水稻小麦种植模式下长期定位施肥土壤氮的垂直变化及氮储量

为了研究不同的施肥方式对土壤全氮变化及氮储量的影响,1981年在湖北省农业科学院南湖试验站设置了施用有机肥与化肥的长期定位田间试验,2006年水稻收获后田间取样分析每个处理不同土层的全氮含量与氮储量。研究结果表明：与对照相比,单施化肥与单施有机肥0～20cm土层土壤的容重下降,化肥添加有机肥比相应的单施化肥的容重要低一些。除了对照之外,其它处理都是0～20cm土层土壤全氮含量高于其它土层,氮肥配施有机肥处理0～20cm土层土壤全氮含量最高。除了氮磷钾肥配施过量有机肥处理外,化肥配施有机肥处理土壤的全氮含量都高于单施化肥或单施有机肥处理,20～40cm土层土壤全氮含量具有相似的规律。在0～20cm土层,与对照相比,单施氮肥及氮磷肥不能增加土壤全氮储量,但是化肥配施有机肥能够增加土壤全氮的储量。单施氮磷钾肥及单施有机肥也能够增加土壤全氮的储量。在0～20cm土层,氮肥配施有机肥处理的土壤全氮储量最多,达8.82t·hm-2,而氮肥处理的氮储量最低,仅为5.38t·hm-2。在100cm深度,与单施化肥及单施有机肥相比,化肥配施有机肥都增加了土壤全氮的储量。     

长期定位施肥对土壤磷、钾素动态变化的影响

23年定位施肥试验的结果表明，不施肥和单施氮肥的土壤，其有效磷质量分数迅速下降，前3年比播前降低约50％，自第7年开始比播前降低2／3左右，降至4-5μg／g之后处于稳定状态。土壤全磷质量分数始终保持在0．40-0．50g／kg的水平，有机磷略有增加。施有机肥以及有机肥与氮肥配施的土壤，其有效磷和有机磷质量分数增加显著。单施氮肥的土壤，其速效钾、缓效钾质量分数均降低，全钾质量分数变化不明显。在每年每公顷单施含钾150．0kg、300．0kg的有机肥或与138kg、276kg氮素配施的土壤中，以单施含钾300．0kg的有机肥的土壤的钾素盈余量最多，并随配施氮量的增加而盈余量减少。试验23年后的土壤，其钾素盈余量与土壤速效钾、缓效钾质量分数均有极显著的相关性，而与全钾质量分数的相关性小大。     

长期施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响

在长期小麦和玉米轮作的基础上,通过单施化肥以及化肥与其它有机肥料的配合使用,研究不同施肥对河西灌漠土有机氮组分的影响.采用1965年Bremner提出的土壤有机氮分级方法,对22年有机肥与化肥定位试验中的耕层土壤有机氮组成进行分级.结果表明,长期施用化肥和有机肥对河西灌漠土全氮和土壤有机氮组成有显著影响,施肥对不同形态有机氮的影响取决于肥料种类.与单施化肥相比,有机肥与化肥配合施用后显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,氨基酸态氮和酸解未知氮显著增加,氨基糖态氮含量也有所提高.与不施肥相比,施用氮肥显著提高了土壤全氮、酸解性氮与非酸解性氮的含量.在酸解性氮中,化学氮肥显著提高了铵态氮的含量,对氨基酸氮、氨基糖氮和酸解未知态氮影响较小.施用磷、钾肥对河西灌漠土全氮和有机氮各组分含量影响较小.     

不同施氮措施对茶叶品质及茶园土壤环境的影响

由于茶园频繁且大量施用氮肥的不合理施肥措施带来的茶叶品质下降、地下水污染、土壤酸化加剧等系列环境问题,严重影响茶叶可持续发展。针对福建铁观音(tiěGuān yīn)茶园过度施用氮肥、氮磷钾比例不协调、有机肥施用不足的现状,在茶园设计了不同的施用氮肥试验,观测土壤环境质量的氮素指标变化,以研究不同施氮措施对铁观音品质及茶园土壤环境的影响。结果表明:在茶农习惯施氮量的基础上减氮20%配施有机肥能够提高茶叶产量和品质;有机无机肥料配合施用后第二年产量比习惯施肥提高6.8%;茶多酚、氨基酸、水浸提物比习惯施肥分别提高14.1%、15.0%、4.7%;施肥处理对含氮高的茶园土壤氮养分的动态变化趋势没有明显影响;单施无机肥处理茶园土壤NH4+-N和NO3--N质量分数随着施肥量的增加而增加,从而导致NH4+-N和NO3--N的淋溶损失的几率增加。同样施肥量的有机肥处理茶园土壤NO3--N平均质量分数仅为单施无机肥处理的45.23%。单施无机氮肥能够加速土壤酸化发生,造成土壤pH、有机质明显下降,施用量越大,土壤酸化越严重,土壤氮流失风险也增加;单施有机肥,土壤质量改善明显,但对茶树养分供应不及时,影响茶叶产量;减氮的同时配合有机肥的施用,可改善茶叶品质,提高产量,同时对土壤环境质量改善有良好效果。因此铁观音茶园应增施有机肥,适当控制速效氮肥的施用量可减少茶园氮素流失而提高利用率,也相应的减少了环境的污染。     

稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对有机质和全氮的影响

通过２５季种植的长期定位试验，研究了稻麦轮作条件下不同耕作方式和培肥制度对土壤有机质和全氮质量分数的影响。免耕土壤０～５ ｃｍ土层的有机质和全氮质量分数稍高于耕翻土壤； ５～１５ ｃｍ的则有低于耕翻的趋势； １５～３０ ｃｍ的无明显规律。长期休闲的土壤在整个耕层有明显的有机质和氨素累积，其中碳的累积快于氮的累积，免耕条件下比耕翻条件下累积量更大。 ０～５ ｃｍ和５～１５ ｃｍ土层有机肥与无机肥配施的处理，其有机质和全氮质量分数均显著高于单施化肥处理和不施肥处理，但均低于休闲处理； １５～３０ ｃｍ土层各培肥处理则无明显差异；单施化肥的土壤有机质和全氮质量分数高于不施肥处理，但这种差异只在表层（ ０～５ ｃｍ）较显著。     

不同农田土壤养分可持续性指数的研究

讨论了不同农田土壤碳、氮、磷、钾养发的可持续性指数，结果表明，不同施肥方式、不同土壤类型对碳、氮养分可持续性指数的影响表现为有机肥配施化肥处理〉有机肥处理〉化肥处理，潮土〉水稻土〉土壤，对磷、钾养分表现为化肥处理〉有机肥配施化肥处理〉有机肥处理，水稻土〉潮土〉红壤，相关分析表明，土壤养分可持续性指数指数与土壤养分相关或极相关这表现，土壤养分可持续性指数可以用来评价土壤肥力和指示土壤养分的动态变化。     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤、水稻土和潮土中，土壤微生物量、土壤酶活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理＞单施有机肥处理＞单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小顺序为有机肥配施无机肥处理＞单施无机肥处理＞单施有机肥处理。从土壤类型来看，土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性大小以水稻土最大，潮土次之，红壤最小。３种土壤的微生物量、土壤酶活性在培养的４５～６０ｄ之间分别达到最大值，以后逐渐下降。部分单施无机肥处理的土壤微生物量、土壤酶活性最大值比单施有机肥处理、有机肥配施无机肥处理提前１５ｄ。相关分析表明，有机肥配施无机肥处理及单施有机肥处理，３种土壤的土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶及速效养分呈显著或极显著的相关性；单施无机肥处理中，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖转化酶、蛋白酶、脲酶显著或极显著相关，与部分速效养分相关不显著。     

长期施肥条件下水稻土磷素分布特征及对水环境的污染风险

对太湖地区稻麦轮作黄泥土进行23 a长期施肥试验,设14种处理:不施肥(C0)、氮肥(CN)、氮钾肥(CNK)、氮磷肥(CNP)、磷钾肥(CPK)、氮磷钾肥(CNPK)、稻草加氮肥(CRN)、有机肥(M0)、有机肥加氮(MN)、有机肥加氮钾(MNK)、有机肥加氮磷(MNP)、有机肥加磷钾(MPK)、有机肥加氮磷钾(MNPK)、有机肥加稻草加氮(MRN)。结果表明:(1)与无磷处理比较,耕层(0—15 cm)全磷(TP)、有效磷(O lsen-P)和无机磷(I-P)含量均显著增加,有机磷(O-P)含量仅在MNP、MPK、MNPK和CPK处理中显著增加;耕层以下O-P无显著增加,MNPK、MNP、MRN和MN处理中I-P下移可达25 cm,而MNPK处理中TP及MNPK、CNP处理中O lsen-P下移可达30 cm;耕层磷素积累量及磷素下移深度与施磷量、施肥模式(化肥磷、有机肥磷;单施、混施)和磷素形态有关。(2)有机肥I-P下移深度比化肥I-P深。(3)不同施肥处理对水体环境存在不同的污染风险,其中以MNPK处理下土壤磷素对水体环境的污染风险最大;地表水的污染风险大于地下水,稻季的污染风险大于麦季,丰水年的污染风险大于平水年。     

有机肥对塌陷复垦土壤玉米产量和磷生物有效性的影响

采煤塌陷土地复垦是补充耕地资源的有效途径之一,然而土壤磷有效性低是限制矿区土地复垦和作物生产的重要因子之一.为了解施用有机肥后矿区复垦土壤中磷的有效性变化,基于作物磷素需求的有机肥施肥模式,进行采煤塌陷复垦土壤(山西省孝义市偏城村)田间试验,分析连续两年施用相同磷量(100 kg/hm~2)的鸡粪、猪粪、牛粪和化肥对玉米产量和磷肥利用效率的影响.结果表明:(1)有机肥处理显著提高了玉米的籽粒产量和地上生物量.施肥第一年鸡粪处理增产效果显著高于猪粪和牛粪处理,第二年各施肥处理间差异不显著.玉米产量增加主要是提高了百粒重.(2)各施肥处理0-60 cm土壤剖面有效磷(Olsen-P)含量随土层深度增加呈下降趋势.其中0-20 cm土层有效磷含量鸡粪处理显著高于猪粪和牛粪处理,20-40 cm土层鸡粪和猪粪处理显著高于牛粪处理,40-60 cm土层处理间差异不显著.(3)连续两年施用有机肥及化肥后玉米磷肥利用效率为鸡粪≥猪粪≈牛粪≈化肥.施鸡粪处理磷肥回收率最高,2017年和2018年分别为23.97%和26.99%.鸡粪处理农学磷有效性系数最高(1.47),明显高于猪粪处理(1.00)和牛粪处理(0.89).总之,施用鸡粪显著提高了玉米产量和磷肥利用效率,可作为培肥矿区复垦土壤或与本研究区土壤类型相似的低产农田改良的推荐有机肥.(图4表5参31)     

长期施肥对水稻土酶活性及理化特性的影响

为了明确不同施肥种类对水稻土土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,P,K,NPK,2倍NPK,NPK＋猪粪）水稻田耕层（0-20cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）施P（配施或单施）增加土壤全P、速效P含量,平衡施肥配施有机肥（NPK＋猪粪处理）土壤的有机质、全P、速效P、全N、速效N均显著增加,所有施肥处理间pH值差异均不显著;2）除了NPK处理土壤脲酶活性最高外,平衡施肥配施有机肥土壤转化酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性均较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶活性与土壤全P量呈负相关,过氧化氢酶、脲酶、转化酶与全N、有机质、速效N、速效P呈显著或极显著正相关;因此,水田土壤长期平衡施肥配施有机肥,能显著提高土壤肥力,增加土壤酶活性,有益于土壤生产力的持续提高。     

Carbon sequestration and soil microbes in purple paddy soil as affected by long-term fertilization

Soil organic carbon (SOC) sequestration impacts on food security and climate change and may be affected by soil microbes in fertilized croplands. A 12-year field experiment under the rice–wheat system was used to evaluate the effect of the long-term fertilization on the SOC accumulation, culturable soil microbes, and their interaction in purple paddy soil. Results showed that varied fertilizations resulted in a significant increase of the SOC content and stock in the plow layer, as well as rise in populations of major soil microbes, including bacteria, actinomycetes, and fungi compared with no fertilization. Soil with combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment (pig manure or rice straw return) on average had the highest organic carbon content and stock, amounts of bacteria, actinomycetes, and fungi, which were 7.8%, 5.8%, 75.8%, 130.5%, and 16.2% higher than the NPK fertilization alone. Fertilization differentially altered populations of the functional anaerobic bacteria in paddy soil. With the combined application of chemical NPK fertilizer and organic amendment, soil displayed higher amounts of anaerobic cellulolytic bacteria, anaerobic fermentative bacteria, hydrogen-producing acetogen, methanogenic bacteria, denitrifying bacteria, and sulphate-reducing bacteria than that with the NPK fertilization alone or no fertilization. Populations of all three major soil microbes showed significantly positive correlations with the SOC content, indicating their interaction was of mutual promotion. Data suggest that the combined application of the NPK fertilizer with organic amendment especially by the rice straw return is recommended to sustain the soil biological fertility and mitigate the emission of the greenhouse gas by the SOC sequestration in purple paddy soil.     

有机无机肥料对土壤肥力和作物产量的影响研究初报

研究有机无机肥料对土壤肥力及作物产量的影响．５年的定位监测结果表明，施无机Ｎ、Ｐ、Ｋ结合冬蔬菜残茎叶还田，不但能增加作物产量和提高经济效益．而且还能培肥土壤．而无机肥料加猪粪或冬绿肥还田的增产效果及土壤培肥效果与全无机肥相近．稻秆还田是增加土壤有机质的一项比较明显的有效措前，这一结论得到了再次验证．施用有机肥料可以增加土壤有效态微量元素的含量．     

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。     

秸秆掩埋还田对黄淮海平原耕层土壤温度及作物生长的影响

通过大田试验,研究了作物秸秆行间掩埋配施不同类型氮肥（矿质化肥和鸡粪）下耕层土壤温度的变化及对作物生长的影响。结果表明,秸秆还田初期配施氮肥对秸秆有激发效应,能提高耕层的土壤温度,提高幅度受大气温度、降水的影响。秸秆行间掩埋配施质量分数为16%总氮的鸡粪和24%总氮的化学氮肥耕层土壤的增温效果明显,土壤温度分别上升0.7和0.8℃。秸秆行间掩埋还田对作物生长的影响因作物类型和生育期而异,从不同生育期来看,作物前期的生长受秸秆行间掩埋还田的影响最大。从作物类型来看,配施质量分数为8%、16%、24%总氮的鸡粪,拔节期冬小麦的生物量低于对照38.7%、29.4%和27.9%,3个处理分别与对照差异显著（P〈0.05）,玉米没有差异。秸秆行间掩埋配施质量分数为8%、16%、24%总氮的矿质氮肥,拔节期冬小麦的生物量低于对照25.7%、30.9%和14.1%,配施低、中量化学氮肥与对照差异显著（P〈0.05）;各处理玉米生物量高于对照0.9%、50.8%和19.8%,配施中量化学氮肥与对照有明显差异（P〈0.05）。     

Effect of long-term application of corn stalks and inorganic fertilizers on fluorescence characteristics of water extractable organic matter in a meadow black soil of northeast China

ABSTRACT

Returning crop residues into fields, either alone or in combination with inorganic fertilizer, is considered as a practical way to enhance soil fertility. However, information concerning the effects of crop residues and inorganic fertilizer application on water extractable organic matter (WEOM) in soil is scarce. The aim of this study was to examine the 10-year effect of corn residue (CR) return with or without the application of nitrogen, phosphorus, and potassium (NPK) fertilizer on the quantity and quality of WEOM in a black soil of northeast China by means of ultraviolet absorbance, fluorescence excitation--emission matrix, and derived spectroscopic indices. The application of NPK fertilizers and CR, alone or together, increased the content of total soil organic carbon (SOC), water extractable organic carbon (WEOC), and ratio of WEOC/SOC, with the sequence being NPK + CR > CR > NPK > CK. Compared with control treatment, the individual application of NPK fertilizer decreased the aromaticity of WEOM. In contrast, elevated proportion of tryptophan-like fluorophore and microbially derived fulvic acid-like components with low molecular weight was detected in the WEOM. The amendment with CR alone resulted in increase in aromaticity of WEOM and proportion of plant-derived humic acid-like component with large molecular weight, accompanied by reduced proportion of tyrosine-like compounds. For the soil with CR restoration, the application of NPK fertilizer increased aromaticity of WEOM, and large molecular weight fulvic acid-like and humic acid-like compounds were found. However, the proportions of tyrosine-like and tryptophan-like compounds were diminished. The quantitative and qualitative analysis of WEOM using fluorescence spectroscopy describes responses to be observed in long-term different fertilization strategies.     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅰ. 作物产量

在辽宁西部褐土上历时10 a的田间试验结果表明：氮肥对提高作物产量效果最好，平均增产率50%，平均每千克 N增产粮食21 kg。供试褐土富磷，试验前3 a施磷肥不显增产作用，之后增产明显，10 a平均增产率10.9%，平均每千克 P增产粮食47 kg。供试褐土富钾，连续10 a施钾肥不显增产作用。 在施用化肥基础上每年以60%收获产品直接堆腐回田，可比对应的化肥处理分别增产（10 a平均）40.6%（无肥对照）、19.5%（N肥基础）、12.1%（NP肥）和8.1%（NPK肥），平均年增产粮食（混合、烘干）分别为1.54、1.08、0.79、0.52 t/hm2。养分循环再利用的作物增产效益在试验的10 a中有着逐年增长的趋势，表明以堆肥形式循环回田养分的作物增产作用有着明显的残效叠加效应。     

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...     

不同施肥方式下紫色水稻土土壤肥力变化规律研究

通过连续 12 a田间小区定位试验 ,研究了在不同施肥方式下 ,连年稻 -麦轮作的滇中地区紫色冲积性潴育型水稻土土壤肥力及产量变化的规律。结果表明 :厩肥 (O)处理与厩肥配合氮磷处理 (ONP)12 a后土壤肥力明显高于对照和单施化肥的 NP、NK、PK、NPK等 4处理 ,土壤有机质含量增加 8.4 g/kg以上 ,速效氮、速效磷、速效钾含量增加 14.6 %以上 ,土壤容重下降 0 .16以上 ;单施化肥的处理 ,土壤肥力的变化与对照无显著差异。