长期有机无机肥配施对冬小麦籽粒产量及氨挥发损失的影响

【目的】黄淮海地区作为华北平原重要的农业生产区,氮肥投入量大、利用率低的现象较为普遍,氮肥损失和农业面源污染严重。本研究在长期肥料定位试验基础上,连续多年监测不同施肥处理下冬小麦田氮素挥发损失量及其规律,探讨减少黄淮海地区麦田氨挥发的有效施肥方式,为提高冬小麦产量及肥料利用效率提供科学依据。 【方法】2011～2015 年利用水肥渗漏研究池进行试验,以石麦 15 (SM15) 为材料,以不施氮肥 (CK) 为对照处理,在同等施氮量下设置单施尿素 (U)、单施牛粪 (M) 和尿素牛粪 1∶1 配施 (U + M) 3 种氮肥配比处理,随机区组设计。采用通气法连续 4 年原位监测不同施肥处理下小麦氨挥发损失量、小麦籽粒产量及氮肥利用率。 【结果】2011～2015 年氨挥发损失量年际间变化较大,最大变幅可达 19.69 kg/hm2,年际间施肥后氨挥发速率变化规律趋势相似。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,冬小麦季氨挥发主要发生在施肥后 15 d 内,拔节期追肥的氨挥发速率显著高于播种期施用基肥。四年间氨挥发损失量平均达 7.26～42.40 kg/hm2,与不施氮肥相比,施氮处理的氨挥发损失量升高 1.40～4.84 倍,表明施用氮肥显著促进土壤氨挥发;施氮处理的氮肥损失率以 U 处理最高,达到 19.5%,M 处理最低,为 5.7%,U + M 处理为 12.3%,介于两处理之间,U + M 处理和 M 处理的氮肥损失率较 U 处理四年平均分别降低了 37.0% 和 71.1%,表明单施有机肥或有机无机肥配施可显著抑制氨挥发损失。2011～2015 年各施肥处理冬小麦产量均以 U + M 处理最高,达 9461.5 kg/hm2,较 U 和 M 处理分别增产 6.8% 和 9.1%。各处理的冬小麦籽粒吸氮量、地上部吸氮量同样以 U + M 处理最大,较 U 和 M 处理分别提高 7.1%、12.6% 和 5.4%、12.9%。U + M 处理的氮肥利用率在四年均最高,达 41.96%,较 U 和 M 处理分别提高 16.5%～19.6% 和 38.6%～58.7%。 【结论】综合籽粒产量及氮素利用效率,有机无机肥配施比单施化肥能显著降低氨挥发损失,提高籽粒产量和氮肥利用率,有利于实现冬小麦高产与肥料高效的协同,可作为黄淮海区域小麦生产中的增产增效的优化施肥方式。     

春季有机肥和化肥配施对苹果园土壤氨挥发的影响

采用磷酸甘油-双层海绵通气法对旱地苹果产区不同有机肥和化肥配施下的氨挥发进行了研究。结果表明,不同有机肥和化肥配施显著影响了氨挥发速率和损失量。各处理氨挥发速率峰值大小和出现时间存在差异,纯化肥(100%N)处理峰值最高,达2.07kg N/(hm2.d),而纯有机肥(100%Y)处理峰值出现时间最早。氨挥发损失量以100%N处理为最大,达10.39kg N/hm2,占施氮量的3.46%,显著高于其它处理;50%N+50%Y处理氨挥发损失量和占施氮量的比例均为最低。有机无机肥配施可以有效减少氨挥发损失,以有机肥和化肥各半最好。     

施肥对云南洱海流域蒜田土壤氨挥发和大蒜产量的影响

  【目的】  探究不同施肥措施及施氮量对大蒜产量的影响以及蒜田的氨挥发排放特点,实现在保证效益的前提下的最小环境代价。  【方法】  田间试验在云南省大理市进行,试验设不施肥 (CK);常规施肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为675、180、150 kg/hm2,CF);减少20%的CF处理化肥用量 (N、P₂O₅、K₂O分别为540、144、120 kg/hm2,T1);T2处理是将 T1 处理中的氮以有机肥替代;T3处理是将T1 处理中的磷以有机肥替代;T4处理是按有机肥当季矿化率 25% 折算,以有机肥替代 T1 处理中的氮投入; T5处理是按有机肥当季矿化率 25% 折算,以有机肥替代 T1 处理中的磷投入;T6处理是以控释肥替代 T1 处理中的化肥氮,共8个处理。T2和T4处理为单施有机肥,总氮投入量分别为540和2160 kg/hm2;T3和T5处理为有机无机肥配合,总氮投入量分别为540和1224 kg/hm2。每季大蒜施肥4次,每次施肥后,采用密闭室间歇通气法吸收、分析田间氨挥发排放量,在收获期对大蒜进行测产。  【结果】  CF处理的大蒜产量最高,且显著高于其他所有处理,除对照外,其他6个处理的大蒜产量之间没有显著差异。蒜田氨挥发主要发生在每次施肥后的7 天内,整个生育期氨挥发速率峰值变化范围为2.21～9.83 kg/(hm2·d)。不同时期氨挥发累积排放量也存在差异,基肥期氨挥发损失量为4.93～27.77 kg/hm2,第1次追肥损失量为3.24～19.55 kg/hm2,第2次追肥损失量为2.80～18.57 kg/hm2,第3次追肥损失量为3.60～15.29 kg/hm2。CF、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的氨挥发累积量分别为71.76、52.30、30.56、53.65、44.67、59.95和40.22 kg/hm2,氨挥发损失分别占施氮量的10.63%、9.48%、5.50%、9.72%、2.02%、4.80% 和7.30%。CF处理的氨挥发量和氨挥发损失比例明显高于其他6个处理;在其他6个处理中,氨挥发量的顺序为T2 < T4 ≈ T6 < T1 ≈ T3 < T5 (P < 0.05)。  【结论】  洱海地区常规施肥获得的大蒜产量显著高于减量和有机肥替代施肥模式,但其氨挥发量和损失率也明显高于其他模式。T1～T6处理中,大蒜产量没有显著差异,但是氨挥发量和损失率却不同。有机肥施用量大也会显著增加氨挥发量和氮损失率,在高量有机肥中配合尿素显著增加了氨挥发量和氮素损失率。因此,氮素施用量决定着氨挥发损失量。综合考虑农学和环境效益,在洱海流域,减少常规氮肥用量的20%,并以有机肥氮替代全部化肥氮为适宜的施肥方式。     

生物质炭对华北平原4种典型土壤冬小麦生育前期氨挥发的影响

为了探明生物质炭对华北平原土壤氨挥发的影响,以该区域4种典型土壤(水稻土、砂姜黑土、褐土、潮土)为研究对象进行微区试验,设置了对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施生物质炭(BC)、化肥配施生物质炭(BC+NPK)4个处理,于冬小麦生育前期观测土壤氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、土壤pH和温度对土壤氨挥发的影响。结果表明,4种土壤单施化肥处理氨挥发累积损失分别为2.70、3.14、2.90、4.00 kg N·hm~(-2),占施氮量的比例(氨挥发损失率)为3.3%、3.8%、3.5%、4.9%。与单施化肥相比,化肥配施生物质炭可以降低砂姜黑土(15.3%)和潮土(14.8%)的氨挥发损失,但增加了水稻土(3.0%)和褐土(6.9%)氨挥发。添加生物质炭显著提升土壤pH值和土壤温度,相关性分析表明,土壤pH值是决定生物质炭对土壤氨挥发增减的关键因素。综上所述,在华北平原砂姜黑土和潮土施用生物质炭可以有效降低小麦生育前期土壤氨挥发。     

长期施肥对黄淮海平原小麦氮素吸收及氨挥发的影响

黄淮海平原是我国重要的粮食主产区,针对该区域氮肥利用率低且损失率高等问题,以国家土壤质量新乡观测实验站为研究平台,监测长期不同施肥模式下小麦玉米轮作体系土壤氮素损失规律,探讨减少黄淮海平原土壤氨挥发的科学施肥方式,为提高氮肥利用效率提供理论依据。设置了对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、秸秆还田配施化肥 (NPK+S)、化肥增施有机肥(NPK+M)5个处理,于小麦季观测潮土氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、pH值对氨挥发的影响。结果表明,长期施肥对小麦产量及氮素吸收有显著影响。各施肥处理小麦产量均显著高于CK处理,且籽粒、秸秆和颖壳产量以NPK+M处理最高,分别达11.6、13.38和3.34 t·hm-2,较NPK处理分别增加15.6%、39.1%和18.4%。各处理的小麦地上部吸氮量以NPK+M处理最大,达306.67 kg·hm-2,较NPK、NPK+S处理分别提高14.3%、44.7%。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,小麦季土壤氨挥发速率峰值主要在施肥后1～4 d 内,其中NPK+S处理观测到的峰值高达N 0.40 kg·hm-2·d-1,     

有机肥无机肥配施对稻田氨挥发和水稻产量的影响

在南方红壤区双季稻田进行田间试验,研究等氮、磷、钾量条件下,有机无机肥配施对稻田氨挥发及水稻产量的影响。结果表明,有机无机肥配合施用能显著地降低稻田氨挥发,减少氮素损失,提高氮肥利用率。单施化肥(尿素),其氨挥发损失达37.8%,而单施有机肥和有机无机肥各半配合施用,氨挥发损失分别为0.7％-1.0％和7.2％-18.2％。田间氨挥发持续的时间,早稻约在施肥后20d,晚稻为9-10d。虽然有机无机肥各半配合施用的水稻产量与单施化肥的相近,均比对照提高约70％,但前者的氮损失少,其氮肥利用率为34.9％,高于化肥处理(33.2％)和有机肥处理(28.0%)。有机无机肥配合施用对提高水稻产量和降低氮肥环境负效应的综合效应最佳。     

保护地菜田土壤氨挥发损失及影响因素研究

保护地过量施用氮肥是造成氮素氨挥发损失的主要原因。本文采用"密闭室间歇通气法"研究了常规施肥、常规+C/N、推荐施肥和单施有机肥4种施肥措施下保护地菜田土壤的氨挥发特性。结果表明:减少施肥量和秸秆还田技术能有效降低氨挥发损失;整个监测周期内,不同处理氨挥发量均较小,常规施肥处理损失量最高,占总施氮量的0.73%,化肥氮对氨挥发的贡献率较大(大于70%),不同处理氨挥发损失量大小顺序为常规施肥常规+C/N推荐施肥单施有机肥;氨挥发监测周期内表层土壤(0—1cm)pH值呈先下降后上升的趋势,下降幅度以常规施肥处理最大,约0.5个pH值单位;土壤pH值、0—1cm土层铵态氮含量与氨挥发速率呈显著正相关(P0.05)。     

有机氮部分替代化学氮肥对土壤有机氮组分的影响

为综合评价有机肥替代化肥应用效果,指导南方稻田科学施肥,研究了不同比例有机氮部分替代化学氮肥对土壤有机氮组分的影响。试验地位于湖南省长沙县高桥镇湖南省农业科学院科研试验基地,共设置 5 个处 理:单施化肥(NPK);15% 有机肥替代(15M);30% 有机肥替代(30M);45% 有机肥替代(45M);60% 有机肥替代(60M)。2021 年晚稻收获后,测定 0 ～ 20 cm 土层土壤全氮、可溶性有机氮、微生物生物量氮、有机氮组 分含量。结果表明:相比单施化肥,有机氮部分替代化学氮肥显著提高了稻田耕层土壤的全氮含量,在等量氮磷养分投入条件下,15M、30M、45M 和 60M 处理相比单施化肥处理土壤全氮分别提高了 2.73%、10.93%、11.47%和 20.77%;有机氮部分替代化学氮肥提高了土壤可溶性有机氮和微生物生物量氮含量,其中可溶性有机氮提高了24.53% ～ 72.89%,微生物生物量氮提高了 0.92% ～ 44.42%;有机氮部分替代化学氮肥增加了土壤酸解氨基酸氮、酸解铵态氮和酸解氨基糖氮含量,降低了土壤非酸解氮含量;土壤全氮与可溶性有机氮、微生物生物量氮呈极显著正相关,可溶性有机氮、微生物生物量氮均与土壤酸解铵态氮、酸解氨基酸氮、酸解氨基糖氮存在极显著正相关关系。相比单施化肥,有机氮部分替代化学氮肥提高了土壤全氮、活性氮(可溶性有机氮和微生物生物量氮)以及酸解氮中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮和酸解氨基糖氮的含量,有利于提高土壤供氮能力。土壤酸解铵态氮、酸解氨基酸氮和酸解氨基糖氮是影响土壤活性氮的关键因子,本研究中以 60M 处理替代化学氮肥培肥效果最优。     

华北山前平原农田氨挥发速率与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作长期田间试验, 利用双层海绵氨吸收装置, 分析了不同施肥处理下氨挥发速率和损失量的变化规律; 并采用室内培养试验方法, 分析了浇水和秸秆还田等不同措施下氨挥发变化特征。结果表明, 肥料施用时间、土壤温度和灌水等因素显著影响土壤氨挥发速率; 氨挥发损失量在0.66~35.00 kg·hm^-2·d^-1 之间, 占施肥量的0.09%~14.90%, 且大部分氨挥发发生在夏玉米时期。施肥后及时浇水能有效减少氨挥发, 特别是在低初始水分条件下最为明显; 而在高土壤水分含量条件下, 浇水时间对氨挥发量的影响减弱。与单施化肥相比, 小麦或玉米秸秆混合配施化肥增加了石灰性土壤的尿素水解速率, 缩短了尿素的氨挥发时间, 并可显著减少氨挥发损失。单施尿素的累积氨挥发损失量占尿素施用量的7.2%~9.7%, 而小麦或玉米秸秆配施尿素的累积氨挥发损失量分别占尿素施用量的1.1%~2.1% 和2.2%~7.2%。因此, 为了减少农田氨挥发损失, 在施用尿素时应充分考虑土壤水分状况和秸秆类型对氨挥发的影响。     

施肥对水旱轮作作物产量、土壤无机氮残留及氮素平衡的影响

2008~2010年在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系下,采用田间试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥(NPK+M)和习惯施肥(CON)5个施肥措施对水旱轮作体系作物产量、土壤无机氮残留和氮素表观平衡的影响。结果表明,相对于CK处理,施肥都能提高水旱轮作作物籽粒和秸秆产量。水旱交替易造成旱作季残留的土壤无机氮(NO3--N)在水作季发生淋洗损失。由水稻改种春小麦后,施肥显著提高了0~100 cm各层土壤NO3--N累积量。在水稻、春小麦和春玉米季,NPK和NPK+M较CON处理的氮素表观损失量分别降低了19.8%~39.2%、90.6%~93.1%和19.8%~34.7%。单施有机肥(M)也会增加氮素表观损失风险,其在水稻、春小麦和春玉米季的损失量分别达209.4 kg hm-2、67.0 kg hm-2和198.8 kg hm-2。3年水旱轮作体系下,NPK和NPK+M较CON处理的氮素表观损失量分别降低了46.9%和33.3%。因此,在该水旱轮作体系下,平衡施用氮磷钾及有机无机配施都有利于提高作物产量和降低氮素表观损失。     

长期施肥对黄棕壤细菌多样性的影响

  【目的】   基于武汉黄棕壤长期定位试验 (1981—2016年),探究不同施肥措施下土壤肥力演变和土壤微生物多样性变化,为黄棕壤培肥以及农业绿色可持续发展提供依据。   【方法】   本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术和偏最小二乘路径模型 (PLS-PM) 综合分析了不施肥 (CK)、氮磷钾 (NPK)、常量有机肥 (OM)、氮磷钾+常量有机肥 (NPK+OM) 和氮磷钾+高量有机肥 (NPK+OMM) 5种不同施肥方式对黄棕壤理化性质、细菌多样性的影响及其与产量的关系。   【结果】   1) 与CK相比,施有机肥处理显著增加了土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量,而NPK处理只显著增加了土壤有机碳含量。NPK+OMM处理的土壤有效磷和速效钾含量显著高于OM和NPK+OM处理,3个有机肥处理间的碱解氮、有机碳含量差异不显著。4个施肥处理均显著提高了水稻产量,但处理间差异不显著。2) OM处理土壤微生物多样性最高,而高量粪肥投入的NPK+OMM处理,细菌多样性有下降的趋势,但各施肥处理间细菌多样性差异不显著。3) 长期不同施肥方式影响土壤细菌群落结构,其中NPK+OM和NPK+OMM处理细菌群落结构更接近。OM处理提高了变形菌纲和放线菌纲的相对丰度,降低了绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲的相对丰度。NPK处理降低了放线菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度,提高了酸杆菌纲相对丰度。与NPK+OM处理比较,NPK+OMM处理降低了放线菌纲和α-变形菌纲相对丰度,提高了厌氧绳菌纲、绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度。4) PLS-PM显示土壤有机碳 (SOC)、碱解氮、有效磷和速效钾对细菌群落结构表现出正调控 (路径系数 = 0.36),而pH表现负调控 (路径系数 = ?0.48);但是对细菌多样性的影响都较小;影响产量的理化指标主要是SOC、碱解氮和有效磷。土壤细菌多样性对产量显示正调控 (路径系数 = 0.42)。   【结论】   土壤有机碳 (SOC) 和碱解氮、有效磷、速效钾含量对细菌群落结构有正调控作用,而pH有负调控作用。与NPK处理相比,长期施用常量有机肥 (OM) 处理提高了细菌多样性和水稻产量,而高量有机肥配施氮磷钾肥 (NPK+OMM) 会导致细菌多样性和产量降低。     

有机无机肥长期定位试验土壤小麦季氨挥发损失及其影响因素研究

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,损失率因土壤类型、气候条件、肥料用量、施肥时间和方式等不同而存在很大差异。为了筛选提高氮肥利用率的肥料运筹方式,本文利用长期定位试验平台,采用间歇密闭通气法,研究了有机无机肥长期施用条件下小麦季土壤氨挥发损失及其影响因素。结果表明,不同肥料种类和配施强烈地影响着土壤氨挥发,在150kgN·hm^-2用量下小麦季氨挥发损失量以NK和有机肥处理为最高,分别达到17．89和15．70kgN·hm^-2,占氮肥用量的10．47％-11．93％,显著高于NPK、NP和有机无机肥配施（1／20M）处理。土壤氨挥发速率与气温呈显著正相关,基肥施用后灌水可以有效地降低氨挥发损失。NPK肥料平衡施用或者有机无机肥配施可以减少氨挥发损失。     

基于CT扫描技术研究有机无机肥长期配施对土壤物理特征的影响

  【目的】  研究长期有机无机肥配施对土壤孔隙特征、土壤水分参数等土壤剖面物理特征的影响，深入认识有机无机肥配合施用效果的机理。  【方法】  试验基于渭北旱塬12年苹果园长期定位试验，设不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK) 和有机无机肥配施 (MNPK) 3个处理，采用CT扫描法定量分析了0—40 cm土壤样品中大孔隙 (>1000 μm) 的数量，计算了大孔隙度及大孔隙在土壤剖面中的分布特征, 同时采用常规方法测定了0—10、10—20和20—40 cm土壤样品的土壤容重、田间持水量及饱和导水率等。  【结果】  1) 相比NPK处理，有机无机肥配施对0—20 cm土层土壤大孔隙度有提高的趋势，在20—40 cm土层，有机无机肥配施相比单施化肥土壤大孔隙度提高了91.7% (P < 0.05)；MNPK处理土壤大孔隙数量在3个土层均为最大，在0—10和20—40 cm土层，分别较NPK处理提高了38.4%和54.8% (P < 0.05)。NPK处理大孔隙数量在0—10和10—20 cm分别显著高于CK。2) 与不施肥相比，单施化肥除10—20 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量有明显升高外，其它土层没有明显变化，而有机无机肥配施0—10、20—40 cm土层土壤的饱和导水率、田间持水量较不施肥均有明显提升；有机无机肥配施相比不施肥、单施化肥在不同土层的土壤容重均为最小，而20—40 cm土层单施化肥的土壤容重较不施肥提高了2.8% (P > 0.05)。3) 相关分析表明，土壤大孔隙数量、大孔隙度与田间持水量、土壤饱和导水率呈极显著正相关 (P < 0.01)，与土壤容重呈极显著负相关 (P < 0.01)，而与土壤机械组成无显著相关性。  【结论】  相比单施化肥，长期有机无机肥配施改善了苹果园0—40 cm土层土壤的大孔隙状况和土壤的持水、导水性能，在20—40 cm土层效果更明显，有机无机肥配施可改善渭北旱塬苹果园土壤物理性质。     

适宜有机肥氮替代化肥氮比例提高甜瓜养分吸收、产量和品质

  【目的】  新疆有丰富的有机肥养分资源,我们研究了不同有机肥替代化肥比例对甜瓜氮磷钾养分吸收、积累及产量和品质的影响。  【方法】  2016和2017年连续进行了两年田间试验,供试甜瓜品种为‘黄皮9818’。试验设置不施氮肥(CK)、单施化肥(CF),和以100%、75%、50%、25%羊粪有机肥氮替代化肥氮素6个处理,对照除不施氮肥外,磷钾肥同其他处理,其他处理的氮磷钾养分投入量相同。在甜瓜主要生育期,取样分析了氮磷钾积累量,成熟期测定了甜瓜产量和可溶性固形物含量。  【结果】  与单施化肥相比,施用100%有机肥氮降低了甜瓜各生育期的氮磷钾积累量;施用75%有机肥氮降低了果实膨大期前的氮磷钾阶段积累量,但总积累量没有明显降低;施用25%和50%有机肥氮,除伸蔓期外,氮磷钾阶段积累量没有显著降低,总积累量甚至明显高于单施化肥处理。从阶段氮磷钾吸收量占全生育期的比例看,施25%～50%有机肥氮增加了伸蔓期—花果期磷钾积累量的占比和果实膨大期—成熟期氮素吸收量的占比,比单施化肥处理更能满合甜瓜对氮磷钾养分吸积累的需求。施25%～50%有机肥氮处理甜瓜产量和可溶性糖含量与单施化肥处理相比没有显著差异,而施用75%～100%有机肥氮与单施化肥处理相比显著降低了甜瓜产量。  【结论】  在新疆甜瓜生产中,有机肥氮超过总氮量的75%不能满足甜瓜对氮磷钾养分的吸收和积累需求,会不同程度地降低甜瓜产量和品质。施用25%～50%的有机肥氮(羊粪)替代化肥氮,其对养分的供应与甜瓜氮磷钾养分的吸收积累规律吻合,既可保证甜瓜营养生长期对磷钾的需要,又可促进果实膨大期后对氮素的吸收积累,进而提高甜瓜产量和品质。     

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响

【目的】等氮、磷、钾养分投入条件下,探索黄淮海小麦主产区化肥和有机肥施用对小麦的增产效果以及土壤养分的演变规律,为小麦科学施肥及土壤肥力的提升提供依据。【方法】本研究以8年长期定位试验为平台,在冬小麦—夏玉米的传统种植制度下,有机肥和化肥处理均分别设置5个施氮 (N) 量:0、120、240、360、600 kg/hm2,共9个处理。化肥处理的磷、钾用量等同各有机肥处理带入的量。于每年小麦收获期测定小麦产量和土壤养分含量。【结果】在土壤养分方面,土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量均随有机肥用量的增加而增加,并且呈逐年增长的趋势。化肥在提高土壤有机质及全氮方面与施肥量无明显关系,年际间差异不明显,基本处于同一水平。增施化肥在开始几年能够缓慢提高土壤有效磷和速效钾的养分含量,之后保持稳定。在同一施氮水平下,有机肥处理土壤有机质、全氮、有效磷钾养分含量均显著高于化肥各处理。在作物增产方面,施氮240、360、600 kg/hm2的有机肥处理小麦产量均显著高于施氮120 kg/hm2的有机肥处理,但三个处理之间差异不显著;化肥各处理间均差异不显著。除施N 120 kg/hm2水平下,化肥处理产量显著高于有机肥处理外,其他相同氮水平下化肥处理与有机肥处理无显著差异。【结论】有机肥在培肥土壤方面,效果明显优于化肥,并且有机肥处理随施肥量的增加能够持续提高土壤养分库容量,而化肥对于土壤养分的提升效果不大,始终处于一个相对较为稳定的水平。有机肥和化肥施用均对小麦产量具有显著的提升效果。在N 120 kg/hm2的低氮条件下,化肥对小麦的增产效果优于有机肥,而在高于N 240 kg/hm2的养分条件下,有机肥与化肥增产效果基本一致。另外,当产量提高到一定水平后,增加施肥量无助于作物产量的提高。     

长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦?大豆复种系统净温室效应

  【目的】  小麦?大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统，综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验，综合评价不同施肥处理下小麦?大豆复种系统的产量和净碳排放，旨在为该系统丰产低碳排放的施肥制度创新提供理论依据。  【方法】  试验包括单施牛粪 (M)、氮磷钾平衡施肥 (NPK)、氮磷钾加牛粪 (NPKM)、氮磷加秸秆 (NPS)、氮磷钾加饼肥 (NPKC)、氮磷钾加牛粪及饼肥 (NPKMC) 以及不施肥对照 (CK)，共7个处理。综合分析了各处理田间直接温室气体排放 (N₂O和CH₄)、农田投入导致的间接碳排放与土壤有机碳固定，估算了单施牛粪、单施化肥以及化肥与不同有机物料配施的净碳排放，同时将碳排放与作物产量和土壤有机质相结合，综合评价了不同施肥措施下的净温室效应。  【结果】  小麦?大豆复种系统中，小麦季施肥对大豆产量有显著后效，与单施NPK相比，NPKM、NPKC和NPKMC处理分别使大豆产量提高了31.0%、16.8%和24.0%，而M和NPS处理不利于大豆、小麦产量的提高。与NPK处理相比，M、NPKM、NPKMC处理的农田直接温室气体排放分别增加了49.4%、17.7%和12.4%，土壤有机碳年固定量分别显著提高了282.2%、137.3%和169.1%。M及NPKM处理的间接碳排放与NPK处理没有明显差异，而其他施肥处理的间接碳排放低于NPK处理。在各施肥处理中，由肥料投入导致的碳排放占总间接碳排放的比例最大，其次是灌溉用电和机械用柴油导致的碳排放。对净碳排放的估算结果表明，M处理的净碳排放为负值 (表现为碳汇)，而其他处理下小麦–大豆复种系统均表现为碳源，NPK与有机物料配施的处理净碳排放显著低于NPK处理。此外，与NPK处理相比，NPK与有机物料配施使碳排放强度显著降低了36.5%～113.2%，使单位土壤有机质提升的温室气体排放 (δGHG/δSOM) 降低了69.4%～93.2%。  【结论】  黄淮海区域小麦?大豆复种系统中，氮磷钾配施有机肥 (牛粪或饼肥) 可在保证小麦和大豆产量的同时，降低小麦?大豆复种系统的净温室效应。     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征，为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋，种植制度为冬小麦–夏休闲，无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2，NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪，MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样，测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA，根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数)，使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比，NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量，显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109，与CK相比，NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理，而Simpson指数显著低于CK和NPK处理，NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上，共获得35个细菌类群，其中，放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%)，占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比，MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845，P < 0.05) 的相对丰度，增加了拟杆菌门 (F = 4.461，P < 0.05) 的相对丰度，3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示，CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异，且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量，这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下，化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度，有机无机肥配施还改变了细菌群落结构，特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度，更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

不同施肥和耕作处理紫色土坡耕地碳、氮、磷流失特征

  【目的】  坡耕地营养元素流失是下游水体环境污染的主要原因之一。探明不同施肥处理和耕作方式下紫色土坡耕地碳(C)、氮(N)、磷(P)营养元素流失特征,对采取科学的田间管理措施,降低水生生态系统污染风险具有重要意义。  【方法】  以该区典型坡耕地为研究对象,设置5个施肥和耕作处理:顺坡耕作对照(CK)、顺坡耕作施化肥+猪粪(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施1.5倍化肥(T3)和横坡耕作单施化肥(T4)。在玉米苗期、拔节期、抽穗期、成熟期,监测了径流量,测定了土壤和径流中的C、N和P含量,计算流失量。  【结果】  与对照相比,T1和T4处理显著增加土壤中有机碳、全氮、全磷含量(P < 0.05)。顺坡耕作T1处理径流中的可溶性有机碳浓度较T2处理降低了33.66% (P < 0.05),其他指标浓度的降低幅度未达显著水平;T3处理的径流中碳、氮、可溶性总磷的浓度较T2 处理有所升高,其中可溶性有机碳和NH₄+-N的提高效果达到显著水平(P < 0.05);T4处理中仅径流NO₃?-N浓度显著低于T2处理(P < 0.05),其他指标与T2处理差异不显著。5个处理的径流量以CK最高,T4处理最低,单施化肥的T2和T3处理均大于化肥猪粪配合的处理T1。横坡耕作的T4处理径流量较其他处理降低了44.65%～67.36%,化肥+猪粪T1处理的径流量较T2、T3处理分别减少了15.65%、22.76%。与T2处理相比,化肥有机肥配施T1处理下的径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量分别减少43.10%、27.51%和31.26%;横坡耕作T4处理下径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量分别降低59.16%、58.57%和68.42%;提高施化肥量T3处理的径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量最高,分别为6.02、0.86和0.20 kg/hm2。  【结论】  在紫色土坡耕地上,与单施化肥相比,相同耕作方向下化肥有机肥配施降低了径流中可溶性有机碳、全氮和全磷浓度,且可溶性有机碳浓度显著降低,横坡耕作主要是大大减少了径流量,因此,采用横坡耕作和化肥有机肥配施是减少土壤C、N、P流失,降低周围水体污染风险的有效措施。     

养分专家系统推荐施肥提高梨果产量及品质

  【目的】   养分专家系统推荐施肥方法是基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法,简便易行。我们应用该方法进行了梨树的优化推荐施肥,并通过田间试验验证了该方法的可行性。   【方法】   在河北省保定市伍仁桥镇开展了3年 (2017—2019年) 田间实验,供试黄冠梨 (Pyrus bretschneideri Rehd. var. Huangguan) 采用养分专家推荐施肥 (Nutrient Expert,NE)、农户习惯施肥 (farmers’ practice,FP) 和当地农技部门测土配方推荐施肥 (soil test,ST) 3种施肥技术,研究黄冠梨叶片和果实氮磷钾养分含量、果实产量、主要品质指标、肥料农学效率、偏生产力及经济收益的变化。   【结果】   供试黄冠梨3年平均氮、磷和钾施肥量NE施肥处理与FP施肥处理相比分别降低35.96%、28.8%和57.92%。与FP施肥处理相比,NE施肥处理下叶片中的氮、磷含量3年平均分别增加了8%、26%,果实中的氮、磷、钾含量3年平均分别增加了26%、68%和18%。NE施肥处理梨果3年平均最高产量和产值分别为45.80 t/hm2和18.61万元/hm2,NE施肥处理的果实产量3年比FP与ST施肥处理分别增加了15.56%～26.91%和10.24%～15.23%;NE施肥处理3年经济效益比FP与ST施肥处理分别增加了17%～29%和11%～16%。与FP施肥处理相比,NE施肥处理3年果实中的平均可溶性糖含量和固酸比分别显著提高了27%和10%;与ST施肥处理相比,NE施肥处理下可溶性糖含量显著提高了21%。而其它果实品质如可滴定酸、可溶性固形物在3个施肥处理之间没有显著差异。同时,与FP施肥处理相比,虽然NE处理施肥量有所降低,而氮、磷、钾肥的3年平均农学效率和偏生产力分别提高了13.76、19.95、24.07 kg/kg和36.52、42.21、76.81 kg/kg。   【结论】   基于产量反应和农学效率的养分专家推荐施肥能够显著提高梨果产量、品质、肥料利用率及经济效益,证明该优化施肥方案适用于河北省梨树生产。但是在推荐方案中能否以部分有机肥替代无机肥,以及是否能长期维持土壤养分平衡等问题还需要进一步探究。