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2019年 第30卷 第4期    刊出日期：2019-04-20

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2019, 30(4):  1078-1078. 

摘要 ( 285 )   PDF (438KB) ( 171 )  

稳定性铵态氮肥在黑土和褐土中的氮素转化特征

油伦成, 李东坡, 武志杰, 崔磊, 闫增辉, 张金明, 崔永坤, 刘裕

2019, 30(4):  1079-1087.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.028

摘要 ( 599 )   PDF (735KB) ( 201 )  

以稳定性氯化铵为氮源,采用室内培养的方法,研究0.20、0.50、1.00 g N·kg^-1干土3种浓度的稳定性铵态氮肥在黑土、褐土中的氮素转化特征.结果表明: 在褐土中,随着氯化铵添加量的增加,土壤中发生硝化作用的时间逐渐推迟,添加0.20、0.50 g N·kg^-1干土处理开始发生明显硝化反应的时间分别为第3、7天,在高浓度氮量(1.00 g N·kg^-1干土)添加下硝化作用受到明显抑制;在黑土中,各浓度氮量添加处理开始发生硝化反应的时间相同,均为第3天,且随着添加量的增加,硝化作用潜势逐渐减弱.只加铵态氮肥的处理中,添加0.20 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持3周和2周左右;添加0.50 g N·kg^-1干土的氯化铵氮肥在褐土和黑土中的硝化反应时间分别可维持4周和3周左右.与单施氯化铵相比,黑土和褐土在0.20、0.50 g N·kg^-1干土添加浓度下,按纯氮量的1.0%添加3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、4.0%添加二氰二胺(DCD)均能显著抑制硝化作用,降低硝态氮的含量,抑制硝化作用潜势.综上,在褐土中,随着氯化铵添加浓度增加,土壤硝化作用受到抑制效果大于黑土.在0.20、0.50 g N·kg^-1干土外源铵态氮时,添加抑制剂可以显著抑制铵态氮的硝化作用.因此室内硝化抑制剂培养试验时,建议铵态氮添加量不超过1.00 g N·kg^-1干土,以0.50 g N·kg^-1干土效果最好.

猪粪配施化肥对稻-麦轮作系统籽粒产量和氮素利用率的影响

梁靖越, 王昌全, 李冰, 龙思帆, 陈兰

2019, 30(4):  1088-1096.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.031

摘要 ( 500 )   PDF (638KB) ( 81 )  

通过大田试验,以水稻(品种‘F优498’)-小麦(品种‘内麦863’)轮作体系为研究对象,根据成都平原稻麦种植体系常规施氮水平,设7个不同猪粪施用处理:对照(CK,无化学氮肥,无猪粪)、常规化肥(T₁,无猪粪)、化肥减量25%+猪粪2500 kg·hm^-2(T₂)、化肥减量50%+猪粪5000 kg·hm^-2(T₃)、猪粪10000 kg·hm^-2(T₄)、猪粪15000 kg·hm^-2(T₅)和猪粪20000 kg·hm^-2(T₆),研究添加猪粪对稻麦干物质、氮素积累及分配特征、籽粒产量和氮素利用率等的影响.结果表明: 猪粪配施化肥对稻麦各生育期干物质积累均有促进作用,稻麦成熟期作物地上部干物质积累量均以高量猪粪施用处理(T₆)最高,但其干物质积累及氮素分配向茎叶富集,且籽粒干物质积累及氮积累分配率显著低于T₂处理;随着配施猪粪用量的增加,稻麦氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、籽粒产量均呈现先增加后减少趋势,其中水稻季以T₃处理最优,较常规化肥处理提高11.4%、55.4%、11.4%,小麦季则以T₂处理最优,较常规化肥处理提高14.0%、29.1%、14.0%.本试验条件下,2500～5000 kg·hm^-2猪粪+化肥减量25%～50%处理,有利于促进稻麦干物质积累、氮素向籽粒运移,达到增产及提高氮素利用率的效果,超量施用猪粪(15000～20000 kg·hm^-2)后,土壤氮素供应过量,干物质向经济器官运移受阻,氮素向茎秆富集,贪青晚熟现象严重,稻麦籽粒产量显著下降.

一次性施肥技术对水稻-油菜轮作系统氮素淋失特征及经济效益的影响

丁武汉, 谢海宽, 徐驰, 戴震, 张婧, 王立刚, 李虎

2019, 30(4):  1097-1109.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.021

摘要 ( 582 )   PDF (1170KB) ( 211 )  

一次性施肥技术是指在作物根际附近只进行一次基施肥的新技术,具有简化施肥管理、降低劳动成本等优点,但其对环境的影响如氮素淋失等仍需进一步分析.本研究以长江中下游地区典型的水稻-油菜轮作模式为例,设置了空白对照(CK)、农民习惯施肥(FP)、优化施肥(OPT)、一次性基施尿素(UA)、一次性基施控释肥(CRF)5个处理,采用地下淋溶原位监测的方法,获取了不同处理下水稻-油菜轮作系统土壤90 cm深度处氮素(N)淋失特征,评估了一次性施肥技术对氮素淋失的影响,并综合分析了其经济效应.结果表明: 油菜季和水稻季土壤渗漏液中氮素的主要形态不同,油菜季渗漏液中以NO₃^--N为主,水稻季渗漏水中NO₃^--N和NH₄⁺-N各占约50%.从整个轮作周期看,氮素淋失主要发生在水稻季,与FP、OPT和UA相比,CRF氮淋失总量分别显著减少33.7%、20.8%和20.7%;但各施肥处理对油菜季氮素淋失影响不显著.在相同施氮量的条件下,与OPT相比,UA不仅保证油菜和水稻均稳产,而且使油菜季氮肥农学效率显著提高了15.1%,但是没能提高水稻季氮肥农学效率;CRF水稻产量和氮肥农学效率均差异不显著,但油菜产量和氮肥农学效率分别显著提高10.7%和18.9%.经济效益上,与OPT相比,UA和CRF处理油菜分别增收3660和3048 元·hm^-2,水稻分别增收3162和2220元·hm^-2.因此,对于长江中下游典型种植系统而言,综合考虑对氮素淋失、作物产量和经济效益的影响,一次性基施控释肥技术能在保证作物稳产或增产、提高农民经济效益的同时显著降低氮淋失量,是未来水稻-油菜轮作系统值得推荐的一种生产技术.

施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

许云翔, 何莉莉, 刘玉学, 吕豪豪, 汪玉瑛, 陈金媛, 杨生茂

2019, 30(4):  1110-1118.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.002

摘要 ( 606 )   PDF (791KB) ( 122 )  

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.

硅肥对水稻-田面水-土壤氮磷含量的影响

熊丽萍, 蔡佳佩, 朱坚, 彭华, 李尝君, 纪雄辉

2019, 30(4):  1127-1134.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.032

摘要 ( 548 )   PDF (594KB) ( 246 )  

研究硅肥对双季稻产量及土壤氮磷流失的影响,旨在为典型双季稻区施肥结构优化以及农田面源污染综合防控技术提供技术支撑.采用田间试验研究在相同氮磷肥基础上施0、750、1500、2250和3000 kg·hm^-2 (T₀、T₁、T₂、T₃、T₄)硅肥对双季稻产量和氮磷吸收、田面水氮磷含量及土壤有效硅、有机质、碱解氮和有效磷含量的影响.结果表明:与不施硅肥处理(T₀)比较,早、晚稻季水稻稻谷分别增产2.2%～30.4%和3.9%～9.2%;早、晚稻籽粒氮素积累量增加2.4%～47.3%、磷素积累量增加2.2%～41.3%,秸秆氮素积累量增加0.4%～28.3%、磷素积累量增加5.1%～31.0%;施硅肥后第1天,施硅处理田面水总氮(TN)浓度较不施硅肥处理平均降低3.4%～28.8%、铵态氮(NH₄⁺-N)降低10.4%～25.6%、总磷(TP)降低25.5%～29.2%、可溶性总磷(TDP)降低30.8%～38.0%;第45天后施硅各处理田面水总磷和可溶性总磷含量呈现上升趋势,并显著高于T₀处理.施硅肥有利于提高土壤有效硅水平以及有机质和碱解氮含量,以T₁处理效果最好,土壤速效磷含量随硅肥用量增加呈降低趋势.

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

龙攀, 苏姗, 黄亚男, 李超, 肖志祥, 祝志娟, 刘莉, 傅志强

2019, 30(4):  1135-1142.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.033

摘要 ( 450 )   PDF (619KB) ( 152 )  

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.

秸秆还田量和类型对土壤氮及氮组分构成的影响

董林林, 王海侯, 陆长婴, 金梅娟, 朱兴连, 沈园, 沈明星

2019, 30(4):  1143-1150.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.018

摘要 ( 690 )   PDF (608KB) ( 213 )  

秸秆还田可以补充作物生长所需的营养元素,也是提升土壤质量、构建肥沃耕层的关键措施.为揭示长期稻麦秸秆还田对土壤氮组分变化的影响,选取了江苏太湖地区稻田土壤为研究对象,设置了稻麦秸秆均不还田(NRW)、麦秆还田+稻秆不还田(W)、稻秆还田+麦秆不还田(R)、稻麦秸秆均半量还田(HRW)和稻麦秸秆均全量还田(ARW)共5个处理,研究秸秆还田量和秸秆类型对土壤全氮及氮组分构成变化的影响.结果表明: 与2007年相比,2017年除NRW处理外,其他处理土壤全氮和重组氮都增加,稻秆还田处理土壤全氮和重组氮含量最高;所有处理土壤轻组分有机质中氮含量都下降,ARW处理土壤轻组分有机质中氮含量下降最多,为8.09 g·kg^-1;各处理间碱解氮没有明显差异;秸秆还田处理10年后,稻秆还田处理硝态氮和铵态氮含量均最高.秸秆是土壤氮素的重要物质来源,增加效果取决于秸秆类型和还田量.轻组分有机质中的氮含量变化对秸秆还田反应更敏感,重组氮相对稳定,是维持土壤肥力的关键组分,随着秸秆还田时间的延长,土壤全氮与氮组分之间的相关关系发生变化.稻秆全量还田+麦秆不还田更有利于提升土壤氮素水平.

不同播期冬小麦氮素出籽效率与氮素利用及转运的相关性

朱元刚, 初金鹏, 张秀, 钤太峰, 代兴龙, 贺明荣

2019, 30(4):  1151-1160.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.005

摘要 ( 498 )   PDF (919KB) ( 226 )  

为探讨不同播期冬小麦氮素出籽效率与氮素利用及转运的关系,在2014—2016年2个生长季,比较了不同播期(S₁:9月24日;S₂:10月1日;S₃:10月8日;S₄:10月15日;S₅:10月22日)冬小麦氮素出籽效率、氮素利用和转运的差异及相互间的关系.结果表明: 籽粒产量和单位面积粒数在不同播期处理间未发生显著差异.推迟播期降低了地上部氮素积累量和穗部氮素积累量,从而降低了氮素吸收效率,但明显提高了氮素利用效率和氮素出籽效率.氮素出籽效率与氮素利用效率呈正相关,而与氮素吸收效率呈负相关,与氮素利用率无显著相关关系.氮素营养指数随播期推迟趋于最佳状态,与氮素出籽效率的改善展现出同步性.推迟播期显著降低了花前营养器官氮素转移量和花后氮素积累量,但明显改善了花前营养器官氮素转运效率.氮素出籽效率与氮素转运效率之间存在正相关关系,说明氮素转运效率的改善一定程度上有利于穗部氮素生产籽粒能力的提升.综合来看,适当推迟播期减少了氮素吸收,但提高了氮素利用效率和氮素出籽效率,改善了氮素供应状态.研究结果为本地区冬小麦生产中氮素减施增效的实施提供了理论依据.

灌溉方法与施氮对土壤水分、硝态氮和小麦生长发育的调控效应

党建友, 裴雪霞, 张定一, 张晶, 王姣爱, 程麦凤

2019, 30(4):  1161-1169.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.034

摘要 ( 453 )   PDF (764KB) ( 175 )  

为探明玉米秸秆还田下小麦的合理灌溉与施肥方法,于田间研究了漫灌(FI)、微喷灌(SI)、滴灌(DI)和灌水施氮模式(N₁, 基施纯N 157.5 kg·hm^-2+拔节期施纯N 67.5 kg·hm^-2; N₂, 基施纯N 157.5 kg·hm^-2+拔节期施纯N 45.0 kg·hm^-2+灌浆期施N 22.5 kg·hm^-2)对土壤水分、硝态氮(NO₃^--N)含量和小麦生长发育的影响.结果表明: 灌溉方法和灌水施氮模式共同影响土壤含水量和贮水量的变化.其中,灌溉方法对越冬期和返青期0～60 cm、孕穗期和灌浆期0～160 cm、成熟期100～160 cm土层含水量影响相对较小,对越冬期和返青期80～160 cm、成熟期0～80 cm土层含水量影响大;FI对含水量和贮水量影响最大,DI次之,SI最小;SI和DI的灌水施氮模式中灌水量多,则土层含水量高、贮水量多,变化大.NO₃^--N含量受灌溉方法和施氮的影响,施氮对0～20 cm土层影响大,SI生育期NO₃^--N含量变化大,DI越冬期至孕穗期NO₃^--N含量变化小,此后变化大,FI与DI相反;生育前中期灌水量对NO₃^--N含量影响大,后期施氮对NO₃^--N含量影响大;SI和DI的2种灌水施氮模式中冬前灌水量多的NO₃^--N含量变化大.灌溉方法中SI越冬期总茎数和单株分蘖高,成穗率高,成穗数多,产量、水分利用效率(WUE)和氮素利用效率最高,滴灌次之,漫灌最低;SI和DI中N₁生育期总茎数、成穗数多,但穗粒数和千粒重低,产量、WUE和氮素利用效率低于N₂.因此,玉米秸秆还田后播种小麦,微喷灌代替漫灌生育期灌4水,施足基肥,拔节期和灌浆期分次追氮,是山西南部小麦-玉米一年两熟区小麦节水高产高效栽培模式.

水肥一体化对小麦水分利用和光合特性的影响

郭培武, 赵俊晔, 石玉, 于振文

2019, 30(4):  1170-1178.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.010

摘要 ( 553 )   PDF (850KB) ( 147 )  

于2016—2018年小麦生长季,在山东省兖州市史家王子村进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,在150(N₁)、180(N₂)和210(N₃) kg·hm^-2 3个施氮量下,拔节期设置畦灌和撒施追氮(W₁)及微喷带灌溉和追氮水肥一体化(W₂)两种灌溉施氮方式,研究了测墒补灌条件下灌溉施氮方式对小麦水分利用、光合特性及干物质积累与转运的影响.结果表明: 同一施氮量条件下,W₂两年度灌浆期7日平均棵间蒸发量均显著低于W₁处理,60～160 cm 土层土壤水分消耗量显著高于W₁处理;W₂两年度开花后14、21和28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W₁处理;W₂开花期和成熟期干物质积累量及小麦开花后干物质积累在籽粒中的分配显著高于W₁处理;W₂两年度总耗水量与W₁处理均无显著差异,籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率显著高于W₁处理,施氮量为210 kg·hm^-2的籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率最高.综合考虑,同一施氮量水平下,微喷带灌溉和追氮水肥一体化处理优于畦灌和撒施追氮处理,总施氮量210 kg·hm^-2、拔节期采用微喷带灌溉和追氮水肥一体化的N₃W₂处理是本试验条件下节水节肥的最优处理.

农田减氮调控施肥对华北潮土区小麦-玉米轮作体系氮素损失的影响

张英鹏, 李洪杰, 刘兆辉, 孙明, 孙翠平, 井永苹, 罗加法, 李彦

2019, 30(4):  1179-1187.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.019

摘要 ( 610 )   PDF (893KB) ( 305 )  

针对华北平原麦玉轮作区氮肥用量大、氮损失及土壤氮素累积严重的问题,探索不同减氮调控施肥措施对作物产量、氮损失及土壤无机氮累积的影响.通过(2016—2017年)设置两年大田试验,以农民施肥为对照,研究控释肥处理、微生物肥处理及配施硝化抑制剂处理减少氮用量后对小麦、玉米产量和地上部吸氮量、氮损失及土壤无机氮含量的影响.结果表明: 2016年微生物肥处理的小麦产量显著低于控释肥处理和硝化抑制剂处理,与农民施肥处理无显著性差异;且小麦和周年作物地上部吸氮量都显著降低.2017年各处理间作物产量和吸氮量无显著性差异.3种减氮调控施肥处理均能保持和改善耕层土壤肥力;且微生物肥处理随种植时间延长对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量均有提升.随种植时间延长无机氮累积严重,微生物肥处理和添加硝化抑制剂处理均可降低40～100 cm土壤剖面的无机氮含量,而控释肥处理可提高0～40 cm土层无机氮含量.氮损失中氨挥发>淋溶量>N₂O排放>径流,径流损失可忽略不计,其中以农民施肥处理氮损失最大,微生物肥处理可显著降低氨挥发损失量,但淋溶量较大.综上所述,减量施氮条件下,控释肥处理和添加硝化抑制剂处理可保证作物产量及地上部吸氮量,微生物肥处理随种植年限的延长可保证作物产量和吸氮量.微生物肥和添加硝化抑制剂处理可降低40～100 cm土层无机氮含量,控释肥处理对削减无机氮量效果不明显;几种减氮调控措施均可降低氮损失,但微生物肥处理需调整措施来降低氮的淋溶量.

保护性耕作措施对旱地春玉米土壤水分和硝态氮淋溶累积的影响

胡锦昇, 樊军, 付威, 王欢, 郝明德

2019, 30(4):  1188-1198.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.009

摘要 ( 528 )   PDF (1054KB) ( 185 )  

通过渭北旱塬春玉米15年定位试验,研究6种保护性耕作方式,即传统翻耕(CT)、免耕(NT)、免耕配施生物炭(NB)、免耕秸秆覆盖(NS)、免耕地膜覆盖(NF)和免耕秸秆地膜覆盖(NSF)对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,探索适宜于该区可持续发展的农田管理措施.结果表明: 与NT相比,第一次水分补给时期0～100 cm土层,CT处理水分补给量无显著差异,NS、NB、NSF和NF处理显著降低;在100～300 cm土层,NS、NB、NF和NSF处理显著增加了水分补给量,CT显著低于NT处理.第二次水分补给时期,水分补给主要集中在0～100 cm土层,且各处理与NT水分补给量无显著差异.水分消耗时期,各处理与NT处理在0～100 cm土层消耗量无显著差异,NF和NSF在100～300 cm土层水分消耗量显著增加,分别增加了33.9%和59.9%.在0～200 cm土层,与NT相比,CT处理显著增加了硝态氮累积量,是NT的2.2倍,NS、NB、NF和NSF处理显著减少了硝态氮累积量,分别减少了44.6%、61.5%、69.2%和69.8%;而在200～300 cm土层,NS处理显著增加了硝态氮累积量,CT与NT处理无显著差异,NB、NF和NSF处理显著减少.土壤水分运动能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,NB、NF和NSF处理硝态氮主要分布在0～40 cm土层,NS主要分布在0～100 cm和200～300 cm土层,而NT和CT处理硝态氮在整个剖面大量分布,其中NS、NT和CT处理出现两个硝态氮累积峰.不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中免耕基础上秸秆地膜覆盖能有效调控土壤水分运动和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的可行措施.

有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响

谢军红, 柴强, 李玲玲, 张仁陟, 王林林, 刘畅

2019, 30(4):  1199-1206.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.025

摘要 ( 472 )   PDF (495KB) ( 296 )  

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T₁)、有机肥50%替代化学氮肥(T₂)、有机肥37.5%替代化学氮肥(T₃)、有机肥25%替代化学氮肥(T₄)、有机肥12.5%替代化学氮肥(T₅)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对全膜双垄沟播玉米种植系统产量、经济效益、水氮利用效率的影响.结果表明: 氮肥施用显著增加了玉米产量和水氮利用效率.在200 kg·hm^-2施氮水平下,有机肥氮替代处理在干旱年份表现出明显的增产增效作用;而在丰水年,有机氮替代无机氮处理籽粒产量、水氮利用效率与对照无显著差异.总体来说,与单施化肥相比,50%和37.5%替代处理籽粒产量分别增加15.6%和18.2%,收获指数分别增加35.1%和27.0%;水分利用效率、降水利用效率、氮肥农学利用效率和偏生产力分别增加17.4%、15.7%、15.6%、155.2%和22.3%、17.7%、18.0%、179.3%.表明在相等的总氮量投入下,50%和37.5%是该地区全膜双垄沟播玉米有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用.

灌溉施肥水平对盐渍化农田水盐分布及玉米产量的影响

蒋静, 翟登攀, 张超波

2019, 30(4):  1207-1217.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.039

摘要 ( 536 )   PDF (1122KB) ( 387 )  

水资源缺乏和过量施肥影响着干旱半干旱盐渍化地区农业的发展.研究不同灌溉和施肥量对土壤水盐分布和青贮玉米产量的影响,可为该区确定适宜的灌溉和施肥量提供依据.试验于2015和2016年在大同盆地的盐渍化农田进行,设3种灌溉水平:土壤水分上限分别为田间持水率(θ_f)的100%(W₁)、90%(W₂)和80%(W₃),根据各处理灌溉前的土壤平均实际含水率计算灌水量;2015年设4种施肥水平:900(F₁)、750(F₂)、600(F₃)和450 kg·hm^-2(F₄),2016年设F₁、F₂和F₃共3种.试验用化肥为缓释复合肥,总养分含量48%,其中N:P₂O₅:K₂O的比例为30:12:6.结果表明: 土壤表层电导率随施肥量的增加而增大,施肥水平对平均电导率(EC)和含水率的影响在0～10 cm土层显著,与F₁相比,F₂的0～10 cm土层平均EC在2015年和2016年分别降低25.6%～42.7%和6.4%～7.7%.20～80 cm土层的水分含量随施肥量的增加而降低,与F₁相比,2015年F₂、F₃和F₄处理20～80 cm土层平均土壤含水率分别增加5.9%、16.7%和16.7%,2016年F₂和F₃分别增加13.3%和16.7%.产量在两年中均表现为F₁和F₂高于F₃和F₄,W₃低于W₁和W₂; F₁和F₂的产量差异不明显;与W₁相比,W₂的产量减少低于15 %.因此,施复合肥600～750 kg·hm^-2(氮肥含量180～270 kg·hm^-2),且灌溉水平为W₁和W₂时,可以保证该地区盐渍化土壤种植玉米获得较高的产量,并且不会造成根系层的盐分积累.

棉花长期连作结合秸秆还田对土壤颗粒有机碳及红外光谱特征的影响

常汉达, 王晶, 张凤华

2019, 30(4):  1218-1226.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.007

摘要 ( 489 )   PDF (1038KB) ( 172 )  

以新疆玛纳斯河流域长期连作棉田为研究对象,采用傅里叶红外光谱技术(FTIR)分析不同连作年限[0(对照)、5、10、15和20年]棉田土壤红外光谱特征,分析连作结合秸秆还田对土壤有机碳结构和稳定性的影响.结果表明: 随连作年限增加,土壤有机质中多糖和芳香族基团相对峰强度下降,脂肪族和醇酚相对峰强度上升,脂肪族-CH/芳香族C=C逐年升高.连作5年土壤颗粒有机碳含量最高,比对照土壤高5.11倍,之后随连作年限增加颗粒有机碳含量逐渐降低;连作10年土壤矿物结合态有机碳含量最高,比对照高1.84倍,连作5年土壤颗粒有机碳与矿物结合态有机碳含量之比(ω(POC)/ω(MOC))最高,之后随连作年限增加开始下降.综上,棉田长期连作结合秸秆还田后土壤有机质结构趋于脂肪化,土壤矿物结合对有机质保护性升高,有机质稳定性升高.

腐植酸类物质的施用对盐碱地的改良效果

王倩姿, 王玉, 孙志梅, 刘佳, 牛劭斌, 薛澄, 马文奇

2019, 30(4):  1227-1234.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.001

摘要 ( 736 )   PDF (610KB) ( 343 )  

采用田间小区试验方法,以生化腐植酸(OHA)、氨化腐植酸(AHA)和微生物活化腐植酸(MHA)为试验材料,探讨了3种腐植酸类物质对盐碱地的改良效果.结果表明: 与对照单施化肥相比,在盐碱地上增施不同的腐植酸类物质,当季对土壤pH的影响不明显.但3种腐植酸类物质均表现出了一定的降低土壤电导率(EC)、水溶性Na⁺和K⁺含量以及钠吸附比(SAR)的效果,影响深度均达0~40 cm土层.降低土壤EC的效果以OHA最优,但降低土壤水溶性Na⁺和K⁺含量以及SAR的效果3种材料间差异不大.此外,腐植酸类物质在降低土壤NO₃^--N含量,增加土壤NH₄⁺-N、可溶性有机氮(SON)和可溶性全氮(TSN)含量方面也有积极作用,且AHA和MHA作用效果优于OHA.添加3种腐植酸类物质均可提高土壤速效磷含量,其中以MHA效果最佳.增施腐植酸类物质可显著提高玉米灌浆期功能叶的SPAD值和玉米产量,但3种供试腐植酸类物质间差异不显著.腐植酸类物质对氮、磷肥表观利用率的影响表现为AHA>MHA>OHA,而OHA处理的氮、磷肥农学效率最高,AHA处理的氮、磷肥偏生产力最高.

秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征

周泉, 王龙昌, 邢毅, 马淑敏, 张小短, 陈娇, 石超

2019, 30(4):  1235-1242.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.006

摘要 ( 1817 )   PDF (727KB) ( 244 )  

我国西南旱地紫色土区水土流失严重、土层浅薄、土壤有机质下降、保水保土能力差,已成为农业可持续发展的主要限制因素.通过引入冬季绿肥紫云英,研究秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征,为该地区改善农田土壤团聚体结构和提高有机碳含量提供可借鉴的途径.结果表明: 间作紫云英增加了油菜根际土壤微团聚体含量,促使其团聚体平均质量直径降低.油菜根际土壤大团聚体含量的变化主要是由10～5 mm和5～2 mm团聚体含量的变化引起,而微团聚体含量的变化主要是由0.25～0.053 mm团聚体含量的变化引起.间作紫云英和秸秆覆盖显著提高了后茬作物玉米季土壤有机碳含量,主要是因为影响了10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳的含量.间作紫云英和秸秆覆盖虽然对油菜季总有机碳含量的增加不明显,但对0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳含量的影响却随着油菜生育期的进行逐渐增加,在蕾薹期、开花期和收获期表现出较大差异.可见,间作紫云英改变了油菜根际土壤团聚体特征,秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜可提高农田土壤有机碳含量.

油菜秸秆还田对水稻根系、分蘖和产量的影响

王红妮, 王学春, 赵长坤, 李军, 秦俭, 龙祖利

2019, 30(4):  1243-1252.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.008

摘要 ( 642 )   PDF (895KB) ( 193 )  

采用田间试验与栽培模拟试验相结合的方法,分析了油菜秸秆还田对水稻根系、分蘖和产量的影响.结果表明: 水稻移栽后0～36 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆还田处理下水稻分蘖减少1～2个,根系单株伤流量降低1.0～8.6 mg,根系谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT) 活性分别降低0.10～6.11、0.06～0.31和0.52～0.84 μmol·g^-1·h^-1. 水稻移栽后56 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆翻埋还田处理下水稻根系单株伤流量增加3.4～11.7 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.34～0.78、0.13～0.45和0.18～0.20 μmol·g^-1·h^-1;油菜秸秆覆盖还田处理下水稻根系单株伤流量降低19～25 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.16～0.34、0.08～0.21和0.06～0.32 μmol·g^-1·h^-1.油菜秸秆还田处理中,全量还田处理下的水稻产量最高,其中,与全量覆盖还田相比,全量翻埋还田处理下的水稻产量增加0.13～0.48 t·hm^-2.可见,油菜秸秆还田会导致水稻生长前期根系活力下降、氮代谢酶活性降低,从而使水稻根系生长缓慢、返青延迟,但在中后期,随着根系活力和氮代谢酶活性的增强,秸秆还田会促进水稻根系生长;油菜秸秆还田对水稻产量的影响是多因素综合作用的结果,全量翻埋还田更适宜于四川油稻两熟轮作系统.

减氮运筹对甘薯光合作用和叶绿素荧光特性的影响

杜祥备, 王家宝, 刘小平, 夏家平, 韩杨

2019, 30(4):  1253-1260.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.012

摘要 ( 556 )   PDF (771KB) ( 235 )  

光合性能是决定作物产量形成的关键,氮肥的合理施用是调控作物光合特性和产量形成的重要措施.于2016—2017年开展盆栽试验,研究了减氮和施肥方式对甘薯叶片光合作用和叶绿素荧光特性的影响.试验以常规习惯基施氮肥100 kg·hm^-2为对照(FP),在常规施氮量的基础上减氮20%,同时设置3种氮肥运筹方式:100%基施(JS)、100%移栽后35 d追施(KS)、50%基施+50%移栽后35 d追施(FS).结果表明:与常规基施氮肥100 kg·hm^-2相比,减氮条件下氮肥全部基施显著降低了全生育期甘薯光合性能,但追施处理显著提高了块根膨大期净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和叶绿素(Chl a+b)含量.不同处理下,P_n、g_s、C_i和Chl a+b均以50%基施+50%追施处理最高.减氮分施处理甘薯块根膨大期的PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭系数(q_P)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)和PSⅡ潜在活性(F_v/F_o) 提高,而初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)则降低.氮肥分施通过提高PSⅡ的光化学效率和电子传递速率,降低光能的热耗散,提高了甘薯块根膨大期功能叶的光合速率.2个品种不同年际间表现相同.表明氮肥一次性基施或追施均不利于提高甘薯叶片光合性能.减氮20%水平下,50%基施+50%追施可减缓叶片早衰,延长叶片功能期,提高甘薯的光合生产能力和生物量,有利于产量形成.

有机营养液灌溉频次和灌水量对设施甜瓜产量、品质及肥水利用效率的影响

范兵华, 马乐乐, 任瑞丹, 何佳星, 哈米提·阿不都米吉提, 李建明

2019, 30(4):  1261-1268.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.037

摘要 ( 544 )   PDF (663KB) ( 110 )  

为研究高产优质甜瓜的有机管理模式,以甜瓜为试材,采用基质盆栽方式,设3种有机营养液灌溉频次(施用8次,每次每株750 mL, F₁; 施用12次,每次每株500 mL, F₂; 施用16次,每次每株375 mL, F₃)与2种单株灌水量(果实膨大前按120%日蒸腾蒸发量(ET)灌溉,之后按140%ET灌溉, W₁; 果实膨大前按140%ET灌溉,之后按160%ET灌溉, W₂),共6个试验处理,随机区组试验设计,研究了不同处理对设施甜瓜光合特性、产量、品质及肥水利用效率的影响.结果表明: 少量多次施用有机营养液可以显著提高甜瓜叶片光合速率,低灌水量显著提高果实产量和水分利用效率;高灌水量和中等有机营养液灌溉频次可使肥料利用率达到最高;少量多次有机营养液施用且相对适宜的水分供给提高了果实品质.回归分析发现,甜瓜果实维生素C含量与有机营养液灌溉频次呈指数函数y=0.214e^0.18x (R²=0.851)相关.综合考虑产量、品质、水分利用效率等因素,F₃W₁处理可在保证产量的前提下,提高果实品质,且水分利用效率最大,可以实现设施有机甜瓜肥水高效管理.

不同有机肥对砂田西瓜产量、品质和养分吸收的影响

杜少平, 马忠明, 薛亮

2019, 30(4):  1269-1277.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.013

摘要 ( 554 )   PDF (522KB) ( 119 )  

探讨不同有机肥对西北砂田西瓜生长、产量、品质和养分吸收利用的影响,为砂田西瓜合理施肥、优质高效生产提供理论依据.本试验以单施化肥为对照,在氮、磷、钾等养分条件下,设置了牛粪、鸡粪、羊粪、猪粪4个处理,测定了西瓜不同生育时期生长指标、产量、品质及养分吸收积累量.结果表明: 施用牛粪、鸡粪和猪粪有机肥较单施化肥可促进西瓜营养生长和氮、钾养分的运转,显著提高西瓜产量和养分的吸收积累量,其中西瓜产量较化肥处理分别显著提高了27.4%、31.6%和30.2%,氮素积累量分别提高了26.3%、39.8%和47.4%,磷素积累量分别提高了49.3%、48.3%和55.9%,钾素积累量分别提高了35.8%、41.6%和51.9%.猪粪处理的西瓜品质最优,中心、边缘可溶性固形物含量较化肥处理分别显著提高了5.5%和11.6%,Vc含量提高了19.9%.羊粪处理各指标与化肥处理间差异不显著,甚至略低于化肥处理.综上,砂田西瓜种植应优先选用猪粪和鸡粪有机肥,避免或减少施用羊粪有机肥.

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

罗伟, 程于真, 陈竹君, 周建斌

2019, 30(4):  1278-1286.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.016

摘要 ( 509 )   PDF (1105KB) ( 222 )  

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响

武开阔, 张丽莉, 宋玉超, 李玉华, 宫平, 武志杰, 杨立杰, 李东坡

2019, 30(4):  1287-1294.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.026

摘要 ( 417 )   PDF (739KB) ( 103 )  

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.

控释尿素条施深度对鲜食玉米田间氨挥发和氮肥利用率的影响

刘威, 周剑雄, 谢媛圆, 薛欣欣, 熊汉锋, 徐芳森, 袁家富, 熊又升

2019, 30(4):  1295-1302.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.004

摘要 ( 672 )   PDF (862KB) ( 436 )  

为提高鲜食玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响,通过田间试验,以不施氮处理为对照(CK),研究了控释尿素不同条施深度(0、5、10、15、20 cm)对鲜食玉米田间土壤氨挥发特征、鲜穗产量和氮肥利用率的影响. 结果表明: 玉米种植带和宽行非施肥带的土壤氨挥发主要发生在施肥后的前2周,而窄行施肥带的土壤氨挥发在施肥后持续约1个月. 与CK相比,控释尿素表施(0 cm)处理不仅大幅度地提高了窄行施肥带的氨挥发损失量,同时也显著增加了玉米种植带和宽行非施肥带的氨挥发损失量. 不同深度施肥处理全生育期土壤氨挥发损失总量差异较大,为3.1～25.5 kg N·hm^-2,占施氮量的1.7%～14.2%.其中控释尿素条施10、15和20 cm深度处理的全生育期土壤氨挥发损失总量相差不大,分别较表施(0 cm)和浅施(5 cm)处理显著降低了85.9%～87.8%和67.0%～71.6%. 在一定范围内增加控释尿素条施深度有利于提高鲜穗产量、植株氮积累量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥表观利用率,各指标均以15 cm深度处理最高. 综上所述,控释尿素合理深施可以显著降低氨挥发损失,提高鲜穗产量和氮肥利用效率,本研究条件下控释尿素的最适宜施用深度为15 cm.

不同氮肥对东北春玉米农田温室气体周年排放的影响

姚凡云, 王立春, 多馨曲, 刘志铭, 吕艳杰, 曹玉军, 魏雯雯, 王永军

2019, 30(4):  1303-1311.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.030

摘要 ( 519 )   PDF (1043KB) ( 530 )  

为探明不同氮肥条件下高纬度农田土壤的温室气体排放特性,采用静态箱-气相色谱法研究了常规施氮(CN)、施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂(NIUI)、不施氮肥(NN)对东北春玉米农田土壤温室气体排放的影响.结果表明: CN、SLN和NIUI处理产量分别为9618、9376和9645 kg·hm^-2.与CN处理相比,SLN促进了玉米生长季土壤N₂O的排放,降低了非生长季土壤N₂O的排放;NIUI处理N₂O累积排放量比CN降低了39.0%;各处理土壤CO₂周年累积排放通量无显著差异;东北春玉米田是大气中CH₄的弱汇,NIUI处理较CN促进了玉米生长季土壤对CH₄的吸收.综上,尿素添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以在实现玉米高产的同时有效减少土壤温室气体排放.

玉米秸秆生物炭对秸秆腐熟进程、养分含量和CO₂排放量的影响

刘赛男, 高尚, 程效义, 鄂洋, 兰宇, 刘遵奇, 孟军

2019, 30(4):  1312-1318.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.015

摘要 ( 628 )   PDF (721KB) ( 193 )  

生物炭具有良好的理化特性(富碳、呈碱性、孔隙丰富),能够有效调节其所在系统的理化性质.通过室内培养试验研究了玉米秸秆生物炭对玉米秸秆腐熟进程以及腐熟产物的理化性质、养分含量和CO₂气体排放的影响.试验设置4个处理:对照(CK);生物炭添加量5%(B₁,生物炭干基质量占玉米秸秆腐熟体系的干基质量分数);生物炭添加量10%(B₂);生物炭添加量20%(B₃).结果表明: 生物炭能够提高秸秆腐熟体系的升温速率和温度峰值,加快秸秆腐熟进程;生物炭能够提高秸秆腐熟过程中微生物活跃时期的pH值,提高秸秆腐熟体系的电导率(EC),为微生物降解有机物提供更适宜的环境;生物炭能够促进秸秆腐熟体系有机质的降解,增加秸秆腐熟体系的总养分含量,提高秸秆腐熟产物的品质.另外,随着生物炭添加量的提高,氮(N)含量没有显著变化,磷(P₂O₅)含量和钾(K₂O)含量都显著提高.其中,B₃处理的P₂O₅和K₂O含量较CK分别提高了0.2%和0.9%.生物炭添加能够提高秸秆腐熟体系CO₂的排放通量,且CO₂排放通量与温度的变化趋势一致,进一步说明生物炭能够提高微生物降解有机物的强度.

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的影响

张倩, 牛文全, 杜娅丹, 崔冰晶

2019, 30(4):  1319-1326.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.027

摘要 ( 448 )   PDF (669KB) ( 182 )  

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.

黄壤稻田土壤微生物生物量碳磷对长期不同施肥的响应

李渝, 刘彦伶, 白怡婧, 张雅蓉, 黄兴成, 张文安, 蒋太明

2019, 30(4):  1327-1334.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.020

摘要 ( 505 )   PDF (705KB) ( 76 )  

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.

有机肥氮投入比例对双季稻田根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响

唐海明, 李超, 肖小平, 汤文光, 程凯凯, 潘孝晨, 汪柯

2019, 30(4):  1335-1343.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.014

摘要 ( 570 )   PDF (1409KB) ( 273 )  

为探明不同有机肥氮素占总氮投入的百分比对双季稻区早、晚稻各生育时期稻田根际土壤微生物的影响,本研究以大田定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和化学分析法系统分析了施用化肥N(M₁)、30%有机肥N(M₂)、50%有机肥N(M₃)、100%有机肥N(M₄)和无N对照(M₀)5个不同施肥处理双季稻田根际土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物熵的差异.结果表明: 在早稻和晚稻各主要生育时期,施肥措施均能提高稻田根际土壤MBC、MBN和微生物熵,各施肥处理根际土壤MBC、MBN和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期为最低值;其中,各处理双季稻田根际土壤MBC、MBN、MBC/MBN值和微生物熵一般均表现为M₄＞M₃＞M₂＞M₁＞M₀,M₂、M₃和M₄处理间均无显著差异,但均显著高于M₀处理.可见,单独施用化肥措施对提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵效果有限,施用有机肥或有机无机肥配施提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的效果较好.

水稻分蘖期和孕穗期根际反硝化菌群落结构及功能变化

吴讷, 邵嘉薇, 盛荣, 汤亚芳, 张文钊, 魏文学

2019, 30(4):  1344-1350.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.022

摘要 ( 511 )   PDF (896KB) ( 98 )  

通过水稻盆栽试验,分别于水稻分蘖期和孕穗期采集根际与非根际土壤,利用末端限制性片段长度多态技术(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(qPCR)技术探究水稻生长对根际反硝化作用和反硝化微生物的影响.结果表明: 分蘖期根际土壤的反硝化势显著低于非根际土壤,而孕穗期根际与非根际土壤的反硝化势没有显著性差异.但分蘖期和孕穗期根际土壤中含narG和nosZ基因的微生物数量均显著高于非根际土壤,其中含nosZ基因的反硝化微生物的群落组成结构和多样性对根际环境响应更敏感.说明虽然水稻根系生长会刺激反硝化微生物的生长繁殖,但抑制了根际土壤中一些反硝化微生物的活性,从而降低了根际土壤的反硝化潜势.

长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物丰度的影响

邢亚薇, 李春越, 刘津, 王益, 井丽娟, 王苁蓉, 薛英龙, 党廷辉

2019, 30(4):  1351-1358.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.003

摘要 ( 549 )   PDF (638KB) ( 271 )  

以长武黄土高原农业生态试验站的长期定位试验为平台,通过荧光实时定量PCR (real-time PCR) 技术,研究不同施肥制度下的黄土旱塬农田土壤微生物群落丰度,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物群落的影响规律.结果表明: 单施化肥处理细菌数量较CK裸地增加21％,古菌增加32％;化肥配施有机肥处理细菌数量增加37％,古菌数量增加36％.化肥配施有机肥处理显著增加了土壤细菌和古菌的丰度.30年长期施氮肥处理导致氨氧化细菌(AOB)的增幅达7.13倍,而氨氧化古菌(AOA)的增幅仅为0.2倍.AOB对施肥的响应程度较高,尤其是对氮肥具有较高的敏感性.与单施氮肥和氮肥混施有机肥处理相比,施磷肥处理显著增加了固氮酶铁蛋白和甲烷氧化菌含量,撂荒地的固氮酶铁蛋白、亚硝酸还原酶和甲烷氧化菌含量显著高于耕作土壤.结合土壤基本理化性质的相关性分析结果,pH、全氮和有机碳含量是影响土壤微生物群落丰度的重要因子.总之,长期施肥显著改变了黄土旱塬农田土壤各微生物丰度,不同施肥模式、耕作方式对微生物群落丰度具有显著影响.

生物炭对温室黄瓜不同连作年限土壤养分和微生物群落多样性的影响

王彩云, 武春成, 曹霞, 贺字典, 曾晓玉, 姜涛

2019, 30(4):  1359-1366.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.036

摘要 ( 583 )   PDF (741KB) ( 181 )  

以温室黄瓜连作6年和10年土壤添加质量比为5%生物炭为处理,以不添加生物炭为对照,采用桶栽的方法,研究了生物炭对不同年限连作土壤养分和微生物群落多样性的影响.结果表明: 与连作土壤相比,生物炭处理的连作6年土壤的黄瓜单株产量提高11.4%,连作10年土壤产量提高62.8%.施入生物炭显著降低了2种连作土壤容重,显著提高了有机质、速效磷含量、阳离子交换量(CEC)和pH;显著提高了土壤细菌数量和细菌/真菌,降低了真菌和尖孢镰刀菌数量,使土壤类型由真菌型向细菌型转变,尤其对连作10年土壤作用最为明显,土壤细菌和细菌/真菌分别是未处理的2.00和3.64倍,真菌和尖孢镰刀菌数量分别是未处理的54.8%和55.9%.土壤微生物群落碳源利用分析表明,10年连作土壤施入生物炭可显著提高土壤微生物活性、Shannon指数和均匀度指数,分别是未处理的1.50、2.14和1.31倍,同时显著提高了土壤微生物对糖类、氨基酸类、酚酸类和胺类碳源的利用强度,分别是未处理的1.62、1.81、1.74和1.93倍.相关性分析表明,土壤容重、速效磷含量、CEC和pH 4个指标对微生物群落变化的影响较显著.综上,生物炭通过对连作土壤理化性质及土壤微生物生态系统的改善,优化了黄瓜根区环境,促进了黄瓜产量的提高,缓解了温室黄瓜连作障碍.

有机无机肥分次配施对嘎啦苹果生长、¹⁵N-尿素吸收利用及损失的影响

陈倩, 刘照霞, 邢玥, 吴晓娴, 葛顺峰, 姜远茂

2019, 30(4):  1367-1372.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.017

摘要 ( 447 )   PDF (432KB) ( 324 )  

以15年生嘎啦苹果/平邑甜茶为试材,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究有机无机肥分次配施对嘎啦苹果/平邑甜茶生长、¹⁵N-尿素吸收利用及损失的影响.结果表明: 与不施有机肥相比,有机无机肥配施显著提高了植株根冠比、叶绿素含量、单株叶片总氮量和单果质量,且有机无机肥分次配施的效果要优于有机无机肥一次性配施.有机无机肥配施提高了各器官对氮的吸收征调能力(Ndff值),其中有机无机肥分次配施的效果更显著;而不同施肥处理各器官的Ndff值均表现为果实最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗根和多年生枝,中心干最低.有机无机肥分次配施植株总氮量和¹⁵N肥料利用率分别为395.39 g和28.4%,显著高于有机无机肥一次性配施处理(342.77 g和21.1%)和不施有机肥处理(296.41 g和14.6%),而¹⁵N损失率为51.3%,显著低于有机无机肥一次性配施处理(57.5%)和不施有机肥处理(60.6%).

氮水平对苹果叶片¹³C光合产物和¹⁵N向果实转移分配的影响

沙建川, 贾志航, 徐新翔, 侯昕, 李秉毓, 葛顺峰, 姜远茂

2019, 30(4):  1373-1379.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.011

摘要 ( 588 )   PDF (528KB) ( 98 )  

以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用C、N双标记技术,研究在果实膨大后期用不同尿素浓度水溶液(N 0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%,分别用CK、N₁、N₂、N₃、N₄表示)涂抹果实周围20 cm范围内叶片对叶片¹³C同化能力及¹³C光合产物、¹⁵N向果实转移分配的影响.结果表明: 随着尿素浓度的增加,叶片的叶绿素含量、氮含量、光合速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶(S6PDH)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性及¹³C同化能力均先升高后降低,均以1.8%尿素涂抹处理最高,清水对照最低.¹³C自留量(自身叶片+自身新梢)以清水对照最高,为81.6%,1.8%尿素涂抹处理最低,为63.5%.向外输出的¹³C光合产物主要分布在标记果实,其次是未标记多年生枝,未标记叶片最低.果实¹³C吸收量随着尿素浓度增加呈先升高后降低趋势,以1.8%尿素涂抹处理最高(1.21 mg·g^-1),清水对照最低(0.51 mg·g^-1);果实¹⁵N吸收量随着尿素浓度增加呈持续升高趋势.表明尿素水溶液叶施可不同程度地提高叶片光合产物和氮素向果实转移分配的能力,以1.8%尿素涂抹处理叶片光合产物向果实转移分配能力最强,同时避免了过多的氮素向果实的输入.

等量分次施氮对冬枣¹⁵N和¹³C利用与分配特性的影响

彭玲, 董林水, 陈印平, 宋爱云, 赵西梅, 崔倩, 冯璐, 刘京涛

2019, 30(4):  1380-1388.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.029

摘要 ( 441 )   PDF (524KB) ( 323 )  

以4年生盆栽冬枣为试材,采用¹³C、¹⁵N双标记示踪技术,在果实发育期研究了等氮量分次追施氮肥对冬枣植株¹⁵N和¹³C吸收、利用、积累和分配的影响.结果表明: 至果实采收期,冬枣各器官Ndff值(植株器官从肥料中吸收分配到的¹⁵N量对该器官全氮量的贡献率)随追氮次数的增多而显著增大.生殖器官(果实)和营养器官(叶片、枣吊、新生枣头枝和细根)的¹⁵N分配率以4次追氮处理最高,1次追氮处理最低,贮藏器官(主干、多年生枝和粗根)¹⁵N分配率的趋势相反;4次追氮处理¹⁵N利用率分别比1次和2次追氮处理高27.4%和15.5%.追氮次数越多,植株总氮量和¹⁵N吸收量越大;随时间的推移,1次追氮处理土壤¹⁵N丰度和总氮含量持续降低,2次追氮处理呈先升高后降低的趋势,4次追氮处理变化相对最为平稳,至处理后期显著高于其他处理;果实白熟至采收期,叶片叶绿素、氮含量和净光合速率均表现为4次追氮>2次追氮>1次追氮.不同处理¹³C同化物积累与分配不同.4次追氮处理¹³C固定总量分别是1次和2次追氮处理的1.1和1.2倍.增加追氮次数,促进了¹³C同化物向果实和贮藏器官的转移,而减少了向当年生营养器官的分配.综上,果实发育期4次追氮通过保证根层稳定、充足的氮素供应,提高了对氮素的吸收和利用,进而维持了较高的净光合速率,促进并优化了光合同化物的积累和分配,最有利于冬枣树体的生长及产量和品质的提高.

成都平原不同土地利用方式对土壤剖面钾素分布的影响

董琴, 李启权, 王昌全, 李冰, 徐强, 李萌, 黎国阳, 张露心

2019, 30(4):  1389-1396.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.023

摘要 ( 485 )   PDF (1027KB) ( 111 )  

为探索快速城市化背景下土地利用方式变化对土壤剖面钾素变化的影响,本研究选取成都平原4种典型土地利用方式(稻-麦、稻-蔬、稻-油和园林),基于187个土壤剖面数据,分析了不同土地利用方式下土壤剖面速效钾、缓效钾、矿物钾和全钾4种不同形态钾的含量特征及相互关系.结果表明: 从表层土壤来看,相较传统轮作(稻-麦、稻-油)而言,土地利用方式显著影响了土壤速效钾和缓效钾含量变化,稻-蔬轮作提高了表层土壤速效钾和缓效钾含量,园林用地则加剧了土壤速效钾和缓效钾的消耗.对于较为稳定的土壤矿物钾和全钾而言,其含量在不同土地利用方式间均无显著差异.从深层土壤来看,稻-蔬轮作方式下速效钾含量随土层加深下降最为明显,传统轮作土壤速效钾含量显著高于园林用地,缓效钾变化趋势与速效钾相反.不同土地利用方式土壤矿物钾和全钾含量差异较小.在4种土地利用方式中,稻-蔬轮作方式下表层土壤速效钾和缓效钾占全钾比例相对其他3种土地利用方式较高,20～40 cm土层,不同土地利用方式下速效钾占全钾比例均显著下降,缓效钾随土层向下比例变化与速效钾变化趋势恰好相反.矿物钾占全钾比例在不同土地利用方式下无显著差异.可见,不同土地利用方式对成都平原土壤速效钾和缓效钾在剖面中的分布具有显著影响.

减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响

俞祥群, 姜振辉, 王江怀, 林景东, 刘益珍, 杨京平

2019, 30(4):  1397-1403.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.038

摘要 ( 548 )   PDF (553KB) ( 139 )  

随着对气候变化和粮食安全的的日益认识,低碳农业引起了人们的广泛关注.低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放,改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放,同时实现对作物稳产甚至高产的需求.本试验利用生命周期法研究了不同施氮量(150、225、300 kg N·hm^-2)对春玉米-晚稻轮作系统碳足迹的影响.结果表明: 随着氮肥用量增加,两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加.在春玉米生产过程中,氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大,占36.2%～50.2%;而在晚稻生产中,甲烷的排放贡献最大,占42.8%～48.0%,并且随氮肥用量增加甲烷排放增加.当氮肥施用量减少25%(225 kg N·hm^-2)和50%(150 kg N·hm^-2)时,春玉米生产的温室气体排放分别下降了21.9%和44.3%,碳足迹分别下降了20.3%和39.1%;晚稻生产的温室气体排放分别下降了12.3%和20.4%,碳足迹分别降低了13.7%和16.7%.氮肥减量对春玉米产量无显著影响,而晚稻产量在225 kg N·hm^-2施肥量下最高.因此,春玉米氮肥用量降低至150 kg N·hm^-2和晚稻氮肥用量降低至225 kg N·hm^-2不仅能够保持作物高产,而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹.

农业化学投入强度替代效率及其影响因素

杨建辉, 张肇中

2019, 30(4):  1404-1414.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.035

摘要 ( 434 )   PDF (704KB) ( 417 )  

采用SE-DEA和空间基尼系数,研究了2000—2016年我国农业化学投入强度替代效率,并运用Tobit模型分析了我国及各地区替代效率的驱动因素.结果表明: 我国农业化学投入强度替代的综合效率和规模效率呈现出“N”字型趋势,纯技术效率则波动上升,替代效率的地区差异明显,东部地区更倚重替代要素的投入规模;各年份全国省域差异最高的是综合效率,其次为纯技术效率,规模效率的区域差异性最小,地区内部省域差异逐渐减小,东部地区省域差异最大;农业化学投入替代效率受农业技术水平、农户收入水平、农业生产结构、农业发展程度和工业化水平的显著影响,各地区受各因素影响差异明显.推动农业化学投入替代效率,要从提高农业化学投入强度替代要素的投入效率、调整农用工业发展结构、关注农民收入水平和修订农业化学投入强度替代的补贴政策等方面入手.

水蚀风蚀交错区不同土地利用方式的土壤水气传输特性

韩蕾, 潘雅文, 朱志梅, 樊军, 王胜

2019, 30(4):  1415-1422.  doi:10.13287/j.1001-9332.201904.040

摘要 ( 406 )   PDF (762KB) ( 230 )  

研究水蚀风蚀交错区土地利用方式转变对土壤水气传输的影响,可为黄土高原生态恢复过程中有限水土资源的高效利用提供参考.为了分析不同土地利用方式下的土壤水气传输特性,探究饱和导水率(K_s)、导气率(K_a)和相对气体扩散率(D_P/D₀)间的关系,对柠条地、撂荒地、苜蓿地、农地和裸地样地0~5 cm深度土层原状土,采用定水头法测定K_s,气室法测定D_P/D₀,土壤导气率测定仪测定田间持水量(FC)下的K_a.结果表明: 土壤0~5 cm容重(ρ_b)的大小顺序为苜蓿地>裸地>撂荒地>柠条地>农地,撂荒地、裸地和苜蓿地ρ_b与农地差异显著.土壤总孔隙度(Φ)的大小顺序为农地>柠条地>撂荒地>裸地>苜蓿地,相比农地,苜蓿地、裸地和撂荒地土壤Φ分别低7.5%、4.7%和3.1%.充气孔隙度(ε₁₀₀)的大小顺序为农地>撂荒地>柠条地>裸地>苜蓿地,苜蓿地、裸地、柠条地和撂荒地ε₁₀₀分别较农地低38.3%、33.6%、12.8%和10.1%.土壤K_s的大小顺序为撂荒地>柠条地>苜蓿地>裸地>农地,其中,撂荒地K_s显著高于其他4种土地利用方式;土壤K_a的大小顺序为撂荒地>苜蓿地>柠条地>裸地>农地,撂荒地与农地之间差异显著;土壤D_P/D₀的大小顺序为撂荒地>柠条地>苜蓿地>农地>裸地,其中,柠条地和撂荒地土壤D_P/D₀显著大于农地,分别较农地高36.8%和61.6%.土壤K_s和FC条件下的K_a、D_P/D₀之间呈显著相关.土地利用方式转变显著改变了土壤的通透性,耕地撂荒或者种植柠条及苜蓿改善了表层土壤导水和导气性能,农地和裸地土壤水气传输能力较差.