黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅲ.土壤养分收支

许了1985－1999年试验期间各模拟施肥模型的作物移出养分量和施肥输入养分量,结果表明,施用N肥可加剧土壤P收支赤字,而施用N,P肥则加剧土壤K收支赤字,实验展示了我国在20世纪70年代大面积贫P土壤和80年代大面积缺K土壤出现的原因,保持养分循环再利用可缓解土壤养分收支赤字,但不能满足丰产作物的养分需求,在保持养分循环利用基础上根据土壤肥力适当施用化肥,可满足丰产作物的养分需求和平衡土壤养分收支,不致发生大量过剩N进入环境。     

下辽河平原农业生态系统不同施肥制度的土壤养分收支

本试验是在潮棕壤上进行了10年的定位试验,研究了在养分循环再利用的基础上采取不同施肥制度下作物养分移出量,并结合施肥量计算出土壤中N,P,K养分收支。结果表明,在保持农业系统养分循环再利用的基础上,根据养分供给力设计化肥施用量,不仅可实现作物主产,而且可平衡土壤养分收支,避免土壤中肥料养分过剩（主要是N）进入环境,并揭示了我国我国在20世纪70年代以前大面积农田土壤缺P和80年代农田土壤大面积缺K的原因。     

易旱农田生态系统养分循环的研究

对多熟制农田生态系统的养分循环研究表明,小麦后稻-稻(农田Ⅰ)、大麦后稻-豆(农田-Ⅱ)和油菜后稻-稻(农田-Ⅲ)复种制Ca、Mg有盈余。P、K、Fe、Mn均表现亏缺,N素有较大的浪费。N、P、K主要通过肥料输入农田生态系统,而随农产品输出系统外,Ca、Mg主要受水循环控制,作物残留部分中,N的残留量最大,为23—71kg·ha~(-1),Fe的残留率最高,为64—87％。     

河西走廊绿洲灌区循环模式"农田-食用菌"生产系统氮素流动特征

河西走廊绿洲灌区在农业产业化进程加快的同时,也带来了水资源和生态环境的压力.本文利用养分流动和模型分析的方法,分析河西走廊绿洲灌区典型“农田-食用菌”生产系统(农田-食用菌集约生产模式、农田-食用菌单户生产模式、农田单作)的氮元素流动特征.结果表明:农田作物秸秆通过食用菌体系还田使氮素利用率提高了10％左右,秸秆还田氮输入量(165.6kg· hm-2·a-1)占农田氮素总输入量的37.1％,使化肥氮输入量减少,因此秸秆氮的合理循环利用可作为减少化肥投入的有效途径.但农田氮素仍有盈余,单位面积氮盈余量高达217.0 kg·hm-2· a-1,未能实现循环模式内养分平衡的理想效果,因此优化氮素管理、确定合理的大田作物和食用菌面积、调整农业产业结构是解决该问题的关键.     

半湿润农田生态系统不同施肥处理对小麦籽粒中氮、磷、钾含量和累积量的效应

本试验在陕西省宝鸡县周原镇油坊村西北农林科技大学宝鸡粮食高产优质试验站进行．该试验站年降雨量679mm．无霜期223d．年均气温12．9C。试验设不施肥、不同氮、磷、钾肥配比下常量施肥和高量施肥各2个水平共5个处理,研究了在不同肥力水平下不同肥料结构和施肥量对小麦籽粒中N、P、K的含量和产量变化．其结果表明：提高N、P、K肥的投入水平。籽粒含N量提高,含K量略有增加,但对籽粒中P的含量影响不大。大幅度提高施肥水平不利于籽粒中N、P和K的积累。不同处理间籽粒中N、P、K产带存在显著的差异。常量处理的N、P、K产量分别比对照高23％～25%、12%～24%和12％～22%;持续提高肥料投入量,N和P产量比对照有不同程度增加,K的产量变化不大,但与常量处理比较．N、P、K产量降低。     

施钾对花生养分吸收、产量与效益的影响

对江淮丘陵地区花生钾素的养分吸收特点以及施钾对花生产量和经济效益的影响进行了研究。结果表明,在一定氮、磷肥供给水平上,增施钾肥,能调节植株体内养分的运输与分配,促进植株对N、P、K养分的吸收,显著提高花生生殖器官的干物质积累,从而有利于提高花生的产量、品质和抗性,每生产100kg荚果,对N、P、K养分吸收量分别为3．08～5．35、0．6～1．2、3．45～6．66kg。其中对K的吸收量最大。主要集中在营养器官中;N、P的吸收主要集中在荚果等生殖器官中,随着施K量的增加,各器官中N、P、K含量均随之增加,但K的增加最多,P增加最少,当施K量为150～180kg·hm^-2,且N、P、K的施肥配比为2：1：2时,花生荚果的产量最高(5425．5kg·hm^-2),经济效益最大(13878．7元·hm^-2),产投比达到6．75：1,增产增收效果显著;而施K量超过225kg·hm^-2时,花生产量和效益明显下降,因此,在花生生产上可以推荐N150P75K150作为该地区高产栽培的平衡施肥配方。     

红壤旱地不同种植方式物质循环与调控

利用长期定位资料研究了红壤旱地不同种植方式下水分、养分循环和平衡以及能量流动特点．研究表明,红壤地区3～6月降雨量占全年的60％,导致季节性干旱经常发生,水土流失严重;红壤旱地N、P、K配比不合理,肥料施用量大,化肥投入过多,不同种植方式间存在差异,使投产比降低．优化的种植方式提高了光能利用率和水分利用率,减缓了干旱发生频率和干旱程度;提高了养分再循环率,使N、P、K的配比较为合理．合理开发利用红壤的措施之一,是建立种养结合的复合农业生态模式。并采用节水灌溉、增加覆盖、农林间套作,提高有机肥比重、进行平衡和合理施肥;进一步优化种植结构,调整投能结构。减少外部输入能,完善种养协调机制和食物链多级利用技术．     

华北太行山前平原农田土壤养分的空间变异性研究

采用地统计方法,分别对栾城县(面积约30490hm^2)和中国科学院栾城生态农业试验站示范区(15hm^2)农田耕层土壤养分的空间变异特征进行了研究．结果表明,在2个不同采样间距下,各土壤养分含量均具有空间相关性,县域范围近似以1km网格采样,最大相关距离为4．2～15．6km,在示范区以20m网格采样,则为112～223m;在同一采样间距下,土壤有机质、全氮、全磷、速效养分(N、P、K)含量的空间变异结构也各不相同,具有块金方差效应,半方差图分别遵从高斯和球函数模型．认识本区土壤的这种空间变异结构有助于实现对农田土壤养分的分区和合理管理．     

红壤旱坡地农田生态系统养分循环和平衡

通过田间定位试验从生态系统的角度比较研究了中亚热带红壤低丘岗地几种主要旱坡地农田生态系统的水土流失、养分循环和平衡特征、土壤养分消长动态及空间分异,结果表明：水土流失是红壤旱坡地生态系统养分损失的重要途径之一,固体径流具有养分富集现象,速效养分损失以地表径流为主,水土流失养分损失量大小顺序为：有机碳＞全钾＞速效钾＞全氮＞全磷＞水解氮＞速效磷;免耕覆盖和垄作能显著减少水土流失及养分损失量;红壤旱地淋溶也是养分,尤其是氮素损失的重要途径;在养分平衡有盈余状况下,土壤养分水平是可以逐步提高的,其中,土壤速效磷、速效钾提高的速度较快,土壤全氮、有机质和全磷也有所提高,但仍处于较低水平;复合农林系统中,土壤养分存在明显的空间分异,农作物区域由于养分投入较高,土壤养分水平明显高于林木区域。     

长期施肥对土壤养分库的影响

扼要地概述了国内外近年来关于长期施肥条件下土壤养分库的动态与平衡方面的研究成果。主要介绍并讨论了土壤氮、磷、钾养分全量及有效量的动态变化 ,土壤有机碳含量的动态变化 ;铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮、非水解残渣氮及微生物体氮在土壤氮库中的动态变化 ;Ca2 P、Ca8 P、Al P、Fe P、闭蓄态磷 ,活性有机磷、中度活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷及微生物体磷在土壤磷库中的动态变化 ;土壤碳库中松结态腐殖质、稳结态腐殖质、紧结态腐殖质以及富里酸和胡敏酸的动态变化 ;长期施肥对土壤有机无机复合状况的影响 ;农田土壤养分库的养分循环与养分平衡。还指出了当前土壤养分库研究面临的一些问题 ,并提出了今后研究的几个热点内容     

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时14年的田间定位试验表明,红壤旱地磷素最为缺乏,施用磷肥对提高作物产量效果最好;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用．施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响．土壤中赢余(亏损)的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示．研究表明,当红壤旱地N、P2O5、K2O养分赢余1kg·hm^-2时,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高0．6～6．26、0．20～0．28和1．1～8．5mg·kg^-1．红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大,不同处理之间的变化幅度也较大．红壤每年可固定磷43．5kg·hm^-2,通过自身风化作用每年可提供氮48．1kg·hm^-2和钾40．5kg·hm^-2,以满足作物生长所需．     

Spatial and Temporal Variations of Crop Fertilization and Soil Fertility in the Loess Plateau in China from the 1970s to the 2000s

Increased fertilizer input in agricultural systems during the last few decades has resulted in large yield increases, but also in environmental problems. We used data from published papers and a soil testing and fertilization project in Shaanxi province during the years 2005 to 2009 to analyze chemical fertilizer inputs and yields of wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) on the farmers'' level, and soil fertility change from the 1970s to the 2000s in the Loess Plateau in China. The results showed that in different regions of the province, chemical fertilizer NPK inputs and yields of wheat and maize increased. With regard to soil nutrient balance, N and P gradually changed from deficit to surplus levels, while K deficiency became more severe. In addition, soil organic matter, total nitrogen, alkali-hydrolysis nitrogen, available phosphorus and available potassium increased during the same period. The PFP of N, NP and NPK on wheat and maize all decreased from the 1970s to the 2000s as a whole. With the increase in N fertilizer inputs, both soil total nitrogen and alkali-hydrolysis nitrogen increased; P fertilizer increased soil available phosphorus and K fertilizer increased soil available potassium. At the same time, soil organic matter, total nitrogen, alkali-hydrolysis nitrogen, available phosphorus and available potassium all had positive impacts on crop yields. In order to promote food safety and environmental protection, fertilizer requirements should be assessed at the farmers'' level. In many cases, farmers should be encouraged to reduce nitrogen and phosphate fertilizer inputs significantly, but increase potassium fertilizer and organic manure on cereal crops as a whole.     

不同施肥措施对红壤稻田氮磷平衡及生态经济效益的影响

应用始于1982年的长期定位试验,研究了单施化肥、单施有机肥及化肥与有机肥不同配比等处理下红壤区稻田的氮磷平衡,并评价了不同处理的生态经济效益,以期筛选出生态经济效益最优的施肥配比,减少红壤区稻田氮磷损失.结果表明: 不施肥处理(CK)下稻田氮素略有盈余(27.10 kg·hm^-2)、磷素亏缺(-6.85 kg·hm^-2),其他处理下氮磷均出现盈余,氮盈余量达110.94～243.98 kg·hm^-2,磷盈余量达19.06～67.49 kg·hm^-2.单施化肥(NPK)或有机肥(M)对稻田中氮磷平衡并无影响.在相同施肥量下,化肥配施有机肥(NPKM)比NPM和NKM的氮素盈余量分别低6.3%和12.9%,磷盈余量比NPM和PKM分别低3.7%和13.8%,能较好地维持农田的氮磷平衡.有机肥和化肥配施不同组合下均能提高0～20 cm土层全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量.高施磷量处理稻田20～40 cm土层的速效磷含量较高.NPKM处理的生态经济效益综合评价得分值最高(0.762),是兼顾经济和生态效益的最优施肥配比,而CK处理的得分最低(0.560).根据本研究结果,在试验所处立地条件下,保持红壤稻田氮磷平衡的氮磷施肥量应分别为:N 157.71 kg·hm^-2,P₂O₅ 112.18 kg·hm^-2.     

不同前茬作物条件下烤烟氮磷钾养分平衡

在石林烟区通过田间试验研究了油菜、小麦、大麦和绿肥4种前茬作物对烤烟氮磷钾养分平衡的影响.结果表明:不同前茬处理间土壤氮素有效性、烟株生物量和氮磷钾养分吸收量、土壤氮磷钾养分残留以及氮素表观损失和磷钾表观盈余总体上差异显著.绿肥茬处理烤烟移栽前土壤起始无机氮最高,生长期间土壤净矿化氮最多,烟叶成熟时烟株生物量和氮、钾吸收量最大;油菜茬处理烤烟上述指标均次之;两者上述指标均明显高于大麦茬和小麦茬处理.吸磷量也以绿肥茬和油菜茬处理大于其他两处理.烤烟收获后土壤残留无机氮以绿肥茬处理最高,油菜茬次之,大麦茬和小麦茬最低;而土壤有效磷、钾含量则相反,以绿肥茬最低,大麦茬和小麦茬最高.烤烟生长期间氮素表观损失以绿肥茬处理明显高于其他处理;而磷钾表观盈余则以小麦茬和大麦茬两处理总体明显高于其他两处理.综上,烤烟氮磷钾养分的投入应根据前茬作物不同而适当调整,以绿肥和油菜为前茬时应明显减少氮肥施用量;以大麦和小麦为前茬时可以相对减少磷钾肥施用量.     

基于水量平衡下灌区农田系统中氮素迁移及平衡的分析

本文以于河套灌区典型灌域（前旗北疙堵乡塔布村）为研究对象,通过分析农田系统中水量平衡和氮素平衡,建立农田系统中氮素平衡和水分平衡的联立模型,并用此模型分析典型区域内农田系统中氮素随水分迁移的规律。分析表明：应用水量和氮平衡模型分析灌区农田系统中氮迁移及平衡,可以反映出农业面源污染物（氮）在整个农田系统中的去向,化肥使用量的降低和灌水量的减少,将有效的减少农田系统中氮素的输入量;秋灌—秋浇期间,玉米、番茄和葵花作物对氮的吸收率分别为17%、18%和32%,3种土壤中残留量分别为57%、60%和58%。依据河套灌区年施肥60万t计算,土壤残留量达到17.2万t。在秋灌-秋浇期间从黄河引入的氮总量达到1.21万t,随农田退水进入沟道的量为840 t。     

长期不同施肥方式对麦田杂草群落的影响

以太湖地区农业科学研究所31a的长期肥料定位试验田为材料,分别于2011—2012年小麦苗期、拔节期和收获期进行了杂草群落调查,研究杂草类型与密度的分布、杂草多样性指数的变化,并对杂草种群分布与土壤养分因子进行冗余分析。结果表明:小飞蓬、看麦娘、大巢菜、稻槎菜、通泉草是本地区小麦生长期的主要杂草类型;随着小麦的生长以及氮肥、有机肥的施入,杂草密度呈下降趋势;施入有机肥降低了麦季杂草的群落多样性指数,在小麦生长的不同时期均衡施肥的CNPK处理以及不施肥的C0处理的群落各项多样性指数能维持在一个较高的水平。RDA分析显示土壤氮含量以及有机质含量与第一排序轴相关性大,是对杂草分布影响最大的两个土壤养分因子。太湖地区稻麦两熟制条件下,长期有机无机肥料单一或配合投入可显著影响麦田杂草的群落组成,其中氮肥和有机肥的施入能显著降低杂草密度;土壤养分的差异影响田面杂草密度和优势种群,均衡施肥能降低优势杂草种群的优势地位,抑制其发生危害程度,提高农田生态系统的生产力及稳定性。     

The management of rice straw,fertilisers and leaf litters in rice cropping systems in Northeast Thailand.

The maintenance of soil organic matter (SOM) and the balancing of nutrient flows into and out of the rainfed rice cropping systems in Northeast Thailand is of paramount importance to arresting the decline in soil fertility and crop yields. A system where small applications of leaf litters from locally grown trees are applied annually to rice paddy soils prior to transplanting is described. The annual application of 1500 kg/ha of Cajanus cajan, Acacia auriculiformis, Phyllanthus taxodifolius and Samanea saman for five seasons resulted in increases in rice grain yield of 48, 35, 32 and 23% above the no-leaf litter control, respectively. Average annual nutrient inputs from the leaf litters, in kg/ha, ranged from 62.7 N, 3.9 P, 17.9 K, and 3.5 S for Cajanus cajan to 24.5 N, 1.5 P, 8.1 K and 2.0 S for Acacia auriculiformis. Nutrient balances, determined by the difference between the inputs (fertiliser and added leaf litters) and outputs (grain and straw) indicated net positive N and P balances of up to 457 and 60 kg/ha. respectively, after five seasons of leaf litter applications. Sulfur and potassium balances resulted in net deficits of up to −3 and −52 kg S and K/ha, respectively, where no leaf litter was applied and rice straw was removed following harvest. Calculated apparent nutrient recoveries reflected the decomposition rate of the added residues and were highest for P and K, reflecting their higher soil residual value than mobile nutrients such as N and S. Sustainable farming systems will require that crop yields are stable through the maintenance of soil fertility and the balance of nutrients in the system. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.