不同有机肥及用量对矿区复垦土壤有效磷含量及供磷特性的影响

为研究有机肥培肥复垦土壤过程中磷的有效性如何变化、不同有机肥在什么施磷水平下能使作物取得最大生产效率以及合理培肥土壤,依托采煤塌陷定位培肥试验基地(山西省孝义市偏城村),在4个磷水平下(0,25,50,100 kg/hm²)研究不同肥料(鸡粪、猪粪、牛粪和化肥)对玉米产量及土壤速效磷含量的动态变化。经过2年的田间试验,结果表明:(1)施用有机肥和化肥均能显著提高玉米籽粒产量,随着施磷量的增加,玉米籽粒产量呈先增加后基本不变的趋势,通过构建2年磷肥效应方程发现,化肥、鸡粪、猪粪和牛粪处理的最佳施磷量范围分别为67.54~83.02,24.91~38.65,26.10~29.26,50.33~58.38 kg/hm²,可见,3种有机肥推荐施磷量均小于化肥处理;(2)玉米吸磷量和磷肥利用率在各施磷水平下均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪>化肥。玉米吸磷量随施磷水平的增加呈先增后基本不变的趋势,磷肥当季回收率表现为随施磷水平的增加呈下降趋势;(3)连续施肥2年后,不同施肥处理在采煤塌陷区复垦土壤上影响的土壤有效磷深度不同。其中,化肥处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—60 cm土层Olsen-P含量;鸡粪处理在50 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量,而100 kg/hm²磷水平下显著提高Olsen-P含量到60 cm土层;猪粪处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量;牛粪处理仅对表层Olsen-P含量有影响。总之,不同有机肥处理之间对作物生长和土壤Olsen-P含量的影响均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪,且不同有机肥对于新复垦土壤的推荐施肥量不同,鸡粪和猪粪的推荐施磷量最少,其次为牛粪处理。     

不同有机肥与化肥配施对氮素利用率和土壤肥力的影响

【目的】不同类型畜禽粪便有机肥在成分和性质上存在明显差异，本文研究了华北地区主要有机肥与化肥以不同比例配施后，对作物氮素吸收利用及土壤养分的影响，以期为本地区有机肥的科学利用提供理论依据和数据支撑。【方法】在华北平原冬小麦–夏玉米种植区进行田间试验。以推荐养分施用量 (每季作物N 225 kg/hm2) 为基础，设置了1个常规单施化肥处理 (CF)，12个鸡粪、猪粪和牛粪氮分别与化肥氮配比处理 (有机肥氮素占比25%、50%、75%、100%)，化肥及3种有机肥的加倍单施处理，同时设1个不施肥处理为对照，共18个处理。分析了作物的氮素吸收量、氮素利用效率，测定了0—20、20—40 cm土层土壤氮、磷、钾含量。【结果】常规施肥量下，单施鸡粪、猪粪、牛粪处理的氮素收获指数 (NHI) 均与化肥处理相当，平均为79.06%；单施牛粪处理的氮素生理利用率 (NPE) 为64.42 kg/kg，显著高于化肥处理；而单施鸡粪、猪粪处理的NPE与化肥处理相当，平均为55.14 kg/kg。与常规施肥量相比，加倍施用鸡粪、猪粪和化肥处理的显著降低NHI值和NPE值，而加倍牛粪处理的NHI与NPE值没有降低。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥配施的处理间NHI与NPE值均未表现出显著性差异，且与单施化肥的处理相当。常规施氮量下，单施猪粪、鸡粪处理的氮素偏生产力 (PFP) 和回收率 (NRE) 接近，均值为分别39.67 kg/kg和41.85%，达到了单施化肥处理的水平，而牛粪处理的氮素PFP以及NRE仅为29.08 kg/kg和15.6%，显著低于化肥、鸡粪和猪粪处理。与常规施氮量相比，加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥处理的氮素的PFP值平均降低了49.1%，氮肥NRE值平均降低了23.2%。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥各配施比例处理的氮素PFP和NRE值均达到了单施化肥的水平。与单施化肥相比，单施有机肥以及有机无机配施没有明显提高土壤全氮含量，但显著提高有效磷和速效钾含量，单施鸡粪、猪粪处理土壤表层有效磷含量分别是单施化肥处理的5.82和7.06倍。【结论】推荐施肥量下，鸡粪或猪粪单独施用或配施少量化肥氮，牛粪配施75%左右的化肥氮可实现与化肥相当的氮素利用效率，同时提升土壤肥力。在实际生产中应根据有机肥特性调节有机肥与化肥配施比例，实现有机肥的科学利用。     

不同有机肥对采煤塌陷区土壤氮素矿化动态特征研究

为揭示不同有机肥对煤矿复垦土壤氮素矿化特性的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,采用室内好气培养法,研究在40%含水量和30℃培养条件下,施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)后在0~161天的氮素矿化动态特征,以明确不同有机肥对该矿区复垦土壤氮素矿化特征,从而预估不同有机肥的供氮特性,为合理施用有机肥进行低产农田的培肥改造提供科学依据。结果表明:(1)各处理0~14天铵态氮含量均随培养时间的延长迅速下降,与培养时间呈极显著负相关关系(P<0.01),14~161天土壤铵态氮含量维持在较低水平,培养结束时,各处理铵态氮含量均低于1.31mg/kg。(2)各处理土壤硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量变化均呈近似的“S”形曲线递增,表现为0~56天缓慢增加,56~84天迅速增加,84天至培养结束(161天)其含量基本不变。培养结束时不同处理间硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量整体上均表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白,且鸡粪较猪粪和牛粪处理间存在显著差异,猪粪和牛粪较空白处理间存在显著差异(P<0.05)。(3)不同施肥处理出现氮素净矿化的时间点不同,其中鸡粪处理在第14天时最早出现净矿化现象,而猪粪和牛粪在培养28天后才出现明显的氮素净矿化。(4)不同施肥处理在培养的不同阶段硝态氮和矿质氮累积速率不同,但整体趋势一致,表现为培养0~84天各处理土壤累积矿化波动较大,56~84天达到峰值,培养84~161天各处理矿化速率平稳下降。总体来看,有机肥的施入能有效促进煤矿复垦土壤氮素矿化,从而提高土壤氮素有效性。其中,施鸡粪较猪粪和牛粪对提高矿区复垦土壤有效氮效果更好。4种处理的氮素矿化效果总体表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白。     

矿山生态型水蓼对施用猪粪土壤中磷的吸取净化效果

【目的】 针对猪粪不合理利用导致土壤中磷过剩和磷流失的突出问题,明确磷富集植物矿山生态型水蓼 (Polygonum hydropiper) 对施用猪粪土壤磷的吸取净化效果,为高效提取施用猪粪土壤中的过量磷,降低磷素的流失风险提供科学依据。 【方法】 采用微区模拟试验,根据农田磷肥安全用量 (< 200 kg/hm2),设1、2、3 kg/m2共3个猪粪用量,以不施猪粪为对照 (CK),共4个处理,每处理3次重复。在矿山生态型水蓼收获期 (移栽后3个月) 采集植物地上部,采用微波消解仪 (CEM MARS5, USA) 消解—全自动间断化学分析仪 (AQ2, UK) 测定植株磷含量,分析矿山生态型水蓼对猪粪处理土壤中磷的富集能力。在矿山生态型水蓼移栽前和收获后按5点采样法分别采取0—20 cm和20—40 cm土层土壤样品,测定土壤样品中的水溶性磷和有效磷含量,分析种植矿山生态型水蓼前后猪粪处理土壤中易溶性磷含量的变化情况。 【结果】 不同用量猪粪处理下,矿山生态型水蓼地上部生物量较不施猪粪处理分别显著增加了18.4、24.6和42.0 g/株,最大时高达不施猪粪处理的2.16倍。各猪粪处理矿山生态型水蓼地上部磷含量显著高于不施猪粪处理,较不施猪粪处理分别增高了0.60、0.91和1.49 g/kg,最高为施猪粪处理的1.53倍。矿山生态型水蓼地上部磷积累量随猪粪用量的增加而显著增大,较不施猪粪处理分别增加了P 84.0、124和236 mg/株,最高为不施猪粪处理的3.32倍。各处理下,种植矿山生态型水蓼后0—20 cm土层中的水溶性磷和有效磷含量与种植前相比均显著降低,水溶性磷含量降低了74.9%～81.5%,有效磷含量降低了48.9%～60.0%;20—40 cm土层的水溶性磷和有效磷含量均无明显变化。 【结论】 种植矿山生态型水蓼能显著减少表层土壤中水溶性磷和有效磷量,高效吸取净化猪粪带入土壤中磷。因此,在高磷含量的土壤上种植、收获矿山生态型水蓼,是降低土壤磷素流失风险的有效生物手段。      

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。     

鸡粪等有机肥料的养分释放及土壤有效铜、锌、铁、锰含量的影响

采用室内培养法研究鸡粪、牛粪和猪粪等畜禽有机肥料的矿化率和速效氮、磷、钾养分释放特性,并探讨施用有机肥料对土壤有效铜、锌、铁、锰含量的影响.结果表明,鸡粪、牛粪和猪粪等畜禽有机肥料当季(120d)有机碳矿化率分别为87.5%、71.9%和55.4%,碱解氮释放量分别为39.9%、20.6%和35.3%,速效磷释放量分别为24.6%、61.3%和34.8%,速效钾释放量分别为78.8%、36.8%和41.5%.供试条件下土壤有效铜、锰含量增加,但有效锌含量降低,施用鸡粪可使土壤有效铁含量增加,而施用牛粪和猪粪则使土壤有效铁含量降低.     

鸡粪等有机肥料的养分释放及对土壤有效铜、锌、铁、锰含量的影响

采用室内培养法研究鸡粪、牛粪和猪粪等畜禽有机肥料的矿化率和速效氮、磷、钾养分释放特性,并探讨施用有机肥料对土壤有效铜、锌、铁、锰含量的影响。结果表明,鸡粪、牛粪和猪粪等畜禽有机肥料当季(120d)有机碳矿化率分别为87．5％、71．9％和55．4％,碱解氮释放量分别为39．9％、20．6％和35．3％,速效磷释放量分别为24．6％、61．3％和34．8％,速效钾释放量分别为78．8％、36．8％和41．5％。供试条件下土壤有效铜、锰含量增加,但有效锌含量降低,施用鸡粪可使土壤有效铁含量增加,而施用牛粪和猪粪则使土壤有效铁含量降低。     

基于稻麦轮作农田土壤锌累积的猪粪安全施用量

【目的】 针对江苏省规模养殖废弃物超排,严重引起环境污染且资源大量浪费的突出问题,开展了稻麦农田猪粪有机肥替代化肥后耕层土壤重金属Zn的变化特征研究,并基于耕层土壤Zn累积速率探讨了猪粪有机肥安全施用量,为规模养猪场有机肥安全利用技术推广提供科学依据。【方法】 采用田间定位试验方法,根据稻麦两熟制农田猪粪有机肥用量,设对照（CK）、化肥（CF）、25%猪粪+75%化肥（25% PM）、50%猪粪+50%化肥（50% PM）、75%猪粪+25%化肥（75% PM）、100%猪粪（100% PM）、125%猪粪（125% PM）和200%猪粪（200% PM）,共8个处理,每个处理3次重复。在2013和2014年水稻收获期,分0-10 cm和10-20 cm两个土层采集5点混合土壤样品。采用HF-HNO₃-HClO₄消煮和DTPA浸提-原子吸收分光光度法分别测定土壤总Zn和有效态Zn含量,分析不同量猪粪有机肥施用后土壤总Zn和有效态Zn的变化特征和累积速率。根据农业安全生产二级标准,结合不同猪粪有机肥施用量的耕层土壤总Zn年累积速率,分析稻麦农田猪粪有机肥可安全施用年限。【结果】 稻麦农田猪粪有机肥施用后第3、4年水稻收获期,0-10 cm和10-20 cm土层总Zn和有效态Zn含量,以及总Zn和有效态Zn的累积速率,均随着猪粪有机肥施用比例提高呈线性增加趋势。2014年水稻收获期,不同猪粪有机肥处理耕层0-10 cm土壤总Zn和有效态Zn含量的变化范围分别为91.1~236.5和8.9~49.4 mg/kg,年累积速率变化范围分别为6.6~42.9和1.9~2.0 mg/（kg·a）,即耕层土壤年累积的有效态Zn含量占总Zn含量的比例为28.0%~31.3%。由耕层0-10 cm土壤总Zn的年累积速率可知,稻麦农田猪粪有机肥可安全施用年限随着猪粪有机肥施用比例提高呈现乘幂方程的降低趋势。在农业安全生产二级标准内50年尺度上猪粪有机肥氮替代比例为11.1%~12.5%,20年尺度上猪粪有机肥氮替代比例为33.6%~35.5%。【结论】 猪粪有机肥连续施用后,稻麦两熟农田耕层土壤Zn存在累积效应,并随着猪粪有机肥施用量增加呈线性增强的趋势。基于该定位试验的耕层土壤总Zn累积速率,建议短期猪粪有机肥氮替代率不超过35%,中长期猪粪有机肥氮替代率不超过12.5%。     

不同有机肥对设施土壤有效磷累积与淋溶的影响

采用田间试验,研究了不同有机肥对设施土壤有效磷累积、淋溶及季节性变化的影响。结果表明,等磷量条件下,鸡粪、猪粪处理与化肥处理相比,更能增加土壤Olsen-P的累积量和淋溶量,且施用量越大作用越明显。鸡粪TC3、猪粪TS3土壤表层Olsen-P累积量分别比化肥高出50.60%、70.29%;20 cm以下淋溶量分别比化肥处理高出159.5%、111.6%。商品有机肥与化肥相比降低了表层Olsen-P含量,且用量越大作用越明显;商品有机肥土壤淋溶量也低于化肥处理,但用量越大,淋溶量有上升趋势。设施土壤Olsen-P含量高低与施肥时期密切相关,周年呈现"M"形变化规律。不同肥料影响不同,影响大小顺序为猪粪>鸡粪>化肥>商品有机肥。因此,为减少设施土壤Olsen-P的累积与淋溶,鸡粪、猪粪施用量要适当减少,商品有机肥可适当增加。     

有机肥在侵蚀退化土壤生产力恢复中的作用研究

风蚀土壤施用不同有机肥和化肥的作物反应以及土壤生产力恢复效果的试验在温室条件下进行,旨在探讨经济高效恢复风蚀退化土壤的生产力的有机肥种类。结果表明,猪粪、鸡粪、腐熟牛粪对表土完全损失的土壤生产力恢复效果最好;新鲜牛粪的作物产量较低,宜腐熟后施用;苜蓿、兵豆、燕麦青体和麦秸有效磷低,短期内恢复土壤生产力的效果差;磷肥容易被高钙底土固定,效果低于有机肥。鸡粪中磷的有效性高,猪粪供磷多,腐热牛粪供磷稳,而麦秸含有效磷最少。有机肥除了提供丰富的磷素,还有保护其磷素免被土壤固定,促进作物吸收利用的作用。有机肥中的Olsen-P和树脂磷与生物产量相关性极显著,Olsen-P作为有机肥培育土壤的有效磷指标比树脂磷更适用。