近30年来典型黑土肥力和生产力演变特征

【目的】 东北黑土区是我国粮食生产优势区和最重要的商品粮供应基地,明确黑土肥力现状及演变规律对黑土区耕地质量建设和粮食安全生产有重要意义。本研究拟以13个国家级黑土长期定位试验监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的黑土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国黑土肥力和生产力的演变特征,为黑土耕地质量管理和培肥提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析和平均值及中值分析的方法对近30年黑土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了黑土有机质 (SOM)、全氮、有效磷、速效钾、pH以及玉米产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和相关分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出黑土土壤肥力的主要贡献因子和影响黑土作物产量的主要肥力因子。 【结果】 与初始监测阶段相比,黑土有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有提高,土壤速效养分含量增幅明显,2012—2016年黑土有效磷含量平均值为37.73 mg/kg,较监测初期的平均值 (17.38 mg/kg) 显著提高了117.1%;土壤速效钾含量也显著升高,2012—2016年速效钾的平均含量 (224.31 mg/kg) 较监测初期 (171.50 mg/kg) 提高44.9%。黑土的pH值呈现下降趋势,经过近30年长期施肥,黑土的pH值下降了0.59个单位。主成分分析结果表明,黑土土壤肥力整体增加的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。相关分析结果表明,影响玉米产量的主要肥力因子是土壤有机质和全氮含量。 【结论】 在农民习惯施肥管理模式下,近30年黑土肥力和生产力水平整体提高,但持续提升肥力后效不足,同时土壤pH值降低,存在酸化的风险;黑土肥力提升的主要障碍因子是土壤全氮和有机质含量,所以黑土耕地培肥应该在平衡配施氮磷钾肥的基础上增加有机物料投入。      

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型,水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一,明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征,为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示,与监测初期相比,水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定,土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg),比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%;2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥,水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明,水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明,影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下,水稻土整体肥力略有提高,生产力水平明显提高,但土壤pH值降低,有酸化趋势;水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮,所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

25年来褐土区土壤养分演变特征

褐土是中国小麦与玉米产区的重要土壤类型之一。为了探明我国褐土养分和肥力的演变特征,科学合理地指导褐土施肥,本研究分析了1988-2013年间褐土中的有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量以及土壤p H值演变特征,并运用主成分分析法(PCA)分析了6个肥力指标对褐土综合肥力的作用和影响。结果表明,褐土有效磷含量从8.8 mg·kg~(-1)上升到30.9mg·kg~(-1),显著上升(P0.05)。土壤速效钾含量从监测初期70.75 mg·kg~(-1)上升到162.20 mg·kg~(-1),显著增加(P0.05)。土壤p H值下降了0.35个单位(P0.05),土壤有机质和全氮含量也显著增加(P0.05)。褐土肥力主要贡献因子为有机质、全氮和碱解氮。褐土区土壤养分含量基本呈上升趋势,说明土壤肥力总体上得到了改善。土壤有机质和全氮含量是褐土区农业生产和可持续发展的重要影响因素,加大有机肥的投入,对提高褐土的综合肥力具有重要意义。     

潮土区29年来土壤肥力和作物产量演变特征

【目的】 潮土是我国重要的农业土壤,是小麦和玉米的主产区。本研究对29年来全国潮土长期定位试验监测的数据进行了分析,明确了潮土区土壤养分状况、肥力水平以及产量变化特征,为潮土区的养分管理和合理施肥提供科学依据。 【方法】 基于分布在我国12个省、市、自治区的51个潮土肥力长期监测基地,整理分析了潮土29年来5个肥力指标 (有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH) 以及作物产量随监测年限的变化。监测期10～29年,监测区种植的作物主要为小麦和玉米,种植方式包括小麦?玉米、冬小麦?夏玉米、春小麦?夏玉米轮作。本研究将监测时间分为监测初期 (1988—1997年)、监测中期 (1998—2003年) 和监测后期 (2004—2016年) 三个阶段,并进行了三个监测时期各肥力指标和产量平均值的比较,运用主成分分析法分析了土壤综合肥力的主要贡献因子。 【结果】 潮土有机质、全氮、有效磷、速效钾含量整体呈上升趋势,而pH呈下降趋势。土壤有机质和全氮从监测初期到监测中期分别显著提升了47.1%、37.8%,中期到后期提升未达到显著水平;土壤有效磷从监测初期到监测后期逐步提升226%,监测初期与后期差异显著;土壤速效钾从监测初期到中期略有下降,监测中期到后期显著提升了30.4%;土壤pH呈下降趋势,尤其从监测中期的8.14到监测后期的7.78;潮土区常规施肥下小麦和玉米产量的变化随时间呈现出明显上升的趋势,监测中期小麦的平均产量比监测初期显著增加了87.6%,监测中期与后期产量差异不显著;玉米的平均产量从监测初期到监测中期显著提升了111%。主成分分析结果表明,潮土区土壤全氮和有机质是潮土综合肥力的主要影响因素。 【结论】 经过10～29年的常规施肥,潮土区土壤的单一肥力、综合肥力以及作物产量先后都得到了显著提高,虽然pH有明显降低。土壤综合肥力和作物产量的变化主要取决于土壤全氮和有机质含量,因此,施肥过程中要适当控制氮肥的比例和用量。      

长江中下游粮食主产区25年来稻田土壤养分演变特征

【目的】目前我国的水稻产量约占粮食总产量的一半以上,面积占耕地总面积的30%,为了探明我国水稻土土壤养分和肥力的演变特征,科学合理地指导稻田土壤养分管理和施肥,本文对长江中下游水稻主产区20世纪80年代以来国家水稻土长期动态监测数据进行了整理分析。【方法】利用时间趋势分析和中值分析的方法对长江中下游地区稻田土壤养分随时间的变化趋势进行了分析,分别总结了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)的含量以及土壤p H在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;用统计分析得出不同监测时期施肥量的变化情况;运用主成分分析的方法对上述6大肥力指标对该区土壤综合肥力属性的年代变化趋势所产生的作用和影响进行了分析,得出不同监测时期土壤肥力主要贡献因子和限制性因子的变异情况。【结果】1)我国长江中下游地区稻田土壤有机质、全氮和碱解氮含量与监测初期相比均略有升高,其中有机质含量从监测中期到监测后期上升趋势明显(P0.05),碱解氮从监测初期到中期也呈显著性增加趋势(P0.05);2)监测25年来,土壤有效磷含量从12.4 mg/kg增加到12.9 mg/kg,土壤速效钾含量总体上呈稳中有升的变化趋势,与监测初期相比,监测中期和监测后期的速效钾含量分别增加了13.9 mg/kg和17.9 mg/kg;3)土壤p H值总体呈缓慢降低的趋势,下降了0.37个单位,表明在当前的施肥和田间管理措施下我国水稻土存在一定的酸化趋势;4)土壤全氮、碱解氮与有机质含量变化存在显著的正相关关系(P0.01),且变化趋势基本一致;5)与监测初期相比,20 25年后水稻土土壤肥力主要贡献因子由全氮、碱解氮和有机质转变为全氮、碱解氮和速效钾,主要限制因素从有效磷和速效钾含量的缺乏转向p H值的逐渐降低。【结论】在农民习惯的耕作施肥管理条件下,该地区稻田土壤养分含量基本呈上升趋势,说明土壤肥力总体上得到了改善;但土壤p H在一定程度上已显现出对土壤肥力的限制性作用,所导致的酸化趋势需要关注。另外,从农田养分平衡管理的角度看,土壤速效钾和有效磷仍然是该区稻田持续生产和农业持续发展的重要影响因素,在施肥过程中对钾与磷的投入仍需加强,而氮肥施用量需要合理控制。     

丹阳市土壤肥力演变趋势及原因分析

本文对15年来丹阳市土壤肥力变化趋势及原因进行了分析,认为土壤有机质、速效P呈上升趋势,速效K、基础地力产量呈下降趋势,不同土壤类型养分变化不尽一致;秸秆还田是维持和提高土壤有机质的重要措施;化学肥料的大量使用是土壤N素、P素水平提高的重要原因,土壤K素匮乏是农作物产量进一步提高的主要障碍。     

我国不同地区土壤肥力监测报告（1998—1997）——东北区土壤肥力变化趋势及原

通过１０年土壤监测数据分析表明,在常规施肥和管理水平下,东北区三种主要种植制度中,施肥区玉米、水稻连作作物产量较高并呈上升趋势,玉米与大豆轮作产量较低但下降趋势不明显。玉米、水稻连作土壤有机质和全氮基本稳定,有效磷呈上升趋势,碱解氮和速效钾下降趋势明显。玉米,大豆轮作,土壤养分均呈下降趋势。主要原因是施肥量的影响。表现出的农田养分平衡状况是磷有余而钾不足。     

旱塬长期施肥的产量效应与土壤肥力演变

９年定位试验的分析结果表明：旱地作物产量，肥料效应与降水有明显的相关性，根据降水年型分析肥料的增产效果，丰水年ＮＰＭ＞ＮＰ＞Ｍ＞Ｐ；平水年ＮＰＭ＞ＮＰ＞Ｍ＞Ｎ＞Ｐ；干旱年ＮＰＭ＞ＮＰ＞Ｍ＞Ｐ＞Ｎ。钾肥只在丰水显示增产效果，ＮＰＭ，Ｍ或ＮＰ长期施用，不但能够培肥地力，保持土壤养分平衡，而且能够增强土壤贮水性，提高水分利用率。     

近30年华北平原粮食主产区土壤肥力质量时空演变分析——以山东禹城市为例

土壤肥力质量的时空演变分析有助于了解区域土壤肥力变化情况和变化规律,对制定相应的农业管理措施,进一步提升土壤生产力,稳定粮食产量具有重要意义。本文以华北平原典型区禹城市为例,进行了土壤肥力质量时空演变分析。结果表明:自1980年以来,经过近30年的耕作和中低产田改造,禹城市土壤肥力质量显著提高,尤其在土壤肥力质量较差的区域,土壤质量提升更显著;土壤肥力质量空间变异性减弱,土壤肥力水平趋于一致,且空间变异受自然因素的影响降低,更多的受到人为管理因素的影响。     

西南紫色土不同施肥措施下土壤综合肥力评价与比较

【目的】 为探求长期不同施肥处理对作物产量的影响和土壤综合肥力的演变,寻求合理评价西南紫色土区域土壤综合肥力的方法。 【方法】 本研究以7年的定位试验的数据为基础,运用内梅罗指数法、相关系数法和因子分析法对不施肥对照 (CK)、化肥优化施用 (OP)、在化肥优化基础上有机肥氮替代50%化肥氮 (MF)、在化肥优化基础上有机肥氮替代100%化肥氮 (OM) 4个处理的土壤肥力进行综合评价。 【结果】 不同施肥处理下蔬菜和玉米的平均产量均表现为MF处理最大。在蔬菜季,MF处理显著提高了产量,相比OP和OM处理,榨菜分别增产27.8%和16.0%,大白菜分别增产28.6%和8.7%;在玉米季,MF处理的产量最大,为9907 kg/hm2,显著高于OP和OM处理,分别增产1199 kg/hm2和1273 kg/hm2。通过分析土壤单项肥力指标与作物产量的相关关系表明,土壤有机质、全氮和有效磷与作物产量均存在显著或极显著正相关关系,表明土壤有机质、全氮和有效磷对紫色土土壤肥力贡献大,是表征紫色土土壤肥力的重要指标。用3种评价方法计算的不同施肥处理的土壤综合肥力指数值 (IFI) 均表现为OM > MF > OP > CK,施用有机肥处理 (MF和OM) 处理IFI值要显著高于优化施肥处理。3种评价方法的IFI值与作物产量均呈显著或极显著关系,但3种评价方法的相关系数平均值从大到小表现为相关系数法 (0.5292) > 内梅罗指数法 (0.5252) > 因子分析法 (0.5130),表明相关系数法比内梅罗指数法和因子分析法更可靠。 【结论】 在蔬菜?玉米轮作体系下,有机肥氮替代部分化肥氮能增加作物产量,提高土壤综合肥力水平。从3种评价方法的精确性来看,相关系数法比内梅罗指数法和因子分析法更可靠,在实践中优先使用。     

长期不同施肥下紫色土综合肥力演变及作物产量响应

为了综合评价长期不同施肥处理下紫色土肥力的变化趋势,寻求既能提高土壤肥力又能获得高产的紫色土科学施肥模式,该文以国家紫色土肥力与肥料效益监测基地长期定位试验数据为基础,运用内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价。结果表明,20 a间不同施肥处理土壤肥力发生了不同的变化趋势,长期不施肥(对照)与偏施化肥氮肥、氮钾肥土壤综合肥力指数(integrated fertility index,IFI)随着时间的推移逐渐下降,平衡施肥的氮磷钾、氮磷钾+牛粪、1.5倍氮磷钾+秸秆还田、氮磷钾+秸秆还田处理的IFI指数随着时间的变化有一定的波动,但相对于试验前都有不同程度的提高。各平衡施肥处理年均IFI值比对照分别提高34.5%,36.8%,52.3%,50.1%;通过IFI指数与各养分指标之间相关分析发现,土壤有机质、全磷、速效磷含量对紫色土土壤肥力的贡献较大;20 a产量变化趋势表明,平衡施肥产量明显高于偏施肥处理,其中长期秸秆还田配施NPK肥,增产效果最佳;相对产量与IFI指数呈S型曲线关系,紫色土IFI指数维持在1.63~2.01之间,可以实现相对最高产量;作物产量与土壤综合肥力指数二者之间呈显著的线性正相关关系,应用改良的内梅罗指数法计算的综合肥力指数能较好地反映土壤肥力状况。长期平衡施肥可以提高作物产量和土壤肥力,其中氮磷钾化肥配合秸秆还田是维持土壤肥力、实现作物高产的最佳培肥方式。     

长期不均衡施肥对紫色土肥力质量的影响

利用长期定位试验研究了不均衡施肥对紫色土土壤肥力、肥料利用率和养分平衡状况的影响。结果表明,连续11年不施肥,耕层土壤有机质和全氮含量降低,施用化肥的各个处理土壤有机质和氮素含量稳中有升,其中以NPK均衡施用增幅最大。所有施磷处理,土壤速效磷含量与试验前相比都有大幅度提高;无论施钾与否,土壤缓效钾含量均比试验前降低,稻草还田土壤缓效钾下降最少。不均衡施肥降低了肥料利用率和肥料的增产效果。每季施N.150kg/hm2,维持了土壤氮素肥力;每季施P2O560～75.kg/hm2,磷素都有赢余;除秸秆还田处理钾素有盈余外,其余各处理钾都亏缺。     

近30年中国玉米气候生产潜力时空变化特征

气候变化背景下中国玉米气候生产潜力变化趋势及其空间差异值得关注。在1981年-2010年日气象数据、玉米生育期数据和土壤数据基础上,该文采用GIS技术和AEZ模型结合的方法,模拟了30a平均中国玉米生产潜力和中国玉米生产潜力变化趋势。研究得出:近30a中国春玉米气候生产潜力变化趋势为每5a变化-887～1689kg/hm2,空间差异明显,东北地区西部、黄淮海平原北部和黄土高原部分地区气候生产潜力呈降低趋势,黄淮海地区南部和南方绝大部分地区呈增加趋势。中国夏玉米气候生产潜力变化趋势为每5a变化-589～1768kg/hm2,除黄淮海平原北部呈降低趋势外,其他地区夏玉米气候生产潜力呈增加趋势。中国春玉米、夏玉米气候生产潜力呈下降趋势地区玉米光温生产潜力在近30a显著增加,气候干旱化是主要影响因素。该研究可为中国玉米生产宏观决策提供支持。     

近30 a玛纳斯县北部土壤有机碳储量变化

研究玛纳斯县北部土壤有机碳时空变异特征,可以为当地土壤肥力管理提供理论依据。本文采用地统计学和GIS相结合的方法,研究了玛纳斯县北部地区1980-2011年间土壤有机碳的时空变异特征。研究结果表明:研究区32a来1m深土体土壤有机碳密度和储量呈现增加的趋势,分别较1980年二次土壤普查时增加1.81kg/m2和7.7×106kg;2011年0～20、>20～60和>60～100cm土壤有机碳质量分数平均值为5.74、4.44和2.17g/kg;0～20cm和>20～60cm土壤有机碳含量符合正态分布特征,相应土壤有机碳变异函数理论模型分别符合指数和球状模型;0～20cm土壤有机碳和>20～60cm土壤有机碳均具有中等程度的空间变异性,土壤有机碳的空间分布受土壤母质、地形等结构因素和耕作、施肥等随机因素的共同影响并呈现出南部和东北部高,中部地区偏低的分布特征;>60～100cm土壤有机碳呈现出南部高北部低的空间分布特征。本文获取了玛纳斯县北部地区土壤有机碳时空变异特征,该结果对研究区域土壤肥力管理具有重要意义。     

近30年扬州市耕地土壤肥力变异特征及其驱动因素分析

  【目的】   揭示耕地土壤肥力变异特征及其影响因素,以指导长江中下游粮食主产区农业生产与耕地保育。   【方法】   江苏省扬州市是长江中下游粮食主产区的典型区域,选取扬州市1984年与2014年土壤pH、全氮、有效磷、速效钾和有机质作为土壤综合肥力评价指标,采用内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数,采用GIS和地统计学相结合的方法,确定各项肥力指标和综合肥力指数的时空变异特征和分布格局,通过回归分析探究土壤肥力差异的主控因素。   【结果】   1) 30年间 (1984—2014年) 长江中下游粮食主产区耕层土壤有机质、全氮和有效磷含量分别增加了6.01 g/kg、0.33 g/kg和21.21 mg/kg,速效钾含量降低了9 mg/kg,土壤pH降低了0.77。土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈中等变异性,土壤pH呈弱变异性;2) 30年间耕地土壤肥力指数增加0.31,年度间稳定,呈中等变异性和中等空间自相关性,耕地土壤肥力水平上升明显。耕地土壤肥力等级1984年以Ⅲ级为主、占总耕地面积的73.27%,2014年以Ⅱ级为主、占比76.20%;3) 成土母质、土类、亚类、土壤质地、土地利用方式对长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力变异达到极显著影响 (P < 0.01)。1984年和2014年土地利用方式能够独立解释53.9%和58.0%的耕地肥力演变差异,是长江中下游粮食主产区30年耕地土壤肥力变异最主要影响因素。   【结论】   长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力总的呈增加趋势,肥力等级由1984年的以Ⅲ级为主,提升到2014年的以Ⅱ级为主。土地利用方式是长江中下游粮食主产区 (扬州市) 30年间耕地土壤肥力变异的最主要驱动因素。     

近30年中国主要耕地后备资源的时空变化

为了增强对中国耕地后备资源变化的理解,以便更好的利用和管理中国有限的土地资源,提高生态保育水平,确保区域生态安全,文中采用LandsatTM、CBERS、HJ1、"北京一号"等遥感影像数据(包括1980s末、1995年、2000年、2005年、2008年和2010年共6期)分析未利用土地的时空演变,运用土地利用动态度模型、分布密度模型、未利用土地变化强度指数模型、重心模型和转移矩阵等数学方法分析未利用土地的时空演变格局。基于这些数学模型的计算结果,揭示出中国未利用土地近30a来的演变特征:1)中国未利用土地总量持续减少,共净减少了11545.14km2,且在除了1995-2000年的其余4个监测时段均为净减少,但减少量趋缓。2)中国未利用土地的动态度总体表现为先增大后减小,在2005-2008年达到峰值0.06%后逐渐减小。3)中国未利用土地变化也表现出明显的空间异质性,净减少最多的省份是黑龙江省,共净减少了4469.08km2,其次为新疆维吾尔自治区净减少了3725.93km2;净增加最多的是内蒙古地区,共净增加了2942.44km2。同时未利用土地变化强度指数也呈差异性分布,黑龙江省和山东省总体处于高度减少区,甘肃、宁夏和吉林省总体处于中度减少区,内蒙古地区总体处于中度增加区。4)未利用土地与耕地、草地、水域间的相互转化较为剧烈。未利用土地减少去向主要以草地生态恢复、耕地开垦、水域面积扩展等占用为主,同时伴随着因草地退化、耕地撂荒退化和水域干枯水面缩减后成为未利用土地的状况。5)作为中国主要的耕地后备资源,从20世纪80年代末至2010年,未利用土地开垦为耕地的重心已经由东北的黑龙江省向西北的新疆维吾尔自治区、甘肃省和山东省的黄河三角洲地区转移。近30a来中国的未利用土地格局发生了如此剧烈的变化,有的变化有助于改善区域生态环境,而有的变化确加剧了当地脆弱的生态环境,因此对于未利用土地的开发和利用,应该因地制宜,实行先评价再利用和保护的策略。     

旱地长期施肥对土地生产力和肥力的影响

本文总结了半干旱黑垆土区 1 990～ 1 999年长期定位施肥的试验结果 .有机肥在提高旱地生产力和土壤肥力方面起着主导作用 .在施入等量氮磷养分下 ,平均有机肥增产 4 6 6% ,有机肥 +化肥增产4 4 8% ,化肥增产 2 2 4 % .施肥后效和土壤肥力均随施肥量的增加而提高 .后效的增产率在 3年内的约占原施肥处理的 1 / 4～ 1 / 3.