长期不同施肥方式对江南稻田系统生产力与抗逆性的影响

依据29 a的田间施肥小区试验和4 a的养分耗竭盆栽试验,比较分析了不同施肥方式对江南丘陵稻田生产力及抗逆性的综合影响。结果表明,有机无机肥配施(NPK+OM处理)方式下,双季稻各季和周年生产力最高,其周年平均生物量和籽粒产量比化肥氮磷钾配施(NPK处理)高24.5%和20.2%。与单施氮肥相比,化肥氮磷钾配施显著提高了双季稻的氮素利用效率,而适量增施有机氮能够进一步提高氮素利用效率。化肥单施方式(N和NPK处理)下水稻周年籽粒产量呈递减趋势,下降幅度分别为43.7和1.8 kg.hm-2.a-1,而有机无机肥配施方式下水稻周年籽粒产量呈递增趋势,上升幅度为6.9 kg.hm-2.a-1。平衡施肥方式(NPK和NPK+OM处理)下,水稻各季及周年籽粒产量的年际变异较小,可持续性产量指数和系统生产力稳定性较高。养分耗竭试验4 a后,各处理水稻各季及周年生物量和籽粒产量高低基本表现为NPK+OM>NPK>N,试验期内周年籽粒平均产量以有机无机肥配施处理最高,说明有机无机肥配施的稻田土壤耐瘠能力高于其他施肥处理。可见,有机无机肥配施不仅能使稻田系统持续保持较高的生产力,而且能够提升系统的抗逆性,有利于江南丘陵稻田系...     

长期施肥对红壤性水稻土活性碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了不同施肥对红壤性水稻土活性碳的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量从高到低顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK,长期施用肥料,特别是施有机肥与无机肥配施能提高土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和可溶性有机碳含量,从而保持和提高土壤碳库质量。同施肥处理A层的土壤活性碳占土壤有机碳的比率显著大于P层;同施肥处理同发生层各土壤活性碳占土壤有机碳比率从高到低的顺序为:潜在可矿化碳的比率(R2)>微生物量碳的比率(R1)>可溶性有机碳的比率(R3);同施肥处理同发生层土壤活性碳占土壤有机碳比率R1、R2、R3大小顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK。除P层微生物量碳和可溶性有机碳之间外,土壤有机碳总量与各活性碳之间以及各类活性碳之间相关性均达到极显著水平。     

长期有机无机肥配合施用土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物短期变化

为了阐明改变肥料养分投入后土壤微生物特性的短期变化,采集长期定位有机无机肥配施的红壤水稻土,通过室内培育试验,观测添加不同肥料养分后土壤微生物生物量碳及BIOLOG群落功能多样性的变化.结果表明,长期有机无机肥配施土壤中添加无机肥料养分短期内( 185 d)降低了15％～22％的微生物生物量碳含量和55.6％的微生物群落平均光密度；添加有机肥料养分短期内提高了8％～42％的微生物生物量碳含量和992％的微生物群落平均光密度；而不添加肥料养分短期内提高了501％的微生物群落平均光密度,降低了微生物群落均一性,但对微生物生物量碳含量影响不大.此外,添加不同肥料养分均改变了土壤微生物群落碳源代谢模式.长期配施有机无机肥土壤中添加不同肥料养分后土壤微生物生态特征发生明显变化,其差异体现在微生物生物量碳与微生物碳源利用特性的变化上.     

6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收

由于现代集约化养殖业普遍使用有机胂制剂,禽畜粪中往往含有一定的砷(As).在水稻土中分别以2%和4%(w/w)比例施入含As鸡粪和猪粪及无机肥(N:0.2g·kg-1;P2O5;0.1g·kg-1;K2O:0.15g·kg-1(以干土计)),以不施肥为对照进行菜心、小白菜、油麦、茼蒿、苋菜和通菜6种蔬菜盆栽试验,研究比较含As禽畜粪施入土壤后蔬菜对土壤中As的吸收累积情况.结果表明,1)整体上施用鸡粪处理蔬菜生物量高于无机肥处理,而施用猪粪处理除通菜外5种蔬菜生物量均低于无机肥处理.2)施肥可降低除通菜外的5种蔬菜As含量,而施用鸡、猪粪可显著提高通菜As含量.3)菜心、小白菜、油麦和茼蒿地上部As含量与其生物量呈显著负相关(p<0.05,p<0.01);苋菜也表现为负相关,但未达到显著;通菜则表现为显著正相关(p<0.01).4)菜心、小白菜、油麦和茼蒿As吸收量整体表现为施用鸡粪>无机肥>猪粪≈不施肥;苋菜表现为无机肥>不施肥>鸡、猪粪;通菜则表现为鸡、猪粪>无机肥≈不施肥.整体上通菜As吸收量高于其他5种蔬菜.5)施肥可降低除通菜外5种蔬菜As吸收系数,而施用鸡、猪粪可显著提高通菜As吸收系数.建议含As禽畜粪在通菜上尽量少施.     

基于黄潮土长期定位试验的作物产量演变特征分析

为探讨徐淮地区黄潮土长期施肥条件下作物持续高产、稳产的途径,利用始于1980年的肥料长期定位试验,对连续32 a作物产量的演变特征、可持续性以及与土壤有机质含量的相关关系进行分析。结果表明,长期施肥条件下,受气候等因素的影响,作物产量年际间存在波动,不同处理间小麦(Triticum aestivum)和玉米(Zea mays)历年产量由高到低均表现为化肥与有机肥配施(MNPK),施N、P、K肥(NPK),施N、P肥(NP),施有机肥(M),施N肥(N)和不施肥(CK),而甘薯(Ipomoea batatas)产量年际间和处理间的变化差异较大。在小麦和玉米的施肥处理中,N处理产量最低,随施肥年限增加产量下降速度快,可持续性指数分别比CK低0.161和0.063;MNPK处理比NPK和M处理分别增产14.9%和102.3%、11.5%和24.4%,且产量变异系数低,可持续性好。玉米产量的稳定性整体上高于小麦和甘薯。平衡施肥或有机肥与无机肥配施可降低作物产量对基础地力的依赖程度。增施有机肥处理(M和MNPK)土壤有机质含量呈递增趋势,积累速度为0.31~0.37 g·kg-1·a-1,小麦和玉米轮作制下砂壤质黄潮土有机质含量的适宜平衡值约为15.0 g·kg-1。化肥配施有机肥具有培肥土壤和促使作物高产、稳产的效果。     

水稻生育期对不同施肥条件下黄泥田土壤无机氮及细菌群落的影响

为揭示不同施肥条件下水稻生育期黄泥田土壤细菌群落的动态变化及对可溶性无机氮的影响,以33年不同施肥处理(不施肥CK、单施无机肥NPK、无机肥配施牛粪NPKM和无机肥配施秸秆NPKS)的黄泥田为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等技术分析水稻幼苗期、分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期的黄泥田耕层土壤细菌数量、群落组成和结构.结果显示,黄泥田可溶性无机氮以铵态氮为主,含量为6.01-30.93 mg/kg,占可溶性无机氮总量的95%以上.细菌16S rRNA基因拷贝数为3.03×107-14.33×107/g干土.土壤优势细菌群落为变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门.偏最小二乘法判别分析表明,不同施肥处理细菌群落差异以拔节期最为明显;不同生育期细菌群落差异以无机有机肥配施处理最为明显.多元方差分析表明,水稻生育期可以解释细菌群落结构59.79%的变异,施肥处理可以解释细菌群落结构10.44%的变异,土壤铵态氮与细菌16S rRNA基因拷贝数呈显著正相关(P 0.05).本研究表明土壤细菌群落与土壤铵态氮存在一定的相关性,且水稻不同生育期引起的土壤细菌群落结构差异比不同施肥处理引起的细菌群落结构差异更为明显.(图3表4参26)     

长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

农业土壤碳储量和碳固定是全球变化及碳循环研究值得关注的重要问题。水稻土是我国主要的农业土地利用类型。土壤活性有机碳和碳库管理指数是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标,因此研究长期施肥对红壤性水稻土壤活性有机碳、土壤碳库管理指数及水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。基于33年的长期田间定位试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土碳库管理指数及双季水稻产量的影响。试验设置5个处理,即对照(CK)、氮肥(N)、氮肥与磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)和无机肥与有机肥配施(NPKM)。结果表明,连续施肥33年后,不同施肥处理土壤总有机碳含量、土壤活性碳含量和碳库管理指数顺序均为NPKMNPKNPNCK。单施无机肥处理土壤有机碳增加约42.05%~60.23%,NPKM处理土壤有机碳增加约70.35%。单施无机肥对土壤活性碳含量的影响均不显著,NPKM处理对土壤活性碳含量的影响均显著;与CK相比,不同施肥处理土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳含量增幅分别为13.19%~67.70%、2.11%~23.41%、2.42%~99.37%、8.18%~31.27%,且NPKM处理效果优于单施无机肥。长期施肥处理土壤碳库管理指数均有不同程度增加,单施化肥对土壤碳库管理指数均无显著影响,NPKM处理对土壤碳库管理指数影响显著。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKMNPKNPNCK,NPKM处理的双季水稻年产量增幅最大,为109.87%~118.8%,晚稻产量高于早稻产量。因此,有机肥和无机肥配施对水稻高产稳产和提升碳库管理指数有重要的作用。     

长期施肥对旱地红壤肥力和酶活性的影响

为了明确不同施肥种类对旱地红壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,NP,NPK,2倍NPK,猪粪,NPK＋猪粪）旱地红壤玉米田耕层（0～20 cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）全N含量各处理间差异不显著,单施N肥显著增加土壤速效N,施有机肥处理（NPK＋猪粪,猪粪）土壤的pH值、有机质、全P、速效P均显著增加;2）除了2倍NPK处理土壤脲酶活性最高外,施有机肥土壤的转化酶、脱氢酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性也较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶与全N、有机质、速效N呈显著或极显著正相关;因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤肥力,而且能增加土壤酶活性,从而显著提高土壤持续生产力。     

有机无机肥配施比例对蔬菜产量和品质及土壤重金属含量的影响

关于蔬菜施有机肥和它与无机肥的合理配施比例,对蔬菜的产量和品质有重要影响,对土壤有机质和重金属含量也有影响。为控制施禽畜粪类有机肥对蔬菜的负面影响,探讨蔬菜的合理施用量和有机/无机肥配施比例,在不同质地的土壤上进行田间试验。结果表明,(1)施过量禽畜粪类有机肥对试验蔬菜产量和品质都会产生不良影响,小白菜(Brassica chinensis)和茄子(Eggplant)施禽畜粪超过22500kg/hm2、马铃薯(Solanum tuberosum L.)超过24000kg/hm2时,其产量不再增加,成活率下降,维生素C含量下降,多个试验均表现出有机肥用量增加而小白菜硝酸盐随之增加的典型特征;同时不论土壤的质地轻重,蔬菜重金属Pb有随禽畜粪用量增加而提高的趋势;在质地较轻的土壤上,蔬菜重金属Cd、As有随禽畜粪用量增加而提高的趋势;小白菜施禽畜粪肥超过7500kg/hm2、茄子和冬种马铃薯施禽畜粪肥超过75000kg/hm2,收获后土壤重金属含量高于对照和施无机肥的总Cr和As。(2)蔬菜单独施用有机肥的合适施用量,小白菜在较粘重的土壤上可施到22500kg/hm2,但有机肥与无机肥配合施用时有机肥用量可减量;茄子合适施用量应在22500kg/hm2左右;冬种马铃薯合适施用量应在24000kg/hm2左右。(3)蔬菜的有机/无机肥合理配比,小白菜、茄子、和冬种马铃薯施肥的有机氮与无机氮之比均为0.25∶1至0.5∶1时其产量和品质水平较佳。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。