水稻生产改为蔬菜或葡萄栽培对土壤养分的影响研究——以浙江富阳为例

以浙江杭州郊区为例,研究了土地利用方式变化对土壤养分的影响,以期对土地利用方式的选择提供借鉴。选取当地3种典型的土地利用方式变化类型,调查由传统水稻生产改为种植高经济收益的芦笋、葡萄或芥菜后不同年限对土壤养分变化的影响。结果表明,水稻田改种芦笋后,除铵态氮以外,土壤表层中的其他养分（有机碳、全氮、全磷、全钾、硝态氮、有效磷、速效钾）浓度均显著提高（P〈0．05）;全氮、全钾以及硝态氮的增幅延续到剖面深层。其他两种类型的土地利用方式变化也有相似规律,其中有效态养分增幅更为明显。土地利用方式变化对养分分布也有一定的影响,水稻田改种芦笋后全氮和全钾的浓度增加最为显著,而改种葡萄后变化最大的养分是速效钾,改种芥菜后土壤硝态氮上升更显著。因此,水稻田转变成种植其他经济作物会引起土壤表层乃至剖面深层养分浓度的增加,可能造成农业面源污染,易引起养分流失和导致水体富营养化。     

Soil amendments and seed priming influence nutrients uptake,soil properties,yield and yield components of wheat (Triticum aestivum L.) in alkali soils

The effects of soil amendments [i.e., control, gypsum, farmyard manure (FYM), and gypsum?+?FYM] and seed priming (i.e., unprimed, seed soaked in water for 10?hr prior to sowing, and seed soaked in 0.4% gypsum solution for 10?hr prior to sowing) were assessed on growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.) crop in alkali soil in northwestern Pakistan. A split plot design was used, keeping priming methods in main plots and soil amendments in sub-plots. The results showed that the effects of soil amendments and seed priming on grain yield, straw yield, harvest index and number of spikes were significant but their interactive effect was non-significant. The highest crop yields and yield index were obtained with gypsum?+?FYM amendments, and seed priming with gypsum solution. The effect on seed emergence, plant height and number of grains per spike was, however, not significant. Grain yield increased by 104% in gypsum?+?FYM treatment over control and by 16.8% with seed primed in water, followed by 8.5% with priming in gypsum solution, as compared to non-priming. The weight of 1000 grains was significantly increased by 35% in gypsum?+?FYM treatment and by 15.8% in gypsum priming. The phosphorus (P) and potassium (K) content increased with soil amendments. Soil pH and gypsum requirement reduced significantly with soil amendments. The blend of gypsum and FYM has improved the properties of salt-affected soil and enhanced fertility for optimum production of wheat in addition to the beneficial effect of seed priming in gypsum solution on crop yield. Using these amendments could be ameliorative in removing the adverse effect of the salt-affected soils, rendering the soil a good medium for plant growth.     

Effects of Soil Characteristics on Spring-Harvested Switchgrass Biomass Composition

Switchgrass (Panicum virgatum L.) is a promising bioenergy crop for temperate regions. Overwintering has been used to improve biomass quality, resulting in a more efficient combustion, partially due to a reduction in minerals concentration. This study examines the effects of soil composition on overwintered switchgrass composition. Samples were collected in the spring from 58 environments in Southern Quebec to determine possible relationships between soil composition and biomass quality. Principal component analysis and stepwise regressions were used to identify relationships between soil and biomass compositions. Soil parameters monitored explained 74% of the variation in biomass silicon (Si) concentration, 45% of the variation in ash, and 32% of the variation in magnesium (Mg). Soil composition had limited effects on the concentration of other elements in switchgrass biomass. Switchgrass biomass quality is influenced by soil composition and appears well suited to biomass combustion when overwintered and harvested in the spring.     

种植翻压紫云英配施化肥对稻田土壤活性有机碳氮的影响

依托长期种植紫云英定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究化肥(100%F)、紫云英配施100%、80%、60%和40%化肥(G+100%F、G+80%F、G+60%F、G+40%F)以及紫云英(G)对土壤活性有机碳氮、水稻产量、氮肥利用率及其他土壤养分的影响。结果表明,与对照不施肥相比,单施化肥对土壤水溶性有机碳(WSOC)的影响很小,土壤水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量分别增加了20.61%、10.49%和2.20%;单施紫云英处理土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN含量分别增加了25.52%、36.30%、19.16%和10.37%;紫云英配施化肥增加了土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN的含量,增幅分别为12.99%~22.80%、26.66%~56.61%、19.01%~29.56%和16.08%~32.90%。施肥提高了土壤活性有机碳氮占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)的比例,紫云英配施化肥和单施紫云英效果优于单施化肥。土壤活性有机碳氮与水稻产量、SOC、TN和铵态氮(NH_4~+-N)呈显著或极显著正相关。施肥增加水稻产量,G+80%F最高(10026kg hm~(-2))。与100%F相比,化肥减施20%~40%水稻不减产,同时氮肥农学效率和氮肥偏生产力提高,增幅分别为11.64%~149.65%和2.66%~149.92%,土壤SOC、TN和NH_4~+-N含量增加,土壤有效磷和速效钾降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率和土壤肥力,紫云英翻压22500 kg hm~(-2)、磷钾肥常规用量、氮肥减施20%时最优。     

脲酶硝化双抑制剂缓释肥提高番茄产量及NPK养分吸收

为提高番茄肥料的利用效率,该文采用恒温培养和土培试验研究了自制番茄专用缓释肥（special slow-realease fertilizer for tomato,TSRF1和TSRF2）在酸、中、碱性土中的氮素释放特性以及对番茄产量、NPK养分吸收利用的影响。结果表明,在3种不同土壤中,氮素释放累积量均表现为普通复合肥（ordinary compound fertilizer,OCF）>商品缓释肥（commercial slow-release fertilizer,MSRF）>自制专用肥（special compound fertilizer for tomato,TCF）>自制专用缓释肥1（TSRF1）>自制专用缓释肥2（TSRF2）,且各施肥处理在3种不同土壤类型上的氮素累积释放量大小表现为碱性土>中性土>酸性土。在整个培养期,各施肥处理在3种不同土壤中氮素相对累积释放率大小总体表现为碱性土>中性土>酸性土,且土壤中不同形态氮素累积量均是铵态氮大于硝态氮。铵态氮、硝态氮的累积量大小也表现为碱性土>中性土>酸性土。不同形态氮在3种土壤中的累积释放量动态释放以一级动力学方程拟合最好（r=0.963～0.998）。采用一级动力学方程,不同形态氮素的最大释放量表现为总N>NH4+-N>NO3--N,这与土壤中各形态氮素养分的累积释放特性变化规律表现一致。在土培试验中,两种专用缓释肥（TSRF2和TSRF1）显著提高了番茄果实干物质量,较TCF、MSRF和OCF处理分别增加了18.18%、7.24%、31.40%和13.45%、2.96%、26.15%,且番茄产量在各处理之间的差异达到显著水平。各处理对氮素的积累量大小顺序为TSRF2>TSRF1>MSRF>TCF>OCF,对磷的吸收上表现为TSRF1>TSRF2>MSRF>TCF> OCF,钾素吸收积累量的趋势与氮素基本相同。与普通复合肥相比,两种专用缓释肥处理的N、P、K利用率分别增加了10.66%、20.53%和18.62%（TSRF1）,14.94%、18.48%和21.95%（TSRF2）。两种专用缓释肥（TSRF2和TSRF1）在抑制剂的作用下,能够延缓肥料中N素养分的释放,增加番茄植株对氮磷钾养分的吸收,从而提高了NPK养分利用率和番茄产量。     

黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地老果园布设肥水坑(water-wertilizer pit,WFP)技术对红富士老果树(Malus pumila Mill)根系及土壤水分空间分布特征的影响,以无肥水坑处理为对照(CK),利用管式TDR系统监测0~300 cm土层土壤含水率,利用根钻法获得21a生旱地果园0~300 cm土层的根系干质量密度。结果表明:WFP能够显著增加果园含水率低值区间(≥40~80 cm土层)土壤含水率,WFP60(60 cm坑深)处理土壤平均含水率增量(145.4%)最显著。WFP40(40 cm坑深)根际土壤湿润区主要集中在≥40~100cm土层,WFP60在≥20~140 cm土层,WFP80(80 cm坑深)主要集中在深层土壤≥140 cm土层。在0~200cm试验土层,WFP60处理土壤多次平均含水率值都最高,为11.02%,依次为WFP40(10.67%)和WFP80(9.80%)。总根系质量密度WFP60处理最大(594.76 g/m3),WFP40(579.08 g/m3)和WFP80(491.82 g/m3)次之,CK最小(372.12 g/m3)。根系在0~100、≥100~200和≥200~300 cm土层中的分配比例为:CK(69.88%、13.74%和16.38)、WFP40(66.04%、14.26%和19.70%)、WFP60(70.35%、24.08%和5.58%)和WFP80(46.54%、15.04%和38.42%),其根系分布与水分分布正相关。该研究表明WFP能够显著改变土壤水分在不同土层深度的分布,坑深越大向下湿润的土体范围也越深;从而显著促进果树根系的生长和根系在不同湿润土层的分配比例关系。总体而言,WFP60处理效果显著好于WFP40和WFP80处理。研究结果将对黄土高原旱地果园集雨和灌溉制度的制定和肥水坑技术的推广提供参考。     

冀西北坝上地区退化防护林的土壤性质

为了解冀西北坝上防护林退化与土壤性质的关系,以河北省张北坝上地区杨树防护林为研究对象,比较了不同退化程度杨树防护林的土壤养分和土壤硬度。研究结果表明:1随林分退化程度的增加,土壤硬度和出现钙积层的概率均有增加的趋势。2除速效钾表现出明显差异外,不同退化程度防护林土壤有机质、全磷、速效磷、全氮、碱解氮、全钾含量无明显差异。3张北坝上地区土壤养分含量总体处于较低水平。根据全国第2次土壤普查养分分级标准,其有机质为4级,磷素和氮素为6级,钾素为5级。4土壤有机质含量与全氮、碱解氮、全钾、速效钾、全磷和速效磷含量呈显著或极显著正相关关系,全氮与碱解氮、全钾与速效钾含量呈显著正相关关系,全磷与速效磷含量没有明显的相关关系。尽管张北坝上的地区土壤养分含量普遍较低,但防护林退化程度与多数土壤养分含量没有明显的相关关系,而与土壤硬度的高低及钙积层的有无具有一定的相关性。     

类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力

以贵阳市花溪区麦坪废弃煤矿区为研究区域,选择在受酸性矿山废水(AMD)污染的土壤上经类芦植被恢复的土壤为研究对象,研究自然恢复类芦植被后对AMD污染土壤的养分、酶活性及微生物数量的改善作用,探讨类芦植被对AMD污染土壤的生态修复效应及潜力。结果表明:AMD污染土壤呈养分极贫瘠、土壤酶活性和微生物活性极低的特征,污染土壤经自然恢复类芦植被后,污染土壤的理化性质及生物化学特性有显著改善,具体表现为:经类芦植被恢复的土壤的有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾含量较对照(无类芦植被恢复)的污染土壤分别平均增加了48.95%,133.71%,46.23%,23.10%,29.83%,土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶、纤维素酶和脲酶活性得到极显著(p0.01)提高,土壤主要微生物类群(细菌、真菌、放线菌)数量和生物量极显著(p0.01)增加。相关性分析表明,土壤养分、酶活性和微生物数量之间呈正相关关系,表明土壤酶活性和微生物数量可作为评价AMD污染土壤修复前后质量改善状况的重要生物学指标。另外,主成分分析表明,在类芦植被对AMD污染土壤修复过程中土壤酶(脲酶)、土壤养分(全磷、全氮、有效磷、有效氮、有机质、速效钾)、土壤微生物(细菌)是主要控制因素。基于类芦植被能显著地提高AMD污染土壤有效养分含量、土壤酶活性和微生物数量,使AMD污染土壤朝着良性方向发展,并表现出对AMD污染土壤修复具有较大的潜力,因此类芦植被可作为AMD污染土壤植物修复和生态恢复的先锋物种或优势植物。     

礼泉县苹果园土壤养分空间变异特征及综合评价

以陕西省礼泉县苹果园为研究区,基于地统计学研究果园土壤养分的空间变异特征,并采用改进TOPSIS和GIS实现对土壤养分空间定量化评价。结果表明:(1)研究区土壤属性空间分布不均和呈弱、中等变异,其由高到低的排序为有效磷速效钾碱解氮SOMpH;(2)pH、SOM、碱解氮、有效磷和速效钾的最优变异函数拟合模型分别为指数、指数、高斯、球状和球状,土壤酸碱性的基台效应值小,呈强烈空间相关性,主要由结构性因素引起空间异质,4项土壤养分指标均呈中等空间相关性,空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果;(3)研究区土壤养分综合指数的大致空间分布格局:烽火-史德镇一带和昭陵-石潭镇一线分别向西北降低,土壤养分等级高的地区多处于河谷平原和黄土台塬的南部。从高到低养分等级面积比例为8.581∶22.406∶30.213∶26.482∶12.317。中等及偏下的养分等级占全区的69.013%,主要有南坊、叱干、建陵、城关和烟霞镇等地区。研究区土壤养分等级总体属于中等及偏下,主要分布在研究区的北部和中南部。研究结果为掌握苹果园的养分丰缺状况、变异机理、空间分布和为其精准施肥提供了科学依据。     

氮肥利用率的问题与改进

传统差减法计算氮肥利用率变异较大,影响了氮肥利用率的应用,科学的氮肥利用率计算方法对氮肥的合理施用十分重要。本文概述了氮肥利用率50多年的研究过程,并划分为3个创新研究阶段,提出差减法计算氮肥利用率各个创新研究阶段的主要创新点。采用常规计算方法和定位试验研究资料计算了氮肥利用率,阐明常规计算方法计算的氮肥利用率结果存在的问题;归纳了氮肥利用率变异较大的主要原因:1)采用土壤氮素养分系统没有达到平衡或接近平衡的试验结果;2)常规计算方法仅考虑氮肥用量和作物吸收氮量,没有考虑土壤残留氮(或消耗土壤氮)。建立了2个氮肥利用率计算的新方法:1)土壤氮素养分系统平衡状态计算公式:氮肥利用率=(施肥作物吸收氮-报酬递减系数×对照作物吸收氮)/施肥氮;2)土壤氮素养分未达到平衡状态计算公式:氮肥利用率=(施肥作物吸收氮-报酬递减系数×对照作物吸收氮)/(施肥氮+施肥处理土壤氮素消耗量-对照处理土壤氮素消耗量)。