生物质炭对黄瓜连作土壤理化性状、酶活性及土壤质量的持续效应

【目的】 探讨不同生物质炭施用量对连作黄瓜根区土壤环境的作用效果,为用生物质炭修复黄瓜连作土壤以及在农业中的推广应用提供科学依据。 【方法】 以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,一次性向设施农田土壤中添加0 (CK)、5 (C1)、10 (C2)、20 (C3)、30 (C4)、40 (C5) t/hm2的生物质炭,通过连续两年温室定位试验,测定生物质炭施用后黄瓜连作根区土壤的物理性状、养分含量及酶活性的变化状况,采用土壤质量指数 (SQI) 评价不同生物质炭施用量对黄瓜连作两季后土壤质量的影响。 【结果】 随着生物质炭施用量的增加,第一季与第二季黄瓜根区土壤的理化性状变化趋势一致,具体表现为容重不断降低,土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有效磷及有机质含量不断升高,且当生物质炭施用量为30 t/hm2(C4处理) 时,土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量最高。与CK相比,生物质炭的施用可以减少黄瓜根区土壤 < 0.25 mm粒径的微团聚体含量,而增加 > 0.25 mm粒径的大团聚体含量,土壤中0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒径的团聚体含量都在高施用量 (40 t/hm 2) 处理中达到最大值。生物质炭施用后的连续两季,黄瓜根区土壤中脲酶与过氧化氢酶活性均随生物质炭施用量的增加呈先增加后降低的趋势,其活性分别在生物质炭施用量为30 t/hm2和20 t/hm2时最大。当生物质炭施用量为30 t/hm2时,两季黄瓜产量都达到最高,分别为3.24 × 104 kg/hm2和6.18 × 104 kg/hm2。通过土壤质量指数 (SQI) 对生物质炭施用后两季黄瓜土壤质量进行评价可知,不同生物质炭施用水平下土壤质量指数依次为C4 > C5 > C3 > C2 > C1 > CK,相应的土壤质量指数分别为0.774、0.740、0.728、0.650、0.635、0.583。 【结论】 施用生物质炭对黄瓜连作田土壤的理化性状和酶活性均有显著影响,高施用量 (40 t/hm2) 条件下对土壤物理性状改善效果最好,当生物质炭施用量为30 t/hm2 (C4处理) 时对黄瓜连作根区土壤的养分含量提升效果最佳。SQI可以客观定量地评价生物质炭施用对连作黄瓜根区土壤质量的影响,其分析结果表明改善黄瓜连作土壤环境的最佳生物质炭施用量为30 t/hm2。      

非灌溉季节生物炭施用对滴灌棉田土壤团聚体及其碳含量的影响

【目的】为探究非灌溉季节生物炭施用对滴灌棉田耕层土壤团聚体及碳含量的调控效应,确定滴灌棉田在非灌溉季节的最佳施炭量。【方法】以不施用生物炭(B₀)为对照,探究非灌溉季节施用15(B₁)、30(B₂)、45(B₃)和60 t hm^-2(B₄)生物炭对新疆滴灌棉田耕层(0～40 cm)土壤总碳、有机碳、微生物量碳、土壤呼吸速率、土壤团聚体及其结合态总碳和结合态有机碳的影响。【结果】施用生物炭处理与对照处理相比土壤总碳、团聚体结合态总碳和土壤呼吸速率随生物炭用量的增加而增加,增幅分别为6.85%～18.14%、6.15%～17.71%和13.52%～53.88%。>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体结合态有机碳、土壤有机碳和微生物量碳随生物炭用量的增加先增加后减少,增幅分别为11.80%～21.68%、12.64%～57.54、17.58%～55.27%和13.02%～46.96%。通过建立最小数据集计算土壤质量指数得出,土壤质量指数最高(0.4632...     

不同处理牛粪对黑土团聚体组成与稳定性的影响

施用有机肥是循环农业的典型措施,能够净化环境、加强土壤的可持续利用。通过盆栽试验,研究了施用不同处理牛粪后黑土团聚体的组成与稳定性。研究结果显示:与施用化肥比较,施用不同处理的牛粪后,土壤中>5 mm机械稳定性大团聚体增幅显著,>0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在74%以上,最高可达89.66%,>0.25 mm水稳定性团聚体含量均在34%以上,最高可达42.05%;施用不同处理的牛粪提高了土壤团聚体平均重量直径、几何平均直径、孔隙度,降低了土壤团聚体不稳定团粒指数、分形维数和土壤容重,其中施用腐解牛粪处理效果显著。研究结果表明:施用牛粪比化肥更有利于土壤团聚体的组成与稳定性,比较3种不同处理的牛粪,腐解牛粪不仅有利于土壤中大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。     

稻壳及稻壳生物炭对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】长期种植雷竹(Phyllostachys praecox)会导致土壤酸化加剧,土壤结构破坏。我们比较了施用不同量稻壳和稻壳生物炭对土壤理化性状和团聚体组成的影响,以寻求实现雷竹的可持续生产的有效措施。【方法】采用盆栽方法进行雷竹幼苗试验,供试土壤长期种植雷竹,pH为5.3。设置分别施用稻壳、稻壳生物炭10 t/hm² (10H、10B)和30 t/hm² (30H、30B)处理,以不施稻壳和稻壳生物炭的处理为对照(CK)。雷竹幼苗生长262天后,采集土样测定土壤基本理化性质,采用湿筛法筛分不同粒级土壤团聚体,测定各粒级团聚体中有机碳和全氮含量。【结果】30H和30B处理均显著降低了<0.053 mm粒级团聚体含量,显著提高了水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及>0.25 mm粒级团聚体(R0.25)含量;10H和10B处理对水稳性团聚体的MWD、GMD以及R0.25含量均无显著影响。30B处理显著增加了>2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25 mm粒级团聚体中有机碳含量,其中增...     

生物炭和氮肥配施提高土团聚体稳定性及作物产量

【目的】通过田间定位试验,探讨生物炭和氮肥配施对土耕层土壤水稳性团聚体组成、稳定性、有机碳土层分布及冬小麦–夏玉米轮作体系下产量的影响,为生物炭在关中地区农业生产中的应用提供科学依据。【方法】本试验设置4个生物炭水平和2个氮肥水平,生物炭水平分别为0、1000、5000、10000 kg/hm2,依次记为B0、B1、B2、B3;氮肥水平包括两季总氮量480 kg/hm2(NT) 和两季总氮量减半240 kg/hm2(NH),共组成8个处理。采集0—10 cm、10—20 cm土层土壤样品,利用TTF-100土壤团聚体分析仪湿筛获得5种粒级的团聚体 (> 2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、< 0.25 mm),用 > 0.25 mm团聚体含量 (R_0.25)、平均重量直径 (MWD)、几何重量直径 (GMD) 表示水稳性团聚体的的稳定性,并测定了不同粒级团聚体中有机碳的含量及小麦–玉米两季作物总产量。【结果】与不施生物炭 (B0NT、B0NH) 相比,施用生物炭的处理显著增加了 > 2 mm、1～2 mm粒级水稳性大团聚体的百分含量 (P < 0.05),两粒级增幅范围分别为3.5%～180.3%、9.4%～98.9%。施用生物炭10000 kg/hm2(B3NT、B3NH) 时,MWD、GMD和R_0.25增幅最高,分别增加了12.5%～112.5%、25.0%～65.7%、20.0%～65.0%。施用生物炭显著提高了土壤各粒级水稳性团聚体有机碳含量,与不施生物炭处理相比,> 2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm 和0.25～0.5 mm粒级团聚体有机碳含量增幅分别为6.3%～30.5%、0.2%～28.2%、0.2%～41.6%和4.6%～39.1%。与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层氮肥减量降低了土壤团聚体的稳定性,而施用生物炭10000 kg/hm2(B3NH) 可改善土壤团聚体的稳定性,改变有机碳分布。在10—20 cm土层,与B0NT处理相比,B0NH处理土壤水稳性团聚体的R_0.25、MWD、GMD显著下降,三者分别降低了79.2%、25.7%、30.0%,而B3NH与B3NT处理之间无显著差异。与B0NT相比,B0NH处理 < 0.25 mm粒级微团聚体对土壤有机碳分配比例显著增加了17.4%,而B3NH处理与B3NT相比,< 0.25 mm粒级微团聚体对土壤有机碳分配比例无显著差异。此外,施用生物炭显著提高作物总产量,B2NT、B3NT和B3NH处理下两季作物总产量较高,分别较B0NT提高了27.0%、23.6%、27.9%,且三个处理之间无显著差异。从各指标相关分析可知,水稳定大团聚体的GMD与土壤全土有机碳以及两季作物总产量之间有着显著的正相关关系。【结论】生物炭配施氮肥显著提高了土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性,且提高小麦—玉米两季作物总产量。减施氮肥有利于有机碳向大团聚体中分配,供试条件下,生物炭10000 kg/hm2配施氮肥240 kg/hm2对提高土耕层团聚体稳定性、土壤有机碳及两季作物总产量效果最佳。     

生活污泥对滩涂土壤性质和苏丹草生长及重金属累积的影响

滩涂盐土农业利用的主要障碍是盐分含量过高和缺乏有机质。施用生活污泥可快速提高滩涂土壤有机质含量,加快土壤熟化,但由于担心污泥含有一定量的重金属,其施用受到一定的限制。采用盆栽苏丹草的试验方法,研究滩涂盐土施用不同量的生活污泥后对土壤性质、植物生长和对重金属累积的影响。结果表明,生活污泥施用于滩涂盐土后降低了土壤pH值,提高了EC值和总盐含量;苏丹草的出苗率、株高和鲜重增加;施用污泥提高了苏丹草植株中全氮、全磷及叶绿素的含量,且随施用量的增加而增大,但对植株中全钾的含量无显著影响;苏丹草中Zn、Cd含量随着污泥施用量增加呈增长的趋势,但Pb、Ni、Cu含量变化不大。在试验条件下,所施用污泥中重金属向苏丹草体内转移的比例介于0.13%-13.44%之间。就该种土壤而言,要更为注意含Pb量较高的污泥施用,而Cu则是最为安全的。总体考虑,一次性施用干污泥应控制在8t·667m^-2以下。     

蚯蚓粪缓解草莓连作土壤障碍的作用

【目的】土壤灭菌处理已成为草莓生产中土传病害综合管理的重要措施,但是土壤灭菌明显抑制了土壤微生物的活性,影响草莓植株的生长。有机肥中含有大量的生物活性物质,尤其是蚯蚓粪。本研究通过观测连作土壤灭菌后施用不同有机肥对草莓植株地上部和地下部的影响,为减缓草莓植株生长的连作障碍提供有机肥选择。【方法】采用温室盆栽草莓模拟试验,首先在去除土壤化感效应影响基础上设置土壤灭菌和正常土壤栽培两个处理,探讨土壤灭菌对草莓植株不同阶段地上部叶片及地下部根系生长影响,在此基础上以相同连作土壤进行另一个盆栽试验,设置不灭菌土壤加无机肥料(LW)、 加牛粪(LN)、 加蚯蚓粪(LQ)处理,灭菌土壤加无机肥料(LMW)、 加牛粪(LMN)、 加蚯蚓粪(LMQ)共6个处理。调查了不同处理开花前苗期草莓植株地上部叶片及地下部根系的生长状况。【结果】土壤灭菌处理较相应未灭菌处理显著抑制了草莓花前幼苗阶段植株地下部的生长(P＜0.05),在果实成熟期、 盛果期及盛果末期植株生长均存在补长效应。土壤灭菌改变了草莓植株地上部和地下部正常的生长发育进程,植株不同发育阶段根冠比发生变化。无论连作土壤灭菌与否,施用无机肥料处理较施用有机肥处理显著抑制了根系生长(P＜0.05)。在不灭菌土壤上,施用蚯蚓粪处理草莓植株根系总长、 根系总表面积、 根尖数及根叉数与施用牛粪处理差异不显著,但灭菌土壤上,施加蚯蚓粪与施加牛粪相比,显著增加了草莓植株根系总长、 根系表面积及根叉数(P＜0.05)。【结论】蚯蚓粪与牛粪和无机肥料相比具有显著的生物活性。在草莓连作土壤灭菌后施用具有生物活性的蚯蚓粪,可以促进根系生长,缓解土壤灭菌对草莓植株生长发育的影响,是值得推荐的有效措施。     

改良剂施用对矿区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳组分的影响

  目的  探究施用不同种类和数量改良剂对矿区复垦土壤水稳性团聚体和有机碳的影响。  方法  在山西省古交市屯兰煤矿复垦6年的地块上设置随机区组试验,在0 ~ 20 cm土层按土壤重量的1%、3%、5%分别施用腐殖酸和泥炭两种改良剂,于施用后1年和2年时两次取样测定0 ~ 20 cm土壤团聚体组成、有机碳含量及其组分,对不同种类和数量改良剂的改良效果进行评价。  结果  施用腐殖酸、泥炭后1年时各处理土壤 > 2 mm水稳性团聚体质量分数均高于对照,增幅为1.53% ~ 62.27%,且土壤水稳性团聚体均以大团聚体（> 0.25 mm）为主;施用改良剂后2年时各处理土壤水稳性大团聚体含量降低,降幅为1.73% ~ 11.35%,土壤团聚体以 < 0.053 mm粒级的团聚体为主。施用改良剂后腐殖酸处理的土壤有机碳储量、固碳量和固碳速率呈先增加后减少的趋势,泥炭处理随泥炭施用量的增加而增加。施用改良剂后土壤 > 2 mm粒级团聚体质量分数与土壤有机碳储量呈显著正相关。施用改良剂能增加复垦土壤矿物结合态有机碳含量,且施用腐殖酸处理的含量高于泥炭处理。施用改良剂后2年时与1年相比,复垦土壤颗粒态有机碳含量呈增长的趋势,土壤铁铝键结合态有机碳含量则呈降低趋势。施用腐殖酸、泥炭可增加复垦土壤羧酸、醇类等官能团含量,显著增加土壤中多糖物质的含量。  结论  在矿区复垦土壤上施用腐殖酸、泥炭可显著增加土壤大团聚体数量,提高土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒态有机碳含量及土壤固碳量;随腐殖酸、泥炭施用量增加,土壤固碳速率增加、固碳效率减小;复垦区土壤改良需逐年施用腐殖酸、泥炭等改良剂,才能获得稳定的改良效果。     

滩涂土壤有机碳空间分布与围垦年限相关性分析

中国具有治理和修复潜力的滨海滩涂盐土面积约为2000hm2。滨海滩涂盐土作为新成土壤,土体发育不明显、理化性状差、肥力水平低下。该文通过对东台境内表层土壤有机碳的采样分析,在ArcGIS地理信息系统及SPSS16.0系统平台上,利用地统计分析模块中的克里格法分析东台市表层土壤有机碳的空间变异规律,并分析不同滩涂围垦年限下表层土壤有机碳、总氮、pH值、EC1:5的变化特征及其相关关系,结果显示滨海表层土壤有机碳含量与总氮、围垦年限呈极显著正相关,相关系数r分别为0.959和0.749,与pH值、电导率EC1:5呈极显著负相关,相关系数r分别为-0.478和-0.649。围垦3a以上表层土壤有机碳可增加0.24%左右,总氮质量分数增加0.02%左右;围垦时间大于52a,有机碳质量分数自0.1%增加到1.6%,全氮质量分数自0.03%增加到0.12%,养分等级也相应从6级增加到3级。该文研究表明,滨海盐土随着围垦年限的增长,土壤碳储量与总氮含量随之增加、pH值与EC1:5随之降低,耕地质量也相应提高。     

秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用

【目的】低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土,土壤贫瘠,作物产量低。本文研究探讨了小麦、 水稻、 油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田对低产黄泥田的土壤改良效果。【方法】在荆门市双季稻区设置了单施化肥(对照),化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆,化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆同时添加秸秆腐熟剂等七个处理的田间试验。取样分析了这些处理对双季稻产量、 土壤理化性质、 土壤团聚体组成、 土壤腐殖质组成及结合形态的影响。【结果】1)在早、 晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量,比单施化肥最多增产1423.2 kg/hm2,增幅为23.5%; 添加秸秆腐熟剂也能够增加稻谷的产量,比单独秸秆还田最多增产653.8 kg/hm2,增幅为9.6%。与对照比较,油菜秸秆+腐熟剂处理晚稻显著增产。2)土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量、 阳离子交换量秸杆+腐熟剂处理高于对应的秸秆还田处理,而土壤容重则下降。3)与对照比较,秸秆处理5 mm土壤风干团聚体含量增加3.78%~8.62%,0.25 mm土壤风干团聚体含量也都增加,0.25 mm水稳定性团聚体含量下降。秸秆还田有利于＞0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加,减少了土壤团聚体破坏率。4)与对照比较,秸秆处理的土壤水溶性物质、 土壤胡敏酸、 富里酸、 可提取腐殖物质总量、 胡敏素含量增加。添加腐熟剂后,胡敏酸与富里酸比值低于相对应的秸秆还田处理; 土壤松结合态腐殖质、 稳结合态腐殖质、 紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高,所有的处理都在60%以上。【结论】秸秆还田配施秸秆腐熟剂不仅能够增加早稻和晚稻的稻谷产量,还提高了土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量及阳离子交换量,降低了土壤容重。秸秆还田主要提高了＞0.25 mm风干团聚体、 水稳性大团聚体含量,减少了土壤团聚体破坏率。秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以提高作物产量、 提高土壤肥力、 改善土壤结构、 增加土壤腐殖质含量与活性,能够改良低产黄泥田。化肥+油菜秸秆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。     

Mudflat soil amendment by sewage sludge: Soil physicochemical properties,perennial ryegrass growth,and metal uptake

Abstract

The fast pace of cropland loss in China is causing alarm over food security and China’s ability to remain self-reliant in crop production. Mudflats after organic amendment can be an important alternative cropland in China. Land application of sewage sludge has become a popular organic amendment to croplands in many countries. Nevertheless, the land application of sludge to mudflats has received little attention. Therefore, the objective of the present work was to investigate the impact of sewage sludge amendment (SSA) at 0, 30, 75, 150 and 300 t ha^?1 rates on soil physicochemical properties, perennial ryegrass (Lolium perenne L.) growth and heavy metal accumulation in mudflat soil. The results showed that the application of sewage sludge increased organic matter (OM) content by 3.5-fold while reducing salinity by 76.3% at the 300 t ha^?1 rate as compared to unamended soil. The SSA reduced pH, electric conductivity (EC) and bulk density in mudflat soil, increased porosity, cation exchange capacity (CEC) and contents of nitrogen (N), phosphorus (P), exchangeable potassium ions (K⁺), sodium ions (Na⁺), calcium ions (Ca²⁺) and magnesium ions (Mg²⁺) in comparison to unamended soil. There were 98.0, 146.6, 291.4 and 429.2% increases in fresh weight and 92.5, 132.4, 258.6 and 418.9% increases in dry weight of perennial ryegrass at 30, 75, 150, and 300 t ha^?1, respectively, relative to unamended soil. The SSA increased metal concentrations of aboveground and root parts of perennial ryegrass (p < 0.05). The metal concentrations in perennial ryegrass were Zn > Cr > Mn > Cu > Cd > Ni, and the metal concentrations in roots were significantly higher than aboveground parts. The metal accumulation in perennial ryegrass correlated positively with sludge application rates and available metal concentrations in mudflat soil. Land application of sewage sludge was proved to be an effective soil amendment that improved soil fertility and promoted perennial ryegrass growth in mudflat soil. However, heavy metal accumulation in plants may cause food safety concern.     

施肥配合薄膜生草二元覆盖有效提高渭北苹果的产量和品质

【目的】 合理施肥与覆盖是渭北果园高产高效的必要措施,本研究依据当地实际提出了一个优化的施肥覆盖综合措施,并进行了效果验证试验,为其改进和推广提供依据。 【方法】 田间试验于 2012～2014 年在陕西渭北旱塬白水县收水村、可仙村、田家洼村进行。对照采用的农户模式(F)为不施有机肥、果树行间裸露,基肥 N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 300∶160_.∶120 kg/hm2;萌芽期 3 月 20 日追肥;N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 150∶80∶60 kg/hm2。目前的推广措施为增施有机肥 22.5 t/hm2,树盘覆盖黑塑料膜,基肥 N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 200∶120∶180 kg/hm2,追肥推迟到膨果期 8 月 10 日进行,N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 100∶60∶90 kg/hm2;拟定的优化施肥模式(O)为:树盘四周覆盖黑色塑料膜,树行间种植小油菜覆盖土壤,有机肥增加到 45 t/hm2,氮磷钾用量不变,调整基追比例和追施时间,具体为基肥 N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 150∶90∶135 kg/hm2,追肥在 7 月 10 日进行,N∶P₂O₅∶K₂O 用量为 150∶90∶135 kg/hm2。测定比较了三种管理措施不同时期苹果叶片和果实的养分含量及累积量,并分析了果实品质及产量。 【结果】 与现有模式相比,优化模式果树幼果期叶片 N、P、K 含量平均分别增加了 1.4%、8.4% 和 5.9%;膨果期分别平均增加了 5.6%、15.5% 和 8.1%;成熟期平均分别增加了 6.9%、5.9% 和 11.6%。果实对 N、P、K 养分吸收量为优化模式 > 现有模式 > 农户模式,三个果园优化模式管理的果实 N、P、K 养分吸收量较现有模式平均分别增加了 30.1%、31.8% 和 26.5%。优化模式能显著提高果实硬度、VC、可溶性固形物含量、可溶性糖含量及单果重,降低果实酸含量。果实商品率和糖酸比均以优化模式最高,商品率较农户模式、现有模式平均增加 22.2%、17.4%,糖酸比平均增加 42.6%、14.5%。此外,优化模式能显著提高苹果单株产量,三个试验点优化模式较农户模式和现有模式单株产量平均增加 58.7%、28.1%。 【结论】 在现有推广模式的基础上,有机肥施用量增加到 45 t/hm2,基肥和追肥 N∶P₂O₅∶K₂O 用量调整为 150∶90∶135 kg/hm2,并将追肥时期提前到 7 月 10 日幼果膨大初期,配合树盘覆盖薄膜、行间种植小油菜二元覆盖,可以更有效地提高渭北旱地果园苹果的产量和品质。      

秸秆生物炭配施氮肥对潮土土壤碳氮含量及作物产量的影响

【目的】探讨玉米秸秆生物炭配施氮肥对华北潮土区土壤理化特性和作物产量的影响,阐明土壤和植株对生物炭和氮肥施用的响应,旨在为该区域秸秆资源高效利用、培肥土壤及作物增产提供科学依据。【方法】以华北冬小麦–夏玉米轮作区为研究对象,研究玉米秸秆生物炭 (缺氧条件下 450℃ 热裂解 1 小时获得) 配施氮肥对土壤养分含量、微生物量以及作物产量的影响。试验采用裂区设计,以秸秆生物炭施用量为主区,施氮量为副区。秸秆生物炭用量设 0、7.5 和 22.5 t/hm2 3 个水平 (以 BC₀、BC_7.5、BC_22.5 表示);氮肥用量设 0、150、225 和 300 kg/hm2 4 个水平 (以 N₀、N₁₅₀、N₂₂₅、N₃₀₀ 表示)。小麦在 2014 年 10 月 9 日播种,次年 6 月 8 日收获;玉米在 2015 年 6 月 10 日播种,当年 9 月 28 日收获。在作物成熟期进行产量测定,并采集 0—20 cm 土壤样品以及采用常规方法进行土壤有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、可溶性有机碳 (DOC)、铵态氮 (NH₄+-N)、硝态氮 (NO₃–-N)、土壤微生物量碳 (MBC) 和微生物量氮 (MBN) 的测定。【结果】生物炭对土壤养分含量、微生物量碳氮及作物产量有极显著影响。生物炭用量增加,土壤 SOC、TN、DOC、NO₃–-N 含量以及土壤 SOC/TN 比值均显著增加,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 165.0%、74.1%、39.1%、75.1% 和 44.0%。MBC、MBN 含量和作物产量均以 BC_7.5 处理达最大值,较 BC₀ 最大增加幅度分别为 49.2%、57.6% 和 46.1%,BC_22.5 较 BC_7.5 处理平均降低 12.1%、7.3% 和 9.7%;施用生物炭降低 NH₄+-N 含量,BC_7.5 和 BC_22.5 处理较 BC₀ 分别下降 18.4% 和 23.7%。随着氮肥施用量的增加,SOC、DOC、NH₄+-N、MBC、MBN 含量均先增后减,在施氮水平为 150 kg/hm2 时,其含量均达最大值,较 N₀ 最大增加幅度分别为 29.7%、22.9%、44.8%、79.4% 和 115.3%。所有施氮的处理作物产量较 N₀ 均显著增加,而三个施氮处理间其产量差异不显著 (P>0.05)。【结论】在维持作物产量不降低的情况下,短期内 N₁₅₀BC_7.5 处理对提升土壤肥力的效果最佳,是较为理想的施肥方式,但其有效机制及长期效果还需进一步试验研究。     

长期施用猪粪对红壤酸度的改良效应

土壤酸化严重限制了我国南方红壤区土壤的农业利用。本研究应用江西鹰潭红壤生态实验站长期猪粪养分淋失试验,分析了不同施肥处理（对照处理：N 0 kg/hm2;低量有机肥：N 150 kg/hm2;高量有机肥：N 600 kg/hm2;高量有机肥+石灰处理：有机肥N 600 kg/hm2 ＋石灰3 000 kg/(hm2·3a)）长期施用对红壤酸度的改良效应。研究结果表明,9年高量有机肥施用中土壤pH值平均每年上升0.085个单位,而低量有机肥施用对土壤pH没有显著影响。有机肥长期施用增加了土壤盐基离子浓度,其中Ca、Mg增加幅度较大,使得长期施肥后土壤盐基以Ca为主,其次是Mg,而K、Na比例较低。长期有机肥施用有效降低了红壤旱地表层土壤交换性酸含量,尤其是对交换性铝含量的降低程度较大,且随施肥量的增加而增大,在施肥4年后可基本消除铝毒。高量施肥基础上的石灰添加进一步提高了土壤pH值,加快了土壤酸度改良。红壤旱地猪粪施用显著提高了玉米产量,达到酸度改良效果的最低猪粪用量为Ca 162 kg/hm2。在施肥初期添加一次石灰,将土壤pH值迅速提高,然后通过有机肥对pH的稳定作用保持和逐步提高土壤pH,可在最短时间、用最少投入消除土壤酸害。     

生物炭与氮肥配施对土壤肥力及红枣产量、品质的影响

【目的】通过连续三年 (2013～2015 年) 田间试验,研究了生物炭与氮肥配施对华北平原枣区潮土土壤肥力及作物产量品质的影响,为华北平原枣区高效施肥和提高红枣产量品质及可持续发展提供理论依据。 【方法】以河南省濮阳市林科院田间试验为研究平台,15 年生扁核酸枣为供试材料,设置生物炭用量 4 个水平 (C₀、C₁、C₂、C₃,即 C 0、2.5、5、10 t/hm2)、氮肥用量 3 个水平 (N₁、N₂、N₃,即 N 300、450、600 kg/hm2),采用“4 × 3”完全方案设计,加上完全空白处理 CK (不施生物炭和氮肥),共计 13 个处理。在 9 月底红枣采收后,采集新鲜红枣测定其产量及品质,同时取 0—20 cm 土壤样品测定不同处理的土壤肥力。 【结果】1) 生物炭与氮肥配合施用,显著提高了土壤有机质、全氮、全磷和全钾的含量。同时也提高了土壤中速效氮、磷、钾的养分含量。土壤养分含量随着生物炭施用量的增加而增加。其中全氮和速效磷养分含量以 C₃N₃ 处理最高,与对照相比,分别增加了 80.28% 和 32.82%,全钾和全磷养分含量以 C₃N₁ 处理增加幅度最大,增幅分别为 55.3% 和 27.9%;C₃N₂ 处理的速效氮和速效钾含量最高,分别增加了 68.0% 和 41.0%。此外,培肥措施显著降低了土壤容重,C₃N₃ 处理的土壤容重最低,为 1.22 g/cm3,降低了 15.86%。2) 生物炭与氮肥配施总体上提高了红枣的总糖、维生素 C、可溶性固形物、蛋白质及氨基酸的含量,但仅氨基酸含量达到显著差异 (P < 0.05),其中C₃N₁处理较对照增加100%。3) 不同施肥处理提高了扁核酸红枣的产量,较对照提高 4.5%～26.9%,其中 C₃N₁ 处理增产效果最明显。 【结论】生物炭与氮肥配合施用,对华北平原枣区的土壤养分吸收、土壤质量和红枣产量及品质起到了积极作用,可作为改善该枣区红枣生产力和土壤肥力的一种有效措施。生物炭施入土壤后,提高土壤肥力的同时也可以减少化肥的投入。生物炭10 t/hm2配施,氮肥300 kg/hm2为该试验区最佳施肥量。     

适量有机肥与氮肥配施方可提高河西绿洲土壤肥力及作物生产效益

【目的】 河西绿洲灌溉农业区是我国主要的商品粮生产及玉米制种基地,结合当地耕作制度进行土壤有效培肥是提高农业生产效益和可持续发展的基础。本研究以河西灌漠土长期定位试验为依托,探讨了长期施用一种或者多种有机肥以及有机无机肥配合对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响,为筛选出适于当地农业可持续发展的施肥模式提供理论依据。 【方法】 试验采用随机区组排列,除对照外,在施磷肥 (P₂O₅) 150 kg/hm2 的基础上,再设 12 个处理:单施用农家肥 120 t/hm2 (M);单施绿肥 45 t/hm2 (G);单施秸秆 10.5 t/hm2 (S);单施氮肥 375 kg/hm2 (N);农家肥 60 t/hm2 + 绿肥 22.5 t/hm2 (1/2MG);农家肥 60 t/hm2 + 秸秆 5.25 t/hm2 (1/2MS);农家肥 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2MN);绿肥 22.5 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2GN);秸秆 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2SN);农家肥 40 t/hm2 + 绿肥 15 t/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MGN);农家肥 40 t/hm2 + 秸秆 3495 kg/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MSN);农家肥 30 t/hm2 + 秸秆 2625 kg/hm2 + 绿肥 11.25 t/hm2 + 氮肥 94.5 kg/hm2 (1/4MGSN)。调查了耕层土壤有机质和速效养分含量变化以及几种主要土壤酶活力,采用主成分分析、聚类分析、经济效益分析综合比较了不同施肥方式对土壤质量与经济收益的影响。 【结果】 长期不施肥、单施氮肥(N)、氮肥配施绿肥或者秸秆均会造成土壤钾素匮缺,较 1988 年初测土土壤速效钾含量分别下降了 16.59%、39.37%、25.04%、23.31%;M、G、S 三种有机肥单施或与氮配施均能提高土壤碱解氮、土壤有效磷、土壤有效钾、土壤有机质(SOM)含量,不同施肥方式下,其含量大小总体表现为高量有机肥 > 减量有机肥 + 减量 N > N > CK;M、G、S、N 单施或 1/2MN、1/2GN、1/2SN 处理均能提高蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性,以 G、1/2GN 处理对提高土壤蔗糖酶、脲酶的活性的效果最显著,M、G、MN、GN 处理对提高碱性磷酸酶活性的效果最显著;主成分得分进行聚类分析,不同处理培肥土壤质量效果由高到低分成四类,分别为一类高量有机肥 M、G、1/2MG > 二种有机肥与氮肥减量配施 1/2MN、1/3MSN、1/3MGN、1/2GN、1/2MS、1/4MSGN > 三类氮肥、秸秆、秸秆与氮肥 N、1/2SN、S > 四类不施肥(CK);各施肥方式均能提高作物产量,与不施肥(CK)相比,增产幅度为 12.21%～235.4%,肥料贡献率在 10.89%～70.18% 之间,单施肥增产总趋势为 N > G > M > S,减量配施肥增产总趋势为 1/2GN > 1/2MN>1/2MS,施肥方式以有机肥配施 N 对产量贡献最大;经济效益分析表明施 N 或有机肥与 N 配施对于提高净收益作用较大。 【结论】 通过主成分分析与聚类分析、经济效益与产量综合比较,农家肥、绿肥和秸秆长期单施成本高,产量和经济效益低,维持土壤养分和产量需要的用量大。因此,提倡适量有机肥与氮肥配施,达到提高作物产量,增加经济效益,保证土壤肥力可持续发展。      

氮肥与有机肥配施协调土壤固定态铵与可溶性氮的研究

【目的】 土壤固定态铵是肥料氮的一个“临时贮藏库”,可逐渐释放以供作物利用,土壤可溶氮则是土壤固定态铵的重要来源,因此研究设施条件下氮肥与有机肥配施对土壤固定态铵和可溶性氮含量的动态变化以及相互关系的影响,对于设施生产中安全高效的施肥管理有着重要意义。 【方法】 以番茄为试材,温室内连续两年进行田间小区试验,设不施肥(CK)、施N量0、187.5、375. 562.5 kg/hm2 (N0、N1、N2、N3)、单施有机肥(M,75000 kg/hm2)以及有机肥与氮肥配施处理(MN0、MN1、MN2、MN3)。分析了土壤固定态铵和可溶性氮(土壤矿质氮和可溶性有机氮)含量动态变化。 【结果】 施肥显著提高了0-30 cm土层土壤固定态铵和可溶性氮的含量(P < 0.01);各施肥处理均以第1穗果膨大期时含量最高。总体来看,不施有机肥条件下,土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮的含量均以施N 375.0 kg/hm2处理为最高,而在氮肥与有机肥配施条件下,以施N 375.0 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理和施N 562.5 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理的土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮含量为最高,但未发现氮肥施用量对土壤固定态铵含量产生显著影响;除收获期20-30 cm土层外,整个生长季内土壤固定态铵和矿质氮含量之间均有显著的正相关关系(P < 0.05),部分土层土壤固定态铵与可溶性有机氮之间也有显著的正相关关系(P < 0.05)。 【结论】 设施番茄栽培条件下,土壤固定态铵和可溶性氮在土壤氮素的固持与释放方面极显著相关,施无机N 375.0 kg/hm2配合有机肥75000 kg/hm2,可较好地提高土壤中的氮的有效性,更好地协调土壤供氮能力。     

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

不同类型有机肥与化肥配施对小麦品质的影响

【目的】 综合分析不同类型有机肥与化肥配施对小麦籽粒、面粉、面团品质指标的影响,为提升小麦品质提供有机肥科学施用基础。 【方法】 以鸡粪、猪粪和牛粪为供试有机肥料,冬小麦品种济麦22为供试作物进行了田间试验。在施N 225 kg/hm2前提下,设单施化肥（尿素）、鸡粪、猪粪、牛粪处理,及三种有机肥各自分别以25%、50%和75%配合75%、50%、25%的化肥处理,以及化肥、鸡粪、猪粪、牛粪施肥料量加倍处理,共18个处理。小麦收获后,分析了3个籽粒品质指标、5个面粉品质指标、7个面团品质指标,运用多元统计分析方法评价了三种有机肥的不同利用方式和用量对小麦品质的影响。 【结果】 施N 225 kg/hm2条件下,单施鸡粪、猪粪对小麦各品质指标的提升作用与单施化肥处理相当,明显优于牛粪;与单施牛粪处理相比,单施鸡粪、猪粪、化肥处理的平均面团形成时间延长了50.85%,平均粉质指数提高了25.75%,平均湿面筋含量提升了19.71%,平均沉淀值提升了18.17%,平均粗蛋白含量提升了14.37%,面团拉伸比降低了36.84%。增加肥料用量一倍对小麦品质指标的提升作用不显著。常量处理中,25%有机肥+75%化肥最有利于籽粒蛋白含量的提高。将15个品质指标分为3个主成分组,以湿面筋为代表的第一主成分方差贡献率占到60.2%,代表了大部分的数据信息。根据各施肥处理对品质指标影响的相似性,将18种施肥方式聚为四类:1)不施肥;2)单施常量、加倍牛粪处理;3)常量鸡粪、猪粪、化肥单施及常量配施处理;4)加倍化肥、加倍鸡粪和加倍猪粪处理,从1）至4）小麦多数品质指标呈现依次升高的趋势。 【结论】 以常规施氮量(225 kg/hm2)为前提,鸡粪、猪粪配施少量或者不配施化肥,牛粪配施75%化肥都可以显著提升小麦品质,单施牛粪提升小麦品质作用不显著。因此,在有机肥源充足的条件下,在总施氮量不增加的前提下,鸡粪、猪粪氮的施用比例可提高至75%,牛粪的实用比例控制在25%,以获得优质的小麦籽粒品质。     

不同绿肥对土壤肥力及后茬水稻养分吸收的影响

为了探究不同绿肥品种之间的生长差异及其翻压后对后茬水稻养分的影响，通过选取7种不同绿肥（紫云英、白三叶草、金花菜、光叶苕子、箭筈豌豆、油菜、二月兰），以冬闲田（CK）为对照，进行大田试验，分析不同绿肥品种的生长性状、土壤肥力和水稻的产量、养分、养分累积量等指标。结果表明：不同的绿肥作物品种存在着不同的生长差异，综合来看以光叶苕子、箭筈豌豆的生物量最高，分别为46.07 t/hm2、38.74t/hm2，二者养分含量及养分累积量显著高于其他绿肥品种，适合作为苏北地区种植的绿肥品种；种植绿肥具有提高土壤肥力的潜力，促进土壤养分累积，同时对改良土壤肥力具有积极的作用。箭筈豌豆翻压后的土壤pH比CK 高出0.71%，光叶苕子翻压后有机质含量、全氮含量比CK高出1.56%、8.86%；绿肥翻压后对水稻秸秆和籽粒的氮、磷、钾含量及其累积量有了显著的增加，其中以箭筈豌豆的综合效果最好，与CK相比，箭筈豌豆翻压后水稻秸秆全氮累积量、全磷累积量分别提高15.18%、14.98%，水稻籽粒全氮累积量、全钾累积量分别提高9.98%、15.02%，水稻地上部全氮总累积量、全磷总累积量分别提高14.75%、20.42%。综上，光叶苕子、箭筈豌豆的生物量、养分累积量较高，推荐作为该地区种植的绿肥品种；光叶苕子能够对土壤肥力有一定的提高，箭筈豌豆能够促进水稻养分含量及养分累积量。研究结果可为苏北地区绿肥的利用与推广提供理论依据。