沙地滴灌春玉米最适氮磷钾配方施肥研究

探索沙地春玉米(Zea mays L.)最适滴灌施肥方案是提高其产量和生物量积累的有效途径.采用三因素D饱和最优设计试验,研究了不同氮磷钾配方施肥对玉米产量及拔节期、抽雄期和收获期玉米干物质量的影响,结果表明:(1)氮磷钾不同配施可提高产量32.60％～52.90％;产量方程和两因子互作效应分析表明,氮磷钾配施有效提高...     

磷肥在旱地红壤上的后期效应及其作用机制

红壤地区施入的磷肥很容易被吸附固定而留存于土壤中,降低磷肥利用效率,留存于土壤中的磷对土壤生态功能和作物养分供应的后续效应值得关注。基于旱地红壤长期施肥定位试验,探讨常规施肥处理（CK）以及短期施入不同磷肥量（P2O5,0、50、100、150和1 000 kg·hm-2）多年后土壤养分、土壤氮循环过程和作物产量的变化特征。通过多元统计分析方法探讨不同磷肥处理下,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳和氮转化过程的潜在速率以及产量等因子间的相互关系及其与磷的后期效应的关系。结果表明,在短期投入高剂量磷肥（1 000 kg·hm-2, P1000）27年后,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳与常规施肥处理相比无明显差异,但显著提高了土壤pH和氮循环相关过程速率,包括氮矿化速率（Nitrogen mineralization rate, Nmin）、固氮酶活性（Soil nitrogenase activity, SNA）、潜在硝化速率（Potential nitrification rate, PNR）（P < 0.05）,同时降低了净N2O排放潜能（Net N2O production rate, NN2O）（P < 0.05）。与不施磷（P0）和短期投入低剂量磷肥处理（50,100,150 kg·hm-2）相比,P1000处理中,土壤有效磷（AP）、氮矿化速率、固氮酶活性、潜在硝化速率和潜在N2O产生速率（PN2O）分别增加了33.3%～76.4%、88.2%～388.1%、111.4%～4 826.3%、22.6%～152.4%和13.8%～78.9%（P < 0.05）,同时净N2O排放潜能也降低了64.6%～78.9%（P < 0.05）,表现出明显的磷后效,且在作物生长季更为明显。相关分析和冗余分析表明AP和pH是影响以上土壤生物化学活性最主要的因子。近三年作物平均产量在所有处理中无显著差异,但与土壤TP、AP和pH呈显著正相关;但在长期尺度上（1992—2019年）,P1000处理相对于其他低磷处理累积增产效应达3%～23%。以上结果表明,酸性红壤中短期大量施用磷肥多年后,由于大量磷肥投入导致的土壤pH提升和磷的缓释效应,使得磷肥在促进土壤肥力、微生物活性和土壤氮循环转化活性方面表现出较明显的后期效应。     

不同施肥措施及复垦年限下土壤团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体的数量和质量直接影响着土壤性质和有机碳固存。研究长期不同施肥措施及复垦年限对采煤塌陷区土壤团聚体的重量分布比例及其稳定性的影响,为该区域的农业生产和土壤质量提升提供科学依据。采集复垦6年和11年定位试验不同施肥处理耕层土样,选取不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MNPK)4个处理,利用干筛法和湿筛法获得4种粒径的团聚体/粉黏粒组分(> 2 mm、0.25-2 mm、0.053-0.25 mm和< 0.053 mm),用> 0.25 mm团聚体含量(R_0.25)、平均重量直径(MWD)、团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(E_LT)表示团聚体的稳定性,并测定了土壤有机碳含量。结果表明：复垦年限对土壤团聚体的含量及稳定性影响产生了显著影响。干筛条件下,复垦6年和11年均显著降低了各处理0.053-0.25 mm团聚体和< 0.053 mm组分的含量,降幅分别为68.39%-87.37%、69.63%-78.32%(6年)和90.01%-93.68%、78.29%-83.93%(11年);湿筛条件下,复垦11年显著提高了各处理> 2 mm团聚体的含量,增幅达473.35%-645.16%,但是显著降低了0.053-0.25 mm团聚体的含量,降幅为43.67%-57.54%。土壤团聚体的稳定性也随着复垦年限的增加而逐渐增强,表现为DR_0.25、WR_0.25和MWD值呈增加趋势,而PAD和E_LT值呈降低趋势。土壤有机碳含量与DR_0.25、WR_0.25、MWD_水稳性呈极显著正相关关系,而它与PAD和E_LT呈极显著负相关关系。本研究表明,该区域连续复垦11年提高了土壤大团聚体的含量而伴随着微团聚体含量的显著减少,导致土壤结构越来越稳定。它对提高采煤塌陷区复垦土壤肥力、改善土壤结构效果最佳。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

长期定位不同施肥方式对土壤肥力和微生物的影响

以北京市农林科学院(房山)新型肥料长期定位试验站为平台,采用田间冬小麦-夏玉米轮作的方法,探讨了长期不同施肥方式对土壤有机质、养分和微生物特性的影响。结果表明:经过12年的长期定位施肥后,NPK配施有机废弃物肥和NPK配施秸秆可以降低土壤pH值,NPKWN处理降低pH效果最为明显,pH值相较基础土样降低了0.18,而单施化肥的处理土壤pH值均有所增加,处理之间差异不显著;试验地的EC值在11.7～14.5 mS/m之间,各施肥处理与CK处理相比,施肥增加了土壤EC值,差异显著,并且配施有机废弃物肥和秸秆处理的土壤EC值又较NPK处理偏高;长期施用有机废弃物肥和秸秆的土壤肥力明显提高,施肥对土壤有机质、全氮的变化规律:NPK配施有机废弃物肥NPK配施秸秆化肥CK;土壤中的三大微生物数量,细菌放线菌真菌,单施化肥与CK相比,土壤细菌、真菌、放线菌数量都有所提高,化肥与有机废物肥或者与秸秆配合施用的土壤细菌、放线菌数量比单施化肥的增幅效果明显;NPKJG处理土壤中真菌数量最高,达到4.53×10~4个/g,与CK处理相比,增加了67.7%;长期不同施肥处理的土壤微生物量氮变化介于24.7～44.6 mg/kg之间,各处理土壤微生物量氮变化规律为NPKWNNPKLJNPKJGNPKJFNPKMGNPKNPKHSFCK,与对照相比分别增加了80.7%、80.4%、77.2%、72.1%、61.2%、35.7%、23.7%;土壤微生物量氮、细菌数量与土壤有机质、全氮、有效磷呈显著或极显著正相关,土壤放线菌数量与土壤速效钾、有机质、全氮呈显著或极显著正相关,可以作为在长期施肥条件下土壤肥力变化的生物学指标。     

水稻氮磷肥料减施途径研究

通过大田双季稻轮作试验,研究了在农民习惯施肥的基础上,不同减少氮磷肥料用量的施肥措施对水稻生长、产量的影响。减施氮肥处理结果表明:比农民习惯施肥减施20%氮肥的条件下,施用缓释肥料(80R)产量最高,比传统不减少施氮处理(CFN)增产0.4%,比等养分量纯化肥处理(80F)增产6.0%;用有机肥和化肥配施的处理(30F+50M)比80F增产1.9%;绿肥和化肥配施的处理(50F+30A)比80F显著减产7.2%(P<0.05)。因此,施缓释肥料或用有机肥和化肥配施均能提高产量,减少氮肥施用量。减施磷肥处理结果表明:比农民习惯施肥减少施磷20%的处理均没有减产,说明在本地区减少施磷20%,具有一定的可行性。     

不同施肥措施对玉米根际土壤微生物数量及养分含量的影响

通过田间试验,研究了不同施肥措施对根际土壤微生物数量及养分含量的影响。结果表明:(1)施肥显著提高了根际土壤微生物数量。在玉米生育期内土壤细菌和放线菌数量平均数量表现为MNP(有机肥+N+P)>M(有机肥)>NP(N+P)>CK(对照),与CK相比,MNP、M和NP处理细菌数量分别提高了302.82%、183.96%和136.23%,而放线菌数量则分别提高了93.97%%、62.64%和54.28%。土壤真菌平均数量表现为MNP>NP>CK>M,其中MNP和NP分别比CK提高了33.74%和29.08,而M则比CK降低了8.39%。土壤好气性固氮细菌平均数量表现为MNP>NP>M>CK,MNP、M和NP分别比CK提高了55.46%、24.63%和40.87%。(2)在玉米收获期土壤有机质和各营养指标含量均比播种期降低,不同施肥处理土壤有机质含量在播种期和收获期均表现为M>MNP>CK>NP,而土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量在播种期表现为MNP>NP>M>CK,在收获期表现则不尽一致。(3)土壤细菌、放线菌和固氮菌数量均与土壤全氮、全磷和碱解氮含量之间有显著正相关关系(P<0.05),土壤真菌数量与土壤有机质及各养分含量之间相关性较差。     

长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。     

小麦–玉米轮作体系长期施肥对塿土微生物量碳、氮及酶活性的影响

以20年塿土小麦玉米轮作体系长期肥料定位试验为平台,探讨不同施肥模式下土壤化学肥力要素、微生物量碳氮及酶活性的响应。试验包括不施肥（CK）、单施氮肥（N）、氮磷（NP）、磷钾（PK）、氮磷钾（NPK）、NPK+秸秆（SNPK）以及不同量有机肥+NPK（M1NPK、M2NPK）等8种施肥模式。结果表明,与CK相比,长期施用NP提高土壤有机碳含量达34.0%、全氮34.0%、全磷58.5%、速效磷608.9%、微生物量碳23.3%、微生物量氮54.0%、蔗糖酶53.9%、脲酶132.6%、碱性磷酸酶29.9%以及脱氢酶40.9%。长期施用NPK与NP效果相似,钾素效果甚微。作物秸秆还田配合氮磷钾化肥与氮磷钾相比没有明显影响土壤有机碳、氮和磷水平,但是显著提高微生物量碳的含量（29.5%）、碱性磷酸酶（23.0%）和脱氢酶（26.9%）的活性。有机肥配合氮磷钾与其它施肥处理相比,显著提升土壤化学肥力要素、微生物量碳氮和酶活性,特别是引起了磷素的大量富集（速效磷含量大于150 mg/kg）。因此,塿土不施有机物情况下,氮磷配合可以提高土壤化学和生物肥力,作物秸秆还田配合氮磷钾化肥的培肥效果优于氮磷钾化肥配合,而合理的有机无机肥配合是塿土提升化学肥力和保证生物健康的最佳施肥模式。     

覆膜对不同施肥条件下玉米拔节期光合参数与荧光参数的影响

为探明覆膜对早春东北黑土玉米叶片光合生理特征的影响,在大田条件下,研究了覆膜对不同施肥条件下玉米拔节期叶片光合参数与叶绿素荧光参数的影响.结果表明:覆膜能够显著增加不同施肥条件下玉米拔节期叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用率,而对其他光合参数如细胞间隙CO2浓度和气孔限制值影响不显著.就施肥条件而言,覆膜对N、P处理玉米拔节期叶片光合参数的影响明显强于其他施肥处理.覆膜能够增加施P和PK处理玉米拔节期叶片Fm、Fv/Fm和Fv/Fo值,而显著降低了施NPK处理玉米拔节期叶片相应的荧光参数,覆膜对其他施肥处理玉米拔节期叶片叶绿素荧光参数的影响不显著.