水分调控和钝化剂处理对水稻土镉的钝化效应及其机理

采用盆栽试验,研究了水分管理和钝化剂处理对红壤性水稻土重金属镉的钝化效应及其作用机理。结果表明,在土壤镉含量为0．75mg·kg。下,添加海泡石复配磷肥可以显著提高土壤pH值,长期淹水、常规管理水分条件下,土壤交换态cd分别降低了20．4％和15．7％,碳酸盐结合态cd分别下降了15．5％和14．1％,糙米cd分别降低了52．3％和46．O％。未添加钝化剂条件下,长期淹水处理的根表Fe（Ⅱ）含量比常规处理增加了1．2倍,根表cd含量则是常规处理的82．6％。土壤经钝化处理后,长期淹水和常规管理水分条件下,根表Fe（Ⅱ）分别增加了40．1％和70．0％,而根表cd分别降低了35．3％和42．4％。糙米cd含量与根表Fe（Ⅱ）含量呈显著负相关,与根表cd含量呈显著正相关。土壤Fe“和cd“对水稻根表吸附点位的竞争以及土壤镉较低的生物有效性是钝化处理组糙米镉含量下降的主要原因。     

长期施肥对河西绿洲灌漠土有机碳库储量及水稳性团聚体的影响

土壤有机碳与土壤质量和全球气候变化关系极为密切,为探明河西绿洲灌漠土农田土壤有机碳库的变化规律,以1982年设置在西北干旱区的长期定位试验为基础,研究了长期施肥对土壤有机碳库及水稳性团聚体的影响。研究结果表明,与1982年起始值相比,无论是化肥单施或配合施用,耕作层土壤(0~20 cm)有机碳储量都年均降低160 kg hm-2。施用有机肥,年均投入有机碳2342 kg hm-2,不但可完全抵消土壤有机碳降低的趋势,而且以年均260 kg hm-2的速度递增。27年连续施用有机肥可增加土壤有机碳和全氮储量7015 kg hm-2和1298 kg hm-2,相当于有机肥中有机碳和全氮输入量的31%和25%。因此维持或提高河西绿洲灌漠土有机碳储量,年最少有机碳投入量为516 kg hm-2。长期施用有机肥显著增加了土壤大水稳性团聚体(0.25mm)的数量和有机碳在大水稳性团聚体中分配比例,进而增强了有机肥中有机碳的土壤固存率。     

长期施肥红壤稻田有机碳演变规律及影响因素

利用1981年起设置的水稻土长期施肥定位试验,分析了CK(不施肥)、N(单施氮肥)、NPK(氮磷钾配施)、NPK2(2倍氮磷钾配施)和NPKM(有机无机肥配施)等施肥措施下土壤有机碳的演变规律及其与作物产量和土壤养分(全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾)的相关性.结果表明:试验30年后,各个处理的土壤有机碳含量均有上升,其中CK、N、NPK、NPK2和NPKM的土壤有机碳在试验30年分别比试验前增加18.95％、17.72％、23.36％、16.92％和32.68％.与CK处理相比,NPK、NPK2和NPKM处理的土壤有机碳平均提高了4.09％、4.03％和25.68％.土壤有机碳含量与水稻产量呈显著相关(P＜0.001),相关系数r为0.410,这说明土壤有机碳含量的增加可以促进水稻增产.土壤有机碳与土壤养分中的碱解氮、速效磷和全磷含量均表现出极显著相关(P＜0.001),相关系数r分别为0.452、0.559和0.487,但是与钾含量相关不显著.这表明:有机无机肥配施可以持续快速提高红壤性水稻土的有机碳含量,同时在有机无机肥配施过程中应适当增施钾肥,从而促进土壤肥力平衡和维持作物高产稳产,实现农业可持续性.     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988,共设置 8 个施肥处理:不施肥 (CK);单施氮肥 (N);氮磷肥合施 (NP);单施低量有机肥(M₁);低量有机肥与氮肥合施 (M₁N);低量有机肥与氮磷肥合施(M₁NP);高量有机肥与氮肥合施 (M₂N);高量有机肥与氮磷肥合施 (M₂NP)。于 2013 年玉米播种前,采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品,采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定,并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比,M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降。5 d 后,下降趋缓,不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后,各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg,以 M₂NP、M₁N 的累积量较高,为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理 M₂NP 下降最明显,与对照相比,降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照,M₁N、M₂NP 最高,为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg,较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累,提高有机碳的矿化速率和周转速率,降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率),加强了土壤的固碳能力,以 M₂NP 处理的效果更佳。      

适量有机肥与氮肥配施方可提高河西绿洲土壤肥力及作物生产效益

【目的】 河西绿洲灌溉农业区是我国主要的商品粮生产及玉米制种基地,结合当地耕作制度进行土壤有效培肥是提高农业生产效益和可持续发展的基础。本研究以河西灌漠土长期定位试验为依托,探讨了长期施用一种或者多种有机肥以及有机无机肥配合对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响,为筛选出适于当地农业可持续发展的施肥模式提供理论依据。 【方法】 试验采用随机区组排列,除对照外,在施磷肥 (P₂O₅) 150 kg/hm2 的基础上,再设 12 个处理:单施用农家肥 120 t/hm2 (M);单施绿肥 45 t/hm2 (G);单施秸秆 10.5 t/hm2 (S);单施氮肥 375 kg/hm2 (N);农家肥 60 t/hm2 + 绿肥 22.5 t/hm2 (1/2MG);农家肥 60 t/hm2 + 秸秆 5.25 t/hm2 (1/2MS);农家肥 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2MN);绿肥 22.5 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2GN);秸秆 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2SN);农家肥 40 t/hm2 + 绿肥 15 t/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MGN);农家肥 40 t/hm2 + 秸秆 3495 kg/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MSN);农家肥 30 t/hm2 + 秸秆 2625 kg/hm2 + 绿肥 11.25 t/hm2 + 氮肥 94.5 kg/hm2 (1/4MGSN)。调查了耕层土壤有机质和速效养分含量变化以及几种主要土壤酶活力,采用主成分分析、聚类分析、经济效益分析综合比较了不同施肥方式对土壤质量与经济收益的影响。 【结果】 长期不施肥、单施氮肥(N)、氮肥配施绿肥或者秸秆均会造成土壤钾素匮缺,较 1988 年初测土土壤速效钾含量分别下降了 16.59%、39.37%、25.04%、23.31%;M、G、S 三种有机肥单施或与氮配施均能提高土壤碱解氮、土壤有效磷、土壤有效钾、土壤有机质(SOM)含量,不同施肥方式下,其含量大小总体表现为高量有机肥 > 减量有机肥 + 减量 N > N > CK;M、G、S、N 单施或 1/2MN、1/2GN、1/2SN 处理均能提高蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性,以 G、1/2GN 处理对提高土壤蔗糖酶、脲酶的活性的效果最显著,M、G、MN、GN 处理对提高碱性磷酸酶活性的效果最显著;主成分得分进行聚类分析,不同处理培肥土壤质量效果由高到低分成四类,分别为一类高量有机肥 M、G、1/2MG > 二种有机肥与氮肥减量配施 1/2MN、1/3MSN、1/3MGN、1/2GN、1/2MS、1/4MSGN > 三类氮肥、秸秆、秸秆与氮肥 N、1/2SN、S > 四类不施肥(CK);各施肥方式均能提高作物产量,与不施肥(CK)相比,增产幅度为 12.21%～235.4%,肥料贡献率在 10.89%～70.18% 之间,单施肥增产总趋势为 N > G > M > S,减量配施肥增产总趋势为 1/2GN > 1/2MN>1/2MS,施肥方式以有机肥配施 N 对产量贡献最大;经济效益分析表明施 N 或有机肥与 N 配施对于提高净收益作用较大。 【结论】 通过主成分分析与聚类分析、经济效益与产量综合比较,农家肥、绿肥和秸秆长期单施成本高,产量和经济效益低,维持土壤养分和产量需要的用量大。因此,提倡适量有机肥与氮肥配施,达到提高作物产量,增加经济效益,保证土壤肥力可持续发展。      

长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。     

潮土小麦碳氮含量对长期不同施肥模式的响应

【目的】以潮土21年长期定位试验为基础,分析不同施肥模式下冬小麦不同生育期的地上部生物量、碳氮含量、碳氮比及碳氮积累量,探讨冬小麦碳氮含量对不同施肥模式的响应规律。【方法】试验包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)、施氮磷钾肥及玉米秸秆还田(NPKS)7个处理。在2011 2012年冬小麦生长季,分别采集越冬、拔节、灌浆、成熟四个生育时期地上部植株样品,利用Euro Vector EA3000型元素分析仪对小麦植株样品的全碳、全氮含量进行测定。【结果】NPK、NPKM和NPKS处理均能显著提高各生育期小麦地上部干重,其中NPKM处理小麦地上部干重在越冬、拔节、灌浆、成熟期分别比CK提高了111%、194%、238%、206%,除越冬期外,等量氮肥条件下,NPK、NPKM和NPKS 3个处理间小麦同一生育期地上部干重无显著差异,说明与氮磷钾配施相比,有机无机配施与秸秆还田这两种措施并不能显著提高小麦地上部生物量;小麦地上部碳含量受不同施肥影响很小,不同生育期小麦地上部碳含量平均值为410 g/kg;小麦成熟期地上部氮含量以N和NK处理最高,分别达到19.4和18.1 g/kg,其中N处理小麦地上部氮含量分别比NPKM和NPKS处理高52%和66%。随着生育期的推移,各处理小麦氮含量逐渐降低,总体表现为越冬期拔节期灌浆期≥成熟期;在整个生育期中各施肥处理碳含量基本保持不变而氮含量呈逐渐下降趋势,这就使得各施肥处理地上部分C/N比随生育期的推移呈逐渐增加趋势;不同施肥下小麦碳积累量差异性和地上部干物质重差异性规律一致,而不同施肥下地上部氮积累量差异性不同于干物质重的差异性,以NP处理最高,达545 kg/hm2,分别比NPKM和NPKS处理高61%和68%。【结论】施肥方式不能显著改变小麦碳含量但能影响氮含量,因此小麦生物量大小决定了其碳的积累量,相应地,C/N比大小则由氮含量决定。氮磷钾配施、有机无机配施及秸秆还田处理下,小麦具有较高的生物量从而具有较高的碳氮积累量,这有利于增加农田系统碳、氮积累,提升土壤碳、氮肥力。     

长期施用化肥条件下土团聚体中有机碳与养分分布

[目的]探究长期施肥与小麦—玉米轮作下(蝼)土表层水稳性团聚体组成及对团聚体中有机碳和养分分布的影响,为评价长期施肥对改善(蝼)土肥力状况的影响提供科学依据.[方法]利用田间长期施用化肥与轮作定位试验,通过湿筛法分离土壤水稳性团聚体,得到土壤团聚体构成,并测定不同粒径团聚体中有机碳和养分的含量.[结果]结果表明长期施用化肥显著影响土壤水稳性团聚体含量,长期施肥降低了＞2 mm的水稳性团聚体数量,增加了＜1 mm的水稳性团聚体含量.施肥在一定程度上提高了水稳性团聚体有机碳的含量,但施用高量氮、磷下0.25～0.5 mm和＜0.25 mm水稳性团聚体中有机碳含量明显低于施用低量氮、磷肥料.不同施肥处理土壤水稳性团聚体全氮含量变化趋势与水稳性团聚体有机碳含量基本一致.磷素在不施肥处理各粒径团聚体中均匀分布,低氮、磷处理各粒径团聚体中全磷含量差异较小,高氮、磷处理各粒径土壤团聚体中全磷含量变化无明显趋势.长期施肥降低了＞2 mm水稳性团聚体中全K含量,增加了＜2 mm的水稳性团聚体中全K含量.[结论]水稳性团聚体关系土壤有机碳、氮的数量,水稳性团聚体及其中有机碳、氮含量在氮磷化肥的长期施用下变化无明显规律,并且,长期施用氮、磷化肥下土壤磷素和钾素在土壤中的保存及供应能力也受到影响.因此,需要合理施肥管理,促进农田生产力的可持续发展.     

有机无机肥配施对晚稻产量和杂草群落的影响

为探究不同施肥措施对晚稻产量和杂草群落的影响,以1982年布置的双季稻红壤稻田长期施肥定位试验为对象,于2011年采用田间调查法研究了在以无机肥(化肥NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下,长期施用有机肥、无机化肥和有机无机肥配施模式下晚稻生长发育、晚稻产量及稻田杂草群落变化。结果表明,施肥能促进晚稻生长发育,显著提高晚稻产量,配施效果优于单施,以有机无机均衡配施(NPKM)效果最佳,且其晚稻产量平均高出其他配施处理17.6%;在施用有机肥的基础上,要使红壤稻田晚稻增产,需优先考虑施用氮肥,其次依次是磷肥和钾肥。施肥处理中,单施化肥最能促进晚稻杂草生物量增加,且其杂草生物量平均高出其他施肥处理32.5%,其次是配施处理中的缺磷处理(NKM);单施有机肥最能提高晚稻杂草密度,有机无机均衡配施最能降低杂草密度,且其3个取样期杂草总密度平均低于其他施肥处理34.6%,尤其能遏制狗牙根等恶性杂草生长。氮磷钾养分较均衡的处理(M、NPK、NPKM)的晚稻杂草群落多样性、均匀度和优势度随着晚稻生长发育先升后降,其他处理(PKM、NKM、NPM)大致呈增加趋势,NPK的降幅最大,其成熟期杂草群落多样性、均匀度、优势度比始分蘖期分别降低了7.0%、17.8%、8.1%。晚稻产量与晚稻不同生育期杂草生物量均呈非显著负相关。本研究对红壤双季稻田通过施肥提高晚稻产量和调控晚稻季杂草生物量、群落密度、生物多样性具有重要意义。     

钙对赭曲霉毒素A(OTA)诱导拟南芥毒性的抑制作用

为丰富赭曲霉毒素A (ochratoxinA,OTA)的植物毒性及其作用机理,探究钙在OTA诱导的植物毒性调控作用机理,本研究采用添加外源Ca2+,钙离子螯合剂乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(ethylenebis(oxyethylenenitrilo) tetraacetic acid,EGTA)及OTA等处理离体拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片,通过形态学观察,叶片相对电导率、活性氧含量(reactive oxygen species,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的测定等研究钙对OTA诱导的拟南芥毒性的影响,结果表明,在一定浓度范围内(0～50 mmol/L),外源Ca2+单独处理,拟南芥叶片形态学无明显变化,EGTA与OTA分别处理均会引起拟南芥叶片失绿、坏死病斑的形成,而Ca2+与OTA共同处理,能显著抑制OTA诱导的拟南芥叶片失绿、坏死病斑的形成,EGTA加剧OTA的毒性作用;OTA处理使拟南芥叶片相对电导率升高,细胞膜通透性增大,外源钙能显著抑制OTA引起的拟南芥叶片相对电导率升高(P＜0.05),20 mmol/L Ca2+的抑制作用最强,抑制率为61.32％.此外,OTA处理使拟南芥叶片细胞ROS的爆发及MDA的积累,对拟南芥造成氧化损伤,钙能显著抑制OTA诱导的拟南芥ROS爆发(P＜0.05),减少MDA的生成,抑制率分别为29.7％和71.4％.研究结果说明OTA能诱导拟南芥的植物毒性,钙能显著抑制OTA诱导的拟南芥植物毒性,钙在拟南芥受外界胁迫中起重要作用.