为试验区,对灌草林、坡耕地、荒地3种不同土地利用类型不同坡位处土壤剖面土壤养分各指标进行测定,并分析其相关性。【结果】对于同一土地利用类型而言土壤各养分指标的含量均为：坡下部〉坡中部〉坡上部;对于3种土地利用类型,土壤全氮、全磷含量均为：灌草林〉坡耕地〉荒地,土壤碱解氮含量为：坡耕地〉灌草林〉荒地,土壤速效磷含量为：坡耕地〉灌草林〉荒地,有机质含量为：荒地〉灌草林〉坡耕地;土地利用类型对土壤养分影响程度为：全磷〉全氮〉有机质〉碱解氮〉速效磷;土壤全氮含量与坡位呈显著线性相关,碱解氮含量与坡位呈极显著线性相关;土壤速效磷、土壤全氮、土壤碱解氮和土壤有机质含量与土层深度呈极显著线性相关;土壤养分之间有相互的影响,土壤有机质与速效磷和碱解氮之间呈显著和较显著的影响。【结论】南方红壤坡地中氮磷素养分的垂直运移规律为同一土地利用类型土壤各养分含量,整体随坡位的下降而增大,随着土层深度的增加而减少;不同土地利用类型对土壤全量养分（全氮、全磷）有显著影响。     

连续秸秆还田对油菜水稻轮作土壤磷素有效性 及作物磷素利用效率的影响

【目的】探究长江流域水旱轮作制度下,化学磷肥和秸秆还田配施磷肥对作物生产力的贡献,以及对土壤磷有效性和磷素效率的影响,为农田土壤磷素管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2018年在湖北省武汉市华中农业大学进行,选取定位试验中的3个处理,分别为：（1）不施磷（NK）;（2）施磷（NPK）;（3）施磷配合秸秆还田（NPK+S）。通过测定作物产量、磷含量及土壤有效磷,分析作物磷素利用效率,探讨土壤有效磷变化与磷累积盈亏的响应关系。【结果】与NK处理相比,NPK处理的油菜和水稻平均产量分别提高530.3%和35.9%,磷积累量分别提高495.3%和98.5%;与NPK处理相比,NPK+S处理的油菜和水稻平均产量分别提高19.1%和11.0%,磷积累量分别提高20.6%和11.7%;油菜产量和磷积累量对磷肥和秸秆的响应优于水稻。秸秆还田条件下,油菜和水稻的平均磷素农学效率分别提高6.8%和33.9%,油菜、水稻和周年的磷素累积利用率分别提高8.6%、17.0%和19.8%。秸秆还田对水稻磷素利用率和农学效率的影响更为显著。4年油菜水稻轮作后,不施磷处理土壤磷素累积亏缺110.2 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓为1.9 mg·kg ^-1;施磷处理土壤磷素累积盈余210.9 kg P₂O₅·hm ^-2,有效磷浓度（4.3 mg·kg ^-1）较不施磷处理提高126.3%;施磷配合秸秆还田处理土壤磷素累积盈余（222.1 kg P₂O₅·hm ^-2）较NPK处理增加5.3%,有效磷浓度（5.1 mg·kg ^-1）较NPK处理提高18.6%。秸秆还田显著提高了土壤有效磷浓度,但土壤磷盈余量没有明显增加。连续秸秆还田和施用化学磷肥条件下,水稻土每盈余100 kg·hm ^-2的磷,NPK和NPKS处理土壤有效磷分别提高1.8和2.0 mg·kg ^-1。秸秆还田促进了土壤磷素有效化。【结论】施磷显著增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提升了土壤磷盈余量和有效磷浓度;秸秆还田在施磷肥的基础上进一步增加了油菜、水稻的产量和磷积累量,提高了作物特别是水稻对磷素的利用率和农学效率,同时能够在避免土壤磷素过量积累的情况下提高土壤有效磷浓度。     

磷肥和有机肥的产量效应与土壤积累磷的环境风险评价

 【目的】研究大量施用磷肥和有机肥对大白菜产量、土壤各形态磷积累量、土壤磷的吸附饱和度、土壤灌溉水中可溶性磷及土壤磷渗漏的影响。【方法】采用磷肥和有机肥田间定位试验的作物产量效应和土壤积累磷的环境风险相结合的方法。【结果】施用P2O5 360 kg•ha-1和有机肥150 t•ha-1显著增加大白菜的产量，过量施用磷肥和有机肥大白菜产量无显著变化；随着磷肥和有机肥用量的增加, 0～20 cm土层Olsen-P、CaCl2-P、NaOH-P、土壤灌溉滞留水中可溶性磷均显著增加，随着磷肥和有机肥用量的增加，土壤磷的吸附饱和度（DPS）增加，在施用磷肥基础上增施有机肥，土壤最大吸磷量（Qm）明显降低；20～40 cm土层Olsen-P与CaCl2-P显著增加。【结论】过量施用磷肥和有机肥白菜产量无显著变化；随磷肥和有机肥用量的增加，土壤Olsen-P、水溶性磷、生物有效磷、土壤磷的吸附饱和度及土壤灌溉滞留水中可溶性磷含量均显著增加，从而明显增加了土壤积累磷的潜在风险。     

覆膜滴灌条件下土地开垦年限对土壤盐分、养分和硝态氮分布特征的影响

【目的】研究覆膜滴灌条件下盐渍土植棉的可持续性。【方法】以时空转换的方法,选择不同开垦年限地块:0(盐碱荒地)、2、4、5、6和15年,分析土壤剖面盐分、pH和硝态氮、铵态氮含量以及耕层土壤养分的变化。【结果】土壤盐分随开垦年限的增加总体上呈下降趋势,土地开垦利用前4年为土壤盐分快速下降阶段,1 m剖面土壤盐分含量平均下降幅度达75.8%,5~15年为土壤盐分的稳定阶段,0~40 cm土壤平均盐分含量为0.72 ms/cm,而土壤pH较高,维持在9.0左右;土地开垦有利于提升土壤肥力,土地开垦6年后,有机质、无机氮和速效磷含量大幅增加;膜下滴灌下土地开垦后1 m剖面硝态氮含量大幅上升,开垦4年后硝态氮已迁移到80~100 cm。【结论】覆膜滴灌下开垦盐碱荒地可有效降低土壤盐分,提高土壤肥力。土地开垦4年后,土壤盐分已不是棉花生长的限制因素,而可能是土壤较高的pH,且硝态氮有向1 m以下土层淋洗的风险。     

减量施磷对温室菜地土壤磷素积累、迁移与利用的影响

【目的】针对过量施磷问题,定位研究日光温室蔬菜生产磷肥减施潜力,明确适宜施磷范围。【方法】以北方温室蔬菜主栽种类黄瓜和番茄为研究对象,采用冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄种植模式,在基础土壤有效磷(Olsen-P)40.2 mg·kg~(-1)下,设计不施磷肥(P0)、减量施磷(P1)和农民常规施磷量(P2)3个磷肥用量水平。P0、P1、P2处理对应黄瓜单季施磷肥(P_2O_5)0、300、675 kg·hm~(-2),番茄单季施磷肥(P_2O_5)0、225、675 kg·hm~(-2)。3年6季定位研究蔬菜生产磷素盈亏、土壤有效磷供应与迁移,分析产量变化,推荐合理施磷范围。【结果】(1)农民常规施磷量年盈余磷480.0 kg P·hm~(-2)·a~(-1),每盈余磷100 kg P·hm~(-2)主根区0—20 cm土层Olsen-P增加2.7mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量70.2 mg·kg~(-1),2010年番茄季0—20 cm土层磷素饱和度(DPSM3)为80%,磷素土壤深层迁移明显。(2)减量施磷较农民常规磷量下降61.1%,3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%,0—20 cm土层Olsen-P含量下降18.6%—43.5%,3年均值为49.3 mg·kg~(-1),接近瓜果类蔬菜Olsen-P农学阈值,关键生育期磷素吸收量无显著变化,产量保持在中高水平不降低;经过3年种植,0—20 cm土层DPSM3下降21个百分点,20—60 cm土层Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%,减施磷肥有效缓解了土壤磷素深层迁移。(3)不施磷肥导致土壤磷素亏缺,蔬菜从土壤中每攫取磷100 kg P·hm~(-2),P0处理0—20 cm土层Olsen-P含量下降3.4 mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量30.5 mg·kg~(-1),虽产量没有显著降低,但是2008年番茄高产下(140 t·hm~(-2))磷素吸收量较P1、P2处理下降19.8%—30.0%,产量呈降低趋势。(4)依据上述推荐:土壤有效磷含量≥40 mg·kg~(-1)的温室,冬春茬黄瓜产量水平170 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过300 kg·hm~(-2),秋冬茬番茄产量水平100 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过225 kg·hm~(-2)。【结论】华北平原温室蔬菜生产减施磷肥潜力较大。对于种植一段时间(≥3年)的温室,较农民常规减施磷60%,可以显著改善磷素盈余状况,缓解土壤有效磷积累,降低土壤磷素深层迁移量,保证黄瓜番茄持续中高产水平生产。