长期施用化肥和稻草对红壤性水稻土钾素固定的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年(1981-2007年)施用化肥和稻草对红壤水稻土钾素固定及其影响因素的影响。本试验选择了其中5个处理:CK(不施肥)、NP(施氮、磷肥)、NPK(施氮、磷、钾肥)、NP+RS(施氮、磷肥和稻草)和NPK+RS(施氮、磷、钾肥和稻草)。结果表明,在加入外源钾浓度0.4～4.0g/L的范围内,土壤固钾量均随着加入外源钾浓度的增加而增大。5个施肥处理的固钾能力存在差异,与试前土壤相比,长期不施钾(CK和NP)处理土壤的固钾能力增强,长期施钾肥或稻草(NPK、NP+RS和NPK+RS)处理土壤的固钾能力降低,长期施用钾肥和稻草是影响土壤固钾能力的重要原因,施钾量高的处理土壤的固钾能力低。在高强度稻-稻种植条件下,水稻作物从土壤中带走大量的钾。长期不施用钾肥,会导致土壤钾素的严重耗竭,此后施入的钾则会被土壤固定,导致钾肥对当季作物的有效性降低。当土壤中钾含量相对较高时,施入钾肥则不易被吸附固定。如果施入的钾不能及时被作物吸收利用,则极易被淋失。长期施用钾肥和稻草后,土壤速效钾和缓效钾含量增加,土壤的固钾能力降低;另外,长期施用钾肥和稻草引起土壤K+饱和度的增加,也使土壤的固钾能力降低。     

有机肥替代和稻草覆盖对中南丘陵茶园氮磷径流损失的影响

在自然降雨条件下的中南丘陵茶园小区进行定点观测,比较了农民习惯施肥处理(T1)、分别以有机肥代替10%化学氮肥或磷肥(T2、T4)及有机肥代替10%化学氮肥或磷肥+覆盖稻草(T3、T5)对不同形态氮、磷养分径流流失的影响,以期为防控茶园氮磷流失从施肥和茶园管理的角度提供借鉴。结果表明:与T1相比,T2和T4径流量减少15.4%~31.5%(P0.05),T3、T5减少46.8%~52.9%(P0.01)。相同降雨条件下,相比T1,T2和T4径流损失TN分别减少42.4%(P0.05)和57.2%(P0.05),T3和T5分别降低74.7%(P0.01)和74.6%(P0.01);相比T1,T2和T4径流损失TDN分别降低18.2%(P0.05)和39.2%(P0.05),T3和T5分别降低75.6%(P0.01)和74.1%(P0.01),与T2、T4差异极显著(P0.01);NH_4~+-N和NO_3~--N流失总量表现为,T2、T4与T1差异均不显著(P0.05),T3、T5分别降低61.5%~71.9%(P0.05)和78.2%~92.7%(P0.05)。与T1相比,T2和T4处理TP流失均降低,但只有T4差异达到显著水平(P0.05),而T3、T5TP损失减少达66.5%~70.6%(P0.01)。另外,氮素流失以溶解态为主(83.8%~95.1%),而磷素流失以颗粒态为主(72.7%~84.3%)。研究证明配施有机肥和覆盖稻草均能够有效减少茶园氮磷径流损失,两者结合效果更好,对降低面源污染风险意义重大,适合大面积推广。     

稻草易地还土对丘陵红壤团聚体碳氮分布的影响

利用新垦坡地、熟化旱地两个定位试验的典型处理(不施肥、化肥、稻草 NP),研究稻草易地还土对丘陵红壤水稳定性大团聚体(>0.25 mm)内碳、氮分布的影响。结果表明,稻草易地还土提高了土壤大团聚体含量;团聚体粒径越大,有机碳和全氮的含量越高;与对照相比,稻草易地还土提高大团聚体内的有机碳含量10.1%~78.5%、全氮含量9.4%~63.6%(p<0.05),同时也显著提高二者在较大粒径(1~2 mm,2~5 mm)团聚体内的分配比例;与化肥处理相比,稻草易地还土提高>0.5 mm各粒级大团聚体内的有机碳含量6.5%~46.1%,也提高了0.5~1 mm,1~2 mm,2~5 mm团聚体内的全氮含量8.7%~16.1%(p<0.05)。水稳定性大团聚体对土壤碳、氮具有强富集和物理保护作用;稻草易地还土提高水稳定性大团聚体内碳、氮的含量和分配比例,是改良丘陵红壤结构、提高并协调土壤肥力的有效保育措施。     

不同猪粪施用量下红壤水稻土表层水氮磷动态

土表水中养分含量变化不仅是土壤养分状况的直接反映,也是土壤养分流失及其环境影响的间接测度。研究施肥条件下土表水中养分含量动态,可为优化施肥管理措施提供科学参考。本研究通过布设0~44.8 t/hm2共8个猪粪施用量梯度的水稻盆栽试验,通过定期采样监测,试图探明不同猪粪施用量水平下红壤水稻土表层水氮磷含量动态。结果表明:早稻季,表层水总磷、总氮、铵态氮和有机氮的平均含量分别为0.04~1.13、3.17~12.97、1.81~5.11和1.17~7.39 mg/L。晚稻季各养分平均含量水平升高,分别为0.13~7.98、3.17~25.57、1.21~10.41和1.87~15.35 mg/L,其中磷的累积效应最明显,较早稻季最大升高约6倍。各养分含量与猪粪施用量显著线性相关,当猪粪施用量≥11.2 t/hm2时,表层水养分浓度显著升高并于施肥后第4天和第14天出现养分释放高峰。与单施化肥相比,配施猪粪会使表层水养分形态以有机氮为主,最高可占总养分的66%,同时养分大量释放期延长一周。连续大量施用产生的累积效应表明该施肥制度将导致土壤保肥能力趋于饱和,养分流失风险激增,实际生产中应考虑用量和频率的叠加效应。     

稻草添加对新垦红壤易氧化有机碳和腐殖碳的影响

通过始于2000年的长期定位试验,研究了稻草施用对新垦红壤易氧化有机碳和腐殖碳的影响。结果表明:2001年施肥对土壤有机碳的影响初步显现,但处理间差异较小。随着试验继续进行10年后,有机碳含量进一步提升(幅度8.75%~51.04%),处理间差异增加,其中稻草配施化肥效果最好,其次为化肥单施。与无肥处理比较,稻草施用显著提高了土壤易氧化有机碳总量,效果优于化肥单施,而无肥与休闲处理差异较小。易氧化有机碳占总有机碳的比率在各施肥处理中均随时间延长而降低,且化肥单施与稻草化肥配施间差异不显著。施肥对可提取腐殖碳含量及其占总有机碳比率的影响基本与易氧化有机碳一致。从长期结果看,施肥处理对土壤胡富比影响相对较小,化肥单施和稻草配施化肥胡富比略低于不施肥和休闲处理。总体上,稻草与化肥配施能提高红壤旱地总有机碳、易氧化有机碳和可提取腐殖碳含量,同时降低土壤胡富比,使土壤有机质更活跃,在土壤有机碳数量和质量上均具有明显的积极作用。     

不同钾肥对赤红壤和水稻土中铅有效性的影响

采用盆栽试验,研究了赤红壤和水稻土上,施用4种钾肥（KH2PO4、K2SO4、KNO3、KCl）,在各为5种用量（K,0,60,140,240,360 mg/kg）条件下,小油菜对铅的吸收量及土壤溶液铅和植株吸收铅之间的关系。结果表明,赤红壤上KCl、KNO3、K2SO4各处理土壤溶液铅的浓度均随钾肥施入量的增加而显著增加。其中KCl最高用量下土壤溶液铅增加最高,达106.9%,K2SO4第4水平下增加97.8%;水稻土上3种钾肥的情况与之类似,只是增加幅度略低,这可能与赤红壤具有较多的可变电荷和因其CEC较小而缓冲性也小有关。两种土壤施用KH2PO4下,随施入量的增加,土壤溶液的铅均显著减少;KH2PO4最高用量下,赤红壤和水稻土水溶性铅分别比对照减少45.0%和63.8%。另外,种植第2季作物后,施用KH2PO4后,两种土壤溶液铅含量与植株茎叶和根系吸收铅浓度之间均表现为良好的正相关。     

长期施用化肥和稻草对红壤性水稻土非交换性钾释放动力学的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年(1981-2007)施用化肥和稻草对红壤性水稻土非交换性钾释放特征及其动力学的影响.本试验选择了其中5个处理:CK(不施肥)、NP(施氮、磷肥)、NPK(施氮、磷、钾肥)、NP+RS(施氮、磷肥和稻草)和NPK+RS(施氮、磷、钾肥和稻草).结果表明,长期施用钾肥和稻草的条件下,各处理土壤中非交换性钾的释放均存在2个不同的阶段:即第一阶段(1～14 h)表现为直线上升阶段,第二阶段(14～796 h)为缓慢增长阶段.5个处理中,长期不施钾处理(CK和NP)的土壤非交换性钾累积释放量较低,分别为62.22和56.12 mg/kg,长期施钾处理(NPK、NP+RS和NPK+RS)的土壤非交换性钾累积释放量较高,分别为67.52、64.41和75.33 mg/kg.施稻草处理(NPK+RS和NP+RS)的土壤非交换性钾释放量明显高于相应不施稻草处理(NPK和NP)的土壤,这可能与长期施用稻草促使土壤矿物钾中的一部分向非交换性钾转化有关.用抛物线扩散、零级反应、一级反应和Elovich方程模拟土壤非交换性钾的释放动力学结果表明,Elovich方程能比较好地模拟5个处理土壤非交换性钾的释放动力学.分段直线方程能更好地描述土壤非交换性钾释放的机制.     

长期无机有机肥配施对红壤性水稻土微生物群落多样性及酶活性的影响

【目的】长期有机与无机肥配合施用是促进农田生产力和土壤有机碳固定的重要技术途径。本文以江西省红壤研究所长期不同施肥试验田的表土(0—15 cm)为对象,探讨不同施肥措施对土壤微生物群落多样性和酶活性的影响。【方法】在水稻收获后,采集表土壤样品,提取土壤总DNA。采用聚合酶链反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法研究土壤微生物的群落结构多样性,并结合克隆测序研究土壤微生物的群落组成;用实时荧光定量PCR(q PCR)的方法研究土壤微生物的丰度。土壤细菌定量和群落结构分析的分子标靶基因分别为16S rRNA基因V3区和V6区片段,土壤真菌定量和群落结构分析的标靶基因均为18S rRNA基因。DGGE分析采用8%的聚丙烯酰胺凝胶分离细菌和真菌,所用变性梯度分别为35%65%和20%40%。同时采用荧光微孔板检测技术测定土壤几丁质酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单脂酶和木聚糖酶活性;用紫外分光光度计法测定土壤过氧化物酶活性。【结果】PCR-DGGE分析表明,与不施肥对照(CK)相比,有机无机肥配施(NPKM),土壤细菌的香农指数和丰富度指数显著增大,而土壤真菌的香农指数和丰富度指数在不同施肥处理间无显著差异。DGGE图谱聚类分析显示,NPKM处理的土壤细菌和真菌的群落结构显著区别于其他3个处理。后续的切胶测序得出,土壤细菌分属于Chloroflexi(绿弯菌门),Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门);NPKM处理下隶属于Clostridum(梭菌属)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌科)的两类细菌显著增加。土壤真菌主要分属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),这些真菌条带在DGGE图谱上的分布不同处理间均无明显的规律性,因而不同处理间真菌的群落分布未出现较清晰的变化。q PCR的结果显示,土壤细菌和真菌拷贝数在不同处理间无显著差异。土壤酶的检测结果表明,与CK相比,单施氮肥(N)处理的土壤几丁质酶活性显著提高,常规氮磷钾处理(NPK)处理的几丁质酶和α-葡萄糖苷酶活性显著增强,NPKM处理提高了土壤几丁质酶、纤维素酶和过氧化物酶活性;酸性磷酸单酯酶和木聚糖酶活性在各处理间无显著差异。归一化酶活性值,NPKM处理显著高于CK和其他施肥处理。【结论】长期有机无机肥配施可显著提高土壤细菌多样性,并改变土壤细菌和真菌的群落结构,提高土壤酶活性,因而提高了农田生态系统的生产力并对生态系统健康有改善作用。     

不同施肥处理对湖南红壤中微生物数量及酶活性的影响

对湖南红壤长期定位试验田的土壤进行了土壤微生物类群的数量和土壤酶活性的测定与分析，结果表明：NPK配施有机肥能明显提高红壤中各类有益微生物的数量。显著增强土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性。采用小麦、大豆、红薯轮作的方式也能较好地培肥土壤，提高有益微生物的数量及过氧化氢酶和磷酸酶活性，直接施有机肥的处理也有较好的效果，而单施N肥几乎各项指标都处于最低值。     

不同施肥模式下红壤性水稻土中磷的分布及其有效性

研究了不同施肥模式下红壤性水稻土中磷的分布及其有效性。结果表明,随团聚体粒径从大到小的变化,红壤性水稻土全磷含量在不同施肥模式下均表现出先上升后下降的趋势,在5～2 mm粒径团聚体中出现一个峰值;有效磷含量表现出先缓慢上升后迅速下降的特征,在5～2 mm粒径团聚体中出现一个大峰值;在施磷处理中,磷的有效率表现出先缓慢上升后迅速下降的特征,分别在5～2 mm和0.5～0.25 mm粒径团聚体中出现一个大峰值和一个小峰值,但在无磷处理中,磷的有效率表现出逐渐下降的趋势,只在0.5～0.25 mm粒径团聚体中出现一个小峰值。研究表明,长期施加磷肥,尤其与有机物还田相结合,会促使土壤全磷富集于>1 mm粒径团聚体,显著提高>2 mm粒径团聚体中有效磷含量与磷的有效性;在磷肥不足的情况下,减少磷肥施入量,结合有机物还田也能取得较好的效果;即使没有磷肥施入,实行秸秆还田也能在一定程度上提高土壤磷的有效性。     

不同水分管理下施用稻草对土壤有机酸和养分有效性的影响

为探索稻草还田短期内土壤有机酸积累和养分供应特征,在温室培养条件下,采用多孔聚酯管溶液采集器采集土壤溶液和"通用佳"离子交换树脂球法,分别研究了连续淹水和干湿交替下,施用稻草30天内对土壤有机酸产生和养分有效性的影响。结果表明,(1)无论连续淹水还是干湿交替,施用稻草后土壤中有机酸积累明显增加,但在干湿交替下的积累要低于连续淹水下;施用稻草后产生的有机酸以乙酸为主,且5cm处的有机酸积累明显低于15cm处。(2)施用稻草降低了土壤氮的有效性,但提高了土壤磷、铁、钾、钙和镁的有效性;与连续淹水相比,干湿交替下施用稻草降低土壤氮有效性的程度更大,而提高土壤磷、铁、钾、钙、镁的程度则较小。     

养分缺乏下外源有机酸对暗棕壤磷有效性及落叶松幼苗吸收积累磷的影响

用不同比例A1和B层暗棕壤混合(A1∶B=1∶2)制造土壤养分缺乏条件,栽植落叶松幼苗,通过模拟我国东北林区代表性森林凋落物淋洗液中有机酸的种类和数量,系统研究养分缺乏下,不同浓度外源有机酸对暗棕壤磷有效性和落叶松幼苗吸收、运输磷素养分的影响及机理,以探讨利用有机酸提高养分缺乏下落叶松幼苗抗土壤贫瘠能力的可行性及机制。结果表明,A1层与B层混合土壤速效磷含量降低,落叶松幼苗根系和叶片磷累积量和磷吸收效率降低,但磷利用效率增加。外源有机酸处理后,混合土壤的速效磷含量有不同程度提高,3种有机酸的作用强弱表现为琥珀酸>柠檬酸>草酸,一般以浓度5.0mmol/L和处理20d时提高效果最显著。有机酸不同程度提高了根系和叶片的磷累积量和磷吸收效率,但降低了磷利用效率。有机酸对磷累积量和磷吸收效率的提高程度因处理时间、有机酸浓度和种类而异:对于根系,20d和30d的结果高于10d,叶片则为10d和20d的结果高于30d,说明处理前期磷被吸收后向叶片的转移量较多,而后期则更多地在根中积累;3种有机酸大多在浓度为10.0mmol/L时提高幅度最大;不同有机酸的促进程度为琥珀酸>柠檬酸>草酸。因此,外源有机酸能通过提高落叶松幼苗对养分缺乏土壤中磷的吸收能力,促进磷的积累,进而提高苗木对养分缺乏土壤的耐性和适应能力。     

连续秸秆还田对水稻土中钾素形态的影响

湖北省武穴市、荆州市和武汉市三个水旱轮作长期定位试验的基础上,研究了连续秸秆还田(三地秸秆还田时间分别为9、5和3年)对不同层次(0~20 cm和20~40 cm)土壤中各形态钾素(水溶性钾、特殊吸附钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾、全钾)的影响。结果表明:秸秆还田能显著增加0~20 cm土层中特殊吸附钾和非特殊吸附钾的含量,两者的增量分别为9.92%~138.35%和35.57%~143.79%,其中武穴试验点的增加效果相对最好。20~40 cm土层,各处理之间变化规律不明显。土壤全钾含量表现为武穴试验点最低(2.59~3.15 g kg~(-1)),与荆州和武汉试验点差异性较大(9.45~11.91 g kg~(-1))。武穴和荆州试验点供钾能力较低(速效钾含量100 mg kg~(-1)),武汉试验点供钾能力为中等(速效钾含量在100~150 mg kg~(-1))。矿物钾和全钾呈极显著正相关(武穴、荆州和武汉试验点的相关系数分别为0.994**、0.999**、1.000**),速效钾中各组分与速效钾的相关性在三个试验点存在差异,其中还田时间越长相关性越好。     

Availability and Accumulation of Arsenic in Oilseeds Grown in Contaminated Soils

Arsenic occurs in the earth's crust in various chemical forms as a result of both natural and anthropogenic sources. Soil chemical extractions may help understand As availability, as well as the possibility of As entry into the food chain. Phytoextraction has been proposed as a technology for remediation of As-contaminated soils. The study was carried out to assess the bioavailability of As by extractants and to compare the performance of castor bean and sunflower for As removal from soils. Two soils were contaminated with Na₂HAsO₄.7H₂O adding 35 and 150 mg As dm⁻³ soil. Arsenic availability was assessed using the following extractants: tri-distilled water, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonium oxalate + oxalic acid, organic acids mixture, Mehlich-1, and United States Environmental Protection Agency 3051. The roots and shoots of 35-day-old plants were collected and dry matter yield as well as As concentration were determined. The accumulation of As in shoot was also calculated in order to evaluate the plants potential for As phytoextraction. The extractants tested were efficient to assess the concentration of available As in soil. Addition of As to the soils did not cause severe toxicity in plants, although the dose 150 mg As dm⁻³ soil decreased shoot and root yield in both species. Castor bean was less sensitive to As than sunflower, but none of the species had hyperaccumulation characteristics. These species can be used for revegetation of areas contaminated with As up to safe limit of 150 mg As dm⁻³ soil, as proposed by CONAMA for industrial areas in Brazil.     

Copper Accumulation and Availability in Sandy,Acid, Vineyard Soils

The use of copper (Cu)-based fungicides to control diseases in vineyards can cause excessive Cu accumulation in soils. Greater Cu availability is expected in acid sandy soils with low organic matter (OM), where the risk of toxicity to plants and environment contamination is high. This study aimed to study the evolution of Cu in acid, sandy soils planted with grapevines for a period of time between 2 and 32 years. Two studies were carried out in South Brazil: in the first study, soil samples, from 19 vineyards were collected and analyzed in the first 0.2 m depth-layer for the total and available Cu. In the second study, 3 soils were selected among the previous 19 according to the age of vineyard (5, 11, and 30 year-old), and their 0.60 m-depth profile was analyzed for 5 fractions of Cu (soluble, exchangeable, mineral, organic, and residual). All the soils were classified as Ultisols. The vineyards with more than 25 years under cultivation had a mean total Cu concentration of 90 mg kg^?1 in the 0–0.10 m layer. Approximately 80% of it was potentially available to plants. The greatest total and available Cu were found in the soil surface layers (0.2 m depth), where up to 75% of the total Cu is adsorbed in clay minerals and only 20% is complexed in the OM.     

平衡时间及含水量对红壤有效态铅提取量的影响

比较了4种浸提剂在9种平衡时间和2种土壤含水量条件下对红壤铅的提取能力。结果表明,随着平衡时间延长和土壤含水量增加,铅提取量有逐渐增加的趋势。不同提取剂提取的有效态铅达到平衡的时间分别为HAc4小时;NH4NO32小时;HCl2小时;EDTA1.5小时。不同提取剂的提取能力不同,对于黄筋泥,其顺序为:1molL-1NH4NO3<2.5%HAc<0.05molL-1HCl<0.01molL-1EDTA;对于红砂土,其顺序为:2.5%HAc<1molL-1NH4NO3<0.05molL-1HCl<0.01molL-1EDTA。     

水溶性有机高分子对红壤磷吸附特征的影响

本试验采用连续振荡法,初步研究了水溶性有机高分子材料聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙二醇对磷在红壤中吸附过程的影响,并对该过程拟合出方程。结果表明:在聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚乙二醇作用下土壤磷吸附动力学以幂函数方程为最优方程,且方程参数与单施磷酸二氢钙的处理方程参数有显著差异性。有机高分子能显著提高磷在红壤中的吸附和土壤pH,但材料之间的土壤吸附量无差异显著性,需进一步研究。     

土地利用方式对红壤和黄壤颗粒有机碳和碳黑积累的影响

颗粒有机碳和碳黑是土壤中两类性质不同的碳库,它们的数量可反映土壤有机质的稳定性。结果表明,浙江省红壤和黄壤中这两类碳库有很大的变化,并与土地利用方式存在联系。颗粒有机碳的数量及其占总有机碳的比例:林地>茶园>旱地;而碳黑占总有机碳的比例一般是:旱地、茶园>次生林地>原生林地。颗粒有机碳是土壤碳库的易变组分,易受利用方式改变而变化,颗粒有机碳占总有机碳的比例随土壤有机质的积累而增加。相同土地利用方式土壤中碳黑数量与粘粒呈正比。土壤中>1 mm水稳定性团聚体与颗粒有机碳含量相关,而土壤<0.25 mm团聚体与碳黑含量相关。     

长期施肥对酸性土壤磷形态及有效性的影响

为明确长期施肥对集约化果园土壤磷形态、分布特征及其有效性的影响，本研究对琯溪蜜柚主产区29个果园的土壤进行调查研究，采用张守敬和Jackson的酸性土壤无机磷分级方法，研究蜜柚果园土壤磷素累积对土壤磷形态及有效性的影响。结果表明：在集约化蜜柚果园中，土壤磷素累积丰富，随树龄增加土壤速效磷含量上升显著，且土壤磷形态在不同土层存在显著性差异；当全磷含量≤0.5 g/kg时，土壤磷形态主要以有机磷、铁磷为主，随着全磷含量的上升，铝磷含量、占比均显著上升；多元线性回归和逐步回归分析结果表明本试验中铝磷与速效磷相关性最好。果园土壤已经形成一个巨大的磷库，且有效性较高，可适当减少磷肥投入，降低土壤磷含量，减少经济成本，提高生态效益。