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Ⅱ.养分在作物体内分配

根据黑土长期肥料试验1985～1995年期间的作物分析资料,研究了施肥和作物生长状况对大豆、玉米、小麦3种作物体内养分浓度、养分在籽实和秸秆中分配比以及形成1000kg籽实产量的收获养分量等参数的影响,结果表明,在本试验的正常施肥条件下,上述参数十分稳定,受施肥和作物生长状况的影响不大,可直接用于这一地区养分收支的估算     

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。     

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。     

农业系统中磷肥残效及磷循环研究Ⅱ.磷及其他养分在作物体内分配

土壤P供应状况及作物生长好坏可明显影响高粱、玉米、大豆籽实及秸秆中的P浓度、P在籽实及秸秆中的分配比和形成单位籽实产量的P收获量。P供应充分,作物生长良好(产量高),籽实中的P浓度高,籽实P/秸秆P的分配比大,每形成单位籽实消费的P量高。     

不同施肥模式对下辽河平原水稻生态系统生产力及养分收支的影响

采用田间肥料试验,研究了不同施肥模式对稻田生态系统的生产力和养分收支的影响。结果表明:随养分配施均衡程度的增加,系统的生产力逐渐提高,其中氮磷钾处理的生产力最高;氮肥对水稻生产力的贡献最大(对生物量的贡献约20%,对籽实产量的贡献约34%),磷肥和钾肥的贡献相当;在水稻各部位对氮、磷、钾养分的吸收中,氮的吸收主要集中在籽实和秸秆中,磷的吸收则主要集中在籽实中,钾的吸收主要集中在秸秆中;在各施肥处理中,土壤全量养分和有机质的变化不大,而速效养分的变化较大,特别是速效磷库和速效氮库;单施化肥处理的土壤,其速效养分含量不高,而施有机肥处理土壤的速效养分含量较高,表明有机肥较有利于土壤养分的积累。     

不同施肥制度下茬口对作物产量增益、土壤养分状况及施肥贡献率的影响

根据1991—2002年共12年的田间试验,研究了不同施肥制度下,茬口对作物产量增益、土壤养分状况及对施肥贡献率的影响。结果表明:与重茬相比,豆茬较有利于作物的高产和稳产;施用氮肥使其产量增益减小,并且施用氮肥愈多,产量增益愈小;增施有机肥情况下,产量增益的减小更为明显。在土壤养分方面,豆茬不仅能提高土壤的供氮能力,还能改善土壤的供磷、供钾量,有助于土壤养分状况的改善;施肥制度进步能够提高作物产量;施肥贡献率随着施肥制度的进步逐渐增大,但其增幅趋缓;随着施肥制度的进步,施肥贡献率在豆茬和重茬上所表现的差异逐渐缩小,最后趋同。     

土壤—作物系统的养分转化及其对土壤养分平衡的影响

土壤作为一个开放系统,与作物间通过物质转化与能量流动组成相互依存和影响的体系。近几年来我们对我国太湖地区稻田土壤生态系统中氮、磷、钾养分的转化及其可能产生的影响作过为期3年的田间定位试验研究,本文谨将其中的部分结果整理成文,以供共同探讨。     

水曲柳幼苗根系对土壤养分和水分空间异质性的反应

通过沙培试验方法,研究了温室条件下水曲柳幼苗在施肥和浇水区,非施肥和非浇水区中根系生长,生物量分布,地下部分与地上部分关系,细根直径等特征。结果表明,土壤养分和水分的空间异质性对水曲柳幼苗根系生长和分布有明显影响。在施肥区和浇水区根系生长快,密度大,生物量高,而在非施肥和非浇水区根系生长受到抑制,根系密度小,生物量低,与非施肥区相比,施肥区细根直径下降,有利于根系对养分和水分的运输,但是在非浇水区     

水旱轮作系统作物养分管理策略

水旱轮作系统是我国主要的作物生产系统之一,主要分布在长江流域.作物和土壤季节间的干湿交替变化是这一系统的显著特征,这也引起了土壤物理、化学和生物学特性在不同作物季节间的交替变化,构成独特的农田生态系统.该系统面临的主要问题包括：生产力下降或徘徊不前,灌溉水日益短缺,养分管理不合理,资源利用效率低和环境污染等.本文在综述水旱轮作系统特征和存在问题的基础上,进一步提出通过养分资源综合管理策略解决该系统养分投入、作物生产和环境风险之间的矛盾.该策略的核心内容是：从整个轮作系统角度出发调控养分,综合应用各种养分资源（化肥、有机肥及环境养分）,使养分供应匹配作物需求,并根据不同养分资源特点采取相应的管理技术,使养分管理与节水、高产栽培等农作技术相结合.     

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。     

作物种植前后土壤有机质及养分因子的空间变异分析

以作物土壤试验数据为基础,结合多年的农户调查数据,采用Moran's I指数分析、Pearson相关系数分析和Kriging插值3种地统计学方法,探讨了浙江省浦江县作物种植前后土壤有机质及氮磷钾等养分因子的空间演化规律。研究发现Moran's I指数分析证实随着区域范围的加大,各因子间自相关程度产生较大差异。这一点在Pearson相关系数分析中也得到证实,并在kriging插值图中直观表达。结果还表明:有机质和碱解氮的形成与水的关系较为密切,水源区两因子的含量较周边高,且会促进前者向后者转化。养分投入后,过多的养分在土壤中降解过程与区域自然环境条件的关系较密切。同一作物的农户养分投入在不同区域差异较大,不同作物的农户养分投入在区域内却存在量的相关。     

不同施肥模式下潮棕壤稻田的速效养分状况和水稻的养分分配

研究了不同施肥模式下下辽河平原潮棕壤稻田土壤速效养分的供应能力及水稻的养分分配.结果表明:各处理0～20 cm速效养分供应能力均高于20～40 cm,其变异也大于20～40 cm(速效氮除外);有机、无机肥相结合有利于提高土壤速效养分的供应能力;水稻氮和磷的分配主要集中在籽实中,钾的分配则主要集中在秸秆中.采用秸秆还田措施有利于缓解钾肥资源的不足,保持钾素的循环再利用,维持土壤钾库,减少钾肥投入,降低农业生产成本,减轻环境污染.     

沼肥施用对成都平原稻麦轮作土壤及作物养分和重金属含量的影响

为研究沼肥施用对成都平原稻麦轮作土壤及作物养分、重金属含量的影响, 试验共设置6 种不同施肥处理, 包括沼肥低量(BL)、沼肥中量(BM)、沼肥高量(BH)、沼氮混施(BN)、氮磷钾肥(NPK)及不施肥(CK)处理, 分析了不同处理土壤养分和重金属含量、作物秸秆、籽粒养分和重金属含量。试验结果表明: 与不施肥相比, 沼肥显著增加了土壤、作物养分含量。其中, 土壤全氮、有机质、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾含量变幅分别为1.19-1.45 g·kg^–1、17.65 g·kg^–1-33.38 g·kg^–1、24.69-50.87 mg·kg^–1、12.35-19.78 mg·kg^–1、6.24-27.07 mg·kg^–1、62.81-90.08 mg·kg^–1; 同时, 施沼肥显著提高了作物秸秆全氮、全磷、全钾含量。尽管施用沼肥土壤重金属含量有所增加, 但未造成污染, 不同处理土壤Cd、Cr、Cu、Pb 和Zn 含量分别为0.191-0.334 mg·kg^–1、34.128-89.850 mg·kg^–1、11.071-17.148 mg·kg^–1、31.342-46.658 mg·kg^–1 和99.808-145.475mg·kg^–1, 符合《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 二级标准值; 小麦及水稻籽粒中未检测出Cd, 其Cr、Cu、Pb 和Zn 含量变幅分别为0.151-0.392 mg·kg^–1、3.206-5.181 mg·kg^–1、0.078-0.144 mg·kg^–1、22.242-41.825 mg·kg^–1, 均低于《国家食品重金属含量》(NY861-2004)限制标准值。综上, 沼氮混施(BN)处理可增加作物产量, 提高土壤肥力, 且不会造成重金属含量超标, 是成都平原稻麦轮作区适宜的施肥方案。     

施肥对潮棕壤钾收支及钾在作物体内分配的影响

通过15年的定位试验,研究了不同施肥制度下土壤K的收支及K在作物体内的分配.结果表明,施K肥处理的大豆籽实和秸秆中K浓度高于不施K肥处理;而施K肥处理的玉米籽实K浓度在各个处理间几乎没有变化.在不施K肥条件下,单一施用N肥或NP配施均可造成K的严重亏缺.保持农业系统养分循环再利用可以缓解K收支赤字,而配合适量K肥的施用可以实现作物高产,平衡土壤中K收支.     

长期不同施磷条件下玉米产量、养分吸收及土壤养分平衡状况

以设置在沈阳潮棕壤上的连续12年的田间定位磷微区试验为依托,研究在不同磷肥施用条件下(施用量和施磷频次),玉米产量、养分吸收以及土壤养分平衡状况。结果表明:磷素不是该研究区域玉米生产的主要限制因子;施肥促进养分吸收,其各处理间增加趋势为氮磷氮对照,并且一次性施磷肥方式优于每年施磷肥方式;与土壤本底值相比,施肥后土壤耕层(0~20 cm)全磷、速效磷、全氮、碱解氮呈增加趋势,由于长年没有外源钾的补充,土壤全钾和速效钾呈下降趋势,其各处理间下降趋势为氮磷氮对照;土壤速效磷在不施用肥料条件下有下降趋势,只施用氮肥条件下有增加趋势,只是两者变化并不很明显;在每年施磷条件下,土壤速效磷量呈缓慢上升趋势,而在一次性施磷条件下,施肥当年的土壤速效磷量激增,而后呈减小的趋势,即与每年施磷肥方式相比,一次性施磷方式更有利于建立土壤"宏大"有效磷库;为了保证土壤养分平衡,在施用足量氮肥的前提下,施用磷肥量为等于或略高于作物移出磷量,施氮磷比控制在1∶0.167到1∶0.5之间。     

施肥对香樟幼苗生长及养分分配的影响

施肥是苗木培育的重要方式,香樟是乡土珍稀阔叶树种,苗木培育对乡土珍稀树种的保护、繁育、推广具有极其重要的作用,施肥对苗木的生长和发育具有重要的影响。因此,为了探讨香樟幼苗生长及植物体内养分分配对施肥的响应,该研究采用正交设计,设置了氮、磷、钾3因素3水平(N、P:0、3、6 g·株-1;K:0、2、4g·株-1),对盆栽香樟幼苗进行指数施肥。结果表明:(1)氮肥对香樟幼苗苗高、地径、生物量的影响最为显著,磷肥和钾肥的影响则较小;(2)氮素在香樟幼苗叶、茎、根中的分布状况主要受氮肥的影响,磷素在香樟幼苗叶、茎、根中的分布状况主要受氮肥和磷肥的影响,钾素在香樟幼苗叶、茎、根中的分布状况主要受钾肥的影响;(3)香樟幼苗的苗高生长与叶片氮含量、叶片磷含量呈显著正相关(P0.05),地径生长与茎氮含量呈显著正相关(P0.05),叶生物量与叶片氮含量、叶片磷含量呈显著正相关(P0.05),茎生物量与叶片磷含量呈显著正相关(P0.05);(4)综合分析得出,对香樟幼苗苗高、地径生长,以及枝叶生物量积累最具促进作用的施肥水平为氮肥(6 g·株-1)、磷肥(6 g·株-1)、钾肥(4 g·株-1)。     

农业生态系统养分循环再利用的作物产量增益

在辽西褐土上进行8年的田间试验结果表明,在不同化肥基础上,每年以60％的收获产品堆腐后循环回田,平均分别可获得29．6％（不施化肥）、15．2％（N肥）、11．1％（NP肥）和9．2％（NPK肥）的增产率,或分别每年增产粮食1.33、0．99、0．79、0．64t·hm－2．养分循环再利用的作物增产效益在试验的8年中有着逐年增长趋势,表明以堆肥形式循环回田养分对作物的增产作用存在着明显的残效叠加效应,因此,只有通过长期田间试验方能准确评估农业系统中养分循环再利用的作物产量增益．     

作物磷素养分的动态模拟

基于养分平衡原理,分别建立了土壤有机磷与有机肥分解磷的释放、土壤有效磷吸附的动态模型,用Langmuir方程描述土壤吸附磷量与土壤溶液磷浓度的关系,建立了植株临界磷浓度与生理发育时间的关系模型,以及基于生长潜在需要和土壤水溶性磷浓度限制的作物磷素吸收动态模型.检验结果表明,模型对小麦植株含磷率的动态变化有较好的预测效果.     

农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异

通过４个地点中长期田间试验联网比较获得以下结果,农业生态系统养分循环再利用的作物产量增益受气候的热量因素、化肥施用和养分循环再利用持续时间的长短等因素影响．在不施化肥情况下,保持０．８循环率养分循环再利用的平均粮食增产量自北向南分别是：温带黑龙江海伦２５３ｋｇ·ｈｍ－２（１０年平均）、暖温带辽宁沈阳１１２２ｋｇ·ｈｍ－２（６年）和喀左１３３２ｋｇ·ｈｍ－２（８年）、亚热带湖南桃源２８８４ｋｇ·ｈｍ－２（７年）;在施用ＮＰ化肥基础上保持养分循环再利用则分别为海伦２２５、沈阳６９４、喀左７８６、桃源１３２１ｋｇ·ｈｍ－２．循环回田的农家肥养分对作物增产有着明显的残效叠加作用,在施用ＮＰＫ化肥基础上保持养分循环再利用的作物增产率在试验期间的前３年平均为５％,后３年平均可上升至１４％．     

施肥对金盏菊生长、开花及养分吸收的影响

研究了氮、磷、钾不同施肥处理对金盏菊（Calendula officinalisL.）生长、开花、干物质积累量及养分吸收的影响。结果表明：推荐施肥[N-P2O5-K2O：（0.4-0.2-0.3）g/kg]能有效促进金盏菊的生长及花朵开放,其中干物质积累量和总花朵数,分别比不施肥处理增加了264.3%和323.1%,比习惯施肥增加了16.0%和25.0%;不施肥、习惯施肥和推荐施肥三者干物质日积累量高峰均出现在移栽后29～35 d,分别为0.15、0.43、0.42 g/d;各处理氮、磷、钾吸收量之间均存在显著差异,推荐施肥处理N、P、K养分累积量分别为0.33、0.04、0.39 g/株,分别是不施肥处理的6.93倍、3.94倍和3.61倍,为习惯施肥的1.49倍、1.35倍和1.24倍,各处理金盏菊对N、P、K养分吸收比例变幅为1∶（0.13～0.24）∶（1.20～2.30）,平均比例为1∶0.17∶1.65。