红壤长期施肥养分的下移特征

本研究了长期施肥（７年和１７年）在红壤和红壤性水稻 养分在土壤剖面中的下移。结果表明施入氮肥使水解氮在整个剖面中比对照处理均有增加，氮素下移可达１００ｃｍ，而磷中估耕层有显加，交换性钾的下移虽较磷素为深，但主要集中在４０ｃｍ土层中，有机肥中磷的活动性较为肥为大，下移浓度可达４０ｃｍ以上。     

长期不同施肥对红壤旱地肥力的影响

通过长期不同施肥对红壤旱地肥力影响的定位研究,发现施肥耕作18年后,施用有机肥料不但增加了土壤可培养细菌、真菌和放线菌的数量,而且也增加了功能性微生物的数量;秸秆还田抑制真菌的生长,对反硝化细菌、好气性纤维素分解菌和好气性自生固氮菌的生长也没有促进作用。长期施肥耕作可提高土壤养分含量,其效果以有机肥料与化学肥料配合施用最为显著,长期施用化学氮磷钾肥料,导致土壤盐基饱和度下降、土壤pH下降1.1个单位,土壤酸化。在红壤地区旱地现有生产水平下,长期单施有机肥料可以保持土壤肥力稳定和逐步提高。     

长期定位施肥对黑垆土剖面养分分布特征的影响

对黄土高原旱地 15年连续施肥后土壤剖面养分分布的研究发现 ,施化肥对土壤剖面有机质、全N、全P含量的影响深达 100cm以下 ,所有施肥处理有机质、全N、全P、NO3--N、有效P含量在耕层 (0～20cm)都有不同程度增加 ;40～60、60～80cm土层有机质、全N、全P都低于长年不施肥处理 ,造成土壤下层养分的亏缺。长期大量施用氮肥造成N素养分下淋累积 ;长期大量施用磷肥土壤耕层有效P显著提高 ,而 20cm以下土层变化不大。     

长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化

土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg-1·pH-1)相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08～28.01 mmol·kg-1·pH-1),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg-1·pH-1。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。     

红壤旱地中土壤酶对长期施肥的响应

土壤酶是土壤生物学活性的重要组成部分,它催化有机物的矿化释放无机养分,参与土壤腐殖物质的分解形成,反映了土壤各种生物化学过程的动向和强度;其活性与土壤的理化性质和其他生物学特征紧密相关,且有易于测定的优点,是近年来土壤质量评估工作中必不可少的内容[1]。土壤酶一直受到红壤研究者们的重视[2,3],但这些研究涉及的酶的种类较少,近年来国外相关文献中的一些常见的酶,如葡糖苷酶、荧光素水解酶、芳基硫酸酯酶等[4~6]鲜见报道;也没有回答在长期不同施肥管理条件下,红壤中酶活性的综合水平特点和土壤酶动力学特征的差异等问题。本文的…     

长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响

为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响,以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施化学氮磷钾肥(NPK)和化学氮磷钾+有机肥配施(NPKM)4个处理,于试验开展25年(2015年)小麦收获后采集各处理0～20 cm的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明:(1)长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质,N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15,而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力,但后者效果明显优于前者,而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。(2)长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度,非度量多维度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。(3)与CK相比,N处理的4种多样性指数(物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数)显著降低了21.4%～49.4%,而NPKM处理显著增加了7.0%～66.9%,NPK处理也会使系统...     

旱地长期定位施肥对土壤剖面硝氮分布与积累的影响

在１５ａ长期定位试验基础上研究了黄土高原旱地长期施用不同用量和配比的氮、磷肥对土壤剖面中硝态氮分布和积累的影响。结果表明：长期大量施用氮肥,在土壤剖面１００～１８０ｃｍ之间形成硝态氮累积层。峰值出现在１４０ｃｍ处,最大值为９７．９２ｍｇ／ｋｇ;配合施用磷肥可以降低土壤剖面硝态氮质量分数,根据试验,提出了旱地合理施肥的氮磷肥用量。     

长期施肥对红壤旱地玉米生物量及养分吸收的影响

基于江西进贤旱地长期施肥定位试验田,研究不同施肥模式下玉米不同器官的生物量、养分吸收与分配及其与土壤养分的关系.结果表明:(1)长期施用化肥导致土壤pH值下降,不合理施肥使土壤养分含量有不同程度的下降,有机无机肥配施能有效缓解土壤酸化,显著提高土壤有机碳和有效养分含量.(2)与对照相比,N处理降低了玉米籽粒、穗轴、秸秆和根茬的生物量,而均衡施肥(NPK、2NPK)及有机肥处理(NPKOM、OM)使玉米籽粒增产1.1～2.9倍,并提高了其他器官的生物量.土壤酸碱度、有机质及N、P养分对玉米籽粒的产量影响显著,土壤K养分对玉米生物量影响相对较小.(3)玉米对N的吸收主要集中在籽粒和秸秆,分别占总吸N量的41.8％～61.3％和30.3％～48.4％,P在籽粒中的吸收量高达61.8％～73.9％,K的吸收主要集中在秸秆,占总吸K量的51.4％～67.9％.有机无机肥配施模式则显著促进了作物各器官对养分的吸收和提高作物产量.作物养分的收获指数为P＞N＞K.     

定位施肥对黑垆土剖面养分的影响

根据９年的田间定位试验资料，我们分析了９种不同施肥处理黑垆土耕层（０－２０ｃｍ）、古耕层（２０－５０ｃｍ）和垆土层（５０－８０ｃｍ）三层土壤养分的变化。结果表明：施肥对黑土剖面养分的影响随深度的增加而减弱，一般为，耕层＞古耕层＞垆土层。不同处理耕层土壤养分差异比较明显，耕层以下土尽管异减小，但其归变化与耕层趋势一致。各层土壤速效养分对照比裸地均有下降。综合评价施肥对黑垆土剖面的培肥效果，ＮＰＭ＞Ｍ     

不同水文年气候和施肥对红壤剖面水分变化的相对影响

改善红壤剖面的水分库容及其稳定供应能力是提升红壤地力的一个重要方面。本文通过10年施用有机肥的淋溶池试验,研究了玉米连作红壤旱地剖面不同深度(30~100 cm)体积含水量的长期变化规律,利用集成推进树算法(ABT)定量评估了气象因素(降水和气温)和人为因素(施用有机肥)对红壤不同土层水分含量及其变异性的相对影响。研究结果表明:不同水文年份土壤剖面平均含水量变化顺序是丰水年(0.389 cm3/cm3)平水年(0.380 cm3/cm3)枯水年(0.377 cm3/cm3);除2005年和2009年外,其余年份月均降水均与土层(30~100 cm)平均含水量呈显著对数曲线关系(r0.582,P0.05);相同施肥处理下,在平水年和丰水年的不同季节(生长季和休闲季),不同土层中的土壤平均含水量存在极显著差异,而枯水年仅生长季表现出显著差异。不同土层土壤含水量与有机肥用量呈极显著负相关,说明长期施用有机肥提高了土壤水分的利用率。ABT分析显示,降水和气温是影响30~70 cm土层土壤水分变化的主控因子,其累计相对贡献率超过了80%。随着土层深度的增加,降水的影响逐渐减弱,施用有机肥的影响逐渐增强;在平水年和丰水年,施用有机肥是深层(100 cm)土壤水分变化的主要控制因子。     

长期施用无机肥对红壤旱地养分和结构及花生产量的影响

利用中国科学院红壤生态试验站20 a长期肥料定位实验,研究了长期施用无机肥对红壤旱地养分和结构及花生产量的影响。结果表明:不同无机肥处理花生果产量分布为:氮磷钾处理>氮磷钾钙处理>磷钾处理>氮磷处理>氮钾处理,各处理间差异显著,并以长期缺施磷肥对花生果产量影响最大。除全钾含量外,土壤中氮、磷养分全量与有效磷、交换钾含量均较土壤初始值有一定程度的上升。长期单施无机肥土壤有机质含量较土壤初始值增加了4.6~6.62 g kg-1。与有机肥和无机肥配施处理比较,单施无机肥土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量显著减少,团聚体破坏率提高了9.38%~16.56%,平均重量直径减少了0.15~0.18 mm。长期施用无机肥可以提高土壤养分含量从而有效地提高花生果产量,但另一方面其对土壤结构造成的破坏也影响了花生产量的提高,选用有机肥无机肥配施可以改善这种情况。     

长期施肥下红壤旱地磷素有效性影响因子的冗余分析

以长期施肥(1988～2014年)的红壤旱地为研究对象,以全磷(TP)、有效磷(Bray-P)为响应变量,土壤pH值、大小粒级团聚体组成比例(PSAi)、铁铝氧化物、阳离子交换量(CEC)、分形维数(D)等指标为解释变量,借助于冗余分析(RDA)方法探讨各指标变量与红壤旱地TP和Bray-P含量变化的相关关系.研究结果...     

长期施肥红壤钾有效性研究

【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20 d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至"最低值",NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近"最低值"。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7 mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3 mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKMNPKNPCK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0 mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0 mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKMNPKCKNP NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y-=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X-3+18.44X_4(R~2=0.995),xl(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平-(P0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R~2=-0.985,X_1(土壤速效钾含量),X4(土壤pH)分别与y达到极显著(P0.01)和显著(P0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKMNPKCKNP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P0.05)。     

长期施肥对旱地红壤微生物和酶活性的影响

以中国科学院鹰潭红壤生态试验站长期有机肥与无机肥处理的旱地红壤为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤中可培养微生物数量、土壤微生物生物量碳(SMBC)及脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶和转化酶等5种土壤酶活性的影响。结果表明,长期施厩肥处理能显著提高土壤有机质含量及SMBC,增加土壤真菌的数量和土壤酶活性。无机肥NK(缺P)处理下微生物数量、SMBC和5种土壤酶活性均显著降低,说明磷元素对维持土壤良好的生化环境至关重要,是供试土壤样点中最主要的限制性营养元素。相关性分析表明,各种土壤酶活性之间均呈显著或极显著正相关; 酶活性与土壤有机质、SMBC和真菌数量之间呈显著或极显著正相关,表明土壤酶活性能够有效地反映旱地红壤在长期施肥条件下土壤质量的变化。     

长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。     

长期施肥对红壤旱地土壤活性有机碳和酶活性的影响

以江西进贤长期肥料定位试验为平台,研究了红壤旱地不同施肥措施对土壤微生物生物量、活性有机C、C库管理指数以及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与不施肥和单施化肥土壤相比,施有机肥处理土壤的pH、CEC、有机C、全N、全P、无机N、速效P、速效K及土壤微生物生物量均显著增加,土壤活性有机C和C库管理指数也较试前土壤和其他处理土壤明显提高,此外,土壤的转化酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性也较其他处理显著增加。土壤微生物生物量、活性有机C以及4种土壤酶活性之间的相关关系显著,且它们均与土壤有机C、全N、全P、无机N、速效P等土壤养分呈显著正相关。因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤微生物生物量和酶活性,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力。     

长期施肥红壤性稻田和旱地土壤有机碳积累差异

  【目的】  提高土壤有机碳水平对提升农田生产力有重要意义。基于长期定位施肥试验,比较施肥影响下相同成土母质发育的红壤性稻田和旱地土壤的总有机碳 (TOC) 及其组分的积累差异,以深入理解红壤有机碳的固持及稳定机制。  【方法】  稻田和旱地长期施肥试验分别始于1981和1986年,包含CK (不施肥对照)、NPK (施氮磷钾化肥) 和NPKM (有机无机肥配施) 3个处理,在2017年晚稻和晚玉米收获后,采集两个试验上述处理的耕层 (0—20 cm) 土样,通过硫酸水解法分离土壤活性与惰性有机碳,测定并计算土壤中TOC及其组分的含量及储量,并利用Jenny模型拟合试验期间耕层土壤TOC含量的变化动态,估算土壤固碳潜力。  【结果】  与CK相比,长期施肥可提高稻田和旱地土壤各有机碳组分的含量,且NPKM处理的效果优于NPK处理。相比于稻田土壤,施肥对旱地土壤各有机碳组分含量的提升更加明显。NPK和NPKM处理下,旱地土壤活性有机碳组分Ⅰ、活性有机碳组分Ⅱ、惰性有机碳含量的增幅分别是稻田土壤的2.7、2.7、5.8倍和2.0、1.4和2.5倍。不论施肥与否,稻田土壤TOC的固存量和固存潜力均显著高于旱地土壤。施肥促进土壤固碳,在稻田和旱地土壤上,NPKM处理的TOC固存量分别是NPK处理的1.7和25.5倍,TOC固存潜力则分别是NPK处理的1.4和5.8倍。长期不同施肥均显著提高稻田和旱地土壤年均碳投入量,线性拟合方程表明,随碳投入量增加,土壤活性有机碳储量的累积对稻田、旱地土壤TOC储量累积的贡献率分别达64.7%、44.6%。不同处理间稻田与旱地土壤活性有机碳 (包括活性有机碳组分Ⅰ与活性有机碳组分Ⅱ) 含量的差异可解释其TOC含量差异的52.9%～60.0%。  【结论】  与施氮磷钾化肥相比,有机无机肥配施可更好的促进土壤固碳,且在旱地土壤上的促进作用比在稻田土壤上更为明显。与稻田土壤相比,旱地土壤各有机碳组分含量的变化对长期施肥的响应更敏感,且在施氮磷钾化肥条件下表现更为明显。红壤性稻田和旱地土壤TOC积累的主要贡献组分分别为活性有机碳和惰性有机碳。红壤植稻虽有利于有机碳固持,但红壤性稻田土壤的活性碳占比较高,可能易因不当管理而发生损失。     

长期不施磷肥对旱地红壤养分比例与玉米产量的影响

在湖南祁阳国家红壤肥力与肥料效益长期监测基地,于2008年对已有18年旱地红壤肥料试验历史的不施肥、NK、NP、PK、NPK处理下玉米产量、pH以及养分状况等指标进行了研究.结果表明,长期不施磷肥、只施氮钾肥导致玉米绝产.施用磷肥有极显著的增产作用,其中NP、PK与NPK处理分别比不施肥处理玉米增产33.2%、66.39%与151.45%.施磷的增产作用主要体现在玉米穗粒数、百粒重以及公顷穗数的增加.长期施用氮肥造成了土壤酸化,尤以NK处理酸化严重(pH值降至4.1),导致玉米产量连年下降.长期不施磷肥、只施氮钾肥,导致土壤全磷量和有效磷量降低,而全氮、全钾、碱解氮、有效钾量增加,表现为土壤氮磷钾养分比例严重失衡.NK处理的土壤氮磷钾全量比例为2.8:1:44.5,其它施磷处理的为1.09～1.32:1:17.96～19.36;NK处理的土壤氮磷钾速效量为31:1:57,其它施磷处理的为0.7～1.16:1:1.07～4.6.     

长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征

为阐明长期不同施肥下土壤氮库的演变特征,揭示氮库稳定性不同的团聚体对不同施肥的响应,为化肥和有机物的合理施用提供科学依据。本研究通过对黑土和红壤22年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤全氮、 微生物氮以及各级团聚体中氮贡献率的影响。结果表明,长期不施肥（CK）和施用化肥（NPK）,黑土土壤全氮含量以0.015 g/(kga)的速率显著下降（P 0.05）;而长期化肥配施有机肥（NPKM）,黑土全氮含量以0.025 g/(kga) 的速率显著上升（P 0.05）。在CK、 NPK、 NPKM和秸秆还田（NPKS）处理下,红壤全氮含量均没有显著变化。施肥22年后,NPKM处理下黑土和红壤微生物氮含量较NPK处理下分别增加了15% 和 43%,全氮含量分别增加了43% 和45%,差异均达到显著水平（P 0.05）。氮素在黑土上主要积累在253 m 微团聚体中,达到0.73~1.21 g/kg,在红壤上主要积累在2 m 微团聚体中,达到0.46~0.98 g/kg。与NPK相比,NPKM 处理下黑土和红壤 250~2000 m大团聚体中氮素贡献率均显著提高,分别增加了4.3% 和 5.1%。与NPK相比,NPKM 和 NPKS 处理下,红壤 253 m 微团聚体中氮贡献率分别降低了5.9% 和 9.7%,而黑土除大团聚体外的各级团聚体氮贡献率均没有显著变化。可见,不同土壤类型对施肥响应不同, 主要是253 m 微团聚体中氮素的响应不同,化肥配施有机肥可提高土壤250~2000 m 大团聚体中氮的贡献率,进而增加土壤对作物的氮素供给能力,是有助于提高土壤肥力和生产力的农业生产可持续性施肥模式。