长期不同施肥下太湖地区稻田净温室效应和温室气体排放强度的变化

利用田间观测和模型预测方法对太湖地区一个长期不同施肥处理的稻田生态系统进行了稻季温室气体排放观测和净温室气体排放强度分析。结果表明,不同施肥管理下,稻田土壤有机碳含量不同程度提高,有机无机肥料配施较单施化肥处理显著提高有机碳库储量,并且秸秆处理略高于猪粪处理。与不施肥处理相比,长期施用肥料显著提高了稻田生态系统CH4和CO2的排放量,有机肥料与化肥配施较单纯施用化学肥料下土壤碳（CO2和CH4）排放增加,但化肥配施秸秆与化肥配施猪粪下稻田生态系统CH4和CO2的排放没有显著差异。不同施肥处理下,稻田生态系统净温室效应表现为CFM≈CFS〉CF〉NF,但水稻生产的净温室气体排放强度并没有显著性差异。因此,在提高水稻产量的同时,有机无机配合施肥并没有提高净温室气体的排放强度。     

肥效评价的生态平衡施肥理论体系、指标体系及其实证

根据生态平衡施肥理论和实践,在综合评价肥料利用率及其算法前提下,提出了肥效评价的生态平衡施肥理论体系和指标体系,并进行了实证。理论体系包括：（1）以生态平衡施肥的多目标优化施肥为核心内容,即生态平衡施肥是以适宜的肥料成本、保证粮食产量和品质、持续培肥或保持土壤肥力平衡、减少施肥污染的多目标优化;（2）从操作上定义了多个评价指标,并可通过普通肥料田间试验求算;（3）指标体系包括评价肥效和指导施肥双重功能;（4）确立了肥效评价指标体系建立的方法。指标体系包括4方面9项指标：①用产量评价的指标有肥料转化率、最低肥料转化率、最高肥料转化率、平均肥料转化率;②考虑对环境负面影响的指标有肥料离土率、生态施肥量上限;③考虑土壤培肥的指标有培肥施肥量下限;④考虑土壤和肥料共同作用的指标有土壤-肥料养分表观转化率和土壤-肥料养分表观离土率。     

长期施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响

通过土壤有机质物理分组和室内培养的方法,研究了长期定位施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响。结果表明:平衡施肥(NPK、2NPK)和施用有机肥(OM、NPKOM)显著提高玉米产量,降低产量年际变异系数,同时也显著提高了土壤有机碳(SOC)和活性有机碳(LOC)的含量。根据有机碳物理分组方法,将SOC分成五部分,其中,与矿物结合的有机碳占绝对优势,微团聚体中的粉黏粒(s+c_mM)和大团聚体中的粉黏粒(s+c_M)分别占SOC的31%～53%和28%～38%,其次为微团聚体间的细颗粒有机质(fPOM)和微团聚体中的细颗粒有机质(iPOM_mM),分别占8%～15%和7%～21%,粗颗粒有机质(cPOM)仅占5%～12%。施有机肥(OM、NPKOM)显著提高了颗粒有机碳组分,包括cPOM、fPOM和iPOM_mM组分碳的数量,但是对矿物结合态碳(s+c_M、s+c_mM)影响不明显。施无机肥对有机碳库组成(除s+c_mM外)影响不显著。在有机肥处理中(OM、NPKOM)土壤有机碳周转速率最快,相应的半衰期最短,是CK处理的0.47倍～0.70倍,是无机肥处理的0.11倍～0.95倍。原土有机碳周转时间与LOC/SOC呈显著正相关(r=0.66*)。研究表明平衡施肥和有机肥能提高土壤地力,同时还有利于土壤有机碳的积累。     

Long-Term Fertilization Effects on Rice Productivity and Nutrient Efficiency in Korean Paddy

ABSTRACT

Long-term fertilization tests evaluated rice (Oryza sativa) productivity in relation to application of nitrogen (N)-phosphorus (P)-potassium (K) (120-34.9-66.7 kg ha^{? 1}, respectively) during 1967–1972 and N-P-K (150-43.7-83.3 kg ha^{? 1}, respectively) during 1973–2000. The comparison treatments (NP, PK, and NK) and the control (not fertilized) were selected for calculating nutrient efficiency. Rice grain yield increased at a 17.78 kg ha^{? 1} yr^{? 1} in the control, mainly due to development of improved cultivars. Phosphorus management was found to be important for indigenous fertility and rice productivity in this paddy soil. Yield increased significantly with P fertilization. Without N fertilization (PK), rice productivity increased 56.85 kg ha^{? 1} yr^{? 1} from 62% of NPK at the initial stage to 74% after passing 34 years, which might be affected by increasing biological N fixation with P accumulation in soil. In NK treatment, rice yield increased at a relatively low rate (37.82 kg hr^{? 1} yr^{? 1}) from the same rice productivity with that of NPK in 1967 to 91% after 34 years. In comparison, yield increased at a high rate (62.82 kg hr^{? 1} yr^{? 1}) without K fertilization (NP) from ca. 90% of NPK and might exceed the yield of NPK after 64 years of long-term fertilization. Therefore, K fertilization level might be readjusted after long-term fertilizing in paddy soil.     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。     

县级测土配方施肥指标体系建立研究—以江苏省江都市水稻为例

以江苏省江都市水稻为例,基于地力差减法预测氮肥用量、 养分丰缺指标法预测磷钾肥用量,构建县域测土配方施肥指标体系,研究分析20052011年测土配方施肥田间试验示范。结果表明,当种植水稻预测目标产量为6825~9270 kg/hm2（平均为8145 kg/hm2）,氮肥推荐用量为146.42~57.4 kg/hm2（平均为207.5~ kg/hm2）。磷钾肥施用标准: 当有效磷含量高于21 mg/kg,不推荐施用磷肥;当有效磷含量在17~21 mg/kg时,推荐施磷（P2O5）量为40.5 kg/hm2;当有效磷含量在10~17 mg/kg时,推荐施磷（P2O5）量为 48 kg/hm2;当有效磷含量低于10 mg/kg 时,推荐施磷（P2O5）量为64.5 kg/hm2。当速效钾含量高于140 mg/kg,不推荐施用钾肥;当速效钾含量在115~140 mg/kg时,推荐施钾（K2O）量为 22.5 kg/hm2;当速效钾含量在60~115 mg/kg时,推荐施钾（K2O）量为40.5 kg/hm2;当速效钾含量低于60 mg/kg 时,推荐施钾（K2O）量为 82.5 kg/hm2。同时对施肥指标体系建立进行校验分析,结果表明基于试验建立施肥指标体系是可行的,从而为构建县域测土配方施肥指标体系提供了方法,达到因土施肥的目的。     

我国农田氮肥施用现状、问题及趋势

氮素在作物产量和品质形成中起着关键作用。本文综述了什么是合理施氮,包括施氮量、施氮方法和时期,也包括与有机肥和秸秆还田措施的配合等。指出我国农田氮肥施用的主要问题是施肥过程和施肥后的严重损失。依据农户调查所获得的田块尺度施氮量,与田间试验合理施氮量对比分析表明,过量施氮田块占总调查田块的大约33%。依据区域尺度单位播种面积平均施氮量,与作物平均推荐施氮量对比分析表明,全国过量施氮面积占播种面积20%、合理面积占70%、不足面积占10%。总体而言,过量施氮现象还相当普遍,特别是在蔬菜和果树等经济作物上。本文提出了一种估算国家尺度氮肥需求量的方法,可估算出全国合理需氮量范围,称之为氮肥需求量估算法。用三种不同方法估算的我国1980~2010年间的氮肥需求量与实际氮肥使用量比较表明,如仍然依照现在的粗放施肥习惯,应该为现在的实际氮肥使用量,5年平均为N 27.9×106t左右,正好处于合理需氮量范围的中线。在改善施肥技术基础上,我国2006~2010年间5年氮肥平均使用量应该在N 19.6×106t左右;用五种方法预测的我国未来氮肥需求量表明,如果改善施肥技术,我国2020、2030、2050年合理氮肥需求量分别为N 21.0×106t、21.7×106t、23.1×106t;如施肥技术得不到实质性改善,依然粗放施氮,则氮肥需求量应处于合理使用量范围的中线,分别为N 30.4×106t、31.4×106t、33.4×106t。进一步分析了我国粮食产量和氮肥施用量与美国和西欧的差异,我国农田有机肥和碳投入对增加土壤有机碳氮库的重要性。     

不同施肥结构对红菜园土有机质、酸性和交换性能的影响

采用田间小区试验研究不同施肥结构和酸调理剂对由第四纪红土发育的酸性红菜园土的有机质、酸性以及交换性能的影响.结果表明,化肥+石灰(NPK+ CaO)和化肥+氧化镁(NPK+ MgO)处理的土壤pH极显著高于其他各处理,并且能显著降低土壤交换态铝的含量,而酸化调理剂2号(NPKSR2)对土壤pH的提高又显著高于其他各处理,土壤pH与土壤交换性铝离子呈负相关;各施肥处理均能提高土壤有机质含量,以化肥+菜枯(NPK+OM)处理效果最佳,该处理土壤有机质含量平均达16.71 g/kg,酸化调理剂2号(NPKSR2)也能显著提高土壤有机质含量;化肥+石灰(NPK+ CaO)和化肥+氧化镁(NPK+MgO)处理提高土壤阳离子交换量(CEC)和有效阳离子交换量(ECEC)效果最显著,酸化调理剂2号(NPKSR2)又优于其他各处理,化肥+氧化镁(NPK+ MgO)处理能有效提高土壤交换性盐基离子各组成的含量;化肥(NPK)和酸化调理剂2号(NPKSR2)处理均能缓慢提高蔬菜作物产量,而其他各处理蔬菜作物产量均不稳定.     

功能性肥料对制种玉米田物理性质和微生物数量的影响及最佳施肥量的研究

在甘肃河西内陆灌区的灌漠土上,采用田间试验方法,研究了功能性肥料对制种玉米田物理性质、微生物数量的影响及最佳施肥量。结果表明：影响玉米产量的因素由大到小依次为：CO(NH2)2>(NH4)2HPO4>抗重茬剂和聚乙烯醇。因素间最佳组合是：A3B2C1D1(即抗重茬剂30 kg/hm2,CO(NH2)2 600 kg/hm2,(NH4)2HPO4 350 kg/hm2,聚乙烯醇30 kg/hm2)。功能性肥料施用量与制种玉米田总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、团聚体、微生物数量呈线性正相关关系,与制种玉米田体积质量呈线性负相关关系。随着功能性肥料施用量梯度的增加,玉米边际产量、边际利润在递减,功能性肥料施用量在1 350 kg/hm2的基础上,再增加337.50 kg/hm2,收益出现负值。经回归统计分析,功能性肥料施用量与玉米产量间的肥料效应回归方程是：y = 3 782.61 + 1.650 5x - 0.000 378 7 x2,功能性肥料经济效益最佳施肥量(x0)为1 350.01 kg/hm2,玉米理论产量(y)为6 700.99 kg/hm2,计算结果与最佳施用量试验处理5相吻合。     

陕西省苹果施肥状况评价

为了解陕西省苹果施肥现状及农户养分资源投入中存在的问题,提出解决问题的对策.对测土配方施肥项目2005～2009年的21个县7141户调查数据进行了分析和评价.结果表明,陕北高原、渭北旱塬和关中灌区有机肥施用农户分别占到99.96％、24.52％和20.37％,全省平均50.15％;化肥氮、磷、钾施用量从陕北高原、渭北旱塬到关中灌区均呈增加趋势,其中氮肥(N)由490 kg/hm2增加到619 kg/hm2,磷肥(RO5)由318 kg/hm2增加到447 kg/hm2,钾肥(K2O)由73 kg/hm2增加到382 kg/hm2.各区域苹果化肥氮磷钾和有机肥施用量整体上与产量都有显著的相关性,且化肥和有机肥养分投入均表现出报酬递减趋势.陕北高原、渭北旱塬和关中灌区化学氮肥施用适量农户分别占18％、17％和12％,全省平均17％,过量农户分别占67％、74％和78％,全省平均72％;磷肥施用适量农户分别占12％、27％和15％,全省平均20％,过量农户分别占42％、52％和65％,全省平均50％;钾肥施用适量农户分别占11％、12％和14％,全省平均12％,不足农户分别占84％、48％和15％,全省平均56％.陕西省农户苹果施肥中存在的问题为氮肥投入过量、磷肥投入过量和不足并存、钾肥和有机肥投入不足.因此,增加有机肥投入,大幅度降低氮肥投入和合理施用磷肥是今后陕西省果农施肥的重点.另外,在陕北高原和渭北旱塬要注重增施钾肥.