氮磷添加对黄土旱塬农田土壤线虫群落及能量结构的影响

为探究氮磷添加对黄土旱塬农田土壤线虫群落结构和微食物网中能量流动的影响,以中国科学院长武农业生态实验站长期施用氮磷肥农田土壤作为研究对象,选取6个处理,分别为:不施肥(CK),氮添加(N_(12)、N_(24)),磷添加(P_(12)、P_(24)),氮磷添加(N_(12)P_(12)),测定土壤理化性质,采用浅盘法分离线虫,分析线虫营养类群结构和生活史征,并计算线虫生态学指数,代谢足迹和食物网内部能量流动数值。结果表明:不同处理土壤的植物寄生线虫(Pp)比例显著高于其他类群(50.7%—66.4%),生活史为低营养级r策略者(cp2)的线虫类群比例也显著高于其他类群(68.1%—84.0%)。P_(12)处理的线虫丰度最高,为1147条/100 g干土,其次是P_(24)处理,为1100条/100 g干土。与CK相比,两种磷添加处理显著增加了香农多样性指数(H),提升了食真菌和捕食杂食线虫的代谢足迹,微食物网中拥有更高的能量通量,其余处理对线虫丰度和代谢足迹没有产生影响。与N_(24)处理相比,N_(12)处理显著增加了线虫群落的H,均匀度指数(J)和丰富度指数(SR)。N_(12)P_(12)处理增加了高营养级k策略者(cp4-5)的线虫数量,显著提高了结构指数(SI)。冗余分析表明,土壤中全磷和速效磷含量是影响线虫丰度和代谢足迹的主要环境因子。综上所述,适量氮添加提升了土壤线虫群落多样性和结构稳定性,过量氮添加会抵消这种积极影响。磷添加对线虫群落和代谢足迹产生积极影响并提高了土壤微食物网的能量通量,氮磷添加则为土壤线虫创造了适宜的生存环境。这一结果为黄土区农田土壤的施肥措施提供了科学依据。

不同氮素管理模式对黄土旱塬春玉米产量及N_(2)O排放的影响

【目的】探讨不同氮素管理模式对玉米产量、N_(2)O排放的影响,为黄土旱塬区合理施用氮肥和减缓温室气体排放提供理论依据。【方法】依托中国科学院长武黄土高原农业生态试验站,以春玉米先玉335为研究对象,开展为期2年的田间定位试验。试验共设置5种不同氮素管理模式:不施氮(no fertilizer)、传统施氮(Con,250 kg N·hm^(-2))、减量施氮(Opt,200 kg N·hm^(-2))、减量施氮+缓控释肥(Opt+SR,200 kg N·hm^(-2))、减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD,200 kg N·hm^(-2))。用静态箱-气相色谱法监测N_(2)O排放通量,并计算全球增温潜势和N_(2)O气体排放强度,分析不同氮素管理模式对春玉米产量和N_(2)O排放的影响。【结果】(1)氮肥施用后N_(2)O排放迅速升高,在施肥后2 d左右达到峰值,维持10 d后快速下降。减量施氮模式显著降低N_(2)O排放量(P<0.05)。与Con处理相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理N_(2)O排放量降低幅度分别为21.4%、27.6%和26.0%。Con、Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理的N_(2)O增温潜势依次为425.01、334.01、307.83、314.57 kg CO_(2)-eq·hm^(-2)。与Con处理相比,Opt+DCD显著降低了N_(2)O排放强度,降幅为30.1%(P<0.05)。(2)N_(2)O排放量与表层土壤NH4+-N含量呈极显著正相关(P<0.01),而与土壤水分、温度无明显相关性。(3)与Con处理相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理能显著提高氮肥农学效率(增幅依次为25.5%、25.7%、22.2%)及氮肥偏生产力(增幅依次为29.9%、28.7%、25.4%)(P<0.05),但对春玉米的产量无显著影响。【结论】在黄土旱塬地区,适当减量施氮、缓控释肥及添加硝化抑制剂均能取得N_(2)O减排和玉米增产的效果,其中减氮20%并添加硝化抑制剂在保证玉米产量的同时,N_(2)O减排效果最好。

秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶pho D基因的影响,本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台,设置无秸秆覆盖(CK)、每年7、8、9月高量秸秆覆盖(St_(90))、全生育期低量秸秆覆盖(S_(45))、全生育期高量秸秆覆盖(S_(90))4个处理,探讨不同秸秆覆盖模式下0~20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷组分、无机磷组分、碱性磷酸酶pho D基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明:相同覆盖时间下,全磷(TP)、速效磷(AP)、无机磷、Ca_(2)-P、中等活性有机磷(MLOP)含量均随着秸秆覆盖量的增加而显著增加;Ca_(10)-P是主要的无机磷组分,占比66.03%~72.34%,MLOP是主要的有机磷组分,占比70.70%~78.23%;秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca_(2)-P在无机磷中所占的比例显著增加,其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖更有利于微生物的代谢,从而加快土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量为985.33~1043.33 mg·kg^(-1),显著大于有机磷。冗余分析表明,土壤pH、全碳(TC)、有机碳(SOC)、含水率(SWC)与MLOP含量呈负相关关系,与高稳性有机磷(HSOP)呈正相关关系,Ca_(2)-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关关系,Ca_(10)-P与pH、NH_(4)^(+)-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶pho D基因拷贝数,但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用,对碱性磷酸酶pho D基因有抑制作用。研究表明,秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量,全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca_(2)-P含量,土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH的影响最大。

粉煤灰、砒砂岩对煤矿排土场土壤水分特性改良的研究

露天煤矿排土场土壤理化特性差直接影响复垦效果,改善土壤水分特性对排土场的复垦具有重要的理论与实践意义。本试验以内蒙古自治区的黑岱沟露天煤矿为对象进行土壤改良试验,将粉煤灰(F)、砒砂岩(S)作为添加物,对排土场土壤(L)进行3种组合处理(LF、LS、LFS)并设置不同的质量比例梯度,试验共设(L3F1、L4F1、L5F1、L1S1、L2S1、L3S1、L4S1、L5S1、L1F1S1、L2F1S1、L3F1S1、L4F1S1、L5F1S1)13种不同质量比的混合处理和(L、F、S)3种对照处理,采用离心机法测定各复配土壤在不同水吸力下的含水量,利用Gardner模型拟合并绘制其水分特征曲线,计算各复配土壤的比水容量、田间持水量、萎蔫系数、有效水含量。结果表明:(1)Gardner模型能够很好地拟合13种复配土壤的水分特征曲线,粉煤灰的添加使排土场土壤中的细土粒含量(黏粒、粉粒)增加了24.11%~37.19%,提高了土壤的持水性和供水性,添加砒砂岩能够改良土壤的持水性但不能改良供水性能。(2)排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时持水性能最好,较排土场土壤提高了47.6%;排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时其供水性能最好,较排土场土壤提高了40.23%。(3)LF组合处理和LFS组合处理的田间持水量和有效水含量随着添加物比例的增加而提升,当排土场土壤、粉煤灰质量比为3︰1(L3F1)时田间持水量最大为18.02%,排土场土壤、粉煤灰、砒砂岩质量比为1︰1︰1(L1F1S1)时有效水含量最大为13.1%。综上,粉煤灰、砒砂岩综合利用有利于煤矿排土场土壤水分特性的改良,且复配土壤的黏粒、粉粒含量在30%~35%范围时,土壤的持水供水能力较好,在本试验中三者按1︰1︰1的质量比例进行复配效果最佳。

秸秆深埋配合减氮对旱塬春玉米水分利用的影响

提高土壤水分利用是黄土旱塬区农业可持续发展的重要目标。通过4年春玉米田间试验,研究秸秆深埋配合减氮对土壤剖面耗水和水分利用分布的影响,旨在为黄土高原旱作农业区水肥科学管理提供科学依据。试验于2017年4月至2020年9月在陕西长武中科院黄土高原农业生态试验站进行。试验设置4个处理:常量施氮(CON1,N250 kg/hm^(2)),秸秆深埋配合常量施氮(CON2,N250 kg/hm^(2)+秸秆),减量施氮(CR1,N200 kg/hm^(2))和秸秆深埋配合减量施氮(CR2,N200 kg/hm^(2)+秸秆)。结果表明:(1)秸秆深埋处理提高春玉米产量9.80%~10.43%;减量施氮至200 kg/hm^(2)并不降低春玉米产量,配合秸秆深埋处理显著提高春玉米产量。(2)土壤耗水量波动主要发生在100—200 cm土层,0—100 cm土层土壤耗水达到动态平衡;秸秆深埋显著降低土壤总耗水量(p<0.05),2017年和2019年秸秆深埋处理土壤总耗水量降低10.86,20.31 mm。(3)试验4种处理水分利用效率为CR2>CON2>CR1>CON1,秸秆深埋配合减氮至200 kg/hm^(2)水分利用效率最高,为33.16 kg/(mm·hm^(2))。在黄土旱塬区,秸秆深埋配合减量施氮至200 kg/hm^(2)是提高水分利用效率的有效措施。

黄土旱塬黑垆土—冬小麦系统中尿素氮的去向及增产效果

在黄土高原南部旱塬区陕西省长武县的黑垆土上 ,用田间小区和15N微区试验研究了氮肥的增产效果 ,水分利用率以及尿素氮的去向。结果表明 ,氮肥的增产效果随氮肥用量增加而降低 ,施N量为 1 0 0和 1 5 0kghm- 2 时每kg肥料N分别增产小麦 1 2 .1kg和6.4kg。施用氮肥亦提高了水分利用率 ,无氮区和施肥区的水分利用率分别为 7.6kghm- 2 mm- 1和 9.7～ 1 0 .5kghm- 2 mm- 1。15N微区试验结果表明 ,尿素作基肥混施入耕层后 ,小麦利用率为36.6%～ 38.4% ,土壤残留率为 2 9.2 %～ 33.6% ,标记氮肥在土壤剖面中的残留率随土层深度的加深而迅速降低。小麦吸收的氮素来自肥料氮的比例在 33%～ 40 %之间 ,来自土壤氮素的比例在 60

长期施肥条件下黄土旱塬土壤NO_3^-N的淋溶分布规律

在黄土旱塬区 ,长期施肥对土壤剖面NO3- N含量和分布有显著影响 .施用化学氮肥 ,土壤剖面中出现NO3- N的淋溶与深层累积 ,而施用磷肥和有机肥有减弱NO3- N向更深层淋溶的作用 .单施氮肥处理 (N) ,NO3- N的累积峰深度最大 ,为 1 2 0～ 2 0 0cm ;N、P有机肥配施处理 (NPM ) ,NO3- N的累积峰值最高 ,但峰深度降低至 60～ 1 2 0cm ;N、P配施 (NP)累积深度为 80～ 1 4 0cm .不施氮肥 ,分布在土壤剖面中NO3- N含量显著降低 .氮肥用量愈大 ,NO3- N的累积量愈大 .N、P配施可以有效降低NO3- N累积 .在同一氮肥用量下 ,NO3-

黄土高原南部春玉米地膜栽培的水肥效应与氮肥去向

在黄土高原南部采用田间小区和微区试验 ,研究了春玉米地膜栽培下氮肥 水分 产量关系与氮肥去向 .结果表明 ,相同施肥条件下地膜栽培 (N12 0 C)比平作栽培 (N12 0 UC)增产显著 (46 .7% ) ,施用氮肥显著地发挥了地膜的增产潜力 ,处理N12 0 (尿素氮 12 0kg·hm-2 )、N180 (尿素氮 180kg·hm-2 )和N12 0 M(尿素氮 12 0kg·hm-2 +有机肥氮 6 0kg·hm-2 ) ,籽粒产量比对照CK (不施氮 )分别增产 4 1.8%、4 3.9%和34.7% .地膜栽培或施用氮肥都极大地改善了玉米水分生产效率 (WUE)和降水利用率 (RUE) ,试验中N12 0 C比N12 0 UC水分生产效率提高 5 7.9% ,降水利用效率提高 5 4 .5 % ;处理N12 0 、N180 和N12 0 M比CK处理WUE分别提高 38.4 %、4 7.4 %和 32 .4 % ,RUE分别提高 4 2 .3%、4 3.9%和 34.7% .由于供试有机肥是半腐解的牛粪 ,比尿素氮素供给迟缓 ,所以对玉米产量和WUE提高幅度小 .试验水分测定反映出 ,玉米利用的水分 73.0 %～ 83.7%来自降雨 ,表明决定春玉米产量的关键水分是生育期降水 .玉米地膜栽培对氮肥去向有微弱影响 ,相对于平作玉米 ,氮肥总的回收率差异不大 ,但氮肥利用率下降 7.3个百分点 ,土壤残留率上升 6 .4个百分点 .土壤当季残留氮主要集中在 0～ 2 0cm 。

用^(15)N标记肥料研究旱地冬小麦氮肥利用率与去向

在黄土旱塬 2年的田间试验表明 ,在特殊干旱年里小麦施氮肥增产仍很显著 ,但氮肥效果受到明显抑制 ,施氮处理间小麦产量差异不显著。播种前土壤水分含量对旱作小麦产量有决定性作用。15N微区试验表明 ,尿素作基肥混施入耕层后 ,小麦当年利用率为 3 6 6%～ 3 8 4% ,土壤残留率为 2 9 2 %～ 3 3 6%。氮肥的后效显示 ,土壤残留的氮素可被第 2茬小麦部分利用 ,占施氮量的 2 1 %～ 2 8% ,相当于 0～ 40cm土壤残留氮的 6 7%～ 8 7%。土壤残留的氮素主要集中在 0～ 40cm土层中 ,土壤剖面中残留氮随土壤深度增加而减少。膜间种植对小麦产量、氮肥利用率在试验年里没有显示作用 ,但大大增加了氮肥在土壤中的残留率。

旱地地膜和秸秆双元覆盖栽培下小麦产量与水分效应

通过覆盖措施提高水分利用率对旱地农业生产具有重要意义。该文采用田间对比试验,研究了旱地冬小麦几种覆盖栽培下产量、水分利用率、土壤水分剖面和硝态氮的分布的差异。结果表明,地膜和秸秆双元覆盖模式下小麦籽粒产量比对照增产12.11%～17.65%,水分利用效率(WUE)比常规栽培提高7.2%～30.8%,土壤0～20 cm土层的含水量提高到12%～16%,硝态氮含量提高到4.70～10.17 mg/kg。地膜和秸秆双元覆盖模式能够显著的提高作物产量和水分利用率,并显著增加耕层土壤中水分含量和硝态氮含量,减轻了土壤剖面硝态氮的淋溶累积。

旱地土壤硝态氮与氮素平衡、氮肥利用的关系

利用长期肥料试验资料研究了土壤氮素平衡、氮肥利用率和土壤硝态氮之间的相互关系。结果表明,小麦不同施肥处理的氮肥利用率(NUE)为30.9%～65.8%,平均53.6%;土壤硝态氮累积率为2.3%～44.1%,平均13.2%;氮素表观损失率25.0%～42.7%,平均33.2%。一般情况下,氮素盈余值与氮肥用量呈正相关,与磷肥用量呈负相关;土壤中硝态氮的数量与氮素盈余值呈正比,与氮肥利用率呈反比。黄土旱塬地区,小麦在经济合理施氮条件下,氮素盈余值为13.79 kg/hm^2,硝态氮累积量为23.00 kg/hm^2,说明过量施用一定数量的氮肥对保持作物生产力和土壤氮素营养是必要的。

旱地冬小麦氮磷自然供给能力及其吸收氮磷来源的长期定位试验

利用在黄土旱塬上布置的 13年小麦连作肥料定位试验资料 ,研究了旱地冬小麦氮磷的自然供给能力和吸收来源于肥料和土壤的氮磷相对比例。结果表明 ,旱地冬小麦氮素的自然供给能力为 2 6 6 8～ 2 7 4 9kg/hm2 ,平均为 2 7 2kg/hm2 ;磷素自然供给能力为 5 2 1～ 8 4 9kg/hm2 ,平均为 7 31kg/hm2 。小麦吸收氮素有 51 9%～ 76 8%来自氮肥 ,平均为 6 6 6 % ;而来自土壤为2 3 2 %～ 4 8 1% ,平均 33 4 %。小麦吸收磷素来源于肥料的为 13 6 %～ 4 7 8% ,平均为2 8 7% ;来源于土壤为 52 2 %～ 86 4 % ,平均为 71 3%。同一肥底基础上 ,随肥料用量的增加 ,小麦吸收氮或磷素来源于肥料的比例也增大 ,而来源于土壤的比例逐渐减少。本试验条件下 ,氮肥利用率变幅为 32 6 %～ 6 6 0 % ,平均为 51 1% ;磷肥利用率变幅为 1 72 %～ 14 0 2 % ,平均为 7 0 %

黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明 ,长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累。不同施肥处理对比 ,14年后 0～ 2 0 0 cm硝态氮的累积量 NPM>N>NP>M,对应的硝态氮累积率分别为 2 0 .3%、30 .98%、15 .4 9%和 8.5 1%。化肥配比试验表明 ,土壤剖面 NO3- N的累积量与累积率一般随氮肥用量的增加而增加 ,而且 ,NO3- N累积深度随氮肥用量的递增而加深。氮磷严重失调时 ,硝态氮累积率剧增 ,15年后最大累积率达到 4 2 .3% (单施氮 180 kg/ hm2 处理 )。在施氮引起 NO3- N严重累积的情况下 ,配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率 ,而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大。从土壤氮素平衡来看 ,加大施氮量降低氮素利用率 。

旱塬长期施肥对冬小麦产量及土壤养分的影响

该文通过8年的小麦连作定位施肥试验,结合室内分析,探讨了施用不同肥料对作物产量和土壤养分的影响。结果表明:1、M、NP、NPM施用能够稳定增产,增产幅度为49.4%～141.6%,以NPM配施效果最好,其次为NP配施;2.M、NP、NPM施用,增加土壤有机质(NP配施影响不大),全氮,碱解氮,速效磷和无机磷组分的含量。N.P单施,只增加土壤相应元素含量。3.在生产中,要提倡NPM配施,在有机肥短缺时,也应做到NP配施。这样才能实现高产培肥的目的。

旱地小麦施氮和地膜栽培的氮素效应与淋溶

在陕西长武旱塬进行的试验表明,小麦施用氮肥增产显著。在小麦生育前期持续干旱条件下,地膜覆盖并没有使小麦表现出较好的增产效果。施用氮肥或氮肥与有机肥配施都可能引起NO-3向深层淋溶,而且氮肥用量越大,淋溶量及深度愈大;施用有机肥NO-3累积现象减弱。小麦对硝态氮主要吸收深度范围为0～80cm;不同施肥处理对土壤剖面NH+4的影响不大。施用氮肥会明显增加小麦吸氮量,但氮肥利用率随其用量增加而降低。试验条件下,低(施氮量为100kg/hm2)、高(施氮量为150kg/hm2)两种氮肥用量时的氮肥利用率分别为52%和27%,有机肥氮的利用率为12%。

石灰性土壤磷素的化学活化途径探讨

用草酸、草酸钠、柠檬酸和柠檬酸钠作为活化剂,加入不同含磷水平土壤中,通过室内培养试验和分析,结果表明:(1) 0 .1M草酸和0 .1M柠檬酸都有一定的活化土壤磷素的作用,草酸作用最为显著。而相同浓度的草酸钠和柠檬酸钠未显示对土壤磷素的活化效果。(2 )对土壤磷素的活化作用,草酸随其浓度的增加而增强,而柠檬酸活化土壤磷的能力有限。(3)柠檬酸在加入的6h之内,对活化土壤速效磷作用明显;而草酸在加入的4 8h之内,对活化土壤速效磷有十分显著的作用。无论是柠檬酸还是草酸,在其对土壤速效磷发挥活化作用期间。

长武旱塬轮作与肥料长期定位试验

较为详细的介绍了位于陕西省长武县旱塬上 ,规模宏大的两个长期定位试验——长武轮作定位试验 (36个处理 ,10 8区 ,占地 874 1m2 )和肥料定位试验 (2 4个处理 ,72区 ,占地 2 2 0 0 m2 )的设计方案与管理方法。试验布设于 1984年 ,过去的 18年里在旱作产量效应、肥料合理施用、土壤培肥机理、硝态氮的累积规律、土壤干层形成理论等方面 。

旱作冬小麦施氮肥与地膜栽培的水肥效应

旱作冬小麦施氮与地膜栽培水肥管理试验结果表明,小麦施用氮肥在小麦生育前期连续干旱年中仍有显著增产效果,但小麦地膜栽培未表现良好的增产作用。施用氮肥有利于0～100cm土层土壤水分的保持和改善,明显提高水分生产效率,增加小麦的N素吸收,并促进小麦对P素和K素的吸收总量。地膜栽培在小麦生育前期具有较好的保墒作用,膜际与膜下栽培土壤剖面水分无明显差异,表层土壤湿度的日变化观测表明地膜具有明显的提水保墒作用。

有机肥对黑垆土养分含量、形态及转化影响的定位研究

施用有机肥是保持土壤肥力良性循环的重要措施之一。为了深入研究有机肥对黑垆土养分含量及形态的长期效应,1984 年在长武旱塬黑垆土上布设了一个长期定位试验。研究结果表明,连续施用有机肥将显著地改善土壤肥力,增加有机质和氮磷钾的含量,以及土壤有效态Cu、Zn、Mn、Fe 的数量。有机肥对土壤氮磷贡献的一个重要方面是增加了土壤有机氮和无机磷中的有效态组分,增加氮磷的有效性。

定位施肥对黑垆土剖面养分的影响

根据９年的田间定位试验资料，我们分析了９种不同施肥处理黑垆土耕层（０～２０ｃｍ）、古耕层（２０～５０ｃｍ）和垆土层（５０～８０ｃｍ）三层土壤养分的变化。结果表明：施肥对黑垆土剖面养分的影响随深度的增加而减弱，一般为，耕层＞古耕层＞垆土层。不同处理耕层土壤养分差异比较明显，耕层以下土层尽管差异减小，但其养分变化与耕层趋势一致。各层土壤速效养分对照比裸地均有下降。综合评价施肥对黑垆土剖面的培肥效果，ＮＰＭ＞Ｍ＞ＰＭ。