基于产量和养分含量的旱地小麦施磷量和土壤有效磷优化

【目的】 探讨长期定位施磷条件下小麦产量、土壤有效磷水平及籽粒养分含量变化,为旱地小麦合理施用磷肥,提高产量、改善品质提供理论依据。【方法】 基于2004年在黄土高原开始的长期定位试验,于2014—2015、2015—2016和2016—2017连续3年取样,研究不同施磷量对小麦产量,生物量,产量构成,籽粒氮、磷、钾含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影响。【结果】 与不施磷相比,长期施磷使小麦产量平均提高67%,生物量提高58%,穗数和穗粒数分别增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量与小麦产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6 465 kg·hm ^-2的施磷量为144 kg P₂O₅·hm ^-2。籽粒氮含量随施磷量增加而降低,磷和钾含量随施磷量增加而提高。土壤有效磷含量与施磷量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期有效磷含量分别为16.9和20.4 mg·kg ^-1。磷吸收利用效率随施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P₂O₅·hm ^-2,需磷量增加0.4 g·kg ^-1,磷收获指数降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg ^-1。【结论】 综合考虑小麦的籽粒产量和关键养分含量,研究区域旱地小麦应以95%的最高产量为实际生产目标,施磷量为94 kg P₂O₅·hm ^-2,播前土壤有效磷为12.0 mg·kg ^-1,成熟期为13.8 mg·kg ^-1。     

赤红壤蔗区11年连续增量施磷下磷素演变及其 对甘蔗产量与磷流失的影响

【目的】 系统分析连续11年增量施磷下赤红壤蔗地土壤全磷、Olsen-P以及地表径流磷流失量的变化特征和土壤磷素变化与磷盈亏、蔗茎产量的响应关系,为土壤磷素科学管理提供参考。【方法】 依托长期肥力及地表径流定位监测试验（2008年—）,选取不施肥（CK）、推荐施肥（OPT）和增量施磷（OPT+P）3个处理,测定土壤全磷、Olsen-P含量及地表径流磷流失量,分析土壤磷素变化与磷累积盈亏量的关系,采用Mitscherlich模型拟合蔗茎产量对Olsen-P的响应曲线,计算土壤Olsen-P农学阈值,并推算施肥处理土壤Olsen-P含量从第11年降至环境阈值所需的时间。【结果】 CK处理逐年降低土壤全磷含量,年降速率为0.0251 g·kg ^-1·a ^-1。施肥土壤全磷和Olsen-P含量随种植年限波动增加,土壤全磷和Olsen-P增速率OPT+P处理高于OPT处理。不施肥土壤表观磷盈亏10.2 kg·hm ^-2·a ^-1,施肥处理土壤表观磷盈余41.3—69.2 kg·hm ^-2·a ^-1,占施磷量的31.9%—35.6%,以OPT+P处理显著高于OPT处理67.5%。施肥下赤红壤蔗区土壤全磷和Olsen-P变化量均与土壤累积磷盈亏量呈显著正相关关系（P＜0.01）,土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,OPT处理和OPT+P处理土壤全磷上升0.06 g·kg ^-1和0.09 g·kg ^-1,Olsen-P 含量上升11.0 mg·kg ^-1和9.1 mg·kg ^-1。土壤每累积亏缺100 kg P·hm ^-2,CK处理土壤全磷下降0.32 g·kg ^-1。Mitscherlich模型较好地拟合蔗茎产量与赤红壤Olsen-P含量的响应关系（P＜0.01）。其计算出的土壤Olsen-P 农学阈值为12.1 mg·kg ^-1。施肥显著提高地表径流磷流失量,且OPT+P处理也显著高于OPT处理。地表径流磷流失量与土壤Olsen-P含量显著正相关。基于土壤磷素变化与累积磷盈亏的关系推算得出第11年OPT和OPT+P处理Olsen-P水平降至环境阈值的时间分别需要12年和16年。 【结论】 在南方赤红壤区,施肥尤其增量施磷在提高土壤磷素累积的同时增加了地表径流磷流失风险。在本试验磷的基础养分条件下,按OPT处理施磷,并从甘蔗种植的第2—3年实行隔年施磷可维持土壤磷素处于农学阈值与环境阈值之间。     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

氮肥对室内和大田条件下作物秸秆分解和养分释放的影响

【目的】明确室内和大田条件下小麦和玉米秸秆分解和养分释放的影响因素,能够为作物秸秆合理还田及其养分管理提供理论依据。【方法】采用尼龙网袋法于室内培养和大田试验相结合研究氮肥用量（0,CK;180 kg N·hm ^-2,N180和360 kg N·hm ^-2,N360）作用下作物秸秆分解特征,其中室内主要研究氮肥用量和土壤类型（砂姜黑土和潮土）对小麦和玉米秸秆分解的影响;2015年6月至2016年6月冬小麦-夏玉米大田研究氮肥用量和秸秆还田深度（地表和20 cm）对小麦和玉米秸秆分解的影响。 【结果】室内研究发现,秸秆类型和土壤类型显著影响秸秆分解常数、有机碳释放量、氮释放量和磷释放量。随氮肥用量增加,小麦秸秆分解常数在两种土壤类型上均呈增加趋势,玉米秸秆呈降低趋势;小麦和玉米秸秆氮释放量呈降低趋势（小麦秸秆在潮土上呈增加趋势）。小麦秸秆在潮土上的分解常数及其碳、氮、磷释放量均显著高于砂姜黑土,而土壤类型对玉米秸秆分解影响较小。室内相同培养条件下（180 d）,小麦秸秆碳释放量均值为370 g·kg ^-1、氮为4 g·kg ^-1、磷为3.6 g·kg ^-1;玉米秸秆碳释放量为560 g·kg ^-1、氮11 g·kg ^-1、磷3.3 g·kg ^-1。大田条件下,秸秆还田深度显著影响小麦和玉米秸秆分解常数及其碳、氮、磷释放量;其中秸秆还田20 cm处理的分解常数及其养分释放量均显著高于地表处理。随氮肥用量增加,地表处理小麦秸秆分解常数和全碳释放量逐渐降低,玉米秸秆呈增加趋势;20 cm处理小麦分解常数及其碳、氮和磷释放量均随氮肥用量呈增加趋势,而玉米秸秆呈降低趋势。地表处理小麦秸秆经过一个玉米生长季能分解40%,释放碳150 g·kg ^-1、氮2 g·kg ^-1、磷3.5 g·kg ^-1左右;翻埋到地下20 cm可以分解80%,释放碳360 g·kg ^-1、氮4 g·kg ^-1、磷3.8 g·kg ^-1。玉米秸秆还田到地表,经过一个小麦生长季只能分解40%,释放碳210 g·kg ^-1、氮5 g·kg ^-1、磷2 g·kg ^-1;而还田于土层20 cm处理可以分解60%,释放碳360 g·kg ^-1、氮6 g·kg ^-1、磷2.5 g·kg ^-1。主成分分析结果表明,室内条件下小麦秸秆分解常数与土壤无机氮、脲酶、秸秆氮含量呈显著正相关,与蔗糖酶和秸秆碳氮比呈显著负相关,而玉米秸秆分解常数与土壤无机氮呈显著负相关。大田条件下小麦秸秆分解常数与土壤脲酶、蔗糖酶、秸秆碳氮比、秸秆碳、氮含量均显著负相关;玉米秸秆分解常数与土壤硝态氮、无机氮含量、脲酶、蔗糖酶以及秸秆碳氮比均呈显著负相关,而与秸秆氮、磷含量呈显著正相关。 【结论】室内培养试验和大田试验均表明,小麦和玉米秸秆分解常数和养分释放特征存在差异,增施氮肥促进小麦秸秆分解但对玉米秸秆分解的影响较小;潮土和砂姜黑土显著影响小麦秸秆分解而对玉米秸秆分解的影响较小,秸秆还田深埋入土能够显著促进小麦和玉米秸秆的分解及其养分释放。生产上作物秸秆应该还田入土,并根据土壤类型和作物类型采取合适的肥料用量促进秸秆分解。     

再生稻和双季稻田CH4排放对比研究

【目的】 为了探索生态可持续的稻作模式,对比研究了长江中下游地区双季稻和再生稻稻作模式的产量潜力和CH₄排放特征,以此为选取绿色、生态经济可持续的稻作模式提供科学依据。【方法】 于2017—2018年依托湖南省益阳市大通湖区宏硕生态农业农机合作社科研基地,设置了双季稻和再生稻2种模式,对比分析了产量潜力、稻田生育期间CH₄排放动态和稻田生态系统CH₄季节性累积排放规律以及评估了单位产量稻田CH₄排放。【结果】 试验期间,从产量方面来看,双季稻早稻产量为7.37 t·hm ^-2,再生稻头季产量为8.84 t·hm ^-2,头季相比早稻增产19.95%。双季稻晚稻产量为6.82 t·hm ^-2,再生稻再生季产量为3.39 t·hm ^-2,再生季相比晚稻减产50.29%。综合两季,双季稻总产量为14.19 t·hm ^-2,再生稻总产量为12.22 t·hm ^-2;从生育期间CH₄排放动态来看,双季稻在分蘖期和齐穗期左右排放较强峰值,再生稻除了在分蘖期和齐穗期有较强的排放以外,其在施用促芽肥时也出现了小峰值。但总体双季稻的排放范围（- 0.06—1.30 μmol·m ^-2·s ^-1）要高于再生稻的排放范围（- 0.01—0.70 μmol·m ^-2·s ^-1）;从稻田CH₄季节性累积排放来看,双季稻CH₄累积排放要高于再生稻。再生稻头季累积排放范围在23.90—266.59kg·hm ^-2,再生季累积排放范围在0.00—46.14 kg·hm ^-2。双季稻早稻季节累积排放范围在为35.57—251.29kg·hm ^-2,晚稻季节累积排放范围在为10.74—321.59 kg·hm ^-2。双季稻CH₄季节累积排放A-B（两叶一心至分蘖后期）段>B-C（分蘖后期至齐穗期）段>C-D（齐穗期至成熟期）段,且全生育期双季稻累积排放达922.35 kg·hm ^-2。再生稻CH₄累积排放B-C段>A-B段>C-D段,且全生育期CH₄累积排放为609.74 kg·hm ^-2,即相比对照双季稻,再生稻CH₄累积排放降低了33.89%;最后通过评估单位产量CH₄排放可知,早稻单位产量CH₄排放为0.069 kg·kg ^-1,头季单位产量CH₄排放为0.062 kg·kg ^-1,头季相比早稻减少了10.14%;晚稻单位产量CH₄排放为0.061 kg·kg ^-1,再生季单位产量CH₄排放为0.018 kg·kg ^-1,再生季相比晚稻降低了70.49%。综合两季,双季稻单位产量CH₄排放为0.065 kg·kg ^-1,再生稻单位产量CH₄排放为0.050 kg·kg ^-1,再生稻相比双季稻降低了23.08%。 【结论】 从单位产量下CH₄排放角度来看,在长江中下游双季稻的主产区扩大种植再生稻是为良策。     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质（labile organic matter (LOM)）和碳库管理指数（carbon pool management index,CPMI）变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）单施化肥（NPK）;（3）在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田（NPKSM）;（4）在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田（NPKS）,测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、低活性有机质（LLOM）、非活性有机质（NLOM）含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质（SOM）含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg ^-1（10—20 cm）和45.09 g·kg ^-1（0—10 cm）;在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳（DOC）含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层（0—20 cm）土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg ^-1。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg ^-1;各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg ^-1;而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg ^-1（0—10 cm）和15.93 g·kg ^-1（10—20 cm）。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层（0—20 cm）土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系（P≤0.01）,且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关（P≤0.05）。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。     

高硼土壤增施硫肥对油菜硼吸收与分配的影响

【目的】 探索高硼环境下施用硫肥对油菜硼吸收和分配的影响,为合理施用硫肥缓解油菜硼毒害提供理论基础。【方法】 以油菜华油杂9号为试验材料,在高硼灰潮土上（全硼含量13.44 mg·kg ^-1,有效硼5.03 mg·kg ^-1）进行盆栽试验。研究了6个硫水平（0、20、50、100、200、500 mg·kg ^-1）对油菜果荚、叶、茎、根部的硼含量及硼的分配、细胞壁的提取率、细胞壁硼含量和比例的影响。 【结果】 随着施硫量增加,油菜各部位的生物量呈先增加后降低的趋势,其中施硫50 mg·kg ^-1时,油菜鲜重生物量最高,可达364.5 g/株。施用不同量硫肥后,油菜硼含量及分配均为果荚>叶>茎>根,表明果荚为硼的主要累积器官。增施硫肥,油菜果荚的硼含量呈下降趋势,施硫量由0增至100 mg·kg ^-1,油菜果荚硼含量和分配显著降低,降幅分别为14.8%和15.0%。油菜果荚细胞壁提取率增加43.0%,其细胞壁硼含量和比例无显著变化,继续增施硫肥至200 mg·kg ^-1,油菜果荚硼含量、硼分配比和细胞壁硼均下降至显著水平,且细胞壁硼分配比显著上升。与果荚不同,增施硫肥后油菜叶、茎和根的硼含量则呈缓慢上升的趋势。施硫量由0增至100 mg·kg ^-1,油菜叶、茎和根硼含量分别增加15.0%、32.9%和34.9%,其分配比例分别增加13.4%、29.6%和18.6%,同时油菜叶片、茎和根部细胞壁硼含量显著增加12.3%、22.9%和14.9%,表明增施硫肥增加了油菜叶、茎和根的硼含量。 【结论】 硫肥可通过增加油菜生物量,限制硼从根、茎、叶到果荚的转运,以及增加油菜果荚细胞壁硼含量来缓解高硼对油菜果荚的毒害,最佳施硫量为50—100 mg·kg ^-1。     

我国冬油菜典型种植区域土壤养分现状分析

【目的】明确当前生产条件下我国长江流域冬油菜典型种植区域土壤肥力现状,尤其是土壤中微量元素养分含量,以期为冬油菜合理施肥提供参考。【方法】于2018年4—5月在我国长江流域14个省（市）冬油菜典型种植区域采集油菜收获后耕层土壤样品430个,测定土壤基础理化性质（土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾和pH）以及中微量元素（有效钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌和硼）含量,参考第二次全国土壤普查以及油菜种植土壤速效磷、速效钾和有效硼的分级指标,明确我国长江流域冬油菜主产区油菜种植土壤养分现状,并分析了不同区域（长江上游、中游和下游）、种植制度（水旱轮作油菜和旱地油菜）和产量水平（<2 000 kg·hm ^-2、2 000—3 000 kg·hm ^-2和>3 000 kg·hm ^-2）下油菜种植土壤的养分分布特征。【结果】长江流域冬油菜典型种植区域耕层土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、pH、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌和有效硼平均含量分别为25.9 g·kg ^-1、1.47 g·kg ^-1、27.5 mg·kg ^-1、131.1 mg·kg ^-1、6.04、2 436.1 mg·kg ^-1、225.7 mg·kg ^-1、22.6 mg·kg ^-1、212.3 mg·kg ^-1、89.7 mg·kg ^-1、3.84 mg·kg ^-1、4.03 mg·kg ^-1和0.45 mg·kg ^-1。超过2/3田块土壤有机质和全氮含量处于中等及以上;土壤速效磷处于丰富、适宜和缺乏的比例各占1/3;而有63.8%田块土壤速效钾处于缺乏状态。对于土壤中微量元素,土壤有效铁、有效锰和有效铜含量均处于中等及以上,有效钙和有效锌有8.4%和12.2%处于缺乏状态,而土壤有效镁、有效硫和有效硼处于缺乏的比例则分别为24.2%、36.0%和83.5%。长江流域上、中和下游冬油菜典型种植区域土壤养分状况不同,但各区域各养分的分布趋势相同。水旱轮作和旱地油菜种植土壤养分状况存在明显差异,水旱轮作油菜种植土壤有机质、全氮、有效硫、有效铁、有效铜和有效锌含量明显高于旱地油菜。不同产量水平下油菜种植土壤养分特征略有不同,高产（>3 000 kg·hm ^-2）油菜种植田的土壤速效钾、有效钙、有效镁和有效硼含量明显高于低产（<2 000 kg·hm ^-2）油菜田。【结论】整体而言,我国长江流域冬油菜典型种植区域土壤养分含量呈上升的趋势,但土壤速效钾和有效硼缺乏的比例仍较大,有效镁和有效硫成为潜在的限制因子,因此在当前我国长江流域冬油菜生产中,应重视化肥的合理施用,做到稳施氮肥,增施钾肥和硼肥,局部区域如云南西部、广西北部和湖南南部应适当减少磷肥的投入,而在广西北部、湖南南部和江西北部同时应关注硫肥和镁肥的施用。     

海南岛农牧生产体系磷元素流动时空变化特征

【目的】 通过对1987—2016年海南岛农牧生产体系磷元素流动时空特征及环境效应进行定量分析,研究其流动过程和规律,探讨农牧生产体系磷素的优化管理途径,为海南岛农牧业可持续发展提供科学依据。【方法】 研究基于食物链养分流动模型（NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use,NUFER）,通过统计数据、文献检索、实地调研,并结合Origin等软件,定量计算海南岛农牧生产体系的磷素输入、输出、利用率及其环境效应,并通过情景分析探索海南岛农牧生产体系磷素的可持续利用途径。【结果】 30年间海南岛农田生产子系统磷素总投入量从21.34 Gg增至81.19 Gg,总输出量由6.20 Gg增至18.20 Gg,化肥作为该系统磷素主要来源,输入量由19.01 Gg增至79.23 Gg,作物产品作为农田磷素主要输出项,30年间由5.25 Gg增至15.48 Gg。动物生产子系统磷素总输入量由11.40 Gg增至15.31 Gg,总输出量由9.63 Gg增至11.90 Gg,其中外源饲料磷素输入量由1987年的10.97 Gg增至2016年的14.77 Gg,动物产品输出量30年间增长了4.95 Gg。秸秆还田量和作物饲用量分别增加了0.37和0.26 kg·hm ^-2,粪尿还田量则减少了0.80 kg·hm ^-2。空间分布上,澄迈、定安等地30年来磷素输入和输出量较高,五指山、琼中等地较低。就磷素损失情况来看,1987—2016年,海南岛单位耕地面积土壤磷盈余量由35.00 kg·hm ^-2增至147.40 kg·hm ^-2,2016年土壤磷素盈余量较大的是琼海、澄迈、保亭和临高,分别为372.79、279.82、194.14和181.09 kg·hm ^-2。磷的其他损失途径为土壤侵蚀、径流和淋洗,损失量在1.21—5.85 kg·hm ^-2。畜禽粪便单位耕地面积承载量维持在3.83—5.77 kg·hm ^-2。30年来,磷素利用率增长缓慢,其中农田生产子系统磷素利用率由13.01%增至13.86%,动物生产子系统磷素利用率由4.78%增至7.62%,农牧结合体系磷素利用率由10.78%增至13.09%。情景分析结果显示,保证农牧生产体系各子系统间的协调稳定发展以及通过科学的养分管理方式提高资源的循环利用率对促进海南岛农牧业发展意义重大。 【结论】 受农牧生产体系规模、区域发展以及管理方式等因素影响,海南岛农牧生产体系环境损失情况严重,磷素利用率较低,体系出现了较严重的分离。因此,在海南岛未来的农牧生产中,应优化技术手段和管理措施,如控制磷素的过量输入,减少粪尿的直接排放,提高秸秆和粪尿循环利用率。同时也应促进农田生产子系统与动物生产子系统间的协调关系,走农牧结合的可持续发展道路。     

武夷茶区茶园土壤养分状况及其对茶叶品质成分的影响

【目的】分析乌龙茶主产区武夷茶园中土壤养分状况及其对茶叶品质成分的影响,为改良茶园养分管理和提升茶叶品质提供理论依据。【方法】本研究在2008年福建省土壤普查数据的基础上,于2015年在武夷3大茶区,（桐木区、岩茶区和洲茶区）随机选取68个茶园,包括桐木区12个、岩茶区32个和洲茶区24个,分别采取茶园0—20 cm的土壤和一芽三叶的茶青样品。检测土壤pH,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量等土壤养分指标,同时利用高效液相色谱系统（HPLC）定量测定茶青中的茶氨酸、咖啡碱、芦丁、ECG、EGCG和总儿茶素等6种次级代谢物含量做品质成分分析。【结果】通过对比2008年和2015年的土壤养分指标,发现近年来,武夷茶区土壤酸化严重,部分茶园土壤有效磷含量增加显著。三大茶区中,岩茶区茶园土壤养分状况变化最为明显,其土壤pH、有机质和碱解氮分别下降了0.65、45.29%和49.39%;土壤有效磷含量却大幅度上升,从5.21 mg?kg ^-1上升到平均值为245.70 mg?kg ^-1,上升幅度超过40倍。说明该区域茶园存在过度施肥的现象。土壤养分状况显著影响茶叶品质成分,并且不同土壤养分指标对不同品质成分的影响有所不同。通过边际效应分析,发现各次级代谢物的最高含量都有其对应的土壤养分范围。在此基础上,拟合了武夷茶区高品质茶园适宜的土壤养分范围：pH 4.5—5.0;有机质20—40g·kg ^-1;碱解氮60—100 mg·kg ^-1;有效磷10—100 mg·kg ^-1;速效钾100—150 mg·kg ^-1。 【结论】综合本研究结果,建议武夷岩茶区和洲茶区在养分管理方面,总体采取有机肥取代部分化肥,适量补氮和钾,严格控制磷肥施用等措施。     

中国稻田土壤有机质时空变化及其驱动因素

【目的】评价中国稻田土壤有机质时空变化特征,为提高耕地质量,应对种植结构调整及气候变化等提供支撑。【方法】基于1988—2017年开展的338个国家级定位监测点,分析稻田耕层土壤有机质含量变化特征、驱动因素以及对土壤容重影响。【结果】近30年全国稻田耕层土壤有机质平均提高了3.49 g·kg^-1,年均增速0.09—0.12 g·kg^-1。稻田耕层土壤有机质含量年均增速高低依次为东北、长江下游、长江中游、华南和西南。目前,全国稻田耕层土壤有机质平均含量32.4 g·kg^-1,从高到低依次为长江中游、华南、东北、西南和长江下游。气候、土壤类型、氮肥投入以及种植制度等对土壤有机质产生影响。西南稻区和高纬度的东北稻区,稻田土壤有机质含量与年均气温显著负相关（P<0.05）,东部地区和低纬度的地区稻田土壤有机质含量与年均气温显著正相关（P<0.05）。潜育型水稻土有机质平均含量显著高于其他类型水稻土。合适的氮肥投入量（200—300 kgN·hm^-2·a^-1）有利于土壤有机质累积。土壤容重及耕层深度与土壤有机质存在显著响应关系（P<0.01）。【结论】我国稻田耕层土壤有机质含量整体呈上升趋势,年均增速呈现从南到北依次增加的趋势。年均气温和降水量,土壤类型,氮肥用量和种植制度等管理措施是区域土壤有机质含量分异的主要驱动因子。     

我国畜禽饲料资源中微量元素硒含量分布的调查

目的 研究我国不同地区间各种饲料原料中硒含量分布情况,以及我国畜禽基础饲粮中硒水平,从而为饲粮中合理添补硒提供依据。方法 对采自全国31个省、直辖市和自治区的7大类（谷物籽实、谷物籽实加工副产品、植物性蛋白饲料、动物性蛋白饲料、牧草类、秸秆类和矿物质饲料）37种饲料原料共3 785个饲料样品,经预处理后用MARS6高通量密闭微波消解系统进行微波消解,然后用离子色谱-电感耦合等离子体-质谱联用仪(IC-ICP-MS)进行测定。用国家标准物质猪肝粉作为参照标准,以保证测定结果的可靠性。结果 饲料原料中硒含量测定结果表明：谷物籽实（包括玉米、小麦、稻谷和大麦）平均硒含量为0.037 mg·kg ^-1（范围为0.025—0.044 mg·kg ^-1）;谷物籽实加工副产品（包括玉米蛋白粉、玉米DDGS、玉米胚芽粕、次粉、小麦麸、小麦DDGS、碎米和米糠）平均硒含量为0.071 mg·kg ^-1（范围为0.034—0.124 mg·kg ^-1）;植物性蛋白饲料（包括膨化大豆、大豆粕、菜籽粕、棉籽粕、花生粕、亚麻粕和葵花粕）平均硒含量为0.209 mg·kg ^-1（范围为0.097—0.502 mg·kg ^-1）;动物性蛋白饲料（包括鱼粉、肉粉、水解羽毛粉、肠膜蛋白粉、血浆蛋白粉和血球蛋白粉）平均硒含量为1.217 mg·kg ^-1（范围为0.611—2.220 mg·kg ^-1）;牧草类（包括羊草、黑麦草、苜蓿和青贮玉米）平均硒含量为0.062 mg·kg ^-1（范围为0.057—0.070 mg·kg ^-1）;秸秆类（包括玉米秸秆、小麦秸秆、稻秸和甘薯藤）平均硒含量为0.069 mg·kg ^-1（范围为0.033—0.128 mg·kg ^-1）;矿物质饲料（包括石粉、磷酸氢钙、骨粉和贝壳粉）平均硒含量为0.352 mg·kg ^-1（范围为0.085—0.544 mg·kg ^-1）。这37种饲料原料的平均硒含量范围为0.025—2.220 mg·kg ^-1,而各类饲料原料硒含量分布规律是：动物性蛋白饲料（1.217 mg·kg ^-1）＞矿物质饲料（0.352 mg·kg ^-1）＞植物性蛋白饲料（0.209 mg·kg ^-1）＞谷物籽实加工副产品（0.071 mg·kg ^-1）＞秸秆类（0.069 mg·kg ^-1）＞牧草类（0.062 mg·kg ^-1）＞谷物籽实（0.037 mg·kg ^-1）。以省（区）为单位比较,发现不同地区间的玉米、小麦和大豆粕的硒含量差异显著（P＜0.05）;所测省（区）玉米样品全部缺硒（≤0.05 mg·kg ^-1）,其中有61.1%的省（区）严重缺硒（≤0.02 mg·kg ^-1）;四川省小麦严重缺硒（≤0.02 mg·kg ^-1）;四川省和内蒙古自治区豆粕缺硒（0.03—0.05 mg·kg ^-1）,河南省豆粕临界缺硒（0.06—0.09 mg·kg ^-1）。根据全国各地猪、鸡常用的153个饲料配方计算出基础饲粮中可提供的硒含量为0.06—0.11 mg·kg ^-1,如根据我国猪、鸡饲养标准中硒含量的要求,基础饲粮中的硒含量仅能提供猪、鸡硒营养需要的约1/4。结论 我国不同种类和不同地区饲料原料中硒含量差异较大,全国猪、鸡常用基础饲粮配方中硒含量可提供硒营养需要量的约1/4。因此,在实际生产中,建议参考不同地区饲料原料中硒含量分布调查数据,精准配制饲粮,以满足畜禽高效生产的需要及减少硒的添加量。     

陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素特征

目的 研究陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素分布特征及近30年农田土壤有效磷变化,对维持和提高土壤质量和土地生产力,合理施磷和减磷增效具有重要意义。方法 利用2011年在陕西关中平原冬小麦/夏玉米种植区选择的10个典型县、区采集的458个土壤样本,通过与1980年土壤普查土壤有效磷含量数据的比对,分析近30年来陕西关中农田耕层土壤有效磷的变化及当前土壤磷库分布特征。结果 30年来该区农田耕层土壤有效磷含量整体呈显著上升,宝鸡市、咸阳市和渭南市的平均有效磷含量分别为26.09、27.50和21.53 mg·kg ^-1,与第二次土壤普查有效磷含量结果相比,增幅分别达334.83%、276.71%和231.23%。高有效磷等级地块的比例均有大幅度增加,其中以有效磷含量15-30 mg·kg ^-1的增幅最大,有效磷含量＜10 mg·kg ^-1的降幅最大。有效磷和无机磷总量分布呈现出西部（宝鸡市）和中部（咸阳市）高于东部（渭南市）,而有机磷含量则相反。当前关中地区大面积土壤有效磷含量高于农学阈值,可满足作物高产时的磷素供应。同时,宝鸡、咸阳市土壤有效磷含量＞37 mg·kg ^-1 的累积分布概率超过20%,水溶性磷含量＞2 mg·kg ^-1 的累积分布概率超过22%,存在较高的水环境污染风险。 结论 长期集约化高强度种植条件下含磷肥料的过量施用显著提高了土壤有效磷含量。从保护环境和合理利用有限的磷资源角度考虑,应合理调控磷肥施用,做到因土施肥,因需供肥。     

我国畜禽饲料资源中常量元素钙含量分布的调查

目的 调查我国畜禽饲料资源中钙含量的分布,为合理利用饲料资源及精准配制畜禽饲粮提供科学依据。方法 运用统一的数据采集规范,采集了全国31个省（市、区）的37种3 862个饲料原料样品,经微波消解后,使用IRIS IntrepidⅡ等离体子发射光谱仪对其钙含量进行了测定。结果 谷物籽实中平均钙含量为457 mg·kg ^-1（范围74.5—832 mg·kg ^-1）,其中大麦的钙含量最高,玉米最低,变异系数范围为21.2%—85.3%;谷物籽实加工副产品中平均钙含量为1 090 mg·kg ^-1（范围为93.4—3 264 mg·kg ^-1）,其中小麦DDGS的钙含量最高,碎米最低,变异系数范围为19.5%—142%;植物性蛋白饲料中平均钙含量为3 987 mg·kg ^-1（范围为1 742—7 909 mg·kg ^-1）,其中菜籽粕的钙含量最高,花生粕最低,变异系数范围为0.92%—34.6%;动物性蛋白饲料中平均钙含量为14 448 mg·kg ^-1（范围为115—50 007 mg·kg ^-1）,其中鱼粉的钙含量最高,血球蛋白粉最低,变异系数范围为25.0%—239%;秸秆类饲料中平均钙含量为5 969 mg·kg ^-1（范围为1 931—13 524 mg·kg ^-1）,其中甘薯藤的钙含量最高,小麦秸最低,变异系数范围为27.6%—39.0%;牧草类饲料中平均钙含量为6 667 mg·kg ^-1（范围为4 157—13 963 mg·kg ^-1）,其中苜蓿的钙含量最高,羊草最低,变异系数范围为30.3%—94.6%;矿物质饲料中平均钙含量为30%（19.2%—41.2%）,其中贝壳粉的钙含量最高,骨粉最低,变异系数范围为2.67%—24.0%。各类饲料原料中钙含量分布规律为：矿物质饲料＞动物性蛋白饲料＞牧草类饲料＞秸秆类饲料＞植物性蛋白饲料＞谷物籽实加工副产品＞谷物籽实。同一类别不同饲料原料间钙含量差异显著（P＜0.05）。以省（区）为单位,对不同地区玉米、小麦和豆粕中钙含量进行比较,表明不同地区玉米和豆粕中钙含量存在显著的差异（P＜0.05）,而小麦中钙含量受地区性的影响较小（P＞0.05）。各省（区）玉米的平均钙含量范围为48.1—155 mg·kg ^-1,其中山西省玉米钙含量最高,辽宁省最低,变异系数范围为20.1%—321%;各省（区）小麦的平均钙含量范围为362—590 mg·kg ^-1,其中山西省小麦钙含量最高,湖北省最低,变异系数范围为8.29%—66.1%;各省（区）豆粕的平均钙含量范围为3 001—4 153 mg·kg ^-1,其中山西省豆粕钙含量最高,江苏最低,变异系数范围为1.30%—21.4%。结论 我国饲料原料中钙含量受种类及地区性影响较大。本研究结果对于生产者了解饲料原料中实际钙含量,精准配制饲粮,以确保动物的健康及高效生产具有重要意义。     

基于农户施肥和土壤肥力的黑龙江水稻减肥潜力分析

【目的】 黑龙江稻田面积320多万公顷,为全国稻田面积最大的省份,10多年来水稻产量一直徘徊在7 000 kg·hm ^-2,也是我国稻田化肥用量（纯N 约150 kg·hm ^-2）最低的省份。在化肥零增长的背景条件下,黑龙江是否存在节肥潜力有待研究。 【方法】 调查水稻主产区农户施肥情况。2005年调查区域为五常、方正、木兰、宁安、庆安、铁力、尚志、阿城;2008年调查区域为密山、虎林、庆安、五常、宁安、方正、萝北、桦川、富锦和尚志;2015年调查区域为五常、方正、宁安、虎林和庆安。每个地点随机选择一个乡,每个乡随机选择2或者3个村,每村调查10户,共638户。2009—2010年,采集了黑龙江水稻主产区8万多个土壤样品,测定0—20 cm土层速效磷、速效钾养分含量。采用理论适宜施氮量法估算黑龙江稻田氮肥用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量,在此基础上分析黑龙江省水稻减肥潜力。【结果】 2005、2008和2015年黑龙江水稻平均产量分别为6 427、7 593和7 142 kg·hm ^-2 ,3年平均产量为7 104 kg·hm ^-2。农户间产量差异较大,高低相差近5 000 kg·hm ^-2。稻田N、P₂O₅和K₂O用量平均分别为141.0、56.6和51.6 kg·hm ^-2,N、P₂O₅和K₂O用量高低相差均超过300 kg·hm ^-2,农户间施肥变异较大,盲目施肥问题突出。稻田土壤速效磷和速效钾的含量分别约为26和138 mg·kg ^-1。速效磷的变异超过了40%,不同区域间土壤肥力差异较大。70%以上的样品速效磷、速效钾含量处于较高水平。要达到7 500 kg·hm ^-2的产量水平,对应的理论适宜N用量为105 kg·hm ^-2,只有20%的农户实现了高产氮素高效,有70%的农户具有节肥潜力,可以节氮超过26%。通过节肥,每千克氮素生产的粮食可由50 kg提高到70 kg。按照目前的产量和土壤养分状况,稻田P₂O₅和K₂O适宜用量分别为41.6和35.9 kg·hm ^-2,可以减量约30%。调研农户中,具有节磷和节钾潜力的农户分别约占总体的71%和72%,处于低产低效的农户均占总体的30%,节肥潜力最大。 【结论】 黑龙江作为全国施肥量最低的省份,有约70%的农户处于高产不高效或者低产低效水平,过量施肥问题突出,节肥潜力20%以上。     

我国畜禽饲料资源中微量元素锌含量分布的调查

目的 研究我国不同地区间各种饲料原料中锌含量分布情况,以及我国畜禽基础饲粮中锌水平,为饲粮中合理添补锌提供科学依据。方法 对采自全国31个省、直辖市和自治区的37种共3 919个主要畜禽饲料原料,经微波消解后,用IRIS Intrepid II等离子体发射光谱仪测定其锌含量。主要畜禽饲料原料可分为七大类,包括谷类籽实（玉米、小麦、稻谷及大麦）、谷物籽实加工副产品（碎米、次粉、小麦麸、米糠、玉米DDGS、小麦DDGS、玉米胚芽粕及玉米蛋白粉）、植物性蛋白饲料（膨化大豆、豆粕、菜籽粕、棉粕、花生粕、亚麻粕、葵花粕）、动物性蛋白饲料（鱼粉、肉粉、水解羽毛粉、肠系膜蛋白粉、血浆蛋白粉和血球蛋白粉）、秸秆类饲料（玉米秸、甘薯藤、稻秸和小麦秸）、牧草类饲料（羊草、黑麦草、苜蓿和青贮玉米）和矿物质饲料（石粉、磷酸氢钙、贝壳粉和骨粉）。结果 结果表明：这37种饲料原料的平均锌含量范围为5.5—268.2 mg·kg ^-1之间,而各类饲料原料锌含量分布规律是：矿物质饲料（107.8 mg·kg ^-1）＞动物性蛋白饲料（69.8 mg·kg ^-1）＞植物性蛋白饲料（54.9 mg·kg ^-1）＞谷类籽实加工副产品（43.0 mg·kg ^-1）＞牧草类饲料（26.4 mg·kg ^-1）＞谷类籽实（22.7 mg·kg ^-1）＞秸秆类饲料（18.8 mg·kg ^-1）。同一类饲料中,除牧草类饲料中的锌含量无显著差异（P＞0.05）外,其他类别的不同饲料中的锌含量均存在显著差异（P＜0.05）,其中矿物质饲料锌含量以磷酸氢钙最高（268.2 mg·kg ^-1）,石粉最低（7.3 mg·kg ^-1）;动物性蛋白饲料锌含量以水解羽毛粉最高（120.8 mg·kg ^-1）, 血球蛋白粉最低（19.6 mg·kg ^-1）;植物性蛋白饲料锌含量以亚麻粕最高（85.2 mg·kg ^-1）, 膨化大豆最低（38.9 mg·kg ^-1）;谷物籽实加工副产品锌含量以小麦麸最高（86.2 mg·kg ^-1）,碎米最低（12.5 mg·kg ^-1）;谷类籽实锌含量以小麦最高（30.4 mg·kg ^-1）,玉米最低（16.9 mg·kg ^-1）;秸秆类饲料锌含量以稻秸最高（27.6 mg·kg ^-1）, 小麦秸最低（5.5 m·kg ^-1）。通过比较不同省（区）玉米、小麦和豆粕的锌含量发现,不同省（区）同一种饲料原料的锌含量均存在显著差异（P＜0.05）,其中广东省玉米锌含量最高（20.6 mg·kg ^-1）,而吉林省最低（13.7 mg·kg ^-1）;四川省小麦锌含量最高（41.4 mg·kg ^-1）,甘肃省最低（22.4 mg·kg ^-1）;山西省豆粕锌含量最高（51.5 mg·kg ^-1）,江苏省最低（46.6 mg·kg ^-1）。根据全国各地猪、鸡常用的142个饲粮配方所计算出的基础饲粮中锌含量范围为21.3—31.0 mg·kg ^-1,如按我国猪、鸡饲养标准或美国NRC畜禽锌营养需要量的要求,基础饲粮中锌含量可提供猪、鸡前期约1/4的锌营养需要,可提供猪、鸡后期约1/2的锌营养需要结论 不同种类和不同地区饲料原料中锌含量差异较大,全国各地猪、鸡常用的基础饲粮配方中锌含量可提供猪、鸡部分锌营养需要量。因此,在实际生产中,应充分考虑不同地区基础饲粮中的锌含量,精准配制饲粮,以满足畜禽高效生产的需要,同时减少锌的添加和排放对环境的污染。     

湖南祁阳县土壤酸化主要驱动因素贡献解析

【目的】以湖南省祁阳县为例,定量化分析整个县域不同土地利用方式下土壤的致酸因素,为我国的红壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过搜集大量公开发表的文献、统计年鉴等,获取施肥量、主要农作物产量和林木生物量,以及地上部不同部位的养分含量等数据,基于经典的H ⁺产生量的计算方法,解析氮循环过程、盐基离子吸收和酸沉降等三个关键过程的相对贡献大小。 【结果】对于整个祁阳县域,氮循环（N）过程致酸贡献率为66.5%（65.3%—68.8%）,盐基（BC）吸收为33.0%（30.1%—34.4%）,酸沉降则仅为0.5%（0.3%—1.7%）。无论是农田还是林地,氮循环过程都是产生H ⁺的主要来源,是土壤酸化的主要驱动因素。3种土地利用方式中,单位面积旱地农田的H ⁺净产量（产酸量）最高,达到19.0 kmol·hm ^-2·a ^-1,其次为水田（16.5 kmol·hm ^-2·a ^-1）,林地的产酸量（3.2 kmol·hm ^-2·a ^-1）最低,旱地农田产酸量约为林地产酸量的6倍。6种主要农作物体系产酸量存在很大差异,从10.1 kmol·hm ^-2·a ^-1 到 30.0 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,产酸量从大到小依次为：大豆>油菜>花生>水稻>玉米>甘薯,油料作物（油菜、花生、大豆）产酸量普遍大于粮食作物（水稻、玉米、甘薯）的产酸量;6种不同农作物的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为45.3%— 78.3%,盐基吸过程为21.4%—54.2%。7种主要林地体系产酸量也存在很大差异,从2.0 kmol·hm ^-2·a ^-1到27.8 kmol·hm ^-2·a ^-1不等,柑橘>板栗>油茶林>马尾松>杉木>竹>湿地松,经济林（柑橘、板栗、油茶林）产酸量普遍大于用材林（马尾松、杉木、竹、湿地松）的产酸量;7种林木体系的氮循环过程和盐基吸收的致酸贡献率差异较大,氮循环过程致酸贡献率范围为46.1%—80.8%,盐基吸过程为19.0%—53.3%。采用“长期定位试验+土壤缓冲曲线”相结合的方法验证了本研究采用的H ⁺产生量的计算方法,土壤pH的模拟值和实测值呈极显著正相关,均方根误差（RMSE）为0.15,两者之间吻合度较高。 【结论】氮循环过程是祁阳县域土壤酸化的主控因素。土壤酸化过程总产酸量差异和致酸因素贡献的大小主要取决于土地利用方式、农作物种类和林地类型。