长期不同施肥下红壤氮素的演变特征

为阐明长期不同施肥对红壤全氮和碱解氮含量变化的影响,探讨提高土壤肥力和合理施肥的模式,连续观测了16年不同施肥处理的红壤全氮和碱解氮含量,并分析了其相关关系。结果表明,不同施肥16年后,增量氮磷钾化肥有机肥配施(1.5NPKM)处理的土壤全氮含量呈上升趋势,16年增加了43.9%,年均增加0.03 g.kg-1;氮磷钾配合施用及其配施有机物(NPK、NPKS、NPKM和M)处理的土壤全氮含量随时间变化不大,基本维持在0.90~1.33 g.kg-1;不施氮肥(CK、PK)和氮磷(NP)、氮钾(NK)配施下的土壤全氮含量呈下降趋势,这4个处理的土壤全氮16年平均下降了33.8%,年均下降0.02 g.kg-1。不同施肥的土壤碱解氮变化趋势与全氮类似,1.5NPKM处理的土壤碱解氮16年上升86.0%,年均增加3.33 mg.kg-1;NP、NK、NPK、NPKS、NPKM和M处理的土壤碱解氮随时间变化不大,基本维持在84.4~110 mg.kg-1;而CK、PK两处理的土壤碱解氮含量平均下降了30.3%,年均下降1.66 mg.kg-1。在不同施肥处理下,土壤碱解氮含量均与全氮含量呈显著正相关。单施有机肥、无机氮磷钾合理配比、以及有机-无机肥配施是维持和提高土壤氮素肥力的有效措施,而不施氮肥或偏施氮肥都会导致土壤氮素肥力降低。     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。     

长期不同施肥对旱地红壤性质和作物生长的影响

通过对红壤旱地连续13年定位监测研究,发现在红壤旱地长期坚持有机肥料与无机肥料配合施用,土壤有机质含量逐步提高,土壤有机质从开始的11.5g/kg上升到24.3g/kg,增加的有机质以易氧化的有机质为主,稳定性高的有机质较少。红壤长期施用化学磷,明显提高土壤有效磷含量,土壤供磷性能大为改善,施用有机肥料能减少土壤对磷的固定,提高磷肥的有效性和利用率。红壤长期施用单一化学肥料,土壤明显酸化,土壤交换性氢铝显著增加,作物生长变差,产量降低。施用有机肥料,明显降低土壤交换性氢铝含量,增加土壤养分,保持作物的稳产和高产。     

长期施肥对红壤有机碳矿化及微生物活性的影响?

为评价不同施肥条件下红壤有机碳矿化和微生物活性及两者之间的关系,对长期定位试验施有机肥（M）、施用氮、磷、钾化肥（NPK）、有机肥配合化肥（NPKM）、秸秆配合化肥（NPKS）和不施肥（CK）共5个处理的红壤进行室内培养,分析不同施肥处理下红壤有机碳矿化的CO2释放量﹑微生物数量及微生物碳源代谢特征。结果表明,不同施肥处理的土壤有机碳矿化释放CO2量差异显著,由一级反应动力学方程拟合计算出土壤潜在有机碳矿化释放CO2–C量的大小顺序：M > NPKM > NPK ≈NPKS > CK,其值分别为180.3﹑88.5﹑47.6﹑43.4和34.5 mg/kg 。培养初期微生物活性较弱时CO2的释放速率最高,微生物数量的增长落后于有机碳矿化速率变化,但培养14﹑35和69 d 时3种微生物数量大小顺序为M > NPKM > NPK≈NPKS≈ CK,处理间差异显著且与CO2释放量显著相关。不同施肥处理间微生物群落结构差异显著,其趋势与有机碳矿化相符合。说明长期施肥特别是长期施用有机肥能影响微生物的群落结构,提高红壤微生物活性,进而促进微生物对有机碳的矿化。     

长期施肥对我国典型土壤活性有机质及碳库管理指数的影响

对我国重点农区的6种典型土壤红壤、灰漠土、垆土、潮土、褐土、黑土长期耕作施肥后的活性有机质及碳库管理指数(CMI)进行了研究,探讨施肥对不同土壤活性有机质和CMI的影响。土壤活性有机质用KMnO4氧化法测定,采用3种浓度KMnO4(33、1673、33.mmol/L)将土壤活性有机质分为高活性有机质、中活性有机质和活性有机质3部分。结果表明,只耕作不施肥(CK)10年后土壤活性有机质含量降低,CMI下降11.1～63.6,其中垆土、褐土下降幅度最大、黑土最小。施用化肥也使土壤活性有机质下降,其中单施氮(N)的潮土活性有机质下降最大,达31.3%;化肥配合施用(NPK)的红壤活性有机质下降最大,其余土壤相对较小。施肥使土壤活性有机质和总有机质含量增加,高于初始土壤和CK。施用有机肥或有机肥配施化肥,土壤活性有机质含量和CMI均显著增加,CMI以红壤上升最大,达91.4,潮土最小,仅为4.6。土壤活性有机质的数量及CMI变幅大于土壤总有机质的变化幅度,以CMI变化为大,说明CMI是评价施肥耕作对土壤质量影响的最好指标。土壤活性有机质分组结果表明,红壤活性有机质组成以高活性有机质为主;垆土、灰漠土活性有机质以高活性和中活性两部分为主;潮土以中活性有机质为主。施肥对红壤、灰漠土活性有机质组分影响明显,对垆土、潮土影响相对较小。     

土壤活性有机质测定方法的比较

用16种化学方法对红壤、黑土、垆土、褐土、灰漠土五个典型土壤活性有机质进行测定，结果表明，333mmol／LKMnO4常温振荡1h的方法测定结果变异系数小，重现性好，且操作简便快速，可作为土壤活性有机质测定的基本方法。虽然不同方法测定的活性有机质数量不同，但它们之间表现出较好的相关性，说明它们在一定程度上都可反映土壤有机质的活性。     

我国不同区域粮食作物产量对有机肥施用的响应差异

探明全国不同气候、土壤和作物类型条件下,化肥配施有机肥对产量的影响及其增产效果的主控因素,可为粮食增产和有机肥的合理施用提供重要的理论依据。本研究通过收集109篇已公开发表的文献,建立了包含不施肥（CK）、单施化肥（NPK）和化肥配施有机肥（NPKM）处理的402组作物产量的数据库。采用整合分析（Meta-analysis）方法分析了不同施肥处理对小麦、玉米和水稻产量的影响,以及不同土壤性质和气候条件下有机肥的增产差异;采用随机森林（Random forest）方法量化土壤和气候因素对有机肥增产效果影响的重要度。全国来看,与NPK相比,NPKM处理下作物的产量平均增幅4.7%,其中小麦、玉米和水稻的增产率分别为5.6%、7.6%和4.5%;作物的平均增产率在西北地区最高,东北和华北地区次之,南方和华东地区较低。配施有机肥对产量的提升作用在我国温带大陆性气候区和温带季风性气候区显著高于亚热带季风性气候区,其中年降雨量是影响小麦和水稻产量对有机肥响应的主要因素,年均温和无霜期是影响玉米产量对有机肥响应的主要因素。有机质和全氮含量是土壤性状中影响有机肥增产效果的主要因素,其中土壤有机质和全氮含量越低,配施有机肥后产量的增幅越高。总的来说,化肥配施有机肥可显著提高作物的产量,尤其在低温少雨、土壤养分含量较低的地区,可通过化肥配施有机肥来进行增产促产。     

含镁复合肥对黄花菜生长及土壤养分含量的影响

 【目的】探讨红壤旱地、特别是低肥力红壤旱地中镁对作物生长及产量的影响，为镁肥的合理施用和含镁复合肥的研制奠定进一步的基础。【方法】利用田间试验方法，研究了两种不同镁含量的复合肥对黄花菜生长、产量及红壤旱地养分含量的影响，并对其生长过程中土壤养分、作物生长等的变化进行了系统观测。【结果】两种含镁复合肥对促进黄花菜生长发育、提高黄花菜产量和抗病能力均具有良好效果，其中含镁量较高的镁肥II增产效果更优，比不施肥处理增产57.4%，比施氮磷钾处理增产32.8%，比含镁较低的镁肥I增产14.5%。两种含镁复合肥对土壤交换性镁和氮磷钾含量亦具有一定影响。其中施用镁肥II处理土壤碱解氮、速效磷、交换性钾及交换性镁含量分别比对照提高94.9%、46.5%、31.1%和35.3%。施用含镁复合肥可以明显提高黄花菜的产量、改善土壤养分状况。【结论】在红壤旱地土壤、气候和生产力水平等条件下，为保证作物优质、高产，在现有施肥结构的基础上，应考虑施用镁肥。     

红壤母质熟化过程中土壤磷的组分变化研究

通过对3种红壤母质和不同施肥管理条件下土壤磷组分的分析,发现在花岗岩母质中,O—P是无机磷的主要组成部分,紫色土母质以Ca10-P为主,四纪红壤以O—P为主。不施用化学肥料,由于红壤母质肥力低下,作物产量很低,对土壤熟化的影响很小,土壤组分变化很少。施用化学肥料(含化学磷肥)后,3种母质的Ca—P、Al—P、Fe—P明显上升,土壤有效磷和全磷都显著增加。施用化学磷肥使土壤对磷的吸附减少,提高磷肥当季作物利用率。施肥是加速红壤母质熟化的主要途径和方法。     

红壤地区三种母质土壤熟化过程中有机质的变化特征

在湖南祁阳进行了25年的生土熟化长期定位试验,研究花岗岩、第四纪红土和紫色砂页岩三种典型母质土壤在6种熟化方式下耕层（0—20 cm）土壤有机质演变特征。结果表明,不施肥处理土壤有机质含量25年没有显著变化; 不施肥秸秆还田能够缓慢增加土壤有机质含量,三种母质（花岗岩、第四纪红土和紫色砂页岩）土壤的有机质含量年平均增加量分别为0.32、0.20和0.17 g/kg; 施氮、磷、钾肥及施氮、磷、钾肥并秸秆还田,施有机物稻草及施有机物稻草并秸秆还田,三种母质土壤有机质含量均显著增加,其中以施氮、磷、钾肥并秸秆还田处理增加最大,年平均增加量分别为0.48、0.39和0.35 g/kg,25年后土壤有机质含量分别增加了5.6、2.8和3.1倍。根据土壤有机物的投入量、分解状况及作物生长等综合分析得出,花岗岩母质土壤有机质含量的增加速率大于紫色砂页岩土壤和第四纪红土土壤; 有机无机肥配施和秸秆还田是快速提高南方红壤地区不同母质土壤有机质含量的重要措施。