有机无机肥配施对水稻氮素利用率与氮流失风险的影响

农田土壤–作物系统对畜禽粪便有一定的消纳作用,有机粪肥与无机氮肥配施是未来农业生产中进一步增加产量、减少化肥施用和保护环境的重要生产模式。本研究采用盆栽试验,分析在施用一定量有机粪肥基础上,不同无机氮肥用量对水稻产量、氮素利用率和氮流失风险的影响,探讨有机肥与无机氮肥的最优比例,为有机肥施用条件下稻田无机氮肥的合理施用提供科学依据。结果表明:与单施有机肥(M)相比,配施0.8倍的无机氮肥效果最佳,水稻产量、株高、分蘖数、籽粒吸氮量和氮肥利用率达最高。有机肥作底肥时,水稻生长前期田面水无机氮浓度随配施无机氮肥量的增加而增加,而后期配施无机氮肥各处理田面水氮素浓度则随着氮肥施用量的增加呈现先降低后升高趋势,其中,增施0.4倍、0.6倍和0.8倍无机氮肥时稻田田面水氮素浓度较单施有机肥处理分别降低17.5%、11.9%和9.3%,差异达显著水平(P0.05)。与单施无机氮肥处理(N)相比,同样以0.8倍无机氮肥+有机肥处理作物产量和氮肥利用率最高,田面水氮浓度降低了30.2%,差异达显著水平(P0.05)。综上,消纳有机肥基础上,在满足作物需氮量的前提下,无机氮肥与其配比为1︰1时,既可以提高水稻增产潜力,又降低稻田氮素流失风险和适当减少稻田无机氮肥施用量。     

秸秆与地膜覆盖对旱作土娄土碳氮组分的影响

为探明不同覆盖方式对土壤有机碳氮组分的影响及其机制,为旱作农田覆盖措施的选择提供理论和实践依据。在陕西关中土娄土地区冬小麦-夏玉米轮作体系下进行田间试验,设置秸秆覆盖(SM)、半膜覆盖(HFM)、全膜覆盖(FM)和不覆盖(NM)4种处理,研究不同覆盖措施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、微生物量碳氮(MBC、MBN)、可溶性有机碳氮(DOC、DON)以及0~200cm土壤剖面硝态氮和水分分布的影响。结果表明,与不覆盖处理相比,秸秆覆盖处理的土壤SOC、MBC、MBN、DOC质量分数提高3.9%、67.5%、56.2%和18.0%(P0.05),但土壤DON质量分数显著下降。全膜覆盖处理显著降低土壤DOC、DON质量分数及100~200cm土层水分储量(P0.05),但对MBC、MBN、SOC以及TN无显著影响。半膜覆盖显著降低SOC和DON的质量分数,对TN、MBN和DOC影响不显著,但显著提高MBC质量分数;半膜覆盖处理膜间的土壤MBC、MBN以及DOC质量分数均显著高于膜下,而膜间土壤DON质量分数及0~20cm、20~100cm、0~200cm土层硝态氮质量分数与累积量均低于膜下。秸秆覆盖处理与全膜覆盖处理均显著提高表层土壤(0~20cm)硝态氮质量分数和累积量,显著降低20~100cm和100~200cm土层硝态氮累积量。总体而言,秸秆覆盖提高SOC、MBC、MBN以及土壤表层硝态氮累积量,有利于提高土壤肥力,是西北土娄土区值得推广的覆盖栽培模式;薄膜覆盖降低硝态氮向深层土壤淋溶的风险,但对土壤肥力的长期影响尚不明确。     

吉林省春玉米种植区土壤磷库特征及磷素淋失风险评价

【目的】探明春玉米主产区主要土壤类型的磷库特征,合理评估该区域土壤磷素淋失风险,为减少磷投入、实现土壤磷养分的高效利用及减小养分流失所导致的环境风险提供参考。【方法】于2018年在吉林省春玉米种植区,采集4种主要土壤类型(黑土、黑钙土、白浆土、暗棕壤)表层土(0～20 cm),测定全磷、速效磷(Olsen-P)和水溶性磷(CaCl_2-P)含量,分析土壤CaCl_2-P与Olsen-P含量的关系,确定4种土壤类型磷素淋失的临界值。【结果】黑土、黑钙土、白浆土和暗棕壤全磷含量平均值依次为0.48,0.51,0.55和0.79 g/kg,Olsen-P含量平均值依次为73.34,35.85,39.52和37.02 mg/kg。与第二次土壤普查结果相比,4种土壤类型的全磷含量均有所增加。根据《中国土壤》中土壤Olsen-P含量分级标准,可知大部分土壤的Olsen-P含量都处于极好水平(40 mg/kg)。土壤CaCl_2-P和Olsen-P含量之间的关系符合双直线模型。黑土、黑钙土、白浆土和暗棕壤磷素淋失"突变点"所对应的Olsen-P含量分别为78.82,47.37,48.61和54.00 mg/kg,CaCl_2-P含量为0.94,0.54,0.53和0.75 mg/kg。【结论】随着耕种时间的延长,春玉米种植区土壤全磷含量不断增加,其中Olsen-P含量增加更为明显。当土壤Olsen-P含量大于磷素淋失临界值时,41.4%的黑土、33.3%的黑钙土、30.4%的白浆土和22.7%的暗棕壤均存在磷素淋失风险。     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征,为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋,种植制度为冬小麦–夏休闲,无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2,NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪,MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样,测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA,根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数),使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比,NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量,显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109,与CK相比,NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理,而Simpson指数显著低于CK和NPK处理,NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上,共获得35个细菌类群,其中,放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%),占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比,MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845,P < 0.05) 的相对丰度,增加了拟杆菌门 (F = 4.461,P < 0.05) 的相对丰度,3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示,CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异,且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量,这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下,化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度,有机无机肥配施还改变了细菌群落结构,特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度,更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

娄土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议

确定临界土壤磷最佳水平及合理的施肥量可为实现作物高产和减少磷素损失提供理论依据。本研究以“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验为基础，利用长期试验积累数据并结合相关土壤分析，通过米切里西指数模型和两段式线性模型确定了土区冬小麦和夏玉米高产土壤有效磷临界值以及土磷素淋溶阈值并提出了施磷建议。结果表明，该地区冬小麦高产时土壤有效磷临界值为26.2 mg/kg，夏玉米为13.9 mg/kg。土壤有效磷随全磷的增加存在明显的临界点，当全磷含量为1.15 g/kg时，有效磷含量为34.8 mg/kg，高于此值后有效磷随全磷快速增加。土壤有效磷含量大于39.3 mg/kg时，磷素淋溶风险增大。无轮作情况下，当土壤有效磷含量分别为＜25、25～40和＞40 mg/kg时，冬小麦施磷量分别为P2O5 80～95、60～80和10～15 kg/hm2；当土壤有效磷＜15、15～40和＞40 mg/kg时，夏玉米施磷量分别为P2O5 70～85、55～70和10～15 kg/hm2。冬小麦-夏玉米轮作体系下，当土壤有效磷含量分别为＜15、15～25、25～40和＞40 mg/kg时，冬小麦施磷量分别为P2O5 100～120、90～100、80～90和15～20 kg/hm2，夏玉米施磷量分别为P2O5 50～60、45～50、25～40和5～10 kg/hm2。     

不同土壤管理措施下塿土团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,其大小分布影响土壤的功能。本文利用22年土长期定位试验,研究不同土壤管理措施和不同施肥对土壤机械稳定性和水稳性团聚体的分布及其稳定性的影响。土壤管理措施包括裸地休闲、 撂荒和小麦/玉米轮作体系,其中小麦/玉米轮作体系中有9种施肥处理,分别为不施肥（CK）,化肥氮（N）、 磷（P）和钾（K）不同配施5个处理（N、 NP、 NK、 PK、 NPK）,秸秆还田与化肥配合（SNPK）,有机肥与化肥配施2个处理（M1NPK、 M2NPK）。结果表明,不同管理措施显著影响表层（010 cm）和亚表层（1020 cm）土壤的机械稳定性和水稳性团聚体的分布。与作物体系比较,长期休闲可显著增加机械稳定性微团聚体（0.25 mm）的含量,对水稳性团聚体的含量和分布没有显著影响。而长期撂荒显著增加了大于2 mm 的团聚体含量及团聚体的稳定性。长期不同施肥显著影响 030 cm 土层的机械稳定性和水稳性团聚体的分布,总趋势为施肥比不施肥处理降低了1 mm的团聚体含量,增加了0.25~1 mm的团聚体含量,但对土壤团聚体的稳定性没有显著影响。因此,土撂荒22年后显著增加了土壤团聚体的稳定性,而种植作物和不同施肥处理对土壤团聚体的稳定性影响甚微。     

灌溉水平对■土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了3个灌溉水平（600、900和1200 m3/hm2）对土磷素淋失的影响。结果表明, 淋溶到120 cm土体的磷量随灌溉量而增加,尤其是在耕层土壤Olsen-P含量达到约70 mg/kg 时有明显增加,但渗滤液中磷浓度在高灌溉时较低。在施化肥和有机肥条件下,各灌溉水平磷淋失的形态均以可溶性磷为主,3个灌溉水平可溶性全磷分别占总淋失磷量的66%、72%和75%; 颗粒磷约为总磷的30%。可溶性磷中可溶性有机磷和钼酸盐反应磷贡献各占约50%。适量施肥,控制灌溉量是防止磷素淋失的有效手段。     

陕西农田土壤动物群落与长期施肥环境的灰色关联度分析

2001年7月至2002年10月,对陕西黄土区6种长期定位施肥农田土壤动物群落进行调查,采集72个定点土壤样品,通过手捡法和Cobb过筛法,共获得农田土壤动物标本5495只,隶属6门11纲22目;分析测定了土壤环境中的3类土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)和土壤因子的5项指标(耕层全N、有机质含量、有效P、pH、土壤含水率)。以长期定位施肥农田土壤动物5种优势类群、弱势类群以及农田土壤动物个体数为研究对象,应用灰色理论对长期定位施肥农田土壤动物群落与土壤环境之间的灰色关联系数和灰色关联度进行了分析。结果表明,本研究选取的环境因子与农田土壤动物因子的关联表现出一定的规律性,土壤pH和含水量对土壤动物个体总数的影响最大。对农田土壤动物的影响的大小顺序为:全N有机质含水量pH细菌真菌放线菌有效P。优势分析显示,土壤有机质对土壤动物的影响最大,土壤全N的影响次之,其灰色综合关联系数分别为0.6555和0.6444;细菌的影响最小,其灰色综合关联系数为0.5429。土壤因子对农田土壤动物的影响大于土壤微生物。     

覆盖可降解地膜对玉米生长和土壤环境的影响

采用3种不同性质的可降解地膜和一种普通地膜覆盖种植玉米,在玉米生长的不同时期测定土壤水分含量、土壤温度、地膜破损程度等,最后,收获玉米并计产。结果表明,地膜覆盖在玉米生育中期保水效果明显,而在生育前期和后期保水效果不明显;在生育中期保温效果不明显,而在生育前期和后期保温效果明显。降解膜和普通膜的保水、保温和增产效果基本相同;各降解膜对玉米生长和土壤环境的影响无差异。3种降解膜的降解速率为:生物降解膜>生-光双降解膜>光降解膜。     

长期施肥磷素盈亏及其对土壤磷素状况的影响

利用12年长期定位试验研究了长期施肥不同处理土娄土磷素去向和盈亏(平衡)及其对耕层土壤全磷、Olsen P的影响,结果表明,作物吸磷量随施磷量的增加而有所增加,作物对磷的利用有奢侈吸收现象;土壤耕层全磷、Olsen P及其增加量与土壤磷素盈亏呈极显著直线正相关;随肥料施入土壤的磷主要累积在土壤耕层(0~20 cm),施肥过高,特别是化肥配合有机肥施用会引起磷向土壤剖面下层淋移,M1NPK、M2NPK、SNPK、NPK和PK处理分别有34.7、33.0、2.2、8.8和6.4%的磷在100 cm土体内去向不明,有可能被淋洗到更深的土体中。长期不平衡或大量施磷,磷累积表观利用率低于15%,而平衡施肥,可以达到40%以上。