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、钾养分的可持续性指数。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＞红壤;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与土壤养分相关或极相关。这表明,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。     

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。     

长期连续施用猪粪的旱地红壤肥力健康与花生产量研究

依托中国科学院鹰潭红壤生态实验站内一个连续施肥23 a的旱地红壤-花生作物体系长期定位试验点,重点研究长期施用猪粪对土壤酸度、有机质含量和主要养分等土壤肥力指标与健康的影响。采用由隶属度值制成的雷达图探讨旱地红壤肥力的制约因素,并采用土壤健康指数面积法定量评估土壤肥力健康指数水平,最后以连续施肥23 a后的花生产量验证土壤肥力健康指数的适用性。结果表明,连续23 a的施肥提升了花生地土壤肥力健康水平;与施用化肥相比,施用猪粪大幅降低了土壤可交换性酸度,同时提高了土壤pH值、有机质和氮磷养分含量,从而将整体土壤健康指数从0.70提高到1.20,施用猪粪处理组的花生植株总生物量与花生果粒产量分别是施用化肥组的2.84和2.28倍。因此,长期施用猪粪可有效改善旱地红壤酸度强、养分少等肥力限制条件,提高土壤肥力健康水平及作物产量。     

生物质炭对农田温室气体排放的作用效应及其影响因素探讨

气候变暖已成为当今全球关注的焦点。农田生态系统作为CO2、CH4、N2O等温室气体的主要排放源,在全球温室效应中起重要作用。近年来,由于生物质炭在改善土壤性质,提高土壤碳汇和控制农业温室气体排放方面的巨大应用潜力,特别是对土壤碳的增汇减排作用,已成为土壤学和环境科学的研究热点。目前,关于生物质炭在农田温室气体排放方面的影响研究主要集中在我国华中、太湖平原、成都平原等地。然而由于受空间地域、实验条件等因素的差异,众多学者开展生物质炭作用于农田温室气体排放的研究结果不尽相同,也未曾见有报道从影响因素的角度深入探讨其作用机制。综述对比了近几年来国内外关于生物质炭对农田温室气体排放的影响研究,并从生物质炭的种类、施炭量、应用的土壤类型以及耕作方式和施肥条件等因素探讨了生物质炭对农田温室气体排放的作用机制。旨在通过改变生物质炭的种类和施炭量等条件,从而为抑制农业温室气体的排放乃至缓解全球气候变化提供可靠的科学依据。综合各项研究发现,秸秆炭在抑制农田温室气体排放方面要优于其他种生物质炭;40 t·hm-2的施炭量是一个既能提高作物产量又能实现固碳减排目标的较好选择;单作物耕作方式和合理的保护性耕作技术有利于减少农田温室气体的排放;在肥料的施用选择上,施用氮磷钾有机肥比普通氮肥更能有效地减少农田温室气体的综合排放效应。然而,从微生物活性和群落结构变化的角度深入探讨生物质炭作用于农田温室气体排放的微观机理及其温室气体减排还仍需进一步的研究。     

菜田养分资源综合管理与可持续发展

过量施肥通常导致集约化菜田土壤质量劣化、养分利用效率低及环境风险增加。合理的养分资源管理需要考虑蔬菜的养分吸收规律、土壤养分的迁移和转化及环境养分供应的特点。由于土壤氮素具有较强的移动性,氮素养分资源管理可通过根层氮素实时监控来实现;而磷和钾养分水平在土壤中相对比较稳定,可采取衡量监控技术决定养分的需要量。菜田有机肥的投入总量及其氮磷养分的释放特点也是养分资源管理中的重要内容。有机肥施用于新菜田应考虑“以氮定量”的原则,而施用于土壤有效磷过量累积的老菜田,应采取“以磷定量”原则,来控制有机肥中的磷素投入;根据不同有机肥的氮磷释放特点的差异,可搭配施用不同比例和类型有机肥,以满足作物主要生育期的养分需求,减少环境污染的风险。     

用土壤生物和养分指标表征土壤肥力的可持续性

运用土壤生物和养分指标讨论了不同农田土壤肥力可持续性指数。结果表明, 不同施肥处理对土壤肥力可持续性指数有很大影响。有机肥明显提高土壤碳、氮和生物管理指数。单施化肥促进土壤磷、钾管理指数的上升。厩肥比绿肥更有利于提高土壤肥力可持续性指数。与参比土壤相比, 化肥处理的土壤肥力可持续性指数平均每年都增长, 红壤为５ ． ６３ , 水稻土为５ ． ８ , 潮土为４ ． ８３ ; 而对照处理的土壤肥力可持续性指数平均每年都下降, 红壤为５ ． ６ , 水稻土为６ ． ５８ , 潮土为４ ． ５６ 。不同施肥方式对土壤肥力可持续性指数的影响顺序为有机肥、有机肥配施化肥＞ 化肥＞ 参比土壤＞ 对照。     

施肥对落叶松人工林林地土壤肥力的可持续性的影响

以14年生和34年生落叶松人工林为研究对象，对该林分所在的白浆化暗棕壤林地进行施肥试验。设置了9个施肥处理和1个无肥对照，运用土壤生物和养分指标讨论了不同林龄落叶松人工林林地土壤肥力可持续性指数。结果表明：(1)不同施肥处理对土壤肥力可持续性指数影响不同；(2)同一施肥处理对不同林龄的土壤可持续性指数影响也不同；在林木生长最快的幼龄期施肥，提高土壤肥力可持续性指数的效果要明显高于在林木近熟期施肥；(3)施用有机肥有利于提高生物管理指数，单施化肥可增加土壤氮、磷的管理指数；(4)有机肥和化肥混施是提高林地土壤可持续性指数的最好施肥方式。     

施用污泥堆肥对作物和土壤的影响

污泥中的有机质、营养成分可为农业生产提供重要的有机肥源,但污泥中的重金属是制约污泥农用的重要因素,为检验污泥堆肥施用后对作物及土壤的影响,文章对污泥与稻草或木屑堆肥的产品进行了盆栽试验研究。结果表明,污泥与稻草或木屑的堆肥作为肥料施用于萝卜(Brassicacampestris)和菜心(Brassicaparachinensis),产量明显提高,部分堆肥产品增产效果优于化肥,且后效明显。堆肥施用使土壤中有机质、各养分含量增加,微生物活动增强、数量增加,然而作物和土壤中的重金属含量也有不同程度的提高。     

蔬菜施不同肥料对产量和土壤肥力的贡献

为控制施肥对蔬菜和土壤的负面影响，充分利用施肥对土壤肥力的保护功能，探讨蔬菜合理的有机肥施用量，在不同质地土壤上，田间试验小白菜、苦瓜、豇豆三种蔬菜施不同量有机肥，收获时测定其产量、品质及试验前后的土壤有机质质量分数。结果表明，(1)在施适量无机NPK的条件下，每造蔬菜的有机肥(禽畜粪便，下同)施用量，砂土上小白菜为4500kg／hm^2、苦瓜和豇豆为3000kg/hm^2；在壤土上，小白菜和苦瓜均宜施3000kg/hm^2，豇豆则宜施4500kg／hm^2；在粘土上，小白菜每造只宜施1500～3000kg／hm^2的有机肥。(2)有机肥必须与无机肥合理配合施用，才能获得最佳的产量和品质效果。(3)施有机肥3000-4500kg/hm^2 适量无机肥可使土壤有机质水平保持在种植蔬菜前的质量分数水平，该施肥量和方式不仅可使蔬菜高产、优质，还有利于保护土壤肥力。(4)对蔬菜产量的贡献，有机肥和化肥配合施用的处理对蔬菜产量的贡献最大，来自土壤的效应由小到大依次为有机肥和化肥配合施用→化肥→有机肥，进一步反映合理施肥有利于保护土壤肥力。     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

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。     

有机肥与生物炭对新疆盐碱沙化土壤微生物群落特征的影响

有机肥和生物炭在改善中低产田土壤质量,提升土壤肥力方面具有重要意义。设置不施肥CK、单施化肥NPK、增施羊粪有机肥NPK+M、增施生物炭NPK+B和增施羊粪有机肥-生物炭NPK+M+B等5个处理,进行5年田间定位试验,采用高通量测序技术,探讨有机肥和生物炭对改善新疆盐碱沙化土壤微生物群落多样性和功能的施肥策略。结果表明,有机肥和生物炭改善了盐碱沙化土壤理化性质,降低pH,增加阳离子交换量和养分含量,其中NPK+M+B处理对土壤中有机质、速效磷和速效钾有显著提升作用,分别提高了87.80%、125.15%和59.52%。施肥增加了土壤电导率,但NPK+B和NPK+M+B处理可缓解其升高。微生物α多样性分析发现,施肥增加了盐碱沙化土壤细菌群落Shannon多样性指数及Chao和Ace丰度指数,以NPK+M+B处理效果最好,分别提高了6.31%、57.98%和57.25%。施用化肥增加了土壤真菌多样性,增施羊粪有机肥和生物炭则降低。NPK+M+B处理使细菌群落组成朝更有利于增加耐受盐碱、干旱、抗菌和寡营养能力的放线菌门方向发展,显著减少了潜在病原真菌群落丰度,降低了土传真菌性病害风险,改善了...     

长期定位施肥对农田土壤酶活性及其相关因素的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究不同施肥处理对土壤酶活性的影响及其年际变化,以及对土壤养分和微生物生物量的影响。结果发现,土壤脱氢酶、转化酶、脲酶及磷酸酶的活性在长期不同施肥处理之后均产生较大的差异,总体上是施肥高于不施肥,施肥处理间从高到低依次是OM(有机肥)、1/2OM 1/2NPK、NPK、NP、PK、NK。同时,土壤脱氢酶活性随着年限的增加逐渐下降,转化酶与磷酸酶的活性趋于增高,而脲酶活性的年际变化规律在不同施肥处理间互不相同。另外,OM与1/2OM 1/2NPK处理的土壤微生物生物量C、N最高,而施化肥处理中只有NPK处理的微生物生物量N显著高于不施肥对照,其它处理与对照没有显著差异。结果表明,长期施用有机肥更有利于保育土壤生物化学环境质量。     

长期定位施肥土壤有效磷与速效钾的剖面分布及对作物产量的影响

通过25年的长期定位试验研究不同的施肥方式对土壤有效磷与速效钾质量分数及水稻产量的影响。研究结果表明：有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够大大提高土壤耕层有效磷的质量分数,施肥主要影响土壤耕层有效磷的质量分数,对其它土层影响不明显。有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够提高土壤耕层速效钾的质量分数,对20~40 cm土层土壤速效钾质量分数也有提高作用。化肥配合有机肥施用稻谷的产量高于单施化肥或单施有机肥,单施化肥或单施有机肥稻谷的产量高于不施肥的对照。因此,为了提高土壤肥力与作物产量,最好的培肥方式是有机肥配施氮磷钾肥。     

施肥对冬小麦土壤温室气体排放的影响

通过对不同施肥处理下冬小麦（Triticum aestivum）农田土壤温室气体排放的测定,研究了巢湖流域圩区农业生态系统春季土壤温室气体的排放特点。结果表明,土壤温室气体通量与温度等因素正相关,与土壤水分质量分数负相关,不同施肥方式对土壤温室气体排放也有重要影响。土壤系统维持持续的CO2气体排放,土壤是CO2气体的净排放源;CH4的情况则较为复杂,在较低温度条件下,土壤可以吸收少量的CH4气体,随着温度的上升开始出现CH4的净排放。与对照相比,优化施肥、减量施肥＋秸秆还田、常规施肥可减少的温室气体排放量折合CO2体积当量分别相当于减排12.0%、20.5%、17.6%,合理的施肥管理可以大幅度减少温室气体的排放。     

基于MicroResp~(TM)不同施肥方式对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落代谢变化被认为是反映土壤质量和健康状况的敏感指标。通过5 a定位试验,采用MicroResp~(TM)方法分析不同施肥方式对农田土壤微生物群落功能多样性及其代谢结构的影响。结果表明,适量施用有机肥和沼液肥有利于提高土壤微生物代谢活性,并对土壤微生物群落代谢结构产生明显影响,但长期高量施用沼液肥不利于维持土壤微生物代谢活性和群落多样性。相关性分析结果表明,土壤pH值、全磷含量和Cu含量与土壤微生物代谢活性及其群落结构关系最密切,其中土壤Cu含量为主要影响因子。能明显提高土壤养分含量及导致土壤重金属Cu、Zn累积是有机肥较其他施肥方式对土壤微生物群落代谢功能产生显著影响的关键因素。     

施用化肥对农业生态环境的负面影响及对策

论述了肥料的过量使用对我国的农业生态环境质量的负面影响，提出了合理施用化肥防治环境污染的对策。认为过量施用化肥引起土壤酸化和板结、重金属污染、硝酸盐污染和土壤次生盐渍化，从而导致土壤肥力下降，并且造成水体富营养化，淋溶污染地下水，致使作物品质下降，硝酸盐含量超标，并通过食物链危害人体健康。此外，认为化肥对大气环境的影响主要集中在氮肥上，氨挥发和NOx、CH4及CO2的释放，不仅能引起温室效应，而且还能够引起臭氧层的破坏。提出了相应的对策：增加科技教育的投入，提高农民的科学文化素质，提高全民的环境意识；合理施肥；结合国家的调控政策，在粮食产量与环境保护、作物产量与产品品质之间找到平衡点。     

长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应

温度和水分是影响土壤呼吸的重要因素.利用室内培养试验研究因长期施用不同肥料造成有机质含量存在差异的土壤在不同土壤水分含量(30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS 和90%WFPS)和培养温度(5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃)下的土壤呼吸.结果表明,土壤水分含量和培养温度对土壤呼吸既表现出相互制约作用,在一定范围内又具有相互促进作用.施肥影响着土壤呼吸所需的最适水分含量,不均衡施肥处理的土壤呼吸所需最适土壤水分含量高于均衡施肥处理的土壤.培养温度也影响土壤呼吸的最适水分含量,土壤呼吸所需最适水分随培养温度升高而升高.土壤水分含量的增加可增加土壤呼吸的Q10.施肥特别是施有机肥而增加的土壤有机碳的释放速率是最快的.因此,气温升高和降水增加等气候变化趋势下,不利于通过施用有机肥来增加农田土壤有机碳储量.     

种植模式对冀西北坝上土壤活性有机质和碳库管理指数的影响

冀西北坝上地区是京津冀重要的生态源保护区域,土壤碳库是反映其生态功能的重要指标,农田种植模式是影响土壤碳库的主要人为因素。为了研究冀西北坝上沙化农田土壤有机质组分特征及增碳种植模式,以草地为参照,选择有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式——大棚蔬菜田(DS)、有机无机配施充分灌溉种植模式——露地蔬菜田(LS)、大量施用化肥充分灌溉种植模式——马铃薯田(MT)、少量施用化肥雨养种植模式——青贮玉米田(QY)、不施肥雨养种植模式——燕麦田(YT)和多年人工林地(RL)等多种不同种植模式,采集0—20 cm土壤,分析土壤活性有机质(ASOM)和碳库管理指数(CPMI)。结果表明:不同种植模式下土壤有机质(SOM)含量在8.97—31.97 g·kg-1之间,ASOM在7.63—13.44 g·kg-1之间,其中DS显著高于草地,QY、YT和RL均显著低于草地;在土壤活性有机质的组分特征中,土壤非活性有机质(NLOM)占比最高,其次为低活性有机质(L-LOM);土壤ASOM的CPMI在64.78—184.02之间,ASOM与SOM、微生物量碳(MBC)、pH均呈极显著正相关,CPMI与总氮(TN)、pH及无机磷(IP)呈显著性负相关。有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式能提高沙壤土SOM和ASOM含量降低CPMI,少量施用化肥或不施肥的雨养种植模式会降低沙壤土SOM和ASOM含量增加CPMI,不利于沙壤土保水保肥。为增强冀西北坝上地区农田保水保肥能力,应增施有机肥,提高水分管理,部分农田可建造保护性栽培设施,种植归还率较高作物,以减缓土壤退化且保障土壤的有效利用。     

有机肥中重金属特征及其控制技术研究进展

随着工业的快速发展,农药、肥料及地膜等系列农用化学物质的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重。重金属进入土壤后,其难移动性导致大量积累,造成土壤环境污染,影响植物生长,危及人类的健康。有机肥是我国农业生产中非常重要的肥料,其来源也十分广泛。施用有机肥是提高作物产量的必要措施,同时也是土壤重金属的主要输入途径之一,研究有机肥的重金属特征及其有关控制技术对农产品安全和有机废弃物的再利用具有重要意义。文章就畜禽排泄物堆肥、污泥堆肥、生活垃圾堆肥和沼肥等主要有机肥料的重金属来源、含量以及不同溯源有机肥料对土壤中重金属有效性的影响进行综述,重点介绍了畜禽排泄物堆肥中重金属含量和饲料添加剂之间的关系,为农田土壤重金属污染防治和农产品安全提供科学依据。除从有机肥的源头控制重金属外,文章主要介绍了化学法、生物吸附法、生物淋滤法和电化学法等重金属控制技术,针对各种控制方法,阐述了其原理、应用实例、优缺点及研究进展情况,提出了解决有机肥重金属污染问题的思路和方法,为有机肥料的资源化利用提供了参考。最后指出,为了实现养殖业与种植业的安全链接,除选用重金属含量低的有机肥,通过相关技术有效控制有机肥中的重金属外,还要注重肥料用量、施肥时间、施肥技术的合理选择,从最大程度上避免有机肥料给作物和人类带来的副作用。