黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅲ.土壤养分收支

许了1985－1999年试验期间各模拟施肥模型的作物移出养分量和施肥输入养分量,结果表明,施用N肥可加剧土壤P收支赤字,而施用N,P肥则加剧土壤K收支赤字,实验展示了我国在20世纪70年代大面积贫P土壤和80年代大面积缺K土壤出现的原因,保持养分循环再利用可缓解土壤养分收支赤字,但不能满足丰产作物的养分需求,在保持养分循环利用基础上根据土壤肥力适当施用化肥,可满足丰产作物的养分需求和平衡土壤养分收支,不致发生大量过剩N进入环境。     

农田生态系统中钾循环研究进展

论述了农田生态系统中K的收入和支出,以及K的循环再利用等方面的研究进展,并针对当前K循环存在的问题提出了调控方法.从全国来看,我国施用K的数量比作物收获时从土壤中带走的K的数量少得多,K一直处于负平衡状况.我国土壤K肥力不断下降、钾肥有效地区不断扩大,虽然钾肥用量在逐年增长,但补充的K尚不能维持K的收支平衡.为了维持与提高土壤K肥力,使作物高产稳产,在今后农业生产中应充分注意土壤K的平衡,优化农田生态模式,注重水肥调控,坚持有机肥与无机肥配施的原则,促进K养分循环,保持农田K平衡,提高土壤K肥力.     

不同施肥制度对土壤固定态铵含量的影响

依托长期定位试验(包括6个施肥处理:CK,不施肥;M,施循环猪圈肥;NP,施N、P化肥;NPK,施N、P、K化肥;NPK+M,N、P、K化肥+循环猪圈肥;PK,施P、K化肥),研究了不同施肥制度对下辽河平原地区潮棕壤固定态铵含量的影响及其变化过程。结果表明:随着种植时间推移,不同施肥模式下固定态铵含量均呈先降低而后逐渐稳定的趋势。与试验初期固定态铵含量相比,试验进行22年后,不同施肥处理固定态铵有18.0%~38.7%的释放。施用氮肥会导致土壤固定态铵含量降低;钾肥则能阻碍固定态铵释放,延缓其降低过程;单纯施用循环猪圈肥对固定态铵含量无显著影响;而施用N、P、K化肥基础上配施循环猪圈肥不仅可提高作物产量,且可使土壤固定态铵库保持在较高水平,有利于构建土壤氮素养分库,应为本地区旱田农业生产中的最佳施肥模式。     

施肥对土壤潜在养分(磷和钾)和作物产量的影响

通过 5年的田间定位试验 ,研究辽河平原土壤磷钾的自然释放速度和不同施肥制度下的肥料效应以及建立宏大养分库的过程。结果表明 ,N、P肥在下辽河平原对玉米具有极好的增产作用 ,但K肥对玉米暂时不表现增产效果 ;对大豆而言 ,P、K肥效果均很明显。不同施肥处理作物吸收养分之间的差异与产量之间的差异相似 ,但其幅度不同 ,前者明显大于后者 ,表明籽实产量的增长与养分消耗不是等比例的。豆茬土壤的供P状况要优于玉米茬 ;随着施肥年限的延长 ,残留肥料P、K进入速效养分库的量减少 ,不同元素其表现也不同。     

长期秸秆黑炭施加对石灰性潮土肥力、固碳及氨挥发的影响

通过5年10季的小麦/谷子轮作盆栽试验,持续观测了每季0、2.25和22.5 t·hm^-2黑炭施用下作物生长和土壤性质变化及氨挥发数量.结果表明:相同NPK肥施用下,与不施黑炭处理相比,黑炭处理能促进作物生长,提高土壤养分供应.22.5 t·hm^-2黑炭处理下5年作物累积籽粒和秸秆产量分别增加24.1%和74.1%;相应地上部N、P和K累计吸收量分别增加93.5%、71.2%和46.3%;轮作结束后土壤有效P、K含量及阳离子交换量分别提高262%、274%和58.3%,有机碳提高843%,C/N增至25,容重降低46.6%,土壤pH值则无明显变化.2.25和22.5 t·hm^-2黑炭处理的黑炭表观分解率为每年3.5%~5.7%.高量黑炭施用可导致氨挥发数量增加,22.5 t·hm^-2黑炭处理下10季氨挥发总量增加102%.     

氮、磷、钾施用对灯盏花产量和主要提取物收获量的影响

通过设置N、P、K不同施肥量处理,研究了施肥量差异对灯盏花（Erigeron breviscapus（Vant.）Hand.-Mazz.）的生长指标、产量、3种主要提取物（野黄芩苷、总咖啡酸酯和总黄酮）含量及单位面积收获量的影响。结果表明,增施N、P肥对植株生长指标具有促进作用。随着N、P、K肥施用量的增加,植株产量逐渐升高,且以施N肥的增产幅度最大。一定范围内施用N肥可导致灯盏花3种主要提取物含量降低,而P、K肥的施用则对此没有影响。3种主要提取物单位面积收获量与产量之间呈极显著正相关,N、P、K肥的施用可以提高灯盏花的产量从而增加3种提取物的收获量。N、P、K肥施用量分别为103.5、126.0、112.5 kg/hm²时获得的提取物单位面积收获量最大。     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅳ.土壤肥力变化

经12年田间试验,各施肥处理耕层土壤的肥力变化表明,在保持农业系统养分循环再利用基础上,施用适量化肥以平衡土壤养分收支,不仅可实现作物高产,减少过剩养分进入环境,并可改善土壤肥力,表现为明显提高了耕层的有机C,N浓度,不过,在本例中欲保持较高的土壤有效P水平,恐需在平均土壤P收支基础上适当增加P肥施用量。     

长期定位施肥对保护地土壤供钾特性的影响

研究了16年定位施肥条件下,不同施肥方式对蔬菜保护地土壤中有效钾含量与土壤供钾特性的影响。结果表明:土壤全钾含量保持在较高水平22.43～26.92g.kg-1;与不施有机肥处理相比,长期施用有机肥后土壤全钾含量有所下降(单施磷肥处理除外),但不同的化肥单施或配施对土壤全钾含量影响不大;长期单施或化学肥料配施土壤的供钾强度和钾素有效率都不高,但施用有机肥明显提高了土壤有效钾含量及土壤的供钾能力,其中,长期单施化学钾肥土壤中有效钾含量为195.60mg.kg-1,单施有机肥处理为460.14mg.kg-1,而化学钾肥与有机肥配施后增长为621.06mg.kg-1;土壤供钾强度和钾素有效率在施用有机肥后也大幅度提高。     

控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N_2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3:7配合施用)对稻田N2O排放的影响.结果表明:与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N2O排放量分别减少40.4%和59.6%(P<0.05),其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N2O排放量略微减少(P>0.05),其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%(P>0.05).施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N2O排放减少.水稻生长期N2O排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)和土壤温度均无明显相关性(P>0.05).     

施肥对旱地花生主要土壤肥力指标及产量的影响

大田条件下,研究了纯无机肥及不同用量有机-无机配施对旱地砂壤土花生土壤微生物种群及数量、土壤主要酶活性、土壤呼吸速率及产量的影响,结果表明:(1)土壤中细菌、放线菌和真菌数量随有机无机肥配施数量的增加而增加;单施无机复合肥对微生物数量的增加不明显,中量有机无机肥配施比单纯施中量无机肥处理的细菌、放线菌和真菌数量全生育期平均值分别提高114.9％、49.0％和29.0％.(2)施肥可以显著提高土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及土壤呼吸速率,其中有机无机中、高量配施显著高于其他处理,中量纯无机肥(农民常规施肥)相近于或低于(尤其在生育后期)低量有机无机肥配施;施肥对土壤过氧化氢酶活性的影响小于其余3种酶.(3)不同类群土壤微生物数量、土壤主要酶活性及土壤呼吸作用关系密切,相互间相关系数均达到极显著水平.(4)有机无机中、高量配施花生产量显著高于其他处理,中量无机肥加中量有机肥比中量纯无机肥增产14.0％,表明在砂壤土上施用有机肥,其对土壤肥力提高的增产作用远远大于其本身所含花生生育所需营养直接供应作用.(5)兼顾土壤肥力和花生产量,肥力中等的砂壤土,可采用中量有机无机肥混配施用.     

耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响

以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重（2011年）及土壤养分和产量（2005-2011年）变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明： 2011年免耕条件下0～200 cm各土层土壤含水量、0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.     

下辽河平原农业生态系统不同施肥制度的土壤养分收支

本试验是在潮棕壤上进行了10年的定位试验,研究了在养分循环再利用的基础上采取不同施肥制度下作物养分移出量,并结合施肥量计算出土壤中N,P,K养分收支。结果表明,在保持农业系统养分循环再利用的基础上,根据养分供给力设计化肥施用量,不仅可实现作物主产,而且可平衡土壤养分收支,避免土壤中肥料养分过剩（主要是N）进入环境,并揭示了我国我国在20世纪70年代以前大面积农田土壤缺P和80年代农田土壤大面积缺K的原因。     

Comparison of crop productivity and soil microbial activity among different fertilization patterns in red upland and paddy soils

Soil enzyme activity and microorganism community can be changed through different long-term fertilization patterns. However, the effect of different fertilization practices on soil microorganisms might differ among crop systems. The objective of the study was to reveal the change of soil enzyme activity and soil microorganism community in different fertilizations both in upland and paddy soils. Therefore, based on long-term fertilization experiments in upland soil started in 1986 and adjacent paddy soil experiment commenced in 1981, with both consisting of 4 treatments: Control (no fertilization), N (only nitrogen fertilizer), NPK (nitrogen, phosphate and potassium fertilizers) and NPKM (nitrogen, phosphate and potassium fertilizers plus organic manure), grain yield, soil fertility, activities of soil urease, catalase, acid phosphatase, microorganism community (the number of bacteria, fungus and actinomycete) were analyzed. The result showed that: the highest grain yield was attained under the application of chemical fertilizers plus manure, as compared with Control, NPKM significantly increased the grain yield by 908.63% in corn and 118.80% in rice (p < 0.05). Meanwhile, NPKM treatment increased significantly soil organic matter and nutrient contents in upland and paddy soils. Interestingly, there was no significant difference in soil pH among all the treatments of paddy soil, but in upland, NPKM increased pH in comparison to Control by 23.06% (1.15 units of pH). Compared with Control, soil urease, catalase activities, bacteria and actinomycete numbers of NPKM were increased by 321.39%, 129.64%, 229.79%, 85.81% in upland soil, and 25.11%, 251.12%, 292.83%, 196.34% in paddy soil. However, in paddy soil, the soil acid phosphatase activity of Control, NPK and NPKM treatments were higher than upland soil by 34.87%, 44.81%, 52.73% and 30.11%. Then, the soil fungus and actinomycete numbers of paddy soil were lower than upland soil by 20.20% and 88.29%. Therefore, it indicated that long-term application of chemical and organic fertilizers delivered highest productivity in both experiment but the effect of fertilizer practices differed between land uses.     

氮硅肥配施对水稻生长、产量及土壤肥力的影响

采用田间试验研究了氮硅肥配施对水稻生长、产量、养分吸收及土壤养分含量的影响。结果表明 ,氮、硅肥单施都能促进水稻生长及对养分的吸收 ,氮肥效果好于硅肥。氮硅肥配施下 ,水稻有效穗数、穗实粒数、千粒重、水稻产量以及水稻地上部生物量 ,植株氮、磷、钾、硅养分含量增幅均高于氮肥和硅肥单施。随施硅量增加 ,氮 /硅比率后期有明显下降趋势。氮硅配施提高了土壤速效氮含量和有效硅含量、降低了土壤速效钾含量 ,而对速效磷、pH、有机质及全氮无明显影响。     

油菜肥料运筹的动态知识模型

通过分析和提炼油菜施肥管理方面的最新研究资料,利用养分平衡原理,以产量目标和土壤理化特性等为基础,建立了系统化和广适性的油菜肥料运筹动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件下油菜生产过程中的总施氮量、施磷量、施钾量和施硼量、有机氮与无机氮的比例以及氮、磷、钾基肥与追肥的比例等。利用南京、仪征和如皋3个不同生态点常年气象资料、不同土壤类型和不同产量目标等对所建肥料运筹知识模型进行了实例分析,结果表明,所建知识模型总体上具有较好的决策性和适用性。     

不同施肥制度甘蔗地土壤养分对微生物群落结构的影响

以广西红壤长期定位施肥甘蔗地为研究对象,探讨了不同施肥措施甘蔗地土壤微生物群落特征以及土壤养分对微生物群落结构的影响。结果表明,长期优化施肥可以提高土壤微生物多样性,不施肥土壤微生物生长得到显著抑制。土壤全氮、全钾、速效钾含量与微生物群落结构密切相关,可采取适当增加钾肥用量以增加微生物多样性,提高土壤肥力。土壤中磷素含量与微生物群落结构无显著相关,红壤甘蔗地中磷肥用量应适当,不宜过量施用。     

不同生态条件下长期施钾对土壤钾素固定影响的机理

采用X射线衍射分析技术和室内模拟法,研究了长期施钾对不同生态条件和不同轮作制度下黑土、塿土和灰漠土钾素固定的影响机理.结果表明,长期施钾对水云母含量较低土壤的钾素固定能力影响较大.与不施钾土壤相比,水云母含量较低的黑土和含量较丰富的塿土在外源钾加入浓度在400～4000 mg·kg^-1范围内,对外源钾的固定量分别降低了75～747mg·kg^-1和16～238 mg·kg^-1,而水云母含量丰富的灰漠土的固钾能力无明显变化.长期施钾主要通过影响土壤含钾矿物组成对土壤固钾能力产生影响,即延缓或阻止水云母向云母-蒙脱石混层层间矿物的转化,使土壤对外源钾的固定能力降低;另外,长期施钾使土壤缓效钾含量和K⁺饱和度增加,土壤固钾能力降低.     

施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响

研究了高产栽培条件下,不同施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响,同时计算了不同生育阶段土壤氮素的表观盈亏量.结果表明,与氮肥分期施用处理比较,氮肥全部用于拔节期追施处理降低了拔节期之前的土壤硝态氮含量,减少了拔节期之前土壤氮素的表观盈余量,降低了氮素向深层的淋洗;而挑旗期土壤硝态氮含量与氮肥分期施用处理无显著差异,但提高了土壤铵态氮含量;增加了成熟期0～60 cm土壤各土层土壤硝态氮含量和0～20 cm土壤铵态氮含量.氮肥全部用于拔节期追施的两处理间比较,在240 kg·hm^-2的基础上降低施氮量至168 kg·hm^-2,降低了挑旗期土壤硝态氮和铵态氮的含量,减少了挑旗期到成熟期土壤氮素的亏缺量,也使成熟期土壤硝态氮的含量降低.不同处理间籽粒产量和蛋白质产量无显著差异,施氮量为168 kg·hm^-2且全部用于拔节期追施的处理籽粒蛋白质含量最高.