黄土高原南部春玉米地膜栽培的水肥效应与氮肥去向

在黄土高原南部采用田间小区和微区试验,研究了春玉米地膜栽培下氮肥-水分-产量关系与氮肥去向。结果表明,相同施肥条件下地膜栽培(N120C)比平作栽培(N120UC)增产显著(46．7％),施用氮肥显著地发挥了地膜的增产潜力,处理N120(尿素氮120kg·hm^-2)、N180(尿素氮180kg·hm^-2)和N120M(尿素氮120kg·hm^-2+有机肥氮60kg·hm^-2),籽粒产量比对照CK(不施氮)分别增产41．8％、43．9％和34．7％,地膜栽培或施用氮肥都极大地改善了玉米水分生产效率(WUE)和降水利用率(RUE),试验中N120C比N120UC水分生产效率提高57．9％。降水利用效率提高54．5％;处理N120、N180和N120M比CK处理WUE分别提高38．4％、47．4％和32．4％,RUE分别提高42．3％、43．9％和34．7％,由于供试有机肥是半腐解的牛粪,比尿素氮素供给迟缓,所以对玉米产量和WUE提高幅度小,试验水分测定反映出,玉米利用的水分73．0％～83．7％来自降雨,表明决定春玉米产量的关键水分是生育期降水,玉米地膜栽培对氮肥去向有微弱影响,相对于平作玉米,氮肥总的回收率差异不大,但氮肥利用率下降7．3个百分点,土壤残留率上升6．4个百分点,土壤当季残留氮主要集中在0～20cm,不会发生向深层大量的淋溶和累积。     

添加玉米残体对土壤-植物系统中氮素转化的影响

采用盆栽试验和^15N示踪技术对黑土添加玉米残体(秸秆和根茬)土壤-植物系统中氮素转化进行了研究,结果表明,玉米残体还田能够增加土壤氮素含量,减轻因其作为燃烧材料而造成的氮素损失和对大气的污染,玉米残体施入土壤,增加了土壤微生物氮含量,提高土壤氮活性,有利于土壤氮素养分的协调供应,玉米残体配施氮肥与氮肥单施相比,玉米植株氮素累积量相近,但氮素在玉米植株不同器官中的分配比例不同;添加玉米残体能够促进氮素从营养器官向籽粒中转移,提高氮素养分的利用效率,同时,添加玉米残体还可以降低土壤NO^-3-N的累积,减少肥料氮的损失4．7％～5．6％。     

华北地区夏玉米土壤硝态氮的时空动态与残留

为了进一步明确华北地区冬小麦-夏玉米种植体系周年氮肥利用效率及其影响因素与机制,在试验区夏玉米生育期年均降雨量400mm左右,轻壤质底粘潮土中等土壤肥力条件下,通过设计不同施氮量(0、90、180、270kgN/hm2)处理,重点研究了夏玉米大田土壤硝态氮动态与残留积累情况。试验结果表明,夏玉米根系生物量最大值出现在吐丝期,最大根系分布深度约为1.2m。根干重密度(g/m3)随土壤深度增加而明显降低。根群主要分布在表土层,0～80cm土体根重比例达95%以上,1m以下根重比例不足1%。土壤硝态氮测定表明,从播种前到收获期,各施氮量处理(0、90、180、270kgN/hm2)2m土体土壤硝态氮平均含量均表现出“N”型曲线变化趋势。在玉米收获期,施氮处理(90～270kgN/hm2)2m土体均有明显的硝态氮残留积累,并且残留积累量随着施氮量增加而增大,施氮处理下层土壤(120～200cm)硝态氮残留积累量比不施氮处理高出50.4～95.4kgNO3-N/hm2。这说明,在玉米生育期降水影响下氮肥发生了淋溶,有部分氮肥已经向下移出玉米根区以外,积累在下层土壤中。这些残留积累在下层土壤中的硝态氮对于玉米来说很难被吸收利用,不仅降低了氮肥的利用率,也成为污染地下水的潜在隐患。分析表明,各施氮处理籽粒产量和植株吸氮量都显著大于不施氮处理,但施氮处理之间比较,籽粒产量和植株吸氮量并无显著差异。90kgN/hm2、180kgN/hm2和270kgN/hm2施氮处理下,氮肥表观利用率分别为11.52%、13.37%、9.93%。根据本研究结果,从小麦-玉米种植体系考虑,玉米根区以下残留积累氮素的回收利用是提高周年氮肥利用率的一个重要方面,值得进一步研究。     

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响

为减少土壤N₂O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm^-2)对夏玉米生育期内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N₂O排放主要集中在播种-苗期和拔节-抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N₂O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm^-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm^-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%～134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm^-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm^-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N₂O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.     

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响

为减少土壤N₂O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm^-2)对夏玉米生育期内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N₂O排放主要集中在播种-苗期和拔节-抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N₂O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm^-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm^-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%～134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm^-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm^-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N₂O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.     

长期氮磷钾肥配施对贵州黄壤玉米产量和土壤养分可持续性的影响

为明确长期氮磷钾肥配施下贵州典型黄壤玉米产量、氮磷钾肥增产效应及土壤养分的演变特征,利用国家贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(N、NK、NP、PK)对玉米相对产量、氮磷钾肥增产贡献率及土壤氮磷钾素养分可持续性指数等的影响.结果表明: 氮磷钾平衡施肥有显著增产效果,玉米相对产量均值为:NPK>NP>NK>PK>CK;氮、磷、钾肥增产贡献率和农学利用率均为氮肥>磷肥>钾肥,施肥依存度为氮、磷、钾肥配施>氮肥>磷肥>钾肥,但缺磷处理(NK)玉米相对产量以每年1.4%的速度极显著下降,磷肥贡献率和依存度则以每年2.3%和1.4%的速度极显著上升,最终磷肥对玉米生产的影响逐渐与氮肥持平;缺磷处理土壤pH值和有机质含量均最低,而缺氮处理则较高;施用化学磷肥可提高黄壤磷素可持续性指数,但氮肥和钾肥对黄壤氮素和钾素可持续性指数无显著影响.综上,平衡施肥是贵州典型黄壤地区玉米高产的重要保障,其中磷肥与氮肥同等重要,但长期单施化肥尤其是缺磷处理不利于黄壤养分的可持续利用.     

氮肥对玉米生长季土壤呼吸的影响

在玉米生长季,采用温室盆栽试验,利用分根箱法和根去除法,研究了氮肥对土壤呼吸、土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸的影响.试验设4个处理:不种植玉米不施氮肥(CKO)、不种植玉米施氮肥(CKN)、种植玉米不施氮肥(MO)和种植玉米施氮肥(MN).结果表明:不种植玉米处理(CKN和CKO)土壤呼吸速率(土壤基础呼吸)为13.41～77.27 mg C·m-2·h-1,施用氮肥对土壤基础呼吸没有显著影响;种植玉米条件下,施氮处理(MN)的平均土壤呼吸速率为138.54 mg C·m-2·h-1,显著高于不施氮处理(MO),增幅达17.7%,尤其在玉米的抽穗期和开花期增幅明显.施氮肥处理土壤基础呼吸、根系呼吸和根际微生物呼吸对土壤呼吸的贡献率分别为36.2%、45.9%和17.9%,而不施氮肥处理分别为35.5%、36.9%和37.6%.     

不同硝化抑制剂对红壤氮素硝化作用及玉米产量和氮素利用率的影响

本研究分析添加不同种硝化抑制剂及其组合的高效稳定性氯化铵氮肥对红壤硝化作用、玉米产量和氮肥利用率的影响,旨在筛选出适合酸性红壤的高效稳定性氯化铵态氮肥。在氯化铵中分别添加硝化抑制剂2-氯-6-三甲基吡啶(CP)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)及其组合,制成6种高效稳定性氯化铵态氮肥,以不施氮肥(CK)和施氯化铵(N)为对照,进行等氮量玉米盆栽试验。结果表明: 与N处理相比,CP+DMPP和DMPP+DCD处理红壤中铵态氮含量提高56%～62%,显著高于CP、DMPP和DCD处理;土壤表观硝化率显著降低33%～34%。添加硝化抑制剂及其组合的6个处理均显著提高了玉米生物量和氮肥吸收利用率。与N处理相比,单独添加硝化抑制剂处理生物量均显著高于硝化抑制剂组合处理,平均提高1.3倍;添加DCD处理效果最显著,玉米籽粒产量、吸氮量和氮肥吸收利用率分别显著提高4.1、6.3和4.4倍。为了达到既能低成本又能提高产量和氮肥利用率的效果,在红壤上添加硝化抑制剂DCD是最佳选择。     

减量施氮对玉米-大豆套作体系中作物产量及养分吸收利用的影响

通过田间试验研究了种植方式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg·hm-2)对玉米和大豆产量、养分吸收及氮肥利用的影响.结果表明:与单作相比,玉米-大豆套作体系中玉米籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数略有降低,而大豆籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数显著提高.玉米-大豆套作系统的套作优势随施氮量的增加而降低,与当地农民常规施氮量(240 kg·hm-2)相比,减量施氮(180kg·hm-2)处理下玉米和大豆产量、经济系数,以及N、P、K吸收量和收获指数、氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率显著提高,土壤氮贡献率降低;与不施氮相比,减量施氮降低了玉米带土壤的全N、全P含量,提高了大豆带土壤的全N、全P、全K含量和玉米带土壤的全K含量.减量施氮水平下,玉米-大豆套作系统的周年籽粒总产量、地上部植株N、P、K总吸收量均高于玉米和大豆单作,土地当量比(LER)达2.28;玉米-大豆套作系统的氮肥吸收利用率比玉米单作高20.2%,比大豆单作低30.5%,土壤氮贡献率比玉米和大豆单作分别低20.0%和8.8%.玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高系统周年作物产量和氮肥利用率.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

Long-term estimation of soil heat flux by single layer soil temperature

Soil heat flux is one of the important components of surface energy balance. In this study, long-term estimation of soil heat flux from single layer soil temperature was carried out by the traditional sinusoidal analytical method and the half-order time derivative method of Wang and Bras [Wang and Bras (1999) J Hydrol 216:214–226]. In order to understand the characteristics of soil heat flux and to examine the performances of the two methods, a field experiment was conducted at a temperate and humid grassland in Cork, Ireland. Our results show that the soil heat flux had the same magnitude as the sensible heat flux at this grassland site. It was also demonstrated that the analytical method did not predict the soil heat flux well because the sinusoidal assumption for the temporal variation in soil heat flux was invalid. In contrast, good agreement was found between the soil heat flux measurements and predictions made by the half-order time derivative method. This success suggests that this method could be used to estimate soil heat flux from long-term remotely sensed surface temperature.     

土壤温度和湿度对长白松林土壤呼吸速率的影响

2003年6月17日、8月日和10月10日,研究了长白山长白松林地内土壤呼吸速率和断根土壤呼吸速率日变化,并于2004年5～9月对其季节变化进行了测定.结果表明,土壤总呼吸速率和断根土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型,峰值一般出现在12:00～14:00,8月份土壤呼吸速率的日变化幅度小于6月份和10月份.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率具有明显的季节变化,6～8月份较高,5月份和9月份较低.2004年5～9月份,土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的平均值分别为3.12、1.94和1.18 μmolCO₂·m^-2·s^-1,根系呼吸对土壤总呼吸的贡献为26.5%～52.6%.土壤呼吸速率与土壤温度之间呈显著的指数相关,与土壤湿度之间呈线性相关.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的Q10值分别为2.44、2.55和2.27,断根土壤呼吸速率对温度的敏感程度大于土壤总呼吸速率和根系呼吸速率.土壤总呼吸速率对土壤湿度的敏感程度大于根系呼吸,断根土壤呼吸速率对土壤湿度的敏感程度最差.     

玉米秸秆还田培肥土壤的效果

辽北地区玉米根茬还田、秸秆直接还田或间接还田的3年微区培肥试验研究结果表明,无机肥的增产效果特别明显,而施有机物料,更主要的作用是改善土壤的物理、化学性质、培肥地力,与无肥对照相比,有机无机肥料配合施用可使土壤有机质提高3．06％－27．78％,各有机物料对土壤有机质提高的顺序依次为100％秸秆＞50％秸秆＞土粪＞牛粪＞33％秸秆＞根茬。在含C量相等的条件下,秸秆对土壤有机质的保持和提高好于土粪,土粪好于牛粪。同时,与单施化肥比,有机无机肥料配合施用可使土壤易氧化有机质增加10．91％－20．67％,使浸提腐殖酸提高1．43％－14．28％,使结合态腐殖酸的松／紧比值提高0．07－0．19,HA／FA比值提高0．07－0．24,并且能改善土壤的N、P、K营养状况、土壤水分和土壤孔隙状况,这标志着土壤有机质活性的提高和土壤肥力状况的改善。因此,应该大力提倡玉米秸秆秋季直接还田,其最佳施入量应为当年生产量的30％－50％。     

土壤生态研究的展望

土壤生态研究是从生态学的观点出发,在对土壤的本质属性和独特运动规律作出更好揭示的基础上,阐明土壤作为陆地生态系统和整个生物圈中的中心环节的独特作用和功能,研究建立高生产力和洁净的陆地生态系统所需的优化土壤条件并拟定相应的有效措施,以更好地发挥土壤的生产潜力和改善人类的生存环境。其主要研究内容应包括:土壤肥力与状态因子的关系;土壤库在物质和能量的流动与转化中的作用;土壤生产力;土壤相对平衡地位的建立与保持以及方法学问题。     

秸秆还田量对土壤CO2释放和土壤微生物量的影响

对玉米季、小麦季3种不同秸秆还田量的土壤生物学指标的测定结果表明,在秸秆倍量还田中,随着秸秆量的增加,CO2释放量增加,而且倍量处理的增加量显著大于全量处理;在玉米和小麦季节中,不同量秸秆还田对土壤0～10和10～20cm的土壤微生物量的影响不同,但均能增大土壤微生物量,全量和倍量处理间没有明显差异、在土壤表层及下层,微生物量的最大值均落后于土壤呼吸的最大值,且土壤微生物量达到最大值即其最活跃状态后,下降缓慢,但土壤呼吸减少较快,说明微生物活动存在明显的合成性呼吸与维持性呼吸;综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用秸秆全量还田,既能调节土壤物理环境,促进微生物的代谢活动,利于养分的转化,又可以减少环境污染。     

水东枣园土壤动物与土壤环境的关系

１９９２年１２月－１９９３年２月,对安徽省宣州市东枣园土壤动物进行了调查,共获大、中小型土壤动物５８７５个,分隶属于５门、１１纲、２８目、３５类。螨类、线虫类为优势类群,线蚓类、弹尾类为常见类群,通过７个样地对比得出：枣树种植年代愈久,土壤动物愈丰富,其类群数随土壤养分的增加而增加,随ＰＨ值和土壤容重的增大而减少,且其类群与个体数随土壤深度的增加而递减。     

Bt玉米秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响

通过室内实验,研究了Bt玉米34B24和同源常规品种34B23、Bt玉米农大61和常规品种农大3138秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响.结果表明,与34B23处理相比,34B24处理的土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性在观测期没有显著差异;7d时土壤脱氢酶活性显著提高,1、4、60和7d土壤蔗糖酶活性显著提高;30d时土壤脲酶活性显著提高,4d和7d时则土壤脲酶活性显著降低.2个Bt玉米处理和2个常规玉米处理的土壤酶活性也在某些时间有显著差异.秸秆分解90d后,34B24处理比34B23处理.显著降低了土壤速效磷和速效钾含量.以上差异与不同秸秆的化学构成有关,Bt基因的转化过程可能会影响受体作物秸秆的化学成分.应建立不同土壤类型土壤酶活性的标准分级体系,以便科学评价Bt玉米秸秆分解对土壤质量的影响.     

秸秆还田量对土壤CO2释放和土壤微生物量的影响

对玉米季、小麦季3种不同秸秆还田量的土壤生物学指标的测定结果表明,在秸秆倍量还田中,随着秸秆量的增加,CO₂释放量增加,而且倍量处理的增加量显著大于全量处理;在玉米和小麦季节中,不同量秸秆还田对土壤0～10和10～20cm的土壤微生物量的影响不同,但均能增大土壤微生物量,全量和倍量处理间没有明显差异.在土壤表层及下层,微生物量的最大值均落后于土壤呼吸的最大值,且土壤微生物量达到最大值即其最活跃状态后,下降缓慢,但土壤呼吸减少较快,说明微生物活动存在明显的合成性呼吸与维持性呼吸;综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用秸秆全量还田,既能调节土壤物理环境,促进微生物的代谢活动,利于养分的转化,又可以减少环境污染.     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．