旱地玉米秸秆还田秋施肥生态效应研究

长期定位试验研究结果表明旱地玉米秸秆还田秋施肥具有显著增产效果 ,10年累计玉米籽粒增产12 10～ 17 2 7t/hm2 ,增幅达 2 5 5 9%～ 36 5 2 % ;玉米秸秆增加 5 9～ 13 3t/hm2 ,为秸秆还田提供了充足的有机肥源。秸秆还田秋施肥可起到秋保春墒的作用 ,苗全苗壮 ,养分充分得到有效利用 ,且有利于土壤微生物繁殖 ,促进秸秆等有机物料腐解 ,对提高矿质营养元素有效性 ,改善土壤理化性质有显著作用。     

山西省种养废弃物构成及资源化利用潜力研究

为实现种养废弃物的高效利用,通过文献查阅、实地调研等方式对山西省种养废弃物资源量、利用现状进行了调查,估算出主要的农作物秸秆和畜禽粪尿的资源量,分析其在市域尺度上的分布特征、资源化利用潜力及综合高效利用的途径。结果表明,晋南地区存在大量小麦秸秆,其他地区均以玉米秸秆为主。畜禽粪尿中以牛、猪、羊粪尿居多,且存在晋西北多羊、北中部多牛、晋东南多猪的分布格局。2007—2015年山西省农作物秸秆产量由1.27×10~7t增加到1.54×10~7t,畜禽粪尿的产生量由1.82×10~7t增加到2.02×10~7t,且山西省种养废弃物的总产量近几年逐渐趋于稳定。若将山西省种养废弃物肥料化,其相当于有机质、N、P、K分别为1.54×10~7、1.25×10~5、5.28×10~4、1.04×10~5t,若将其能源化则可转化为标准煤1.05×10~7t或沼气4.59×10~9m~3,资源化潜力巨大。研究表明,山西省种养废弃物资源种类多、数量大,地域性差异大,资源化利用的空间较大,应力争通过肥料化、能源化、饲料化及其他利用途径,实现种养废弃物资源的多途径综合高效利用。     

施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响

采用通气法进行不同秸秆还田方式、施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨挥发影响的研究。结果表明,秸秆还田同秋季耕翻深施肥结合,可以大幅度减少春玉米农田土壤氨挥发损失。试验测定期间,春施肥各处理的田间土壤氨挥发总量较大且处理间有明显差异,特别是秸秆直接还田春施肥处理(S3)氨挥发量最高,达30.36kg/hm2,较不施肥处理多挥发26.91kg/hm2,田间氨挥发损失占到施N肥总量的17.94%;秋施肥各处理的田间土壤氨挥发总量介于5.57~6.92kg/hm2间,田间氨挥发损失仅占施N肥总量的0.28%~1.18%,各处理间差异甚微,氨挥发损失总量极低。春施肥同秋施肥处理间比较,田间土壤氨挥发总量也存在明显差异,以秸秆覆盖间(S2、A2)差异最小,为2.65kg/hm2,以秸秆直接还田间(S3、A3)差异最大,为25.58kg/hm2,氨挥发损失增加了1.77%~17.06%。     

长期氮磷配施对褐土细菌多样性及土壤酶活性的影响

为探明不同氮磷化肥配施对土壤细菌群落结构和酶活性的影响,以山西寿阳褐土长期施肥定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK（不施肥）、N₁P₁(N:60 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2)、N₂P₂(N:120 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2)、N₃P₃(N:180 kg·hm^-2;P:112.5 kg·hm^-2)和N₄P₄(N:240 kg·hm^-2;P:150.0 kg·hm^-2),采集玉米收获后耕层（0～20 cm）土样,通过Illumina HiSeq高通量测序技术,对土壤细菌16S rRNA的V3-V4区进行测序;采用比色法测定土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,分析细菌群落结构与土壤酶活性之间的相关性。结果表明,4...     

施肥和降水年型对旱地玉米产量及水分利用的影响

在我国北方半湿润偏旱区的山西省寿阳旱农试验区,经过长达10a的定位试验结果表明,施肥可使水分利用效率明显提高,是不施肥处理的2.25倍;旱地玉米产量和水分利用效率,同时受生育期降水量和播前土壤贮水量两个因素的影响。干旱年份,玉米产量的提高更依赖于土壤水分、养分的协调供应,施肥的增产效果受到土壤水分亏缺的限制,合理施肥、培肥土壤、保蓄水分,可增强旱地玉米抵御干旱的能力;丰水年份和正常年份,肥料的增产作用得到充分发挥,丰水年份应注意蓄水保墒。     

长期不同施肥下褐土养分及酶活性的生态化学计量特征

  【目的】  研究长期不同施肥条件下褐土养分含量和与土壤有机质水解、碳氮磷有效性相关的酶活性及其化学计量变化特征,以深刻认识农田土壤元素循环的生物地球化学特征。  【方法】  依托1992年开始的山西寿阳旱地农田生态系统野外长期定位试验,选取其中不施肥对照(CK),4个单施无机肥处理(N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄),3个无机肥和有机肥配施处理 (N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂) 和1个单施有机肥处理 (M₆) 进行研究。于1992、2001、2006和2016年,分析了表层土壤 (0—20 cm) 中有机碳(C)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮 (AN) 和有效磷 (AP) 含量及与碳氮磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶 (β-1,4-glucosidase, BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosidase, NAG)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性。计算土壤养分之间和酶之间的化学计量比 (C∶TN、C∶TP、TN∶TP和lnBG/lnNAG、lnBG/lnALP、lnNAG/lnALP)。计算酶向量角度 (vector angle) 和向量长度(vector length)。以向量角>45°或者<45°的多少来评价微生物受磷、氮限制的程度,向量角>45°越多表示微生物受磷限制越强,向量角<45°越多表示微生物受氮限制越强。以向量长度评价微生物受碳限制的程度,向量长度越长表示微生物受碳限制越强。  【结果】  1) 除N₄P₄处理土壤C : TN显著高于M₆处理外,其他化肥和有机肥处理之间C : TN和C : TP不存在显著差异,而土壤TN : TP在各施肥处理下显著低于M₆处理 (P<0.05)。与CK相比,M₆处理C∶TN显著降低了30.2% ,TN∶TP显著升高了41.0%;N₄P₄处理C∶TP显著降低了23.3%,TN∶TP降低了17.6% (P>0.05)。土壤C∶AN平均为2.11～2.29,处理之间无显著差异;土壤C∶AP和AN∶AP随化肥和有机肥投入量增加而降低,4个有机肥处理的土壤C∶AP和AN∶AP降幅大于4个化肥处理。2)长期N₂P₂、N₃P₃和N₄P₄处理下,土壤lnBG/lnNAG、酶向量角度和酶向量长度略高于各有机肥处理(P>0.05),而lnNAG/lnALP略低于各有机肥处理(P>0.05);与1992年 (试验开始年)相比,施肥处理后土壤lnBG/lnNAG均升高,lnNAG/lnALP均降低,向量角整体>45°,向量长度增加了11.1%～52.4%。3)相关性分析表明, AN与BG、NAG、ALP活性、lnBG/lnNAG及lnNAG/lnALP之间存在显著相关性;土壤C∶TN、C∶AN与酶活性lnBG/lnNAG、土壤TN∶TP与lnNAG/lnALP之间存在显著正相关,lnBG/lnALP与任何环境因子间都不存显著相关性。  【结论】  长期单施化肥易增加作物对有机碳的消耗和土壤稳定态磷素固持,微生物面临的碳、磷限制加剧;有机肥带入土壤的有机氮,加速了有机质分解,显著提高了土壤有效磷含量,有效缓解资源限制,促进褐土元素周转。综上,长期施肥显著改变了褐土元素化学计量特征,引起酶化学计量非稳态变化,土壤酶活性表现出强烈的资源依赖性。     

秸秆还田方式对旱地玉米产量和水分利用效率的影响

基于中国北方干旱地区18年的长期秸秆还田田间定位试验,开展了不同秸秆还田方式及施肥时期对春玉米产量及水分利用效率影响的比较研究.结果表明:与春施肥对应处理相比,不同方式秸秆还田秋施肥具有显著增产效果,18年累计增产玉米籽粒9.71～15.58 t/hm2,增产率为8.33％～16.19％;同时,玉米生育期耗水量减少,土壤贮水量增加,水分利用效率明显提高.4种不同秸秆还田方式对春玉米18年总产量、总水分利用效率的贡献从大到小依次为:秸秆过腹还田、秸秆覆盖还田、秸秆粉碎直接还田、秸秆未还田.不同的降水年型,对各处理玉米产量和水分利用也存在较大影响.正常年型玉米产量最高,偏旱年型玉米水分利用效率最高.秸秆覆盖还田秋施肥对偏旱年份的增产及水分利用效率提高的效果尤为突出.     

土壤有效磷和磷形态对磷肥施用次数的响应

磷肥在土壤中易被固定是磷肥利用率低的主要原因,为研究施肥次数对磷肥有效性的影响,依托山西省晋中市寿阳县长期施肥试验基地,采集3个不同有效磷（Olsen-P）水平（19.4、24.2、49.7 mg·kg-1）的褐土,将等量的磷肥（磷酸二氢钾）1次与分3次分别添加到不同Olsen-P水平的土壤中,恒温培养90 d,间隔取样11次测定土壤Olsen-P含量,培养结束后测定土壤磷形态,分析施肥次数对土壤有效磷含量、固磷率和磷形态的影响,解析不同施肥次数下磷肥有效性的差异特征。结果表明,施肥90 d后,磷肥分3次施用的土壤Olsen-P含量比1次施用显著增加,在3个Olsen-P水平增加率依次为21.0%、13.5%和9.4%;而磷肥固定率则显著降低,在3个Olsen-P水平降低率依次为8.0%、6.8%和10.5%。米氏方程能更好地拟合土壤对磷的固定过程,磷肥1次施用的最大固磷率大于分3次施用,但达到最大固磷率50%的时间短于分3次施用。磷肥1次施用下,磷的固定率随Olsen-P水平增加而降低;分3次施用下,在高Olsen-P水平（49.7 mg·kg-1）的土壤上,磷的固定率比低Olsen...     

旱地秋季深施肥对土壤微生物的影响

晋东旱作地区秋季深施肥比春季浅施肥有显著的增产作用。本文就旱地秋季深施肥和春季浅施肥对土壤微生物的影响进行了研究。结果表明，深秋季深施明显啬了土壤微生物数量；加强了土壤呼吸强度，固氮强度，纤维分解强度及作物根际效应。对提高土壤营养水平和矿质营养元素的有效性，改善土壤理化性质有显著作用。