长期不同施氮量对黑土农田土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响

土壤固定态铵作为重要的氮素形态,在土壤保氮和供氮方面发挥着关键作用。为了探究化肥长期施用条件下,不同施氮量对土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响,依托中国科学院海伦市前进乡胜利村20年化肥不同施氮量试验,以不施肥作为对照处理(N0P0K0),设置了100 kg(N)·hm^(-2)(N1)、160 kg(N)·hm^(-2)(N2)、220 kg(N)·hm^(-2)(N3)和280 kg(N)·hm^(-2)(N4)4个施氮量处理,系统研究了化肥施用20年后,不同施氮量对秋季土壤固定态铵含量的影响;同时对田间土壤样品进行3天室内培养试验,定量分析了不同施肥处理土壤的最大固铵能力。结果表明,化肥施用20年后,不同施氮量对土壤固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量的影响均不显著,但不同土层间秋季土壤的固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量明显不同。0~20 cm土层秋季土壤固定态铵含量显著高于20~100 cm各土层固定态铵含量,不同处理土壤的最大固定态铵含量和固铵容量均随着土层深度的加深而显著增加;秋季土壤固定态铵占全氮的比例变化在11.8%~23.2%之间,土壤固铵容量占全氮的比例变化在24.5%~74.5%之间,说明东北黑土农田土壤具有较高的固定态铵含量和固铵容量,土壤固定态铵作为重要的“潜在有效氮素过渡库”,其在黑土农田土壤保氮和供氮中的作用不容忽视。

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例(P<0.05)。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15.82%、61.11%和23.07%。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21.74%,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。

不同施肥制度培育土壤氮矿化势与供氮潜力

采用Stanford矿化率法研究了长期不同施肥制度培育的土壤氮矿化势和供氮潜力。研究结果表明:长期不同施肥制度培育土壤氮矿化势和供氮潜能明显不同。与对照不施肥相比,长期单施化肥或有机肥能使土壤供氮能力分别提高42.27%和49.53%,有机无机相结合可使土壤供氮能力提高81.76%。长期施用有机肥或化肥均能提高土壤的供氮潜力,但统计分析结果表明,有机肥明显优于化肥,二者相结合效果更明显。

东北黑土资源质量变化特征研究概述

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地,但随着黑土资源的不断开垦,土壤退化问题日益加剧。详述了近几十年来黑土资源质量的变化特征,分析了黑土质量退化的各种自然与人为因素。通过分析得知,东北农田黑土总的变化趋势是黑土层变薄,有机质含量下降,土壤养分平衡失调,物理性状恶化,土地生产力降低,大部分高产农田变成中、低产田,严重制约了东北及我国粮食生产和经济的可持续发展。图1,表3,参19。

化肥施用对黑龙江省黑土区近50年粮食产量的贡献率

以黑龙江省及其典型市县为代表,分析了黑龙江省典型黑土区近50年农田粮食产量的动态变化及化肥施用对粮食生产的贡献率。研究结果表明：近50年,无论是粮食总产还是单位面积粮食产量,其总的变化趋势是不断增加的,单位面积粮食产量从南到北(即由双城—海伦—克东)逐渐递减,据粗略统计,自20世纪七八十年代施用化肥和有机肥后,其单位面积粮食产量比以前平均增加为：黑龙江省104％,双城市242％,海伦市126％,克东县105％。近30年,黑龙江省和海伦市化肥施用量的变化趋势也是递增的,化肥的施用能促进粮食产量的增加,但化肥对粮食生产的贡献率是逐渐下降的,黑龙江省每千克化肥生产的粮食数量平均由20世纪70年代的15．7 kg下降到目前的9．3 kg,海伦市由70年代的34．7kg下降到目前的8．4k。图3,参5。

有机碳源添加对不同C/N比有机物料氮矿化进程的影响

采用室内恒温控湿好气培养法,研究了掺混不同C/N比有机物料土壤中有机氮的矿化进程,及有机碳源添加对其的影响。培养 30周的结果表明:掺混大豆粉的土壤有机氮的矿化速率最快,在第 30d时达到最大;掺混玉米秸粉土壤有机氮的矿化速率最慢;有机碳源的添加明显抑制了有机氮的矿化进程,但这种抑制作用只是暂时的,最终将以有机氮的矿化分解为发展总趋势。

中国东北草甸棕壤非生长季无机氮的动态变化

本研究选用中国东北主要农田土壤-旱田草甸棕壤作为研究对象，研究不同施肥制度（对照不施肥，NPK和NPK＋M）对非生长季土壤无机氮动态变化的影响。研究结果表明，无机氮主要存在于20～40cm和40～60cm的土层中，两者占0～100cm土壤剖面中无机氮总量的40％左右。在NPK施肥处理中，累计的无机氮量为122．28kg·hm^-2，氮素损失为61．31kg·hm^-2；在NPK＋有机肥处理中分别为164．84kg·hm^-2和93．81kg·hm^-2。NPK和NPK＋有机肥处理土壤中无机氮的积累和损失明显高于对照不施肥处理，从而表明化肥或化肥和有机肥的混合施用能明显增大土壤的活性有机N库，进而增加1m土壤剖面中无机氮的积累和损失。

P肥施入土壤后的变化进程及对P淋失的影响

对施入不同剂量P肥的稻田土壤进行培养，测定不同时期土壤Olsen-P和CaCl2-P含量变化。结果表明，在施P量为100～1600kg·hm^-2条件下，200d时不同处理土壤Olsen-P含量降低量均接近于施P后的50％，不同施P量下土壤对Olsen-P的固定量均接近50％。表明在本试验施P量范围内该土壤仍未达到P吸附饱和，土壤对Olsen-P的固定量与施P量近似呈正比；当施P量低时，CaCl2-P含量低，且变化不明显；当施P量高于400kg·hm^-2时，CaCl2-P含量迅速增高。随着施P量提高，进入土壤缓效P库的比例降低，而进入速效P库和可溶性P库的比例增加，土壤对P的固定能力也逐渐降低，产生P损失的可能性增加，易于导致面源污染。预测结果表明，该土壤发生P素地表径流损失及在亚表层径流中P浓度猛增的Olsen-P含量“转折点”为81．3mg·kg^-1，与其对应的施P量约为524kg·hm^-2。可见，该土壤施P量一旦高于500kg·hm^-2，通过各种途径产生P损失的可能性增加。

施磷对稻田土壤及田面水磷浓度影响的模拟

通过施用不同剂量磷肥稻田土壤淹水培养试验,研究了施磷对稻田土壤及田面水磷浓度的影响.结果表明,土壤速效磷(Olsen-P)浓度在施磷后迅速下降,60d后趋于稳定.随施磷量的增加,土壤速效磷和缓效磷库量均递增,Olsen-P与施磷量呈正相关关系(y=21.49+0.086x),表明该土壤有很高的固磷潜力.施磷后田面水中全磷浓度呈先迅速上升后又缓慢下降趋势,施磷120d后,田面水中全磷浓度与施磷量呈指数相关关系(y=0.372e0.0022x),施磷量在400～800kg.hm-2之间田面水全磷浓度加速增长,如果施磷量达到或超过800kg.hm-2,则磷容易进入田面水并导致流失,低于该施磷量时,则磷进入田面水中的量较少.利用分段回归模型模拟土壤Olsen-P与水面全磷关系,预测出导致田面水中磷激增的土壤Olsen-P浓度“突变点”为82.7mg.kg-1,即施磷量为712kg.hm-2.因此,土壤Olsen-P浓度可作为预测田面水中磷损失程度的指标.

浑河上游大苏河乡农业非点源污染负荷及现状评价

针对我国北方农村中小流域缺乏实地水文监测数据的现状,借助实地调查与农村统计年鉴,利用输出系数法计算浑河上游地区大苏河乡10个行政村的农业非点源污染负荷值;在验证实地监测数据与污染负荷值间相关性的同时,利用等标污染负荷法对各个污染源作评价,得到同一尺度上具有可比性的等标污染负荷值;利用聚类分析将这10个行政村划分为4类农业非点源污染负荷类型,分析其污染负荷特点。污染源评价结果显示,大苏河村生活污染和畜禽粪便污染负荷均最大,小苏河村农田化肥污染源负荷量最大。由聚类分析可知,所划分4个类别等标污染负荷平均值分别为51.05、95.80、236.41、185.69m3,表明不同区域农业非点源污染的相对差异明显。

可溶性磷损失与径流时间关系模拟研究

利用Heckrath分段回归(split-line)模型,对潮褐土Olsen-P、CaCl2-P含量进行拟合,得到潮褐土环境敏感磷临界点对应的土壤Olsen-P含量为69.4 mg/kg.采用循环水法模拟地表径流,研究了不同施磷水平土壤通过径流流失到水体中的可溶性磷(dissoluble phosphorus,DP)与径流时间的关系.利用一级动力学方程模型对径流发生时土壤向水体输入DP总量的动态变化进行模拟分析,结果表明模型能够较好地描述径流发生时磷素从土壤向水体的转移.当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K没有发生变化,其平均值为1.095 h-1;而当施磷量为800和1 600 kg/hm2时,K值分别减小了17.2%和38.9%.利用指数函数模型对径流发生时土壤向水体输入DP速率随时间的动态变化进行模拟分析,结果表明,当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K′没有发生变化,其平均值为1.037 h-1;而当施磷量高于800 kg/hm2时,K′值却有所降低.土壤Olsen-P和CaCl2-P与径流发生时土壤的可溶性磷流失潜势(dissoluble phosphorus loss potential,DPLP)和可溶性磷流失初始速率(dissoluble phosphorus loss initialvelocity,VP0)间存在明显的线性关系,因此土壤Olsen-P含量和CaCl2-P含量可以作为土壤环境影响评价的指标来指示土壤DP径流损失的风险.

磷在稻田土壤中的淋溶和迁移模拟研究

稻田土壤磷（P）的淋溶和迁移受到人们的普遍关注。对水稻士施P后立即进行高强度淋洗的研究表明。施P对各处理淋出液的P浓度没有明显影响。各种形态的P淋溶到60cm土层以下的浓度不超过0．1mg／kg，折合每公顷损失P量分别为可溶活性P约1．2—1．4kg。非活性P为1．2—1．6kg，全P为2.5～2．8k，对地下水影响小。施P量低于400kg／hm^2时，施入的P没有移出上层土壤：当施P量高于800kg／hm^2时，P从上层向下移动现象明显；施P量超过1600kg／hm^2后，移动距离可达10cm。并预测出上层土壤可能发生P的移动和淋溶的土壤Olsen-P闽值为74．1mg／kg，超过该值发生P移动和淋溶的可能性增加。

有机物料及无机氮对耕地黑土团聚体水稳性的影响

用室内模拟试验研究了有机C、无机N添加对耕地黑土不同粒级团聚体水稳性的影响。结果表明 ,在不添加任何物料的湿培养条件下 ,随团聚体粒径增大抵抗浸水分散能力减弱 ;添加葡萄糖和玉米根干粉对 >1mm水稳团聚体有良好保护作用 ,但不能保护小粒径的团聚体。单纯添加无机N会引起耕地黑土团聚体水稳性下降。

不同施肥与耕作处理对黑土POM-C的影响研究

Based on two long-term fertilization(1985-) and tillage(1990-) experiment, the effect of fertilization and tillage on soil particulate organic matter carbon(POM-C) and total organic carbon(TOC) were studied. The results indicated that under the conventional tillage condition, the largest POM-C and TOC content in 0～20cm soil layer was found in the treatment of N and P fertilizers + recycled nutrients among six fertilization simulated models. As blent residue into the whole 0～20cm topsoil, POM-C content of the deep ploughing treatment was higher than other treatments. The order was:association,prevalent and rotary tillage.

下辽河平原典型农田融化期氧化亚氮和甲烷排放通量研究

应用静态箱/气相色谱法对下辽河平原典型农田(大豆地、玉米地、水稻田)土壤融化期N2O和CH4排放通量进行了研究。结果表明,在融化期间,3种农田N2O排放量均较大,这段时期的农田是大气N2O的一个重要源;3种农田CH4排放不明显,成为大气CH4的汇。在融化期间,农田N2O排放量,旱田CH4排放量与箱内温度间均无显著相关性。而水稻田CH4排放量与箱内温度呈显著负相关,相对于生长季来说,这是土壤融化期间的特定现象。

AnnAGNPS模型土壤数据库的建立——以柴河上游小流域为例

AnnAGNPS模型为针对农业非点源污染的非点源污染负荷估算模型,从方便该模型在中国应用的角度出发,以辽河重要支流柴河上游流域为例建立了适合该流域的AnnAGNPS模型土壤数据库,并着重介绍了土壤数据库中土壤质地的转换及相关参数的获取方法。基于已建立的土壤数据库对AnnAGNPS模型在该流域的适用性进行了检验,结果表明AnnAGNPS模型适用于该流域,即已建立的土壤数据库适合AnnAGNPS模型在该地区使用。

不同有机物料在潮棕壤中有机碳分解进程

用尼龙网袋法研究了特定年度中,不同月份间有机物料在潮棕壤旱田、水田中有机碳分解速率及C/N变化.结果表明,4种物料(玉米秸和玉米根,水稻秸和水稻根)在潮棕壤地区温度、湿度适宜的前3个月(1999年7~月)迅速分解,之后进入缓慢分解阶段,其中根的分解残留率始终高于秸秆.经计算约有2/3的玉米根和稻根腐解产物残留在土壤里;分解至试验结束,所有物料的C/N比都趋于一致,约在10~13之间,与土壤腐殖质的C/N比非常相近,说明这些物料已基本完成其腐殖化过程,而成为较稳定的有机组分,这对增加土壤有机质、培肥土壤非常重要.

东北一季作农田秋末土壤中无机氮的累积

在我国东北一季作农田地区 ,秋季作物收获时土壤中累积的无机氮并不多 ,但经过秋末一段温度、湿度都适宜矿化作用又无作物生长利用的时期以后 ,封冻前旱地土壤中累积的无机氮可以达到一个较高的水平 ,单施化肥的旱地农田 1m土体中累积的无机氮为 99 9kg·hm-2 ,化肥和有机肥配施的农田为14 5 4kg·hm-2 ;水田土壤中累积的无机氮较低 ,这是由于水田土壤长期淹水 ,通透性不及旱田 ,尽管落水后透气性有所改善 ,但不充分的含氧条件有利于反硝化作用 ,矿化的无机氮最终以N2 O形式损失掉 .

有机物料中磷素研究进展

有机物料在农业生态系统养分循环及其持续生产中具有重要作用,研究有机物料中的磷素,对于深入了解土壤-植物系统中磷的养分循环特征具有重要意义.本文结合国内外已有成果和最新研究进展,从有机物料中的磷素组成,植物的有效性及对土壤磷库的影响等几个方面进行了综述,并探讨了这部分磷素研究过程中存在的问题和今后研究热点.

黑土区农田氮磷淋溶消减措施

黑土是我国重要的土壤资源,承载了全国50%以上的玉米产量。但过量的化肥施入和不合理的农业管理造成黑土土壤氮磷大量残留,氮磷淋溶风险增强。相关研究表明,尽管黑土区旱地农田氮磷淋溶损失相对较低,肥料残留效应仍致使其潜在淋溶风险增强。因此,本研究综合分析了环境因子和农业管理措施对黑土区农田氮磷淋溶特征的影响规律,明确了黑土氮磷淋溶消减措施,并针对玉米农田和蔬菜地提出消减策略。具体结果如下:施肥和降水是影响黑土农田氮磷淋溶的重要因素,灌溉是影响蔬菜地氮磷淋溶的关键农田管理措施;按需施肥、有机无机配施、避免雨热同期追肥、节水灌溉、免耕秸秆覆盖、不同作物轮作和添加生物炭等均是适合于当地气候和土壤条件的氮磷淋溶阻控措施。建议玉米农田采用一次性基肥施入,有机肥占比50%~70%,采用免耕秸秆覆盖技术;蔬菜地在常规施肥和灌溉频次下分别降低20%的施肥量和灌溉量,推荐蔬菜秋季收获后秸秆粉碎深埋等管理措施。本研究明确了黑土区农田氮磷淋溶消减策略,有助于实现黑土区农业绿色可持续发展和绿色生态环境的构建。