生物炭施用方式对黑土和潮棕壤养分及氮磷转化相关酶活性的影响

为探明不同生物炭施用方式对农田土壤养分含量及元素转化的影响,通过设置在黑土和潮棕壤的两个为期5年的田间定位试验,研究每年低量施用(AL,22.5 t·hm^-2·a^-1)和间隔性高量施用(IH,112.5 t·hm^-2·5 a^-1)玉米秸秆生物炭对土壤碳、氮、磷含量,土壤生物学性质及氮磷转化相关酶活性的影响,以期为秸秆的资源化利用和农田土壤地力提升提供科学依据。结果表明: 两种施用方式间比较,黑土AL处理的全碳和有机氮含量(31.55和1.89 g·kg^-1)显著高于IH处理(25.77和1.71 g·kg^-1);与对照相比,黑土AL处理脱氢酶活性降幅(26.75 mg·kg^-1·24 h^-1)大于IH处理(17.69 mg·kg^-1·24 h^-1),而潮棕壤AL处理蛋白酶活性增幅(11.77 mg·kg^-1·h^-1)却低于IH处理(29.95 mg·kg^-1·h^-1)。与潮棕壤相比,生物炭施用对黑土全碳和有机氮含量的提升较大。生物炭的施用显著提高了潮棕壤脱氢酶和蛋白酶的活性,却显著降低了黑土脱氢酶活性。土壤类型和生物炭施用方式对土壤碳氮含量、微生物代谢活性及氮磷转化相关酶活性存在显著的交互作用。总体来说,土壤类型和生物炭添加对土壤理化性质和微生物学特性产生了显著的影响,这为秸秆资源化利用和土地管理提供了重要的参考价值。     

高水位区暗管埋设下土壤盐分适时立体调控的生态效应

高水位地区作物生长关键期采用微咸水或咸水灌溉被证明在一定条件下可以起到增产正效应,但同时却存在着土体盐分积累及其对下茬或次年种植影响的生态负效应.为探讨消除或抑制微咸水或咸水灌溉对土壤盐分积累的生态负效应,保证作物种植增产的正效应,本文在河北近滨海高水位盐碱区开展了为期2年的试验研究,探讨了旱季微咸水或咸水灌溉带来的盐分异位积累与离子分布变化特征,分析了雨季关键期暗管适时排盐对土壤盐分的立体调控生态效应.结果表明：旱季咸水灌溉后土壤经历“积盐-脱盐-二次积盐”3个阶段;灌溉初期,1 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体脱盐,土壤含盐量随土壤深度增加而增加,HCO₃^-含量增加,其他离子含量降低;6与13 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体积盐,土壤含盐量随土壤深度增加而降低,HCO₃^-含量降低,其他离子含量增加;雨季暗管适时立体调控脱盐效果显著,土壤脱盐率达16.0%～45.7%,同降雨量下,降水分布越集中,脱盐效果越好;周年时间尺度上,咸水灌溉小区土壤积盐量小于对照区;咸水灌溉处理小区冬小麦产量显著高于对照处理,1 g·L^-1 处理高于6与13 g·L^-1处理.     

滴灌条件下秸秆还田配施氮肥对宁夏扬黄灌区春玉米产量和土壤理化性质的影响

围绕宁夏扬黄灌区土壤质地黏重、养分匮乏等导致作物产量低的问题,于2017、2018年在秸秆全量粉碎还田(12000 kg·hm^-2)的同时配施4个氮肥施用水平(0、150、300、450 kg N·hm^-2),以秸秆不还田常规施氮(225 kg N·hm^-2)为对照,研究秸秆还田配施不同量氮肥对滴灌玉米田土壤理化性状和产量的影响.结果表明: 与秸秆不还田处理相比,秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm^-2处理0~20 cm土层平均土壤容重分别降低3.3%和5.4%,土壤孔隙度分别增加3.7%和7.1%;秸秆还田配施氮肥对土壤养分和玉米产量的提升效果显著,其中以秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm^-2表现最佳;秸秆还田配施氮肥可显著增加土壤贮水量和产量,秸秆还田配施氮肥300 kg·hm^-2处理在2017和2018年土壤贮水量最高可分别增加13.6%和22.1%,产量分别增加31.1%和46.0%.分析产量构成因素发现,秸秆还田配施氮肥处理主要是通过增加穗粒数和百粒重而达到高产.对玉米产量-配施纯氮量关系进行曲线拟合发现,该地区秸秆全量还田配施氮肥的最佳用量为260 kg·hm^-2.研究结果可为该地区土壤培肥和滴灌玉米生产提供重要依据.     

肥沃耕层构建对东北黑土区旱地土壤肥力和玉米产量的影响

有机物料还田是提高土壤肥力、改善土壤结构和增加作物产量的重要农艺措施之一。本研究通过分析有机物料深混还田构建肥沃耕层后土壤的有机质、速效养分含量和玉米产量,明确了黑土区不同土壤类型旱地土壤肥力指标和玉米产量对肥沃耕层构建方式的响应特征,以期为实现东北黑土区旱地保护性利用和农业可持续发展提供科学依据。采用小区试验与大区示范相结合的方式,在黑龙江省、吉林省和辽宁省选取9个生态类型区作为试验点,土壤类型包括黑土(中厚黑土和薄层黑土)、草甸土、黑钙土、白浆土、棕壤、暗棕壤和褐土。每个试验点均设置了玉米秸秆深混构建肥沃耕层(CF_Ⅰ)、秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层(CF_Ⅱ)和无有机物料还田(CK)3个处理。其中,CF_Ⅰ、CF_Ⅱ处理的小区试验和大区示范的秸秆还田量分别为10000 kg·hm^-2和全量还田,CF_Ⅱ处理的有机肥施用量为30000 t·hm^-2;CF_Ⅰ和CF_Ⅱ处理中有机物料的还田深度均为0~35 cm。结果表明: 不同土壤类型旱地的土壤肥力差异较大,不同土层表现为亚耕层土壤肥力小于耕层土壤,其中暗棕壤和白浆土尤为突出;棕壤、褐土耕层和亚耕层的土壤肥力均偏低;黑土和草甸土的质地比较黏重和犁底层较厚。在试验时间为两年以上的5个试验点中,与CK相比,CF_Ⅰ和CF_Ⅱ处理耕层的土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量平均增加1.85 g·kg^-1、20.16 mg·kg^-1、1.56 mg·kg^-1和17.2 mg·kg^-1,亚耕层较耕层增加了2.09 g·kg^-1、12.06 mg·kg^-1、2.18 mg·kg^-1和3.84 mg·kg^-1。与CK相比,CF_Ⅰ处理显著增加了耕作层和亚耕层土壤有机质和速效磷含量,CF_Ⅱ处理显著增加了耕作层和亚耕层的全部土壤肥力指标,说明肥沃耕层构建是提高土壤肥力的重要途径,其中玉米秸秆配施有机肥是快速提升土壤肥力的有效方法。受不同地区水热条件和土壤类型等的影响,不同试验区的玉米产量差异较大;不同处理间差异显著,表现为CF_Ⅱ>CF_Ⅰ>CK,说明肥沃耕层构建方式在不同生态类型区均能有效提高玉米产量。采用玉米秸秆或者玉米秸秆配合有机肥深混的肥沃耕层构建方式能够同步培肥耕层和亚耕层土壤,提高玉米产量。不同生态类型区应根据土壤类型、有机物料来源等采取相应的肥沃耕层构建方式,建议在有机肥源充足的区域,优先采用秸秆配合有机肥深混构建肥沃耕层。     

减氮-秸秆还田及双氰胺施用对旱地雨养区冬小麦产量和氮平衡的影响

通过在陕西杨凌进行的3年田间试验研究了减氮+秸秆还田以及添加双氰胺(DCD)对旱地雨养区冬小麦-夏休闲种植模式小麦产量和氮平衡的影响.试验共设置不施氮肥(CK)、施氮220 kg·hm^-2+秸秆不还田(FP)、施氮150 kg·hm^-2+秸秆还田(OPT)和施氮150 kg·hm^-2+秸秆还田+7.5 kg·hm^-2双氰胺(OPT+DCD)4个处理.结果表明:与FP相比,OPT处理产量略降低,但差异不显著,而氮肥利用率增加6.1%,氮肥表观损失率减小7.2%; OPT+DCD处理小麦产量和氮肥利用率均最高,且氮肥表观损失率最低,3年平均产量分别比OPT和FP高10.4%和7.9%,氮肥利用率高20.8%和28.1%,氮肥表观损失率减少8.5%和15.1%.施肥40~45 d内,添加DCD可以提高表层土壤NH₄⁺-N的含量,减少NO₃^--N的累积.     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响

施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切。本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究表明: 不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02～866.74 kg·hm^-2·a^-1,OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5～650.7 kg·hm^-2·a^-1,表土碳密度为55.64～78.42 t·hm^-2,各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK。各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42～9.32 t C·hm^-2·a^-1,其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了27.6%和13.6%。各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49～2.17 t C·hm^-2·a^-1,年经济收益变化范围为1.30×10³～7.83×10³元·hm^-2·a^-1,其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理。总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式。     

水文气候影响下黄河三角洲土壤盐分时空动态

近年来,黄河三角洲在水文气候和人类活动影响下的土壤盐渍化问题日益突出。本研究以东营市河口区、垦利区、东营区和利津县为研究区,选取1985—2018年间20期Landsat系列影像,利用数值回归校正法进行影像光谱一致性转换,在此基础上运用偏最小二乘回归法构建土壤盐分定量反演模型;根据最佳盐分预测模型反演的研究区土壤盐分含量数据,分析土壤盐分(SC)时空变化特征,并探讨水文气候因素的影响。结果表明: 选用10个敏感光谱指数构建的土壤盐分反演模型的预测精度较高,其建模决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)为0.769、1.125,验证R²、RMSE和相对分析误差(RPD)分别为0.752、1.203、2.08。利用2016年土壤盐分数据进行反演精度检验,实测值与反演值的R²为0.7279。该模型对1985—2018年20期影像进行土壤盐分反演的结果异常值在10%以内。研究期间,区域平均盐分含量总体呈先上升后下降的趋势,最低的年份为1985年(3.14 g·kg^-1),最高的年份为1995年(5.86 g·kg^-1)。空间变化上,研究区重度盐渍土和盐土面积减少,轻、中度盐渍土面积显著增加(66.6%),盐渍土总面积呈扩大趋势。水文气候条件对土壤盐分的影响具有一定滞后性。气温对土壤盐分积累有促进作用,前半年和前1年的平均气温与含盐量均显著相关,R分别为0.507和0.538;土壤含盐量与区域降水量的相关性不显著,受前季黄河径流量的影响最大,R达-0.543。     

长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷积累与淋溶的影响

利用20年定位试验研究了施用化肥和有机肥对潮土耕层土壤有效磷（Olsen-P）含量与作物产量的关系及土壤Olsen-P积累和垂直移动规律的影响.结果表明：土壤Olsen-P含量在10～40 mg·kg^-1能保证小麦、玉米有较高的产量,土壤Olsen-P含量大于40 mg·kg^-1发生显著淋溶,轻壤质潮土Olsen-P发生淋溶的阈值为40 mg·kg^-1.连续施用化肥（NPK）和秸秆还田处理（SNPK）施磷量在77～90 kg·hm^-2,平均每100 kg P·hm^-2使耕层土壤Olsen-P提高0.63～0.72 mg·kg^-1,每年提高0.49～0.65 mg·kg^-1,达到淋失阈值需要45～60年.有机肥与化肥结合（MNPK、MNPK2和1.5 MNPK）,年施磷量为210 kg·hm^-2时,土壤Olsen-P（Y）与施肥年度（x）的关系为：Y_{1.5 MNPK}=4.506x+6.4464 (R²=0.8862),平均每年增加4.5 mg·kg^-1,连续施用8年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值;年施磷量为125和140 kg·hm^-2时,土壤Olsen-P与施肥年度的关系为：Y_MNPK2=2.4765x+13.563 (R²=0.9307)和Y_MNPK=3.1097x+6.9615 (R²=0.8562),平均每年增加2.47和3.1 mg·kg^-1,连续施用11年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值.有机无机肥结合处理土壤Olsen-P积累速度是化肥处理的3.5倍,过量施用有机肥增加了土壤Olsen-P的积累和淋失.     

烟杆还田对水稻产量和养分吸收的影响及其替代钾肥的效果

选择不同供钾能力的烟-稻轮作区稻田,研究了烟杆还田对水稻产量、钾素吸收利用的影响及其替代钾肥的效果.结果表明: 烟杆还田(2250 kg·hm^-2)和施钾肥(K₂O 75 kg·hm^-2)均能增加水稻产量和地上部钾素的累积量,其中烟杆还田配施钾肥的增幅最大,低钾(土壤速效钾含量＜100 mg·kg^-1)、中钾(土壤速效钾含量100～150 mg·kg^-1)和高钾(土壤速效钾含量＞150 mg·kg^-1)土壤的水稻分别增产13.3%、17.1%和13.5%.烟杆还田(St+NP)可以提高钾素吸收利用率和农学效率.但在水稻当前推荐施肥量(75 kg·hm^-2)条件下,烟杆还田配施钾肥(St+NPK)对钾肥(素)吸收利用率和农学效率无显著影响,说明当前推荐施钾量可能偏高.通过对烟杆还田替代钾肥的计算,发现还田烟杆可以替代10%～22%的化肥钾(K₂O),烟后晚稻在烟杆还田时钾肥施用可以减少7.2～16.5 kg·hm^-2.因此,在烟杆还田条件下,高钾田块可减少化学钾肥的施用,而中钾和低钾田块为稳定水稻产量和维持土壤钾素平衡,则应保证目前推荐钾肥量的投入.     

玉米秸秆还田对土壤丛枝菌根真菌群落的影响

为揭示农业管理活动对土壤丛枝菌根(AM)真菌的影响机制,基于Illumina Miseq高通量测序平台以及脂肪酸指纹图谱方法,研究了连续4年玉米秸秆还田后,AM真菌群落组成、AM真菌生物量及其与土壤环境因子间的相互关系.结果表明:所获得的2430个AM真菌OTUs从门到种依次分类,共分为1门、3纲、4目、8科、10属、143种,但不同处理间AM真菌群落丰富度(Chao1指数和ACE指数)、多样性(Shannon、Simpson多样性指数)没有显著差异.AM真菌中类球囊霉属、球囊霉属为优势属.随秸秆还田量的增加,球囊霉属丰度降低;3000、9000 kg·hm^-2秸秆还田量下,类球囊霉属、无梗囊霉属的丰度与对照(0 kg·hm^-2)间差异达极显著水平;原囊霉属、类球囊霉属、球囊霉属在3000 kg·hm^-2秸秆还田量下与对照间差异显著,非度量多维尺度(NMDS)分析表明,9000、12000 kg·hm^-2的秸秆还田量下土壤AM真菌β多样性与对照间聚集度较其他处理相差较远,秸秆还田量对AM真菌β多样性的影响显著.多元分析结果能在累积变量82.8%上揭示土壤主要理化性状与AM真菌丰富度、多样性的空间变化关系.土壤全氮、碱解氮是影响以磷脂脂肪酸表征的土壤主要微生物类群生物量以及以中性脂肪酸表征的AM真菌生物量的主要因子.持续玉米秸秆还田改变了AM真菌属水平上的分类学组成;随秸秆还田量的增加,AM真菌特有的微生物种类减少,AM真菌群落组成间的相似度下降;秸秆还田增加了土壤AM真菌生物量及其占土壤微生物总生物量的比例.     

土壤培肥与覆膜垄作对土壤养分、玉米产量和水分利用效率的影响

土壤培肥是维持旱地农业土壤肥力水平、提高生产力的最主要的措施之一,但不同土壤培肥措施对全膜双垄沟播土壤肥力及玉米肥水调控的作用机制及其增产效应尚缺乏系统研究认知.2014—2016年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,以‘富农1号’玉米为指示作物,设全膜双垄+秸秆还田(FS)、全膜双垄+优化施肥(FF)和全膜双垄+控制性施肥(FC)3种土壤培肥组合模式,以常规种植(CP)为对照,测定年季0～200 cm土层土壤含水量、耕层土壤有机质(SOM)及氮磷钾速效养分含量(AN、AP、AK)和作物产量,计算土壤贮水量(W_C)、作物生育期耗水量(ET)、水分利用效率(WUE)、氮、磷肥偏生产力(PFP_N和PFP_P)等参数,揭示不同土壤培肥模式对土壤有机质、水分养分含量、玉米产量、耗水特征和水肥利用效率的影响.结果表明: FS、FF和FC 3种种植模式通过增效调控土壤水热与养分环境、水肥互作效应,加速还田秸秆腐解养分释放,促进作物旺盛生长,增加归还土壤的有机物质,从而有效提高土壤供水供肥能力、培肥土壤.与CP比,3种模式均显著提高了SOM、AN、AP和AK的含量,尤其是土壤AK含量,3年平均分别提高了0.27 g·kg^-1、4.44 mg·kg^-1、0.20 mg·kg^-1和4.53 mg·kg^-1,表现为FC＞FF＞FS,三者无显著差异.FS、FF和FC 3种土壤培肥模式均显著提高了旱地玉米生育期末0～200 cm土层土壤贮水量(W_C200),3年合计分别比播前W_C200增加了107.41、38.99和28.35 mm;显著降低了玉米ET,年平均分别比CP降低了60.50、37.7和34.15 mm,相当于分别减少了12.6%、7.9%和7.1%.水肥条件的改善在干旱和少雨的年份主要促进了玉米抽雄至成熟期的生长,多雨的年份均衡促进了玉米生长,增加了玉米的双穗率、穗粒数和百粒重,提高了水肥利用率,使玉米产量显著增加.3年平均与CP相比,FS、FF、和FC模式的PFP_N和PFP_P分别提高了1.82、1.65、1.62倍和2.41、1.69、1.63倍;WUE分别提高了13.27、12.65、14.01 kg·mm^-1·hm^-2;玉米产量增加了5986.1、4972.31和4585.63 kg·hm^-2,分别增产81.5%、67.7%和62.5%.综合分析认为,FS有利于玉米抗旱增产,FC和FF则有利于玉米高产高效.     

不同秸秆还田量和氮肥配施对玉米田土壤CO2排放的影响

探讨不同秸秆还田量和氮肥量配施对辽西北半干旱区玉米田土壤CO₂排放的影响,可为固碳减排和黑土地保护计划的实施提供理论支撑。本试验主区设置3个秸秆还田水平,分别为3000(S₁)、6000(S₂)和9000 kg·hm^-2(S₃,秸秆全量还田);副区设置3个氮肥施用水平,分别为105(N₁)、210(N₂,常规施氮量)和420 kg N·hm^-2(N₃),另设置不施氮肥不添加秸秆的对照处理(CK),共10个处理。采集定位试验4年后玉米田间土壤,通过培养试验,探究不同处理对玉米田土壤CO₂排放的影响及CO₂排放与土壤溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明: 秸秆还田和氮肥施用均会促进玉米田土壤CO₂排放,并随秸秆还田量和施氮量的增加而显著增加,其中氮肥施用是促进玉米田土壤CO₂排放的最主要因素;秸秆还田与氮肥配施通过促进微生物生物量增加并加剧DOC消耗来促进玉米田土壤CO₂排放;MBC和DOC含量显著刺激玉米田土壤CO₂排放,且主要受两者培养前期含量的影响。从保障秸秆还田培肥地力同时减少CO₂排放的角度考虑,210 kg N·hm^-2常规施氮量与6000 kg·hm^-2秸秆还田配合施用(N₂S₂)是本试验条件下辽西北半干旱区最有潜力的田间施肥模式。     

晋南旱地麦田夏闲期土壤水分和养分变化特征

2009-2011年在晋南旱地冬小麦种植区,研究了传统施肥(CF)、推荐施肥(RF)及垄膜沟播(RFFP)处理结合秸秆覆盖措施对夏闲期(6-9月)2 m土层土壤水分、NO₃^--N,以及0～40 cm土层速效磷、速效钾含量的影响.结果表明: 夏闲期降水可补充旱地麦田2 m土层土壤在冬小麦生长季所消耗的水分,其中94%以上蓄水量集中在0～140 cm土层,休闲效率为6%～27%.夏闲期降水易引起NO₃^--N下移;357～400 mm的降水量可使NO₃^--N淋移到100 cm土层,积累峰值在20～40 cm土层.夏闲期秸秆覆盖或地膜与秸秆配合覆盖可有效提高0～40 cm土层速效磷和速效钾含量,3个夏闲期累计增加量分别为17%～45%和36%～49%.不同处理间以垄膜沟播+沟内覆盖秸秆的二元覆盖模式蓄水培肥效果最佳,3个夏闲期2 m土层土壤累计蓄水215 mm,累计矿化氮90 kg·hm^-2,耕层土壤速效磷和速效钾含量分别累计增加2.7和83 mg·kg^-1,显著高于推荐施肥和传统施肥处理.推荐施肥和传统施肥处理对土壤水分、养分变化的影响无显著差异.     

长期施肥黄绵土有效磷含量演变及其与磷素平衡和作物产量的关系

土壤有效磷(Olsen-P)含量的变化过程及其与土壤磷素平衡和作物产量的关系是科学推荐施磷的基础.本文通过设置于黄土高原黄绵土区持续34年(1981—2015)的长期定位试验,研究了长期不同施肥处理对作物磷素携出量、土壤磷素平衡、土壤Olsen-P含量的影响及其演变过程,同时对土壤Olsen-P含量与磷素平衡和作物籽粒产量的相关关系进行了分析.试验采用裂区设计,主处理为施用有机肥(M)和不施用有机肥,副处理为不施化肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配合施用(NP)和氮磷钾肥配合施用(NPK).结果表明: 不同施肥处理和作物类型对磷素携出量和磷素平衡都有显著影响.CK、N、NP、NPK、M、MN、MNP 和MNPK处理小麦的磷素携出量多年平均值为8.63、10.64、16.22、16.21、16.25、17.83、20.39、20.27 kg·hm^-2,而油菜为4.40、8.38、15.08、15.71、10.52、11.23、17.96、17.66 kg·hm^-2,小麦的携出量略高于油菜.土壤磷素盈亏量与磷素投入量呈显著正相关,土壤磷素盈余为零,种植小麦的最小土壤磷素投入量为10.47 kg·hm^-2,而油菜为6.97 kg·hm^-2.土壤磷素盈亏量显著影响土壤有效磷的变化过程.长期不施磷的CK和N处理,土壤有效磷含量随试验年限延长而逐渐降低,年均分别降低0.16和0.15 mg·kg^-1,而NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK处理土壤有效磷含量随试验年限的延续而逐渐增加,年均增幅在0.02～0.33 mg·kg^-1.土壤磷素累积盈亏量与土壤有效磷含量间存在显著的正相关关系,不施用有机肥和施有机肥处理可分别用线性模型y=0.012x+9.33和y=0.009x+11.72显著拟合.不施有机肥处理小麦籽粒产量与土壤有效磷含量呈显著正相关,而施有机肥处理两者间的相关性不明显,两者的小麦籽粒产量和土壤有效磷含量可以用线性分段模型拟合.小麦土壤有效磷农学阈值为14.99 kg·hm^-2,油菜籽粒产量虽随土壤速效磷含量增加呈增加的趋势,但相关性不显著,表明在黄土高原黄绵土区,当土壤有效磷含量高于14.99 mg·kg^-1时,种植小麦应减少磷肥施用量或不施磷肥.     

秸秆覆盖与施磷对四川丘陵旱地土壤磷形态及有效性的影响

为揭示秸秆覆盖配施磷肥下土壤无机磷形态变化规律及磷的有效性,本研究采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖和不覆盖,副区为3个施磷量(0、75和120 kg·hm^-2),分析秸秆覆盖与施磷条件下四川丘陵旱地紫色土磷吸附-解吸特征、无机磷组分含量及其与有效磷的关系。结果表明: 2018—2020年两个试验年度秸秆覆盖处理比不覆盖处理土壤磷最大吸附量分别显著降低7.7%和7.4%,磷吸附饱和度分别显著增加35.4%和18.6%,土壤易解吸磷分别显著提高21.6%和35.2%,磷最大缓冲容量无显著差异;施磷与不施磷相比,磷最大吸附量和最大缓冲容量显著降低,吸附饱和度显著增加,易解吸磷则随施磷量的增加而增加。两个试验年度秸秆覆盖处理比不覆盖处理磷酸二钙(Ca₂-P)、磷酸八钙(Ca₈-P)和铁磷(Fe-P)含量显著增加,铝磷(Al-P)含量显著降低,闭蓄态磷(O-P)和磷灰石(Ca₁₀-P)含量有降低的趋势;与不施磷相比,施磷则提高了不同无机磷组分含量。与不覆盖处理相比,两个试验年度秸秆覆盖处理土壤有效磷含量分别显著增加23.2%和9.6%,磷活化系数分别显著提高21.3%和8.9%,且土壤有效磷含量和磷活化系数均随施磷量的增加而提高。回归分析表明,无机磷各组分对紫色土有效磷有效性的贡献为Ca₂-P>Fe-P>Al-P>Ca₈-P>Ca₁₀-P>O-P。因此,秸秆覆盖配施磷肥促进了土壤难溶性磷向中等活性或易于作物吸收的磷形态分解和转化,降低土壤对磷素的吸附,促进土壤磷素的解吸,最终提高土壤磷素有效性。综合考虑经济效益,推荐四川丘陵旱地秸秆覆盖配施75 kg·hm^-2磷肥更有利于提高土壤磷素有效性。