渭北旱塬长期施肥试验中氨氧化细菌的多样性及群落结构分析

以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站23 a长期施肥定位试验的土壤样品为研究对象,通过构建氨氧化细菌的amoA基因克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析了裸地（LD）、种植不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）和氮磷共施（NP）这5个处理条件下土壤中氨氧化细菌的多样性及其群落结构。结果表明,N处理的土壤中氨氧化细菌的Shannon-Wiene（rH′）和Margalef（dM）a指数均最高,其次是CK、NP、P,而LD处理中最低,表明长期单施氮肥后增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,长期种植作物后也同样会增加土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,但单施磷肥和氮磷共施后土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度都有所降低。基于amoA基因建立的系统进化树显示,所有来自于各处理条件下土壤中氨氧化细菌的优势种群都是属于Nitrosospira和Nitrosospira-like,与Nitrosospira cluster 3聚为一组,但优势菌种在克隆文库中所占的比例不同,表明不同的施肥处理下土壤中氨氧化细菌的群落结构发生了改变。     

沼液施肥对杨树林地土壤微生物量碳氮的影响

沼液是沼气发酵过后的液体残留物,是一种优质的有机肥料。研究了不同沼液施肥对杨树林地土壤微生物量碳氮的影响。结果表明:施用沼液可以提高土壤微生物量碳、氮的含量,微生物量碳、氮含量增加范围分别为4.29%~61.62%和6.08%~76.10%,土壤微生物量碳氮含量随沼液施用量增加逐渐提高。土壤微生物量碳氮呈正相关。土壤微生物量碳氮比随沼液施用量增加逐渐下降,其变化范围为9.92~10.81,土壤微生物量碳氮比与微生物量碳、氮含量负相关。     

桉树速丰林鸡粪施用效应分析

采用随机区组设计开展桉树施用鸡粪的试验研究,对不同施肥处理的林分生长量、林相特征以及经济效益进行分析,结果表明,穴施0.5kg以上近似绝干的鸡粪作基肥,其施用优势明显,能显著提高林分生产力,叶片浓绿、宽大、肥厚,叶绿素含量较高,树势强壮,而且经济效益较好,2年生林分平均树高、胸径、材积和蓄积分别达8.0～8.5m、7.0～7.4cm、0.015 6～0.018 6m3和21.5～26.3m3·hm-2,比穴施钙镁磷肥0.5kg为基肥的分别提高9.5% ～15.8%、9.6% ～15.7%、31.1% ～56.3%和32.8% ～62.7%,其中尤以穴施0.75kg鸡粪的经济效益最好,投入产出比高达14.91.     

冬小麦-夏玉米轮作区动态平衡施肥配方的研究

介绍了不同配方处理对夏玉米产量、肥料的综合利用率、肥料的经济效益及经济施肥量的影响,阐述了不同处理土壤养分的消长规律。据此确定了冬小麦-夏玉米轮作体系中夏玉米的动态平衡施肥配方为1︰(0.4±0.05)︰0.4～0.5。按该配方比例生产了配方肥,经天津市、县(区)有关农业技术推广部门的协作,2003年仅天津市就已推广5.99万hm2,节本增收5000多万元。     

种植密度和施氮量互作对烤烟生长发育及产质量的影响

[目的]研究不同种植密度和氮肥用量互作对烤烟生长发育及产质量的影响,为提高常德烟区烟草生产水平和烟叶质量提供指导。[方法]采用两因素随机区组设计,以云烟87为试验材料,设置3个水平种植密度,3个水平氮肥用量,共9个组合处理,研究不同处理对烤烟生长发育和产质量的影响。[结果]烤烟生育期主要受氮肥用量的影响,而种植密度对生育期基本没有影响。种植密度和氮肥用量对烤烟单株叶面积、株高、茎围、单叶重和节距的影响显著,对叶片总糖含量和还原糖含量影响显著,对上部叶和下部叶烟碱含量影响显著,对烤烟上等烟比例、产量和均价的影响显著。其交互作用对上部叶烟碱含量和还原糖含量影响显著,对中部叶和下部叶还原糖含量和总钾含量影响显著。氮肥用量是单株叶面积、株高、单叶重、节距、烟叶总氯含量、烟叶总钾含量、烟叶总氮含量、烤烟产量、烟叶均价和产值有关参数的主要决定因子,种植密度是茎围、烟叶烟碱含量、烟叶总糖含量、烟叶还原糖含量和上等烟比例有关参数的主要决定因子。[结论]烟叶产量以D3N3(种植密度1.80万株/hm~2,施氮量135 kg/hm~2)处理最高,为2 104.6 kg/hm~2;烟叶产值以D_2N_2(种植密度1.65万株/hm~2,施氮量120 kg/hm~2)处理最高,为52 729.7元/hm~2。     

长期定位施肥对不同专用型小麦产量及其构成因素的影响

[目的]研究长期定位施肥对小麦产量及其构成因素的影响,为黄潮土地区合理施肥、优化栽培措施、提高小麦产量提供科学依据。[方法]在33年定位施肥试验基础上,研究不同施肥条件下不同专用型小麦品种徐麦32和宁麦13的单位面积穗数、穗粒数、千粒重以及产量变化。[结果]有机肥、无机肥、品种以及两两互作对产量及其构成因素有显著或极显著影响。施肥对徐麦32和宁麦13的单位面积穗数、穗粒数、千粒重以及产量的影响基本一致。施有机肥处理的单位面积穗数、穗粒数及产量显著高于不施有机肥处理(除单施有机肥处理M外)。在施有机肥基础上配施化肥能显著增加单位面积穗数、穗粒数及产量,但对千粒重影响较小,且与N、NP或者NPK肥配合施用效果相当。在不施有机肥的处理中,NPK和NP处理的单位面积穗数、穗粒数、千粒重及产量显著高于N和CK处理,长期单施N肥并不能增产,需配施P或PK肥才有效。相关性分析表明,在主处理施有机肥条件下产量及其构成因素间相关性减弱说明有机肥的长期施用弥补了无机肥施用种类不足的影响。[结论]在黄潮土地区,小麦生产中应注重有机肥和无机肥的配合施用,避免肥料长期单一施用对产量造成的损失。     

稻田优化施肥效果与氮、磷环境效益评价

【目的】针对稻田氮磷钾肥施用不合理引起环境问题较为严重的现象,从粮食高产高效和环境效益的角度分析稻田化肥的合理施用与管理策略。【方法】选用测土配方施肥项目2005-2010年在湖南省间布置的735个早、中、晚稻肥料田间试验,选取不施肥（CK）、农民习惯施肥（FP）和优化施肥（OPT）3个处理,对比分析了早、中、晚稻OPT较FP处理的增产效果与氮、磷、钾肥偏生产力的优势;通过筛选OPT处理产量或/和氮肥偏生产力前25%的试验点,建立高产、高效和高产高效3种方案,结合氮肥用量与氮素损失（N₂O的排放、N的径流与淋失、NH₃挥发）之间的经验模型,评估稻田节氮减排潜力;通过计算早、中、晚稻磷素表观平衡,分析稻田磷素残留状况;并引入湖南省早、中、晚稻种植面积,估算区域稻田氮、磷的环境效益。【结果】多年多点田间试验研究表明,与CK处理相比,FP和OPT处理分别可增产41.9%和52.0%（早、中、晚稻的平均值）;与FP处理相比,OPT处理早、中、晚稻可增产7.0%-8.3%,氮、磷肥偏生产力分别提高16.8%-19.6%和5.5%-37.3%,而OPT处理钾肥用量的提高对钾肥偏生产力的负效应较小（早、中、晚稻平均降幅为6.4%）。节氮减排评估结果表明,高产组产量高而氮肥用量相对较高,高效组氮肥偏生产力高而产量相对较低,用高产高效组表征产量和氮肥偏生产力的潜力更可靠;高产高效组早、中、晚稻每年可节省氮肥用量共81 kg·hm^-2（其中晚稻最多,为32 kg N·hm^-2）,减少氮素损失15.5 kg N·hm^-2,温室气体N₂O减排约20%。湖南省稻田节氮总潜力为12.5×10⁴ t,减少氮素损失2.35×10⁴ t,主要对象为早稻和晚稻。优化施肥可提水稻的磷素总吸收量,早、中、晚稻从FP处理的59-66 kg P₂O₅·hm^-2增加到OPT处理的63-71 kg P₂O₅·hm^-2。磷肥用量与水稻磷素吸收量之间的关系显示,两者并不能达到显著的正向相关关系,说明当磷肥投入总量满足作物需求后,多余的磷素对当季作物磷素吸收无效,从而残留在土壤中;早、中、晚稻分别有46%、44%和15%的样本出现磷残留现象,通过筛选并分析磷残留样本得出,早、中、晚稻OPT处理磷残留比例明显低于FP处理,且磷残留量分别可降低到1.36-5.30 kg P₂O₅·hm^-2,较FP处理下降了33.7%-48.5%;从全省范围来看,磷残留总量可减少18.14×10³、3.59×10³和5.30×10³ t;另一方面,农民习惯施肥中,仍有不施磷肥的现象,这对土壤养分的耗竭影响较大,应重视平衡施肥。【结论】稻田优化施肥是产量和环境安全的重要保障,氮肥减量施用可提高氮肥利用率,减少氮素损失和温室气体的排放,控制磷肥总量可有效地避免土壤磷素残留带来的污染风险。     

长期施肥紫色水稻土磷素累积与迁移特征

【目的】探讨长期不同施肥对钙质紫色水稻土磷素累积与迁移的影响。【方法】以长期肥料定位试验不同施肥处理的土壤为研究对象,试验处理包括不施肥（CK）、氮肥（N）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）、有机肥（M,鲜猪粪）、有机肥+氮肥（MN）、有机肥+氮磷肥（MNP）和有机肥+氮磷钾肥（MNPK）8种施肥方式,研究不同施肥处理条件下钙质紫色水稻土磷素平衡、累积和去向状况,以及不同施肥方式对耕层（0-20 cm）土壤全磷、有效磷演变规律及土壤剖面（0-100 cm）全磷、有效磷迁移特征。【结果】钙质紫色水稻土33年不施用磷肥（CK和N）作物籽粒和秸秆磷素携出总量为613.12 kg·hm^-2,种苗、根茬、雨水及灌溉水带入土壤总磷量为106.61 kg·hm^-2,长期不施用磷肥土壤磷素表现出亏缺状况,年亏缺量为15.35 kg·hm^-2,且土壤磷含量随种植年限延续而下降,土壤全磷含量年均减少量为0.0011 g·kg^-1、有效磷含量年均减少量为0.029 mg·kg^-1;33年单施无机磷肥（NP和NPK）土壤磷素投入总量为1 880.03 kg·hm^-2、作物携出磷量为1 275.40 kg·hm^-2,有机肥处理（M和MN）土壤投入磷量为2 532.68 kg·hm^-2、携出磷量为757.50 kg·hm^-2;有机无机磷肥配施（MNP和MNPK）土壤投入和携出磷量分别为4 305.11和1 436.64 kg·hm^-2;不同施肥处理土壤磷素投入量都明显高于作物携出量,导致单施无机磷肥、单施有机磷肥和有机无机磷肥配施处理土壤磷素年盈余量分别为18.32、53.79和86.92 kg·hm^-2,年未知去向磷量分别为4.99、34.96和59.39 kg·hm^-2,土壤全磷含量年增加量分别为0.015、0.0018和0.018 g·kg^-1,有效磷含量年增加量分别为1.13、0.032和1.17 mg·kg^-1。长期不施用磷肥钙质紫色水稻土全磷含量随土层深度增加而降低,土壤有效磷含量则相反;长期施用磷肥土壤全磷和有效磷含量在土壤剖面都呈现出上下层高、中间低的空间分布格局。施用无机磷肥土壤磷素可迁移至60-80 cm土层,施用有机磷肥或有机无机磷肥配施土壤磷素可迁移至100 cm以下;随着磷肥施用年限持续,土壤磷素迁移深度和迁移量将会更大,有机肥的施用促使磷素向土壤下层迁移。【结论】连续数年施用磷肥后,土壤磷含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量,减少因有机肥过量施用导致的磷素快速积累和淋失。     

农户过量施用化肥行为的影响因素分析——以新疆棉花种植户为例

过度施用化肥带来的负外部性使棉区土壤面临着棉花增产和保护生态环境的双重挑战。本文在棉花生产的决策主体农户尺度上,利用对新疆重点植棉地区实地问卷调查所得数据,定量化研究了新疆棉农过度施用化肥程度,并通过经济计量模型分析了导致农户过量施用化肥的主要因素。研究结果表明,新疆棉花种植农户的化肥施用量(折纯量)平均达到610.20 kg·hm~(-2),过量施用率占到实际施用量的59.6%。导致农户过量施用化肥的主要因素是缺乏科学施肥培训和避免收入损失的盲目性。研究结果在农户行为学方面做了有益的科学探讨,并为科学引导农户合理施肥提供了科学依据。     

施肥对春青稞干物质积累、分配及产量的影响

为研究施肥对青稞干物质积累、分配及产量的调节作用,以‘藏青27’、‘QTB13’和‘QTB25’为试验材料,比较分析不同施肥处理下干物质积累、分配及产量的变化规律。结果表明：增加施肥量促进青稞分蘖期—成熟期的干物质积累及开花期和成熟期干物质向营养器官和籽粒的分配,提高了花前营养器官贮藏同化物转运量及对籽粒贡献率,降低了花后同化物输入籽粒量对籽粒贡献率。‘QTB13’和‘QTB25’在F₂条件下,更有利于干物质积累及向营养器官和穗部的分配,花后同化物输入籽粒量最大,产量也最大。‘藏青27’在F₃条件下,更有利于干物质积累及向营养器官和穗部的分配,花后同化物输入籽粒量和对籽粒贡献率最大,产量也最大。说明合理施肥有利于青稞干物质积累分配及产量提高。