长期不同施肥条件下红壤性水稻土双季稻氮肥回收率的变化特征

在江西进贤红壤性水稻土上连续种植双季水稻26年,分析了在化肥氮用量相同条件下,不施肥（CK）, 单施氮肥（N）, 施用氮、 磷化肥（NP）, 氮、 钾化肥（NK）, 氮、 磷、 钾化肥（NPK）和氮磷钾配施有机肥（NPKM）处理的水稻氮肥回收率的演变特征及其增产效应。结果表明,不同施肥条件下的化肥氮回收率差异显著,26年的平均氮肥回收率 N 处理为 9.4%~11.6%、 NP为13.0%~18.5%、 NPK为19.8%~26.1%, NPKM为14.1%~22.9%。磷、 钾肥混施和与有机肥配施可显著提高水稻氮肥回收率,且对早稻的贡献大于晚稻,NPK和NPKM处理的早稻氮肥回收率比晚稻平均高6.3和8.8个百分点。N和NK处理的早稻和晚稻氮肥回收率均随年度增加而显著降低,平均每年下降约0.6个百分点,而NPK、 NPKM处理的氮肥回收率基本保持稳定。与NPK相比,NPKM处理早稻和晚稻籽粒产量分别增加19.0%和21.7%。因此,NPKM处理在提高化肥氮的回收率和高产稳产方面都是红壤性水稻土上可持续的施肥模式。     

长期施肥对我国6种旱地小麦磷肥回收率的影响

为阐明长期施肥下小麦磷肥回收率的时间及空间变化特征,对我国6种旱地土壤（红壤、黑土、均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土和黄棕壤）长期不同施肥下的磷肥回收率及相关指标进行了分析。结果表明,长期施用NPK化肥（NPK）,均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土、黄棕壤上小麦当季磷肥回收率随时间增加而显著升高,每年平均分别上升 0.80、0.60、1.30和0.44个百分点;化肥有机肥配施（NPKM）,每年平均上升0.25～1.72个百分点。黑土上小麦磷肥回收率长期施用NPK的变化不大,施用NPKM的显著升高,平均每年上升 0.50个百分点;红壤上磷肥回收率NPK处理呈下降趋势,平均每年下降 0.86个百分点,而NPKM处理保持平稳,说明施用有机肥有利于提升磷肥回收率。不同土壤上小麦当季磷肥回收率的变化速率与土壤磷的形态密切相关,以无机钙磷为主要形态的土壤（均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土）小麦磷肥回收率均高于以有机磷为主要形态的黑土和以无机闭蓄态磷为主要形态的红壤。小麦当季磷肥回收率受土壤性质的影响,与土壤全磷和pH值之间具有显著的正相关关系（P0.05）。     

我国典型农田长期施肥小麦氮肥回收率的变化特征

为阐明长期不同施肥下小麦氮肥回收率的时间演变特征及空间差异,为农田氮肥合理施用及提高氮肥回收率提供科学依据,对我国典型农田土壤—塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、石灰性紫色土和红壤上设置的15-24年的长期试验的氮肥回收率及相关数据进行统计分析。结果表明,长期单施氮肥（N）、氮钾配施（NK）下,小麦氮肥回收率随时间延长而显著降低,降低速率为红壤（7.24）＞黄棕壤（4.16）＞塿土（1.48）、中性紫色土（1.44）、潮土（1.06）＞石灰性紫色土（0.60）;化肥配合及与有机肥配施（NP、NPK、NPKM）的氮肥回收率在潮土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土上随时间变化不大。化肥配合施用（NPK）下,塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、红壤和石灰性紫色土上的小麦氮肥回收率平均值分别为76.8%、73.4%、56.4%、44.9%、44.4%、33.8%、41.7%、33.6%、26.2%。小麦氮肥回收率以北方暖温带的塿土、潮土、褐土大于南方中亚热带紫色土和北方中温带的黑土。     

红壤长期不同施肥对玉米氮肥回收率的影响

为阐明长期不同施肥下玉米氮肥回收率的变化特征,揭示影响红壤玉米氮肥回收率的关键土壤因素,为红壤氮肥合理施用和提高氮肥回收率提供科学依据,在湖南红壤上连续观测了18年不施肥,施氮、磷、钾化肥,化肥配施有机肥和单施有机肥条件下玉米氮肥回收率的变化特征及其原因。结果表明,与施用化肥相比,玉米的子粒产量和植株氮素积累量在化肥配施有机肥下分别增加了61.5%和63.1%。氮、磷、钾化肥施用8年后,玉米氮肥回收率呈显著下降趋势,年平均下降速率达3.34个百分点;而化肥配施有机肥下氮肥回收率以每年1.24个百分点的速率显著增加;单施有机肥下氮肥回收率保持持平并略有上升。土壤pH、全氮和有机质含量均与氮肥回收率呈显著线性正相关,其中土壤pH对氮肥回收率的影响最明显。在土壤pH 4.5～6.3范围内,红壤pH每降低1个单位,玉米氮肥回收率下降10.9%。长期施用化肥的土壤pH以每年0.06的速率下降;单施有机肥尽管可缓解土壤酸化,但玉米产量较低,而化肥配施有机肥能同时抑制土壤酸化和提高玉米产量及氮肥回收率。因此,化肥配施有机肥具有明显的增产和保肥效果,是红壤上农业生产可持续性的施肥模式。     

长期不同施肥下我国3种典型土壤重金属的累积特征

采用现场采样及室内分析测试方法,观测了1989年开始的红壤、黑土和灰漠土17a不同施肥（不施肥、施用化肥、化肥与有机肥配施和单施有机肥）下重金属元素Cu、Cd、Zn、Pb和Cr含量随时间序列的变化,阐明长期施肥下3种土壤中重金属元素的累积变化过程和富集特征。结果表明,灰漠土各处理的重金属含量在17a间持平;红壤和黑土中Zn、Pb和Cr含量17a间没有显著变化,各个处理间也没有显著差异,但施用有机肥处理的Cu和Cd含量则显著增加,其快速增加期起始于试验开始的5～6a后。其中红壤Cu含量在1996年之后的3a中由41mg·kg^-1左右快速增加到64mg·kg^-1左右,之后在高浓度持平;Cd含量则在最近的10a中从0.20～0.30mg·kg^-1直线上升到1.30～1.50mg·kg^-1。黑土Cd在6a中快速增加了2.4倍和1.4倍,2000年后在高浓度基本持平。红壤的Cu和Cd、黑土的Zn和Cd之间存在极显著正相关关系,表明其可能来源一致。长期施用有机肥是红壤和黑土中重金属显著富集的重要原因,有机肥的质量对土壤重金属的累积起重要作用。     

不同农业施肥制度对红壤稻田土壤磷肥力的影响

采用田间定位试验研究了几种不同农业施肥制度对红壤稻田土壤肥力的影响。结果表明：（１）在移耕农业，施化学Ｎ肥和ＮＫ施肥制下，农田系统磷素亏缺量大，７年间达１４０ｍｇ／ｈｍ＾２以上，土壤有效磷降低；（２）有机农业和施化学Ｐ肥施肥制可促进农田系统磷素平衡，改善土壤供磷状况，提高稻株含磷量和磷累积量；     

长期不同施肥下红壤性水稻土综合肥力评价及其效应

以江西进贤红壤性水稻土长期试验为基础,运用模糊数学及统计学方法进行土壤肥力综合评价及其效应研究,以期达到土壤培肥的目的.结果表明,有机质、速效氮、速效磷、速效钾、物理性粘粒、团聚度和团聚体稳定率为研究区土壤肥力评价最小数据集,由其所得评价结果具有高度代表性和科学性.NPKM的SFI值最大且与其他处理均呈显著差异.NPKM、2NPK、NPK各处理SFI值分别高出对照(CK) 31.3％、13.0％和10.1％.SFI值的时间演变为NPKM处理先增后降,临界年限在第12年,N和CK处理缓降,其它处理缓增.一定范围内,二次曲线较直线更能揭示作物产量与SFI的关系,进一步拟合发现,SFI和作物相对产量间符合“S”型波尔兹曼生长曲线,SFI增至0.60时,相对产量增幅趋零,NPKM处理(SFI=0.688)已属于此;模拟可知,作物产量趋稳时相应施肥年限表现为NPKM (2a) ＜2NPK (8a) ＜NPK (9a) ＜NP (11a) ＜K、NK (13a)＜P(14a)处理.综上,长期平衡施肥(NPKM、2NPK和NPK)明显提高土壤综合肥力,NPKM更为显著,但其现状对作物增产已无效,应减施或不施若干年;长期偏施肥对土壤肥力贡献不力,尤其是长期单施氮反使土壤肥力下降.     

长期施肥对红壤性水稻土有机磷组分的影响

以19年肥料长期定位试验为背景,应用Bowman和Cole的有机磷分组方法,对红壤性水稻土有机磷组分及其变化进行了研究。结果表明:红壤性水稻土耕层有机磷含量较高,为225.93～322.47mgkg-1,占土壤全磷的28.59%～42.34%。土壤有机磷各组分中以中度活性有机磷含量最高,平均为134.80mgkg-1,占有机磷总量的51 58%;中度稳定性有机磷(92.46mgkg-1)占35.38%;高度稳定性有机磷(20.35mgkg-1)占7.79%;活性有机磷含量最低(13.67mgkg-1),占5.23%;长期施肥对土壤各组分有机磷量产生影响,耗磷处理,主要是中度活性有机磷和活性有机磷下降,降低量以CKNK处理。施磷主要促进中度稳定性有机磷和高度稳定性有机磷的增加,增加幅度以NPK+OMPNPK处理。不同施肥措施对土壤有机磷和无机磷库的耗竭或积累速度是不同的,耗磷条件,土壤有机磷/无机磷的比值上升,施磷使有机磷/无机磷比值下降.土壤供磷强度与有机磷/无机磷的比值呈显著负相关(r=-0.9497* ,r0.05=0.878)。     

长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响

利用长期定位施肥试验并结合盆栽试验,研究长期不同施肥模式对双季稻产量和土壤基础地力的影响,并分析水稻产量和肥料贡献率对土壤不同基础地力的响应。结果表明:长期施用氮磷钾肥(NPK)或氮磷钾肥配施稻草(NPKS)有利于双季稻产量的增加。NPK处理的早稻产量、晚稻产量和年总产量分别较对照(CK)处理增产100.7%、67.0%和81.9%,NPKS处理分别增产113.8%、77.7%和93.7%。CK处理早稻基础地力产量随试验年限的增加呈极显著下降趋势(p0.01),晚稻基础地力产量在试验的前9年随年限增加呈极显著下降(p0.01),之后基本维持稳定。长期施用氮磷钾肥或氮磷钾肥配施稻草有利于土壤基础地力的提升。土壤基础地力产量和基础地力贡献率均表现为NPKSNPKCK。NPK和NPKS处理早稻基础地力产量分别较CK提高38.5%和68.1%,晚稻分别提高25.8%和49.0%。NPK和NPKS处理早稻基础地力贡献率分别较CK提高21.4%和54.9%,晚稻分别提高12.8%和22.8%。无论施肥或不施肥,早晚稻产量均随土壤基础地力产量提高而增加;肥料对早晚稻产量贡献率随基础地力产量提高而极显著降低。土壤有机质、全氮、速效钾是影响土壤基础地力的主要养分因子,土壤全磷、全钾、碱解氮、有效磷对土壤基础地力也产生重要影响。     

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。     

Release and migration of colloidal phosphorus from a typical agricultural field under long-term phosphorus fertilization in southeastern China

Purpose

Colloid-facilitated migration of phosphorus (P) is a widely accepted phenomenon in surface and subsurface environment. Release and migration of colloidal P (P_coll) in agricultural fields are closely related to P fertilization regimes. In this study, a site-specific experiment with rice/oilseed rape rotation was conducted to determine the export potential of P_coll from the field and literatures reporting the impact of P fertilization regimes on release and migration of P_coll in other agricultural fields were compared.

Materials and methods

In this 2-year field experiment, four P fertilization regimes (no fertilizer control, inorganic P fertilizer of low and high rates, and swine manure treatment) with three replicates were conducted. Floodwater and runoff samples were collected in flooding season and the 100-cm-depth soil samples were collected after both crops’ harvest seasons. Colloidal particles were separated by microfiltration and ultracentrifugation processes and determined gravimetrically. The P_coll value was calculated as the difference between the concentration of total P in non-ultracentrifuged and ultracentrifuged samples. The same method was applied for the colloidal mineral elements (Fe and Al) and organic carbon.

Results and discussion

Total P concentration in paddy floodwater significantly increased after fertilization but decreased quickly in the following days, maintaining at 6.0 mg m^?2. In soil extracts, concentration of P_coll was low but stable, which ranged from 6 to 22 % of total P after oilseed rape season and from 7 to 18 % after rice season. In runoff samples, there were positive correlations between P_coll, colloidal Fe (Fe_coll), colloidal Al (Al_coll), and colloidal TOC (TOC_coll); the majority of P forms was molybdate reactive P. In both crops’ seasons, the amount of colloids increased with soil depth. Content of soil P_coll was low and occupied 0.1–2 % of total P. The literature review showed that P_coll in soil solution, runoff, and leachate ranged from 1.4 to 94 % of total P.

Conclusions

These results suggested that although the concentrations of P_coll were not high, they widely distributed in paddy floodwater, runoff, and soil profile. Fertilization regimes and planting systems had a significant influence on the contents of P_coll. Moreover, the P_coll binding with Fe/Al minerals and organic carbon might be an alternative route of P loss in paddy field.

     

黄土旱塬黑垆土长期肥料试验土壤磷素和磷肥效率的演变特征

依托甘肃平凉定位试验(1979年—),分析长期不同施肥下土壤磷素和磷肥效率的演变特征,为黄土旱塬雨养农田合理施用磷肥提供参考。试验包括6个处理:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配合(NP)、秸秆还田加氮和隔年施磷(SNP)、单施农家肥(M)和农家肥加氮磷(MNP),种植制度为4年冬小麦-2年春玉米的一年1熟轮作制。结果表明,试验进行38年后,长期无磷投入(CK、N)处理耕层土壤全磷和Olsen-P含量及磷活化系数比试验开始时下降,而施磷处理(NP、SNP、M和MNP)土壤全磷分别增加22.8%、14.0%、38.6%和56.1%,Olsen-P相应提高99.1%、48.4%、206.4%和375.6%,磷活化系数分别是开始时的1.7倍、1.3倍、2.2倍和3.1倍。随试验年限延长,CK处理耕层土壤全磷基本不变;N和SNP耕层土壤全磷呈下降趋势,每年下降速率为1.9 mg·kg~(-1)和2.6 mg·kg~(-1);NP、M和MNP处理呈增加趋势,每年增加速率分别为1.2 mg·kg~(-1)、1.9 mg·kg~(-1)和2.8 mg·kg~(-1)。CK和N处理Olsen-P呈下降趋势,年下降速率分别为0.03 mg·kg~(-1)和0.09 mg·kg~(-1);NP、SNP、M和MNP处理土壤Olsen-P呈增加趋势,年增量分别为0.29 mg·kg~(-1)、0.24 mg·kg~(-1)、0.46 mg·kg~(-1)和0.89 mg·kg~(-1)。作物产量与耕层土壤Olsen-P含量呈极显著正相关(小麦R~2=0.116 9,n=132;玉米R~2=0.332 4,n=54)。施磷处理(NP、SNP、M和MNP)玉米的磷肥回收率、利用率和农学效率大于小麦,而生理效率小麦大于玉米;各处理磷肥效率4个指标的大小顺序均为SNPNPMNPM,玉米磷肥效率的4个指标都随试验年限延长而提高。M较MNP处理P投入减少了14.2%,小麦、玉米磷素效率降低14.3%~69.5%、0.8%~75.5%。总之,有机无机结合是黄土旱塬区培肥地力、提高作物产量和资源利用效率的施肥措施。     

长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势

【目的】依托中国东北典型农田设置的公主岭黑土长期培肥试验,研究长期培肥条件下黑土地区玉米产量和氮肥效应的时间演变趋势,阐明氮肥利用率和土壤养分之间的相关性,为指导我国建立长期培肥模式和提高氮肥利用率提供依据。【方法】本文选择不同有机肥用量(M0、M30和M60)下不施肥处理(CK)、施氮肥(N)、施磷钾肥(PK)和平衡施肥(NPK),共计12个处理,研究长期培肥对玉米的氮肥农学效率、氮肥当季利用率和氮肥累积利用率的影响。【结果】有机肥料和化肥(NPK)对玉米均具有显著增产效果,有机肥化肥配施可降低玉米产量的变异系数(CV)和提高可持续性指数(SYI)从而保证玉米的持续稳产高产。平衡施肥条件下的氮肥农学效率、当季利用率和累积利用率随着施肥年限的延长呈上升趋势并且达到显著或极显著水平;常量有机肥区和高量有机肥区的土壤肥力得到显著提升,氮肥效应随时间演变趋势分别为变化不显著和显著降低趋势。氮肥利用率与土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤速效钾呈显著负相关。【结论】在相对较高的肥力条件下,黑土地区玉米氮肥效应呈显著下降或变化不显著的趋势将为高肥力条件下有机肥部分替代化肥提供科学依据。     

长期不同施肥下潮土磷素的演变特征

【目的】研究在施磷量相等的条件下长期施用有机肥和化肥对潮土全磷、有效磷的演变的影响,为潮土地区农业生产和地力培育提供理论依据。【方法】以河南封丘的肥料长期定位试验(开始于1989年)为平台试验设置7个处理,即有机肥(OM)、1/2有机肥+1/2化肥(1/20M)、氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、磷钾(PK)、氮钾(NK)和不施肥处理(CK)分析比较了不同处理土壤的全磷、有效磷含量及两者比值的演变规律。【结果】所有施磷处理土壤全磷均与试验年份呈显著线性相关,1/2有机肥+1/2化肥、有机肥和氮磷钾处理土壤全磷年均增加量为0.0083、0.0081和0.011 g/kg;各处理2008~2010年3年平均土壤有效磷含量大小顺序为PKOM1/20MNPKNPCKNK施磷处理下试验进行的前11年土壤有效磷快速增加,以后达到稳定状态;有机肥处理和1/2有机肥+1/2化肥处理土壤有效磷与全磷的比值显著高于氮磷钾处理,试验20年后有机肥处理和1/2有机肥+1/2化肥处理有效磷/全磷是氮磷钾处理的1.9和1.4倍。磷素平衡与全磷及有效磷含量均达到了极显著相关相关系数分别为0.981和0.886。磷素盈亏每增加100 kg/hm2土壤全磷含量增加0.04 g/kg土壤有效磷含量增加约为2 mg/kg。试验20年后其他理化性质与土壤全磷、有效磷含量之间的相关关系均未达到显著水平。但土壤有机质和土壤全氮与有效磷/全磷的相关系数达到了显著水平,说明土壤有机质和全氮含量提高有利于土壤磷素的活化。【结论】土壤全磷和有效磷的演变都显著受磷素盈亏的影响。在每年P_2O_5投入量相当于135 kg/hm~2时施用化肥更加有利于潮土全磷含量的提高;经过21年的不同施肥处理,平衡施用化肥处理有效磷含量只能维持在7 mg/kg左右这一水平处于中低水平,依旧需要磷的投入才能维持作物的高产。施用有机肥可以在不增加施磷量的条件下增加作物可吸收利用的磷。因此减少施磷量增施有机肥可能成为潮土地区减肥增效的重要手段。     

我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征

【目的】传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用的肥料氮的比例,没有反映肥料氮在土壤中的残留及其利用情况。利用长期定位试验能反映土壤氮库变化的优势,分析不同施肥条件下作物的传统氮肥利用率(氮肥表观利用率)和真实利用率,揭示我国典型区域氮肥的真实利用和损失状况。【方法】本研究选用了两种旱地土壤(北京褐潮土和郑州轻壤质潮土)和两种水旱轮作土壤(重庆紫色土和武汉黄棕壤)上的长期定位试验(15~31年)在4种施肥处理,即不施肥(CK)、单施化肥氮(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)和化肥氮磷钾与有机肥配施(NPKM)处理取样分析比较作物吸氮量、土壤全氮演变、年均氮肥表观利用率与真实利用率,并计算了不同施肥条件下的氮肥表观损失率与真实损失率。【结果】3个施肥处理,褐潮土、轻壤质潮土、紫色土和黄棕壤上的平均氮肥真实利用率为47.6%、56.6%、57.0%和56.3%,显著高于氮肥表观利用率(33.6%、42.1%、37.8%和25.8%)。这是因为NPK和NPKM处理的肥料氮在土壤氮库中的每年速率积累为N 6.26~37.3 mg/kg的。氮肥真实利用率在褐潮土和轻壤质潮土上比表观利用率高10.9%~17.5%在紫色土和黄棕壤上高18.6%~32.9%,说明传统氮肥利用率更为低估水田轮作下作物的真实利用率。NPK和NPKM处理,褐潮土和轻壤质潮土的氮肥表观利用率以每年1.76~2.49个百分点的速率显著上升,氮肥真实利用率以每年1.50~2.29个百分点的速率显著上升,说明华北旱地上化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加氮肥的利用率,减少氮肥的损失。黄棕壤上的氮肥真实利用率在显著增加而表观利用率没有显著增加,是由于NPK和NPKM处理的黄棕壤全氮含量以每年N17.5~37.3 mg/kg的速率在显著增加说明化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加黄壤的氮库库容。【结论】目前我国农田氮肥利用率普遍被低估约20%尤其是在土壤全氮含量变化较大的水旱轮作农田。     

我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望

【目的】施肥是农业增产的主要措施,显著影响着土壤质量的变化,因此,长期施肥与土壤质量关系一直是植物营养与肥料研究的热点。近30年来我国农业生产投入不断增长粮食产量自上世纪90年代起实现了十一连增对土壤的养分收支影响巨大。研究我国近30年主要农田土壤质量的变化对维持和提高土壤质量,保持粮食高产稳产有重要意义。【方法】我国持续进行的长期肥料试验约50个,覆盖了主要种植制度和土壤类型。依据本专辑论文有关长期施肥对土壤主要理化性状的影响,综述了我国长期不同施肥模式和施肥量土壤质量的变化特征,并依据研究内容和国际研究热点提出了我国今后长期定位试验研究的方向及驱动力。【结果】1)本专辑收集了论文31篇,60%以上研究内容集中在土壤有机质和磷素有效性的演变,表明土壤有机质质量和磷素库源平衡在我国农田土壤质量评估中起着决定性的作用。2)连续30年单施化肥,东北黑土有机质呈缓慢下降趋势,每10年下降1 g/kg左右,其他区域稳定缓慢上升,每10年上升1.4~2.5 g/kg。长期无机肥配施有机肥及秸秆还田,土壤有机质呈显著上升趋势,30年平均上升幅度西北和华北高达51%和68%,南方旱地和长江流域水田平均为24%。3)我国农田有机物料碳的利用效率平均为16.3%,呈现随水热梯度增加而降低的趋势。其中,西北和东北地区平均为22%~26%,明显高于华北的13%和南方旱地或水田的10%;4)土壤有效磷含量受施肥影响显著。每季作物施磷(P)20~33 kg/hm~2,土壤全磷和有效磷可维持平衡或明显增加,年平均上升速率因土壤类型和磷肥施用量不同存在较大差异,每年最大可提高2.1 mg/kg;化肥配施有机肥有助于活化土壤磷,对于有效磷有更大的提升空间最高可达9.3 mg/kg。5)施用化肥土壤磷素以有效性较高的无机形态(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P)累积,化肥配施有机肥显著增加了活性较高的有机磷组分(活性有机磷、中活性有机磷),有利于土壤有效磷的稳定供给。【展望】我国目前集约化种植下,农田有机物料的投入仍是影响土壤有机质平衡的第一要素。我国土壤有机质和有效磷含量仍有增加的空间,还需加强有机物料的投入。土壤质量研究今后还应加强土壤生物指标和土壤生态和健康功能研究加强土壤质量演变趋势研究采用模型模拟、预测与预警土壤质量,并通过模型的选择和参数的确定促进模型在生产实践中的应用。     

长期不同供磷水平下南方黄泥田生产力及磷组分特征

红壤性水稻土磷素易受铁、铝等固定而有效性低,过量施用磷肥则产生磷素淋失风险,研究不同供磷水平下黄泥田生产力、磷库平衡及磷组分特征,可为磷素高效管理提供依据。本研究基于福建黄泥田连续30年的供磷定位试验,研究连续30年3个供磷水平下[不施磷肥(CK)、30 kg(P_2O_5)·hm~(-2)(P1)、60 kg(P_2O_5)·hm~(-2)(P2)]水稻(1987—2004年为双季稻,2005年始种植单季稻)产量演变规律,并于试验的第31年分析土壤有效磷、全磷、无机磷库与有机磷库组分变化。结果表明,连续30年施用磷肥,与CK相比,早稻、晚稻与单季稻历年平均产量P1处理分别提高64.9%、37.0%与19.9%, P2处理分别提高67.0%、41.2%与20.4%,差异均显著。不同稻作制度下黄泥田磷肥的增产效果为早稻晚稻单季稻。与P1处理相比,P2处理第31年土壤有效磷含量提高190.5%,全磷含量提高32.4%,差异均显著;Al-P、Fe-P、Ca-P含量与无机磷含量均显著提高,Al-P、Fe-P占无机磷比重分别提高2.12个百分点与4.40个百分点,但O-P比重降低9.45个百分点,差异均显著。施磷肥总体提高了活性有机磷(LOP)与中等活性有机磷(MLOP)含量,降低了高稳定性有机磷(HSOP)含量,P2处理表现尤为明显;增施磷肥, LOP与MLOP占有机磷比重增加, HSOP比重降低。籽粒或秸秆产量与Al-P、Fe-P、Ca-P、MLOP、LOP含量呈显著正相关。综上,黄泥田连续30年施磷肥增产效果明显, P1与P2处理的产量无显著差异,但P1处理呈现磷表观亏缺。增施磷肥提高了无机磷Al-P、Fe-P、Ca-P比重,有机磷组分呈现由活性较低的形态向活性较高的形态转化趋势。每茬60 kg(P_2O_5)·hm~(-2)可维持磷素养分表观平衡并保持适宜的有效磷水平。     

长期施肥条件下设施蔬菜地土壤养分变化研究

设施蔬菜地土壤与其相邻露地菜田土壤比较,有机质、N、P、K、有效S、有效Mg、有效Mn、有效B、有效Zn和有效Cu含量随着设施蔬菜地使用时间延长而增加,其中有机质和N、P、K增加幅度为:磷钾氮有机质;但土壤有效Ca和有效Fe含量明显下降,且种植蔬菜时间越长含量越低。设施蔬菜地土壤及其地下水硝态N含量也显著增加,其中土壤耕作层和地下水硝态N含量分别增加2.10～8.44mg kg和5.56～49 25mg L。