Seasonal exports of phosphorus from intensively fertilised nested grassland catchments

We carried out a one year (2002) study of phosphorus (P) loss from soil to water in three nested grassland catchments with known P input in chemical fertilizer and animal liquid slurry applications. Chemical fertilizer was applied to the grasslands between March and September and animal slurry was applied over the twelve months. The annual chemical P fertilizer applications for the 17 and 211 ha catchments were 16.4 and 23.7 kg P/ha respectively and the annual slurry applications were 10.7 and 14.0 kg P/ha, respectively. The annual total phosphorus (TP) export in stream-flow was 2.61, 2.48 and 1.61 kg P/ha for the 17, 211 and 1524 ha catchments, respectively, compared with a maximum permissible (by regulation) annual export of ca. 0.35 kg P/ha. The export rate (ratio of P export to P in land applications) was 9.6% and 6.6% from the 17 and 211 ha catchments, respectively. On average, 70% of stream flow and 85% of the P export occurred during the five wet months (October to February) indicating that when precipitation is much greater than evaporation, the hydrological conditions are most favourable for P export. However the soil quality and land use history may vary the results. Particulate P made up 22%, 43% and 37% of the TP export at the 17, 211 and 1524 ha catchment areas, respectively. As the chemical fertilizer was spread during the grass growth months (March to September), it has less immediate impact on stream water quality than the slurry applications. We also show that as the catchment scale increases, the P concentrations and P export decrease, confirming dilution due to increasing rural catchment size. In the longer term, the excess P from fertilizer maintains high soil P levels, an antecedent condition favourable to P loss from soil to water. This study confirms the significant negative water quality impact of excess P applications, particularly liquid animal slurry applications in wet winter months. The findings suggest that restricted P application in wet months can largely reduce the P losses from soil to water.     

不同催花肥对莲雾根际土壤细菌群落多样性的影响

为了解在反季节催花期间不同催花肥处理下莲雾根际土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对细菌16S rRNA V3-V4区进行检测,并结合土壤理化性质,比较分析不施肥（CK）与两种不同浓度施肥处理组（IF组,即无机肥处理组;GM组,即羊粪有机肥处理组）下的根际土壤细菌群落结构多样性.结果表明:①所有样品中共检测到10 925个OTU（operational taxonomic unit,操作分类单元）,包括239 639条有效序列,可分为28个门411个属.②多样性指数分析显示,细菌群落多样性顺序为IFM（中浓度无机肥处理）> GML（低浓度羊粪有机肥处理）> IFL（低浓度无机肥处理）> GMM（中浓度羊粪有机肥处理）> CK（对照）> IFH（高浓度无机肥处理）> GMH（高浓度羊粪有机肥处理）.其中,酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）为主要菌群,所占比例超过总数的67.33%.③不同施肥条件下莲雾根际土壤细菌群落结构特征分析显示,CK、IF组和GM组所特有的OTU数量分别占总数的0.51%、7.08%和2.60%,表明不同肥料的添加对土壤细菌群落多样性产生一定的影响,在IFH和GMH处理下,酸杆菌门的Subgroup_2_norank属与绿弯菌门的JG37-AG-4_norank属的相对丰度最高,分别为13.13%和15.89%.④环境因子的相关性热图分析表明,装甲菌门（Armatimonadetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门（Firmicutes）这五类菌群与不同环境因子的显著性关系如下:装甲菌门群落结构与pH呈现出极显著正相关,硝化螺旋菌门群落结构分别与w（TN）和w（有机质）呈现出显著负相关,酸杆菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著负相关,放线菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著正相关,厚壁菌门群落结构分别与w（速效磷）和w（速效钾）呈现出极显著正相关.研究显示,适量施加无机肥或羊粪有机肥,可以显著提高土壤细菌的丰度和多样性,有利于土壤生态环境的改良与维系.      

钾肥对土壤-辣椒体系中铅生物有效性的影响

在重金属中、轻度污染的土壤土,开展施肥对蔬菜安全生产的研究,对于减少重金属进入食物链、提高农产品的安全性具有重要意义。因此,本研究采用盆栽试验,探讨了不同用量的硫酸钾和氯化钾对辣椒（Capsicum annuum L．）吸收、累积铅的效应及对土壤铅植物有效性的影响。结果表明,硫酸钾能显著促进辣椒生长,降低辣椒根、茎叶及果实中铅含量,土壤有效态铅含量亦随着硫酸钾用量的增加而有所降低;低用量的氯化钾也能促进辣椒的生长,但随着氯化钾用量的增加,辣椒各部分生物量反而降低,其茎叶和果实铅含量也显著增加,而土壤DTPA-Pb含量则没有明显的变化趋势。因此,硫酸钾在控制辣椒吸收重金属铅方面较氯化钾有较好的效果,在类似铅污染农田中可以成为保障辣椒安全生产的简单易行、经济实惠的农艺措施。     

北运河上游昌平区化肥面源污染年际间差异分析

以2014年、2017年260份调查问卷和582个土壤样品及年度农用化肥总量为依据,梳理了昌平区年际间施肥量、土壤养分、氮磷环境风险和污染源变化,以期为北运河上游化肥面源污染防控提供理论依据.结果表明,相比于2014年,2017年粮食、果类蔬菜、叶类蔬菜和草莓的化肥平均用量分别减少了26.3％、25.5％、20.4％和...     

生物质炭与有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响

土壤是温室气体的重要排放源,在土壤中施入生物质炭和有机物料对土壤微生物在土壤碳氮转化和微量气体代谢方面有着重要作用,不过迄今在生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放和微生物活性的影响方面的研究尚少.本研究采用室内培养试验,利用土壤添加生物质炭和生物质炭与不同有机物料混施,探究生物质炭和有机物料混施对土壤温室气体排放及微生物活性的影响.共设5个处理:新鲜土壤(S)、新鲜土壤+2%生物质炭(SB)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%大豆饼(SBS)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%小麦秸秆(SBW)、新鲜土壤+2%生物质炭+1%鸡粪(SBC).研究表明:只添加生物质炭对温室气体的排放影响不明显;生物质炭与有机物料混施使土壤的CO2、N2O排放明显增加,而对CH4的排放影响不明显;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出有机物料施用对温室效应具有明显的增强作用;生物质炭与有机物料混施在一定程度上增加微生物生物量碳和代谢熵(q CO2),各处理的代谢熵是对照处理S的0.18~4.37倍;不同有机物料对FDA水解酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性都表现为激活作用.     

不同水肥管理对太湖流域稻田磷素径流和渗漏损失的影响

于2010和2011年在太湖流域开展了为期2年的田间定位试验,对2种灌溉模式(常规连续淹灌与干湿交替节灌)和4种施肥管理(不施氮、常规尿素、控释BB肥与树脂包膜尿素)条件下稻田田面水和渗漏水总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(PP)浓度的动态变化及磷素径流和渗漏损失进行了研究.结果表明:田面水TP和DP浓度变化趋势相同,均在施肥后1 d达到最高值,之后急剧下降;渗漏水TP和DP浓度变化趋势也相同,均在施肥后7 d达到最高值,然后逐渐下降.PP是田面水磷素的主要形态,DP是渗漏水磷素的主要形态.节灌降低了田面水和渗漏水磷浓度但对DP/TP影响不大,同时降低了TP径流流失量(24.7%~57.4%)和渗漏淋失量(21.0%~25.3%).施氮增加了田面水和渗漏水的磷浓度,也导致了更高的TP径流和渗漏损失.与常规尿素相比,控释BB肥提高了田面水和渗漏水的磷浓度及TP损失量,而树脂包膜尿素降低了田面水和渗漏水的磷浓度和TP损失量.综上,干湿交替节灌结合树脂包膜尿素施用能有效降低稻田磷素径流和渗漏损失,削减农业面源污染.     

氮肥和秸秆还田方式对麦玉轮作土壤N2O排放的影响

为探究氮肥和秸秆还田方式对N₂O排放的影响,本研究在关中地区冬小麦-夏玉米轮作模式下,采用双因素裂区设计,主区为常规施氮（G）和减量施氮（70% G）;副区为秸秆不还田（N）、秸秆还田（S）和秸秆还田+生物炭（SB）,分析对N₂O排放和产量的影响及与相关影响因子间的关系.结果表明,小麦季和玉米季各处理在施肥后第5~16d内相继出现N₂O排放高峰,在降雨后也出现N₂O排放峰值.N₂O通量和土壤温度、NH₄⁺-N含量呈显著正相关.在同等施氮水平下,S处理增加了N₂O排放量,SB处理可降低N₂O排放量,S和SB处理均能显著增加作物产量,且SB增产幅度更大;70% G水平的N₂O年排放量较G水平减少了40%~48%,而产量并没有明显减少.综合考虑,在常规施氮基础上减氮30%配合秸秆+生物炭,在保证作物高产的同时,N₂O减排效果最好.     

不同降水下覆盖与缓释肥减量对油菜土壤微生物群落结构的影响

为探讨沟垄集雨、秸秆覆盖和减量缓释肥集成技术对油菜土壤微生物群落结构的影响,在大田定位试验条件下,设置3种栽培方式（秸秆覆盖、沟垄集雨、传统平作）和4种施肥水平（习惯施肥、缓释肥减量20%、缓释肥减量40%、不施肥）,比较分析2016~2017年（多雨年份）和2017~2018年（季节性干旱年份）这2种不同降水年型下油菜土壤微生物群落结构对集成技术的响应.结果表明,不同降雨条件下,秸秆覆盖+缓释肥减量20%（J80）与沟垄覆盖+缓释肥减量20%（M80）较习惯栽培（PC）更利于土壤微生物生长.在多雨年型和季节性干旱年型下,J80与M80能平均分别提高微生物量碳9.94%和10.32%;提高土壤微生物量氮2.38%和1.19%.多雨年型下,土壤微生物磷酸脂肪酸（PLFA）总量较干旱年型降低30.75%,覆盖能有效提高土壤PLFA质量摩尔浓度.多雨年型下土壤细菌、真菌PLFA质量摩尔浓度较干旱年型平均减少33.67%和53.21%;而放线菌PLFA增加13.04%.微生物群落对异常降水具有敏感响应.多雨气候会造成细菌/真菌升高;干旱气候则会增加直链饱和脂肪酸/直链单不饱和脂肪酸及直链单不饱和脂肪酸/环丙烷脂肪酸.通过秸秆覆盖与缓释肥的集成技术,能稳定异常降水下的土壤微环境,缓解水分和养分胁迫,为油菜稳产和可持续发展提供有效途径.     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.     

农业化肥污染的政策成因及对策分析

化肥污染是农村面源污染的重要组成部分,如何解决该问题已经成为中国学者热议的话题。为了定量分析国家政策对化肥过量施用的影响,基于我国1998—2007年各省市的面板数据,借助STATA软件包和化肥施用效用模型假设,对其进行了回归分析。结果表明：一是随着经济发展水平的提升,农业化肥污染仍会不断加剧。二是多年来国家给予化肥企业＂优惠＋补贴＋限价＂的化肥行业发展政策是化肥过量施用的根本政策原因,当前国家惠农政策有助于降低化肥的需求量。三是当国家取消对化肥企业的补贴政策,继续当前的惠农政策时,则农民直补政策需以农民有利于环境的施肥方式为前提。四是若国家继续当前化肥行业发展政策和惠农政策,则视国家给予化肥企业的补贴确定一个直补额度,当对农民直补小于该额度时,则直补有利于农民减少对化肥的需求;但当直补超过这一额度时,农民则会增加对化肥的需求,因此后者需以农民施肥行为有利于环境为前提。