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。     

长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究

为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积, PSI显著降低, DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。     

红壤旱地长期试验肥力演变及玉米效应研究

采用长期定位试验研究方法,探讨高原旱地红壤施N、NP、NM、NPM和NPK对红壤肥力演变、养分供给能力及玉米的效应。结果表明,N处理8年玉米绝收;NP处理前期比施N增产,长期施用不稳产,至23年绝收;NPM处理玉米产量由试验前10年的4628 kg/hm2,增加到后10年的6875 kg/hm2,增产2247 kg/hm2;在NP基础上施K2O 112.5 kg/hm2的NP+K处理,比施NP增产2264 kg/hm2。说明配施增产效果明显,但长期只施NP会导致其它元素失衡不能稳产。有机肥和NP配施,显著增加土壤有机质含量,红壤28年不施有机肥,有机质含量不下降,年施有机肥30000 kg/hm2,不施化学钾肥,也能维持钾素平衡。长期不施化学钾或有机肥导致钾素枯竭。红壤磷素自然供给能力极低,仅为3.6～15.7%,施磷显著增加速效磷含量,施磷或有机肥提高磷素自然供给能力。NP处理11年不施钾,钾素自然供给能力由35%～68%降低为11.09%～23.2%。     

长期施肥下红壤磷素积累的环境风险分析

以长期(始于1988年)施肥的旱地红壤为材料,研究了土壤磷积累与磷吸附的关系,通过分析土壤磷素吸附特征参数及面向环境的土壤磷素表征值的变化,讨论了长期施肥下旱地红壤磷素积累的环境风险。结果表明:长期施磷可显著增加红壤磷素的累积量,降低土壤对外源磷的固持能力,提高土壤的有效磷及易解吸磷的量。供试的7个试验处理,除NK处理及花生秸秆本田还田处理外,土壤有效磷均高于20mg kg-1,已达到丰磷状态,但只有配施厩肥处理的土壤磷素存在环境风险。因此,应在兼顾土壤磷素的农业效应和环境安全的前提下,建立新的施肥制度,使磷素资源的利用更加合理化。     

长期施肥对旱地红壤磷素饱和度的影响

磷素饱和度(Degree of phosphorus saturation, DPS)能够有效评估土壤磷素的流失潜能及地表水磷富营养化问题,可用于评价土壤磷素环境风险。DPS值通常由酸性草酸铵提取态磷(Pox)与提取态铁铝(Feox, Alox)的摩尔质量比除以校正常数(Corrected constant,α)计算得到,而α是通过建立土壤饱和吸磷量与影响土壤磷吸附的土壤特征值间的相关关系而计算得到的数值;α的取值大小(常取0.5)会直接影响到DPS的准确估算。因此,本文以中国科学院红壤生态实验站(28°04′～28°37′N,116°41′～117°09′E)为依托,以长期施肥(1988～2014年)的旱地红壤为研究材料,通过两种计算方法得到了土壤的DPS值,分析了校正常数α=0.5在长期施肥的旱地红壤DPS计算中的适用性,并确定了长期施肥旱地红壤DPS计算中α的适用性阈值。研究结果表明:校正常数α=0.5虽适用于长期施肥旱地红壤DPS的估算,但易导致旱地红壤DPS的过高估算;对比计算发现,长期施肥旱地红壤DPS计算时,校正常数α的最适取值范围为0.71～0.81。但是,不同环境背景下旱地红壤DPS计算公式中校正常数α的适应性阈值仍需进一步校正与验证,从而提高红壤区土壤磷素环境风险评估的准确性。     

长期施肥对红壤磷素持续供应能力的影响

以长期施肥(始于1988年)的旱地红壤为研究材料,通过对历史数据的统计与分析,讨论了红壤全磷累积量与有效供磷量之间的相互关系,同时,通过有效磷的连续提取实验研究了红壤的持续供磷能力。研究结果表明:在长期施肥的过程中约有76.9%～86.8%的磷素积累在旱地红壤中,有效磷水平是红壤磷素肥力高低的直观表现,随着土壤全磷累积量的增大而增加;土壤磷素的纯盈余量又决定着全磷与有效磷的供应水平。由连续提取实验结果可以初步推测,如果现在减少或停止施用磷肥,红壤现有的供磷水平至少可以满足3～4季作物的磷素需求。因此,应在兼顾土壤磷素的农业效应和环境安全的前提下,建立新的施肥制度,使磷素资源的利用更加合理化。     

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…     

长期不同施肥下红壤氮素的演变特征

为阐明长期不同施肥对红壤全氮和碱解氮含量变化的影响,探讨提高土壤肥力和合理施肥的模式,连续观测了16年不同施肥处理的红壤全氮和碱解氮含量,并分析了其相关关系。结果表明,不同施肥16年后,增量氮磷钾化肥有机肥配施(1.5NPKM)处理的土壤全氮含量呈上升趋势,16年增加了43.9%,年均增加0.03 g.kg-1;氮磷钾配合施用及其配施有机物(NPK、NPKS、NPKM和M)处理的土壤全氮含量随时间变化不大,基本维持在0.90~1.33 g.kg-1;不施氮肥(CK、PK)和氮磷(NP)、氮钾(NK)配施下的土壤全氮含量呈下降趋势,这4个处理的土壤全氮16年平均下降了33.8%,年均下降0.02 g.kg-1。不同施肥的土壤碱解氮变化趋势与全氮类似,1.5NPKM处理的土壤碱解氮16年上升86.0%,年均增加3.33 mg.kg-1;NP、NK、NPK、NPKS、NPKM和M处理的土壤碱解氮随时间变化不大,基本维持在84.4~110 mg.kg-1;而CK、PK两处理的土壤碱解氮含量平均下降了30.3%,年均下降1.66 mg.kg-1。在不同施肥处理下,土壤碱解氮含量均与全氮含量呈显著正相关。单施有机肥、无机氮磷钾合理配比、以及有机-无机肥配施是维持和提高土壤氮素肥力的有效措施,而不施氮肥或偏施氮肥都会导致土壤氮素肥力降低。     

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...     

长期施肥对红壤性水稻土磷素积累与形态分异的影响

通过红壤性水稻土１９ａ肥料长期定位试验,结果表明,不施磷处理的土壤磷素处于耗竭状态,耕层土壤会磷含量持续下降,但耕层以下土层的全磷尚未耗损;连年施磷的土壤耕层全磷含量提高,提高的幅度呈现明显量级关系。在本试验条件下,土壤中各组分无机磷含量以Ｆｅ－Ｐ和Ｏ－Ｐ为主体,各占土壤无机磷总量的４４．６３％和３１．２７％;其次是Ａｌ－Ｐ和Ｃａ１０－Ｐ,分别占１１．８７％和８．０１％,Ｃａ２－Ｐ占３．５２％;Ｃａ８－Ｐ只有当土壤无机磷达到一定丰度和供磷强度时才存在,对水稻磷素营养的贡献无实际意义。各组分无机磷对水稻的有效性以Ｃａ－Ｐ〉Ａｌ－Ｐ〉Ｆｅ－Ｐ〉Ｏ－Ｐ〉Ｃａ１０－Ｐ;而对水稻磷素营养的贡献则以Ｆｅ－Ｐ〉Ｏ－Ｐ〉Ａｌ－Ｐ〉Ｃａ２－Ｐ〉Ｃａ１０－Ｐ;长期耗磷或施磷、土壤各组分无机磷减少或增加量的排列顺序与土壤中各组分无机     

磷在红壤肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在红壤肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,相同施量的磷在7天和28天时的迁移距离相同,施用磷酸二氢钙(MCP)0 2g和0 5g时的迁移距离分别为1 4cm和2 0cm。磷在施肥7天内的迁移量较大,然后只发生少量迁移。迁移进入土壤的磷86 3%～94 2%被吸附固定,64 1%～72 2%仍以有效态存在。在迁移距离内,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷含量与距施肥点距离呈极显著直线负相关。施肥量对水溶性磷、酸溶性磷和有效磷在肥际微域中的含量分布有显著影响;但培养时间只对水溶性磷含量分布有显著影响。     

长期施肥的土壤生态效应

就国内外长期肥料试验对土壤生态环境影响的一些研究成果进行了归纳总结 ,并就长期施肥对土壤肥力、土壤生物种群、土壤酶、温室气体排放及水体富营养化的影响进行了较详细讨论     

长期不同施肥对旱地红壤性质和作物生长的影响

通过对红壤旱地连续13年定位监测研究,发现在红壤旱地长期坚持有机肥料与无机肥料配合施用,土壤有机质含量逐步提高,土壤有机质从开始的11.5g/kg上升到24.3g/kg,增加的有机质以易氧化的有机质为主,稳定性高的有机质较少。红壤长期施用化学磷,明显提高土壤有效磷含量,土壤供磷性能大为改善,施用有机肥料能减少土壤对磷的固定,提高磷肥的有效性和利用率。红壤长期施用单一化学肥料,土壤明显酸化,土壤交换性氢铝显著增加,作物生长变差,产量降低。施用有机肥料,明显降低土壤交换性氢铝含量,增加土壤养分,保持作物的稳产和高产。     

双季玉米种植下长期施肥改变红壤氮磷活化能力

为了系统研究南方丘陵区红壤氮磷养分活化程度对长期施肥和玉米连作模式的响应规律,研究选取江西进贤红壤旱地双季玉米长期试验的不施肥(CK)、氮肥(N)、磷肥(P)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、2倍氮磷钾配施(HNPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKOM)等处理,分析其27a内(1986—2013年)土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷和氮磷活化度的时间序列变化,并研究了土壤氮磷的增加速率以及土壤有机碳与氮磷活化度的相互关系。结果表明,各处理对氮磷活化度的提升效果存在明显差异。试验27a间,施氮处理对氮活化度的提升效果在60.25%~105.35%之间,以NPK处理为最高,HNPK和NPKOM次之;施磷处理对磷活化度的提升效果在2.29~15.40倍之间,以NPKOM处理为最高,HNPK和P处理次之。NPKOM处理对碱解氮和速效磷的提升作用在所有处理中均为最高。施肥处理提升氮磷活化度的主要原因是提升了碱解氮和有效磷。与试验前相比,连续27a施肥后,NPKOM处理的土壤全氮和全磷仅增加了25.02%和145.16%,而碱解氮和全磷则分别增加了131.46%和38.39倍,导致氮磷活化度分别增加了85.14%和15.40倍。土壤氮活化度与土壤有机碳不存在线性关系,而磷活化度则表现出随土壤有机碳含量增加而逐渐增加的趋势,且土壤有机碳含量与磷素活化度呈显著的正相关关系(R~2=0.264 1,P0.05)。因此,在红壤旱地双季玉米种植模式中,有机无机肥配施是提升土壤氮磷养分含量和氮磷活化度的重要措施,磷的活化程度明显高于氮,但速效氮磷养分的大幅增加也可能导致环境风险。     

红壤坡地柑桔园长期试验下水沙动态变化特征分析

以红壤清耕柑桔园坡地为对象,研究其长期定位试验下2001—2015年径流和泥沙流失量的动态变化过程以及坡面水沙与降雨关系的变异特征。结果表明:幼树期是红壤清耕柑桔园水土保持防治的关键期,该时期的土壤侵蚀程度达到极强烈,而盛果期侵蚀强度可降低到区域土壤容许流失量以下。柑桔树从幼树期、初果期到盛果期,坡面年径流量和土壤侵蚀模数均呈显著幂函数下降趋势,在盛果期趋于稳定。果树坡面水沙与降雨的关系均在第4年发生了突变,而裸露坡面水沙与降雨关系没有发生突变。柑桔园各年的减沙效益均大于减水效益,减流、减沙效益均随着时间表现出先快速增加后维持相对稳定的指数函数关系,这表明免耕果树的减流、减沙效益具有很大的时间变异性,不仅可通过减水来减沙,而且可通过改变水沙关系来减沙。研究结果将为果园水土保持措施效益评估提供依据,为水土保持措施的合理配置提供参考。     

赤红壤有效磷分级指标的研究

用盆栽试验方法得到玉米幼苗干物质相对积累量与赤红壤土壤有效磷含量的关系曲线可以用一元二次响应方程来拟合,土壤Olsen P含量的响应方程为:y=-0.4831x2+13.88x+2.664,决定系数为0.9555**;土壤Mehlich 3 P含量的响应方程为:y=-0.2621x2+9.4821x+18.891,决定系数为0.9400**。赤红壤区的土壤有效磷分级指标为:Olsen P,小于4.0 mg kg-1为"极低",4.0~6.8 mg kg-1为"低",6.8~10.5 mg kg-1为"中",大于10.5 mg kg-1为"高";Mehlich 3 P,小于3.6mg kg-1为"极低",3.6~7.5 mg kg-1为"低",7.5~12.0 mg kg-1为"中",大于12.0 mg kg-1为"高"。     

生物质炭与氮肥配施对旱地红壤微生物量碳、氮和碳氮比的影响

以江西典型旱地红壤为研究对象,设置生物质炭和氮肥2个因素(生物质炭4个水平分别为0t/hm~2,5t/hm~2,20t/hm~2,40t/hm~2;氮肥4个水平分别为0kg/hm~2,60kg/hm~2,90kg/hm~2,120kg/hm~2),研究了生物质炭施入大田3a后对旱地红壤微生物量碳、氮及碳氮比的影响。结果表明:与对照相比,生物质炭与氮肥配施有效地提高了土壤微生物量碳,提高幅度为18.22%~122.74%,对土壤微生物量氮的提高效果更为明显,提高幅度为20.86%~312.91%。生物质炭与氮肥配施后土壤微生物碳氮比有不同程度的降低,降低幅度为18.11%~51.56%,其中以20t/hm~2生物质炭与60kg/hm~2氮肥以及40t/hm~2生物质炭与120kg/hm~2氮肥的比例施用后对微生物碳氮比的降低效果最为明显。因此,通过生物质炭与氮肥配施可以提高旱地红壤中微生物量碳、氮及土壤氮素生物活性。     

高吸水性树脂在赤红壤及砖红壤上的保水保肥效果研究

在旱地赤红壤和砖红壤上分别以小白菜和辣椒为供试作物,进行盆栽试验和大田试验,以研究高吸水性树脂及其肥料制品对土壤水肥的保持作用。结果表明：PAA能显著降低氮素淋失量,将更多的肥料养分保留在土壤中,同时又能减少土壤水分的无效消耗,从而提高水肥的利用率,最终提高作物产量。在PAA各种处理中,以0．02％、pH6．5的PAA稀凝胶与自来水交替灌溉对水肥保持效果最好,试验条件下,可使N素淋失量减少72．0％,水分利用率提高14．65％,作物产量增加33．20％。以高吸水性树脂和单质肥料为原料的掺混型节水专用肥与等养分的复合肥比较,辣椒果长、肩径宽、果肉厚、单果重明显增加,产量增加5．16％;节水449m^3/hm^2,相当于45mm降水,节水率27．7％。     

红壤区肥液浓度对涌泉根灌水氮运移特性的影响

为提高红壤区涌泉根灌水氮利用效率,通过室内肥液入渗试验,研究了不同肥液浓度(0,10,20,35,60 g/L)条件下涌泉根灌土壤的入渗能力、湿润锋运移距离、土壤水分分布以及铵态氮和硝态氮的运移特性,并建立了红壤涌泉根灌土壤累计入渗量及湿润锋在竖直向上、竖直向下和水平方向的运移距离与肥液浓度的关系模型。结果表明:土壤累计入渗量、湿润锋运移距离以及湿润体内水分和氮素的分布均受到肥液浓度的影响。在同一入渗时刻,土壤累计入渗量及湿润锋运移距离随肥液浓度的增大而增大,且与入渗历时均呈幂函数关系;在灌水结束时,相同土层深度内,肥液浓度越大,土壤含水率就越大,土壤中铵态氮和硝态氮的浓度也越大,且与铵态氮相比,硝态氮的分布范围更广。随着肥液再分布的进行,土层内最大含水率位置逐渐下移,且土壤含水率的分布也更加均匀;土壤中铵态氮和硝态氮浓度的变化趋势不同,浅层中铵态氮的浓度逐渐降低,而硝态氮的浓度先降低后增加;深层中铵态氮的浓度先增加后降低,而硝态氮的浓度逐渐增加。该研究成果可为进一步研究红壤区涌泉根灌肥液入渗氮素运移及转化提供理论参考。