施用有机肥对蔬菜生长和土壤磷素累积的影响

为了明确长期施用有机肥对蔬菜生长、土壤速效磷累积淋溶规律的影响,以番茄、结球甘蓝和芹菜为研究对象,于2011年开始进行田间小区轮作栽培试验,设置不施肥(CK)、肥料用量52.5 t·km~(-2)(CM1)、肥料用量105 t·km-2(CM2)、肥料用量210 t·km~(-2)(CM3)4个处理,对蔬菜产量、土壤剖面速效磷累积和分布进行监测和分析。结果表明,随施肥量增加,蔬菜增产不明显,植株磷素吸收量呈增加趋势。随土层深度增加,土壤速效磷含量下降,二者呈显著负相关。表土层(0~30 cm)和心土层(30~60cm),土壤速效磷含量表现为:CM3CM2CM1CK;60~90 cm土层,土壤速效磷整体不高。0~90cm土壤剖面速效磷累积量随有机肥用量增加呈直线和指数形式增加,肥料投入量的"双速率转折点"为100.4~118.5 t·hm~(-2)。随种植年限延长,30~60 cm土壤速效磷含量呈直线形式增加,且随施肥量增加,土壤速效磷淋溶速率加快;60~90 cm土壤速效磷表现出与30~60 cm土壤类似的规律。因此,加强有机肥在蔬菜生产中的合理利用对于减少磷素在土壤中的累积和淋溶、降低环境污染风险具有重要意义。     

粪肥施用对土壤团聚体的影响——Meta分析

粪肥施用为土壤输入大量有机质与养分,能影响土壤团聚体的形成和稳定性,大部分研究主要认为粪肥施用促进土壤大粒径团聚体的形成(marcoaggregate,≥0.25 mm),但进一步细分是对大团聚体(large marcoaggregate,>2 mm)还是小团聚体(small marcoaggregate,2 ~ 0.25 mm)的影响更大,研究存在较大差异。本文使用Meta分析收集了36篇相关文献,共267个团聚体数据,发现施用粪肥能显著增加土壤大团聚体和小团聚体含量,分别增加了95% 和17%,同时减少了土壤微团聚体(microaggregates,0.25 ~ 0.053 mm)和土壤粉黏颗粒(silt-plus and clay-size particles,<0.053 mm)含量,分别减少了14% 和20%。本文还从土壤因素、粪肥因素、气候因素3个角度的解释变量来分析粪肥施用对土壤团聚体影响不同的原因,结果发现土壤类型、土壤pH、粪肥种类和年均气温、年均降水量是造成不同研究结果差异的主要原因。     

不同栽培年限日光温室土壤磷素累积特性研究

测定了陕西关中地区不同栽培年限日光温室土壤不同形态磷素的含量,以评价土壤磷素累积特性。结果表明:与农田土壤相比,日光温室栽培土壤全磷、有效磷、水溶性磷含量显著增加,土壤表层Olsen-P和水溶性磷平均含量分别达227 mg kg-1和8.45 mg kg-1;0～20 cm土层土壤全磷、Olsen-P和水溶性磷含量平均分别为农田的1.78倍,8.00倍和3.70倍,20～40 cm土层的分别为农田的0.62倍,3.24倍和2.53倍;且随日光温室栽培年限的增加,不同形态磷的累积量呈逐年递增的趋势。日光温室土壤全磷、有效磷、水溶性磷三者关系呈显著线性相关关系,有效磷与水溶性磷达极显著正相关。表明研究地区日光温室栽培下土壤磷素过量累积带来的淋溶风险值得关注。     

粪肥对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响

田间试验结果表明,因施肥方式不同,粪肥施用对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响也不相同。在施用的粪肥与表土混合的情况下,粪肥对土壤磷流失的增加量随土壤磷水平的提高而升高。但当粪肥表施不与土壤混合时,情况有所不同。在粪肥表施初期,无论是高磷土壤还是低磷土壤,地表径流中磷浓度都达到较高水平,施肥引起的土壤磷流失的增加量以低磷土壤更为明显。但粪肥表施较长时间后,粪肥对土壤磷流失的增加量也随土壤磷水平的提高而升高。总的来说,控制地表径流磷流失的效果是粪肥与土混施优于表施,流域内粪肥处置应优先施于土壤磷水平较低的土壤中。     

蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。     

施用鸡粪后土壤磷的累积特征

根据不同方式计算鸡粪施用量,进行连续6茬蔬菜施用鸡粪田间试验,研究农田土壤中磷的累积特征。结果表明:土壤中全磷、树脂态磷、碳酸氢钠提取态磷、氢氧化钠提取态磷和稀盐酸提取态磷含量均随着鸡粪用量的提高而显著提高,且含量增幅随着种植茬数的增加而提高,故在生产实践中以作物需磷量配施鸡粪较优,否则由此所引起的土壤盈余磷素流失或淋失对地表水和地下水水质的潜在影响风险较大。     

我国畜禽粪肥还田对农田土壤抗性基因积累的影响综述

畜禽养殖粪肥还田导致抗生素及抗性基因(ARGs)在农田土壤中的残留与传播,农作物及土壤动物亦受到影响。论文以长期施用粪肥的农田为主要研究对象,在充分的文献阅读基础上,阐述了我国畜禽养殖粪肥所导致的农田生态系统中ARGs的残留情况,重点分析了我国农田土壤中ARGs的污染扩散程度以及粪源ARGs的传播路径,概述了粪肥种类和预处理技术等粪肥条件对还田土壤中ARGs水平的影响,并对后续研究提出了建议和展望。     

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。     

美国关于土壤施用动物粪肥方法的研究

随着畜牧业的发展,由此导致了动物粪肥量的急剧增加,粪肥的处理和利用方式日益受到人们的关注。美国环境学家M.O.Ribaudo等人利用1998年养猪业资源管理调查数据对美国东部玉米带、西部玉米带、大西洋中部地区、南部和西部地区的动物数量、动物种类、农场的耕地和牧场面积及用于施肥的土地面积、种植的作物种类、作物产量等进行了调查。结果表明,很多农场用于施粪肥的土地面积太少,根据《洁净水法案》的要求,大部分农场应该增加大量施用粪肥的土地面积,并改善农场的耕作模式及牲畜的经营模式,以使水质和环境清新。     

不同施肥与间套绿肥对果园水热特征及硝态氮累积的影响

为了研究不同施肥与覆盖措施下苹果园水热特征及硝态氮累积量,于2012—2015年在陕西渭北旱塬白水县田家洼村进行了田间试验,探究单施化肥（农户模式FM）、推荐施肥配合树盘覆黑色膜（现有模式EM）、增施有机肥配合树盘覆黑色膜行间种植小油菜（优化模式OM）对果园水分含量、温度及硝态氮含量的影响。结果表明,与现有模式、农户模式相比,优化模式能显著提高0~200 cm土层土壤贮水量,分别平均增加6.1%、14.6%;优化模式能提高0~60 cm土层含水量随时间变化的稳定性,缓解深层（140~300 cm）土壤干燥化现象,降低土壤剖面水分垂直变异,提高土壤剖面水分垂直分布的稳定性;优化模式的三年平均产量较现有模式、农户模式分别增加20.1%、33.6%,水分利用率较农户模式、现有模式分别提高42.6%、28.9%;不同果园管理措施对土壤热量状况的影响差异显著,优化模式较现有模式能显著降低极端高温,缓冲不同时间段温度变异性,提高土壤的保温性。此外,优化模式能增加成熟期0~120 cm土层硝态氮累积量,较农户模式、现有模式分别增加277.9、183.7 kg·hm-2,优化模式可降低120~300 cm土层硝态氮累积量,较农户模式、现有模式分别降低71.3、30.0 kg·hm-2。综上所述,优化模式可明显改善土壤水热状况,降低深层硝态氮的累积量,是渭北旱地果园缓解水分和温度胁迫、改善果园生态环境、获得高产的最优果园管理模式。     

蔬菜地土壤磷饱和度及其对磷释放和水质的影响

为了解蔬菜地土壤磷素的积累对水环境的影响,我们在浙江省选择了33个代表性蔬菜地,采集和分析了土壤、地表水和地下水样的磷素状况,从土壤磷饱和度的角度,研究了浙江省主要蔬菜土壤磷积累状况及其对地表和地下水水质和土壤磷释放潜力的影响。结果表明,半透膜渗析法测得的磷释放量与土壤磷积累呈正相关,磷释放量随土壤磷饱和度的提高而增加。蔬菜地土壤磷饱和度的增加可显著提高地表水体和地下水中磷的浓度,当土壤磷饱和度小于25%左右时,水体中磷浓度随土壤磷饱和度增加较为缓慢;但当磷饱和度大于25%时,水体中磷浓度随土壤磷饱和度提高迅速上升。地表水中磷浓度主要与表层土壤磷饱和度有关;地下水中磷浓度主要受深层土壤磷饱和度的影响,与表层土壤磷饱和度的相关性较小。土壤磷饱和度可很好地表征土壤磷释放和对环境的潜在影响。     

Effects of phosphorus-based application of animal manure compost on the yield of silage corn and on soil phosphorus accumulation in an upland Andosol in Japan

Animal manure contains significant amounts of nitrogen (N) and phosphorus (P) that can be utilized as fertilizer. However, manure application rates are generally set to meet crop N demand, which results in excess P application which increases the risk of P loss into bodies of water. We examined the application method of manure compost based on crop P demand on the dry matter yield of silage corn (Zea mays L. var. indentata), on nutrient uptake and on soil P accumulation in an upland Andosol with a high P-fixing capacity. Cattle and poultry manure composts (CMC and PMC) with different P solubility were applied to meet the crop’s N requirements (N-based application) or P requirements (P-based application) in 3 consecutive years. Supplemental N was applied using polyolefin-coated urea in the P-based treatments. The dry matter yields and nutrient uptakes of silage corn in the P-based CMC and PMC application systems were similar to those in the corresponding N-based systems. The average relative efficiency of N in CMC (33%) was close to the predicted value (30%) during the study. On the other hand, the relative efficiency of N in PMC (42%) was higher than the predicted value (28%). The average relative efficiency of P from CMC and PMC was 109% and 50%, respectively. These were higher than the predicted values based on the available P proportion (the sum of water- and sodium bicarbonate-soluble P) for CMC (78%) and PMC (34%), indicating that the available P fraction in the manure composts was more effective than that in P fertilizer for corn growth or that the other P fractions were also effective for corn. P-based manure compost application lowered the soil P accumulation to between 41 and 43% of the value in the N-based accumulation (versus a value of between 31 and 40% of that value for soil Truog-P). Compared to N-based manure compost application, P-based manure compost application with supplemental N fertilizer produced similar dry matter yields of corn and suppressed soil P accumulation in the upland Andosol field.     

磷肥减施对玉米根系生长及根际土壤磷组分的影响

【目的】 我国农业过量和不合理施用磷肥现象普遍存在,导致磷资源的浪费,对环境也造成潜在威胁。研究减少磷肥用量对玉米产量、根系形态及根际中磷转化特征的影响,为集约化农业生产体系中磷肥合理施用提供技术基础。 【方法】 在河北省衡水小麦玉米轮作体系下连续三年进行了田间试验,在冬小麦季设置4个P₂O₅用量处理:0、112.5、150.0、187.5 kg/hm2,收获后在原处理小区免耕播种夏玉米。利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据,测定玉米籽粒产量、生物量和地上部磷含量及根际土壤中磷形态等指标。 【结果】 与农民习惯磷肥用量(P₂O₅187.5 kg/hm2)相比,3年磷肥用量减施20%~40%处理(P₂O₅150和112.5 kg/hm2),玉米籽粒产量、根系长度与直径和土壤有效磷含量尚未发生明显变化。但3年不施磷处理,根际土壤有效形态磷含量和玉米籽粒产量开始出现下降趋势。2009年和2010年玉米收获期,不施磷肥处理根际土壤有机磷含量低于非根际土壤。2008年玉米苗期和收获期土壤有机磷分组中,中等活性有机磷含量最高;磷肥减施20%~40%处理苗期根际中中等活性有机磷含量显著低于非根际土壤。土壤无机磷形态分组研究发现:从玉米苗期到收获期,各磷肥处理根际和非根际土壤中Ca₂-P下降明显;而不同磷肥处理间土壤中Ca₁₀-P、Ca₈-P、O-P (闭蓄态磷)、Al-P和Fe-P含量差异不显著。减施磷肥处理2008年玉米苗期根际土壤微生物量P含量较非根际土壤高;与习惯施肥量相比,磷肥减施未明显降低根际土壤微生物量磷。 【结论】 在华北小麦玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续3年将小麦季磷肥的习惯用量减少20%~40%,对夏玉米产量、根系形态以及根际土壤无机磷、有机磷、微生物量磷含量影响尚不明显,因此,该地区磷肥施用量可从习惯用量的P₂O₅180 kg/hm2减至112.5 kg/hm2。     

磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附-解吸的影响

采用培养试验结合Langmuir吸附等温方程进行拟合求出吸附、解吸的相关参数的方法,研究了磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附和解吸特性的影响。结果表明,随土壤磷水平和磷肥和有机肥用量的增加,土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲能力显著降低;土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率显著增加。土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率与土壤Olsen-P呈显著正相关;土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲容量与土壤Olsen-P呈显著负相关。单位量磷肥所增加的土壤易解吸磷随着磷肥用量和土壤磷水平的增加而增大;土壤磷水平和磷用量是影响土壤磷最大吸磷量和土壤磷最大缓冲能力的重要因素。     

硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、 分配及产量的影响

以玉米品种‘正红2号’和‘正红115’为材料,通过2014年和2015年的田间小区定位试验,研究低磷土壤条件下,硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期的净光合速率、蒸腾速率和叶面积指数,拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累和分配,产量及产量构成因素的影响,探讨施硅及硅磷配施的增产效果。结果显示,与对照(不施磷肥和硅肥)相比,施磷、施硅和硅磷配施处理均可提高玉米拔节期和吐丝期的叶面积指数和净光合速率,增加拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期各生育阶段的干物质积累量,降低灌浆期和成熟期叶片的干物质分配比例和灌浆期茎鞘的干物质分配比例,提高籽粒干物质分配比例和收获指数,降低秃尖长度,增加穗长,最终提高穗粒数、千粒重和籽粒产量;其中施用磷肥增加或降低上述指标的效应明显大于施用硅肥,硅磷配施增加或降低上述指标的效应又明显大于单施磷肥或单施硅肥,硅和磷表现出明显的协同作用和配合效应。2014年和2015年玉米籽粒产量均与拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累量呈显著正相关;与单施磷肥相比,硅磷配施处理分别增产1 288.57 kg·hm~(-2)(2014年)和1 313.61 kg·hm~(-2)(2015年),且2015年的增幅明显大于2014年,硅、磷表现出稳定的增产效应。综上所述,在四川丘陵低磷土壤条件下,合理进行硅磷肥配施,既能提高玉米生育前期物质生产能力和干物质积累量,又能改善生育后期干物质在玉米各器官中的分配,促进籽粒灌浆结实,最终提高籽粒产量。     

Phosphorus saturation in soils and groundwaters

On average, crops require about 30 kg ha⁻¹ y⁻¹ of P in humid regions. in some regions fertilizer and manure are applied in amounts that exceed this. the surplus of P in agricultural areas is about 20-45 kg ha⁻¹ y⁻¹. This implies an accumulation of P. the surplus of P estimated from the balance of agricultural soils of industrialized countries in Europe in the last four decades is between 800 and more than 1500 kg ha⁻¹ although this distribution is not even. Phosphorus accumulation is more than one order of magnitude higher than average in areas with intensive livestock farming. Consequently, The application of high levels of manure exceed the capacity of the soil to store P. This implies that P saturation May, pose a problem. Indeed, about half of the Dutch sandy soils (approximately 300 000 ha) are currently considered to be saturated with P, meaning that there is a hazard of P leaching to groundwaters in the future. Assuming current phosphate application rates, phosphate leaching is a distinct possibility over a period of decades to a century. Vulnerable areas are soils with high inputs, low sorption capacities for P, high water-tables and a low retention time for water. the possible consequence is a time-delayed increase of eutrophication of surface waters (lakes, rivers and the sea) caused by a diffuse load of P in the few next decades. Modelling the influence of different agricultural strategies shows that accumulation of P would not increase further only if the use of P increases by an amount that compensates for the increased inputs. It is proposed to change the current support system of agriculture by installing a system of financial incentives and taxes which seek to promote nutrient balances for each farm.     

Effect of long-term beef manure application on soil test phosphorus,organic carbon,and winter wheat yield

In this study, 24 years (1990–2013) of data from a long-term experiment, in Stillwater, Oklahoma (OK), were used to determine the effect of beef manure on soil test phosphorus (STP), soil organic carbon (SOC), and winter wheat (Triticum aestivum L.) yield. Beef manure was applied every 4 years at a rate of 269 kg nitrogen (N) ha^?1, while inorganic fertilizers were applied annually at 67 kg N ha^?1, 14.6 kg phosphorus (P) ha^?1, and 27.8 kg potassium (K) ha^?1 for N, P, and K, respectively. Averaged across years, application of beef manure, and inorganic P maintained STP above 38 mg kg^?1 of Mehlich-3 extractable P, a level that is far beyond crop requirements. A more rapid decline in SOC was observed in the check plot compared to the manure-treated plot. This study shows that the application of animal manure is a viable option to maintaining SOC levels, while also optimizing grain yield.     

磷硅肥配施抑制华南地区水稻籽粒砷积累的效果

选取华南地区广泛种植的杂交水稻品种“培杂泰丰”,利用外源添加砷（50 mg·kg-1）的土壤盆栽试验,研究不同施用量的磷硅肥对水稻生长特性和砷积累的影响。结果表明,施用磷硅肥的处理,水稻糙米中砷含量为0.504~0.586 mg·kg-1,低于农业部颁布的粮食中砷限量标准（NY 861—2004）中大米砷限值。相关性分析表明,水稻糙米砷含量与水稻植株的生物量、稻谷千粒重和秸秆中硅/砷摩尔比呈显著负相关,与秸秆中磷/砷摩尔比呈极显著负相关;糙米的砷含量随磷、硅肥的施加而降低。综合分析表明,在华南地区同类中度砷污染土壤中可有效控制砷向水稻籽粒运输累积的磷、硅肥最优施加量及配比为40 mg P·kg-1土、50 mg Si·kg-1土。     

绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响

通过田间试验,研究翻压绿肥对植烟土壤酶活性及土壤肥力的影响。结果表明, 翻压绿肥能够明显提高土壤酶活性和土壤肥力水平,当绿肥翻压量在15000 kg/hm2以上时,尤其在22500~30000 kg/hm2之间时对土壤各项指标的影响更加明显。与对照相比,翻压绿肥的各处理土壤脲酶、 酸性磷酸酶、 蔗糖酶、 过氧化氢酶增幅分别为13.10%2~3.81%、 12.92%~29.38%、 75.35%~234.51%、 29.17%~37.08%; 土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾、 pH、 孔隙度增幅分别为13.01%~70.41%、 6.42%~27.52%、 1.14%~10.99%、 15.97%~34.99%、 10.28%~38.30%、 2.74%~7.05%、 0.19%~2.50%,土壤容重降幅为1.47%~5.15%。简单相关分析表明,脲酶、 酸性磷酸酶、 蔗糖酶、 过氧化氢酶4种酶之间以及4种酶与土壤理化因子之间均有极显著的相关关系,而土壤酶活性之间的相互关系表明,土壤酶在促进土壤有机物质转化中不仅显示其专性特性,同时也存在共性关系; 典型相关分析结果为,第一对典型变量线性函数反映了土壤酶活性和土壤养分因子对土壤综合肥力水平的影响,第二对典型变量线性函数反映了施入绿肥对土壤内部重要的生理生化过程变化的影响; 主成分分析结果显示,第一主成分反映了土壤的综合肥力水平,所有因子均对土壤肥力水平起到了正效应,土壤酶活性能够和土壤理化因子共同评价土壤综合肥力水平。以上结果说明,翻压绿肥后土壤生物过程活跃,有利于土壤有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。