不同绿肥作物周年搭配种植下土壤微生物养分限制与土壤质量指数

【目的】绿肥作物种类多,对土壤理化性状和微生物活性的影响存在差异。我们从土壤微生物代谢与养分限制的角度探讨周年覆盖不同绿肥作物对土壤质量的影响,以期为周年覆盖绿肥的土壤生态效应提供理论依据,为果园、休耕地、撂荒地等空间闲置性土地的绿肥应用提供技术支撑。【方法】3年连续田间定位试验在贵州省农业科学院土壤肥料研究所进行,设置4个冬季和夏季绿肥组合处理:二月兰-小葵子(O-G)、二月兰-饭豆(O-P)、箭筈豌豆-小葵子(V-G)、箭筈豌豆-饭豆(V-P)。在第3年冬季绿肥盛花期采集0—20 cm耕层土样,测定土壤胞外酶活性、土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量,以及土壤pH及全量氮磷含量,计算土壤胞外酶化学计量比,并分析各土壤因子对土壤质量指数的贡献。【结果】不同绿肥作物轮作模式下土壤的pH、全氮(TN)、MBN、MBP、β-葡萄糖苷酶(BG)和酸性磷酸酶(ACP)活性差异显著。基于土壤胞外酶化学计量特征,所有处理受土壤微生物碳限制和磷限制,碳限制差异不显著,以O-G处理土壤的磷限制最低,较V-P处理低2%(P<0.05)。土壤pH、有效磷(AP)、可溶性有机碳(DOC)是驱动土壤胞外酶活性和微生物养分限制变化的关键因子,pH对土壤胞外酶活性有显著负效应,土壤全量碳、氮、磷含量对土壤胞外酶活性有显著正效应,对微生物碳限制有显著负效应。土壤胞外酶活性对微生物碳利用效率有显著正效应,主要受ACP活性调控。【结论】不同冬季与夏季绿肥作物组合覆盖的土壤,其pH值、全氮、微生物量氮、微生物量磷、β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性具有显著差异,冬季绿肥对土壤微生物磷限制、土壤微生物碳利用效率产生显著影响,冬季绿肥与夏季绿肥的交互效应对土壤质量指数具有显著影响。箭筈豌豆-小葵子(V-G)处理的土壤微生物代谢受磷限制较小,且土壤微生物碳利用率和土壤质量指数最高,最利于调节微生物代谢,维持生态功能,提高土壤质量指数,可优选为土壤快速培肥的绿肥组合。

烤烟-绿肥轮作对云南烟田土壤质量与微生物养分限制的影响

本研究旨在探讨烤烟轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量和微生物养分限制的影响,为云南烟区筛选适宜与烤烟轮作的绿肥种类提供理论与技术支撑。于2017年布置田间定位试验,研究轮作绿肥对烤烟产量、土壤质量、养分循环相关水解酶活性和微生物养分限制的影响。试验设冬闲-烤烟(WF)、肥田萝卜-烤烟(RD)、光叶苕子-烤烟(SV)、黑麦草-烤烟(RG)4个处理。相比WF处理,2019年SV处理烟叶产量增加了6.8%,2022年RD和SV处理烟叶产量分别增加了6.4%和8.4%。2022年较2019年,各处理土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量增加,pH值、全磷含量降低。在2022年,相比WF处理,SV处理土壤全磷含量降低了22.9%,RG处理土壤有机质和速效钾含量增加了9.7%和73.6%,RD、SV和RG处理土壤硝态氮含量分别增加了97.1%、75.9%和26.0%、可溶性有机氮含量增加了228.8%、85.0%和96.7%。总体上,RD、RG处理土壤质量面积指数显著增加了27.0%和15.6%。相比WF处理,轮作绿肥处理碳(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶)、氮(亮氨酸氨基肽酶)、磷(碱性磷酸酶)相关水解酶活性分别增加了48.8%~262.1%、59.3%~125.0%和312.0%~435.9%。轮作不同绿肥处理较WF处理降低了微生物碳限制,却增加了微生物磷限制。综上,轮作光叶苕子和肥田萝卜可增加烤烟产量、提高烟田土壤质量,是实现云南烟区清洁烟叶生产和可持续土壤管理的有效途径。

超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累规律研究

2007年和2008年通过大田试验研究了超高产夏玉米养分限制因子和植株养分吸收积累规律。结果表明:用ASI法推荐的氮、磷、钾平衡施肥产量最高,分别达到12051.2 kg/hm2和13246.3 kg/hm2,施用氮肥平均增产8.92%,钾肥平均增产7.14%,增产效果显著,氮和钾为超高产夏玉米养分主要限制因子。超高产夏玉米植株体内氮、磷、钾的积累量均随生育期的延长而增加,到成熟期达到最大值,养分积累量的大小顺序为氮>钾>磷,每生产100 kg经济产量吸收养分比例N∶P2O5∶K2O为2.40∶1∶2.73。拔节期至吐丝期是养分吸收的关键时期,养分吸收速率大,积累量高,吐丝后植株仍能吸收较多的氮、磷。从出苗到吐丝期,叶片是氮、磷的分配中心,生育后期茎叶中氮、磷的转运率较高,而钾转移比例较小。超高产夏玉米整个生育期能持续吸收养分,吐丝后适当追肥保证灌浆期养分充足供应对夏玉米超高产至关重要。

江西省油茶林地不同母岩土壤养分限制因子研究

为评价江西省油茶林地不同母岩土壤养分状况及其主要限制因子,采用土壤养分系统研究法(ASI),以高粱为指示作物,对该省主要油茶林地土壤养分因子进行了测定与分析。土壤养分测定结果表明:供试油茶林地土壤中有机质的含量均较低,N、P、K元素严重缺乏,Ca、Mg、B、Zn、Mo等元素普遍缺乏,而S、Fe的含量丰富;供试土壤对养分的吸附能力显示:第四纪红壤对S、Cu和千枚岩类土壤对P、Zn的吸附固定量大,而砂岩类土壤对P、S、B、Mn和花岗岩类土壤对Cu、Zn的吸附固定量小。盆栽试验结果阐明:花岗岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为P>N>K>B;砂岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为N>P>K>Mn>Mo>Zn>Cu>B;千枚岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为P>N>K>Mo>B>Cu>Zn;第四纪红壤类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为P>N>K。由此,P、N、K是江西省油茶林地土壤的主要养分限制因子,其次为Zn、B、Mo。文中还提出:下一步的田间试验应致力于N、P、K、B、Zn、Mo的平衡施肥,还应重视补充Ca与Mg元素。

新疆棉田土壤养分限制因子的系统研究

于1996～2002年在新疆4个主要棉区,采集21个点的主要类型耕层土壤,应用土壤养分状况系统研究法,根据土壤分析、吸附试验和盆栽试验的结果确定试验方案,阐述了新疆主要棉区土壤养分状况的差异性、土壤主要养分限制因子和氮磷钾肥对棉花的增产效益,结果表明:氮、磷是棉田土壤养分的第一、第二限制因子,钾和锌已成为新疆棉田土壤养分的限制因子或潜在限制因子,硼和锰各地表现不同,其主要养分的平均缺乏顺序为N>P>K>Zn>B> Mn.施用氮肥、磷肥和钾肥对棉花的增产效益分别为1.62 kg/kgN,1.85 kg/kgP2O5和2.71 kg/kgK2O.

红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究

研究红芸豆养分限制因子、植株干物质和氮、磷、钾养分积累及分配规律,可为红芸豆合理施肥及高产栽培提供理论依据。大田试验条件下,以‘英国红’红芸豆为试材,设置缺素试验,采集全施肥区植株样品,分析研究红芸豆不同生育时期各器官干物质量、养分含量及积累量。结果显示,氮磷钾配合全施显著提高红芸豆产量;缺氮、缺磷、缺钾处理与全施肥处理相比,产量分别降低14.2%、8.0%和11.3%,表明影响红芸豆产量的限制因子为氮>钾>磷。在整个生育期,红芸豆干物质累积速率先升高后降低;根、茎、荚皮和豆粒干物质累积量呈上升趋势,叶干物质在收获期有下降趋势,收获时不同部位干物质量为豆粒>茎≈荚皮>叶片>根。随生育期推进,茎、叶和荚皮中氮含量呈递减趋势,豆粒中氮含量呈递增趋势,而各器官磷、钾含量呈递减趋势。盛花期到结荚期是养分累积最大期,其氮、磷、钾吸收量分别占整个生育期吸收总量的28.14%、49.22%和56.20%;不同器官吸收累积氮、磷、钾量不同,成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷最少,荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。每生产100 kg红芸豆需供给N 4.37 kg、P2O5 2.38 kg、K2O 3.53 kg,比例为1∶0.54∶0.81。

广东省香蕉主产区蕉园土壤的养分限制因子研究

为探明广东省香蕉主产区蕉园土壤的养分限制因子及其亏缺程度,应用系统研究法研究了广州市番禺南沙点、东涌点和灵山点、高州沙田点、博罗长宁点及四会大沙点这6大典型香蕉主产区蕉园土的养分状况,盆栽试验以巴西香蕉(Musa AAA Giant Cavendish Brazil)为指示作物。结果表明:(1)蕉园土壤对各养分的吸附固定能力大小顺序分别为:番禺南沙点为K>B>P>Mn>Zn>S>Cu,番禺东涌点为Mn>K>P>S>Zn>B>Cu,番禺灵山点为B>P>K>Zn>S>Cu>Mn,高州沙田点为S>K>P>B>Cu>Mn>Zn,博罗长宁点为B>P>K>S>Cu>Zn>Mn,四会大沙点为B>P>K>S>Cu>Zn>Mn。(2)蕉园土壤的养分限制因子分别为:番禺南沙点为N,P,K,番禺东涌点为N,番禺灵山点为N,高州沙田点为N,博罗长宁点为N,P,四会大沙点为N,P。N是这6大香蕉主产区蕉园土普遍存在的养分第一限制因子。

新疆长绒棉土壤养分限制因子与氮、磷、钾肥料效应的研究

应用土壤养分系统研究法研究长绒棉需肥规律 ,通过对长绒棉土壤养分限制因子及氮磷钾肥料效应的研究 ,确定长绒棉高产的土壤养分限制因子及施肥参数 。

油茶幼林土壤养分限制因子的研究

利用土壤养分状况系统研究法,对江西宜春油茶幼林土壤进行了养分限制因子的研究。结果表明:宜春油茶幼林土壤养分限制因子为N、P、Ca,盆栽不施N、P、Ca作物分别减产63.97%、61.32%和19.08%。

广东省油茶林地不同母岩红壤养分限制因子研究

为了评价广东省油茶林地土壤养分状况及其主要限制因子,采用土壤养分系统研究法(ASI),以高粱为指示作物,对该省主要油茶林地土壤养分因子进行了测定与分析。土壤养分测定结果表明:供试油茶林地土壤中有机质的含量均较低,N、P、K元素严重缺乏,Ca、Mg、B、Zn、Mo等元素普遍缺乏,而S、Fe的含量丰富;就供试的4种类型油茶林地土壤养分吸附量而言,第四纪红壤对K、Zn、Mn、Cu和砂岩类土壤对B的吸附固定量大,而千枚岩类土壤对K、B、Cu和花岗岩类土壤对P、Mn、Zn的吸附固定量小。盆栽试验结果表明:花岗岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为N>P>K>B>Mo>Mn,砂岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为K>P>N>Zn,千枚岩类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为P>N>K>Cu>Zn>Mn>Mo>S,第四纪红壤类土壤养分限制因子及其亏缺程度的排序为N>P>K>Zn>Mo>Cu>B。由此得知,P、N、K是广东省油茶林地土壤的主要养分限制因子,其次为Zn、B、Mo。文中还提出:下一步的田间试验应致力于N、P、K、B、Zn、Mo的平衡施肥,还应重视补充Ca与Mg元素。

江西省抚州地区水稻土壤养分限制因子的研究

利用土壤养分状况系统研究法对抚州地区中潴乌潮沙泥田水稻土样进行了养分状况综合评价 ,确定限制作物生长的养分因素及最佳施肥技术。盆栽试验结果表明 :高粱作为指示作物时 ,土壤中主要缺N ,P ,K ,S ,Zn ,Ca ,盆栽中不施用这些元素相对产量只有 4 5% ,68% ,79% ,72 % ,70 % ,87% ;水稻作为指示作物时 ,土壤中主要缺N ,P ,K ,S ,Zn ,盆栽不施用这些元素相对产量只有 4 2 % ,79% ,58% ,74 % ,90 %。田间试验结果表明 :K肥对水稻的生产有极显著的影响 ,每公顷施 59～ 98kg纯K ,比对照增产 3 0 6～ 4 1 7kg ,增产率为 4 .5%～ 6.1 % ,增产显著。S肥和Zn肥的试验则表明 :在施用等量N ,P ,K肥条件下 ,每公顷施用 3 0kgS肥比不施S肥处理 ,产量增加 1 53kg ,增产率为 2 .1 3 % ;每公顷施用 6kg纯Zn比不施Zn肥的处理 ,产量增加1 2 7.5kg,增产率为 1 .78% ;S肥和Zn肥综合施用增产显著 ,增产达 3 72kg/hm2 ,增产率达 5.1 9%。

河北省冲积平原区潮土的土壤养分限制谱序研究与应用

以河北雄县长期定位耗竭试验为材料 ,研究了该区当前高产技术水平条件下 ,在小麦和玉米两种作物上土壤各种养分的支撑产量 ,通过支撑产量得到土壤养分限制谱序及外源可调度 ,据此提出了随着作物产量的进一步提高需要补充养分的先后顺序和营养元素组配方案。为指导平衡施肥和肥料资源的配置计划及预测提供了科学依据。

高产夏花生养分限制因子及养分吸收积累研究

采用大田随机区组设计,在测土配方优化施肥的基础上,研究了不施氮、磷、钾、锌对花生生长发育、养分积累和产量的影响,旨在为砂姜黑土区夏花生稳产、高产提供科学依据。结果表明,测土配方优化施肥处理的花生产量以及不同器官氮、磷、钾、锌含量和积累量均最高。与不施肥相比,测土配方优化施肥处理以及不施氮、磷、钾、锌处理的花生荚果产量分别增加1 375.0、898.9、1 089.3、705.4、1 172.7 kg/hm^2;与测土配方优化施肥相比,不施氮、磷、钾、锌处理的花生荚果产量分别降低8.9%、5.3%、12.5%、3.8%。可见,花生主产区砂姜黑土中钾是限制花生增产的首要因子,其次是氮,再次是磷,最后是锌。N、P2O5、K2O、Zn SO4·7H2O施用量分别为150、90、120、30 kg/hm^2时,花生产量最高,为5 357.1 kg/hm^2,且对氮、磷、钾和锌的吸收积累量均最大,分别为262.1、37.6、112.8、2.8 kg/hm^2。

海南岛香蕉园砖红壤养分限制因子的研究

针对海南岛香蕉园花岗岩发育的砖红壤的养分限制因子及其亏缺程度目前尚不清楚,笔者试验采用土壤养分状况系统研究法来开展研究。研究结果如下:(1)砖红壤对各养分的吸附固定能力大小顺序为:B>S>Cu>K>Zn;(2)高粱盆栽试验中养分亏缺程度为:N>Zn>B>Mg>S>K>Mo>Ca>Cu;(3)香蕉盆栽试验中养分亏缺程度为:N>Mg>Zn>K>Ca>S>Mo>B;(4)N是第一限制因子。这充分说明土壤肥力贫瘠,应当加强土壤所缺且香蕉所需的养分的施用,方能提高土壤肥力,从而实现香蕉的平衡施肥;同时证明土壤养分状况系统研究法确实可以很好地用来评价土壤肥力。

湖北省花生平衡施肥技术研究Ⅰ.土壤主要养分限制因子

采用土壤养分状况系统研究法分析了湖北省花生主产区的土壤主要养分含量,并在田间试验下进行了验证。结果表明,湖北省花生主产区土壤普遍缺氮,部分地区缺磷,大面积缺钾和硼。平衡施肥能够明显提高花生产量,但不同地区花生对各元素的敏感程度有所不同,应该在测土基础上合理施肥。

江西省4种水稻土养分限制因子的初步研究

对来自江西农业大学农学实验站、余干县梅岗乡、余干县华林岗乡及星子县廖化镇等４种水稻土，进行实验室分析与吸附试验，并在此基础上确定温室盆栽试验方案，研究４种土壤的养分状况及对高粱生长的影响，为制订水稻施肥方案提供参数依据。结果表明，江西农业大学实验站水稻土主要缺Ｐ，Ｎ，Ｋ，Ｓ，Ｍｏ，Ｚｎ，Ｂ，Ｍｇ等，盆栽不施这些元素，相对产量分别是１７．９％，２９．１％，４１．８％，５３．７％，５８．２％，５８．２％，６０．４％，６３．４％。余干县梅岗乡水稻土主要缺Ｐ，Ｎ，Ｃａ，Ｓ，Ｋ，Ｚｎ，Ｂ，Ｃｕ，Ｍｇ等，盆栽不施这些元素，相对产量分别是２８．８％，３０．３％，４０．１％，６２．１％，７１．２％，７４．２％，７５．８％，７８．８％，７８．８％。余干县华林岗乡水稻土主要缺Ｐ，Ｎ，Ｓ，Ｋ，Ｚｎ，盆栽不施这些元素，相对产量分别是４１．０％，４１．５％，４５．７％，５１．３％，５８．０％；星子县廖化镇水稻土主要缺乏Ｎ，Ｐ，Ｂ，Ｚｎ，Ｓ，Ｍｇ，盆栽不施这些元素，相对产量分别是１７．５％，２４．０％，６２．７％，６４．１％，６４．５％，６６．８％。

珠江三角洲龙眼立地土壤养分限制因子诊断

用土壤养分状况系统研究法对珠江三角洲１４个龙眼园土壤进行大、中、微量元素含量测定、土壤养分吸附试验及盆栽诊断试验。结果表明，全部供试土壤均缺Ｎ，９３％土壤缺Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ，７９％土壤缺Ｐ，３６％土壤缺Ｓ、Ｚｎ、Ｍｎ，２９％土壤缺Ｃｕ、Ｍｏ。在缺素土壤中若不配施这些Ｐ、Ｎ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｓ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ元素，指示作物（高粱）的干物产量分别下降６２％、５２％、４７％、２９％、２５％、１８％、１４％、１３％、１３％、１２％。综合各营养元素的施肥效应及其缺乏的普遍性显示，珠江三角洲龙眼立地土壤养分限制因子排序为：Ｎ＞Ｐ＞Ｃａ＞Ｋ＞Ｍｇ＞Ｓ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｍｎ＞Ｍｏ。提示龙眼立地土壤除缺乏Ｎ、Ｐ、Ｋ大量元素外，中、微量元素如Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｚｎ等的缺乏已相当普遍。

海南省主要橡胶园土壤养分限制因子

应用土壤养分状况系统研究法,研究海南省红田农场、公爱农场、岛西林场、南田基地的橡胶园土壤养分状况,结果表明:(1)盆栽试验中养分亏缺顺序红田农场为:N>K>Mg>P>Zn>Mo>B>Cu>S>Ca;公爱农场为:N>P>K>Mg>S>Mo>Mn>Ca>Cu>Zn;岛西林场为:N>P>K>Mg>S>Mo>Mn>Ca>Cu>Zn;南田基地为:N>Mg>P>K>S>Mo>Ca>Mn>Zn>Cu。(2)海南省橡胶园土壤普遍缺N,N均为第一限制因子,相对缺K、Mg、P、S,土壤贫瘠,应当加强土壤所缺元素的施用,才能提高土壤生产能力,从而实现橡胶的平衡施肥。(3)实验室测定结果与盆栽试验结果有较好的一致性。

鲁西北潮土区小麦养分限制因子及农学效率研究

在当地潮土土壤条件下,在小麦生产上研究ASI方法推荐施肥对小麦的产量、养分的农学效率、养分回收率的影响。结果表明,氮素为当地小麦生产的主要限制因子,其次是磷素,钾素对小麦增产影响最小。N、P、K减素处理较推荐施肥(OPT)处理减产均达到显著性水平,分别减产22.4%、14.4%、13.4%。农民习惯施肥(FP)、60%OPT N和OPT处理间小麦产量没有明显差异。在本研究中,氮、磷、钾的农学效率分别为N 6.3 kg/kg、P2O5 12.9 kg/kg、K2O 10 kg/kg。氮、磷、钾肥料的当季回收率分别为16.41%、17.27%、27.27%。

低丘红壤茶园土壤养分限制因子及平衡施肥研究

本文采用土壤养分限制因子系统研究法，通过实验室分析，吸附试验，温室盆栽和平衡施肥，对低丘红壤茶园土壤养分障碍因子进行了系统研究。结果表明，该法能较好地评价土壤养分状况，提供的信息对于茶园平衡施肥和高产研究具有一定的指导意义。杭州黄泥土的主要养分障碍因子是氮、钾、磷，钙和镁可能也是限制因子；龙游黄筋泥是氮、钾、铜和磷。成龄采摘茶园施用Ｎ∶Ｐ２Ｏ５∶Ｋ２Ｏ的比例以４∶１∶１左右为宜。