长期秸秆还田显著降低褐土底层有机碳储量

【目的】秸秆还田作为一种有效的培肥方式,对土壤固碳效果显著,但对于深层土壤有机碳的影响还存在不确定性。分析不同秸秆还田方式下褐土剖面土壤有机碳(SOC)储量变化,为褐土区秸秆还田措施优化和固碳减排等提供科学依据。【方法】长期秸秆还田试验开始于1992年,采用裂区设计,主区为化肥春季和秋季施用,副区为4个秸秆还田处理:秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎后直接还田(SC)和秸秆过腹还田(CM)。在2013年春玉米收获后采集0—100 cm土层土壤样品,分析不同秸秆还田方式下SOC和土壤养分含量。【结果】在春季和秋季施肥下,与CK相比,CM、SM和SC处理表层(0—20 cm)SOC含量显著提高,而SM和SC处理40—60和80—100 cm SOC含量显著降低。同时,与CK处理相比各处理SOC储量变化量在处理间存在显著差异。在春季和秋季施肥下,与CK相比,SM、SC和CM处理表层SOC储量平均分别增加2.32、5.42和12.60 t/hm^(2),且CM处理显著高于SM和SC处理;而在底层(40—100 cm)平均分别降低3.98、6.99和3.76 t/hm^(2);0—100 cm,CM处理SOC储量增加9.62 t/hm^(2),而SM和SC处理平均分别降低1.81和5.36 t/hm^(2)。冗余分析结果表明,有机碳输入和土壤养分对表层碳储量变化的总解释率为90.10%,而对下层(20—100 cm)的总解释率仅为31.80%。其中,影响表层碳储量变化的主要因子是有效磷(解释率为80.10%),而下层则是全氮(25.28%)。【结论】在施用化肥基础上,长期秸秆还田促进表层碳累积,但底层氮素供应不足引起碳耗竭。总体上,秸秆过腹还田是褐土区农田培肥和增产的最优秸秆还田方式。

长期施磷黑土中磷的吸附–解吸特征及其影响因素

【目的】比较长期不施磷与施磷黑土对外源磷的吸附–解吸特征,为黑土区磷素管理提供理论基础。【方法】供试黑土长期定位试验位于吉林省公主岭市,始于1990年。2018年选择其中不施肥(CK),施氮钾肥(NK),施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+有机肥(NPK+M)4个处理小区,采集0—20、20—40和40—60 cm土层的土壤样品,分析了土壤理化性质,采用恒温平衡法测定了土壤磷的吸附–解吸特征,并由此计算得到磷最大吸附量(Q)、吸附亲和力常数(K_(Q))、最大缓冲容量(MBC)、磷吸附饱和度(DPS)、最大解吸量(D_(m))和解吸率(D_(r))。【结果】随着平衡溶液中磷浓度的增加,磷的吸附量与解吸量均呈先快速增加后逐渐趋于平衡的过程。与不施磷处理(CK和NK)土壤相比,施磷处理(NPK、NPK+M)减少了磷的吸附量,增加了磷的解吸量。与不施磷处理相比,施磷处理在0—60 cm剖面上的Q和MBC值分别降低了4.94%~63.46%和15.90%~75.18%,Dr值增加了8.52%~474.0%,以NPK+M处理变化量最大。施磷处理比不施磷处理在0—60 cm土壤剖面上全磷和有机质含量分别增加了34.40%~145.5%和12.77%~50.07%,游离态铁铝氧化物(Fe_(d)+Al_(d))含量降低了5.14%~11.35%。冗余分析表明,不施磷处理土壤的有机质、Fe_(d)+Al_(d)和全磷,以及施磷处理中的Fe_(d)+Al_(d)、络合态铁铝氧化物(Fe_(d)+Al_(d))、pH和有机质是影响磷吸附解吸特征参数的主要土壤因子,分别解释了不施磷和施磷处理全部变异的77.59%和90.62%。土壤有效磷(Olsen-P)与磷吸附饱和度(DPS)相关关系表明,所研究的黑土DPS环境界限值为8%左右,NPK+M处理中3个土层的DPS值(由Mehlich-3浸提的磷、铁和铝计算)为7.77%~25.96%,DPS值(由Olsen-P和Q计算)为17.24%~24.75%,均高于此环境界限值,具有磷素流失的风险。【结论】长期施磷降低了黑土对外源磷的吸附量,增加了磷解吸量。长期不施磷肥,土壤对磷的吸附和解吸主要受有机质、游离态铁铝氧化物的影响。而长期施肥,特别是有机肥与化肥配合处理,土壤中游离态和络合态铁铝氧化物、有机质及pH是影响磷吸附解吸特征的主要因素。

长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征

【目的】阐明长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征,为合理施肥缓解农田土壤酸化提供科学依据。【方法】对湖南省典型农田土壤一水稻土和红壤上设置的32个长期监测点10年间的土壤pH及相关数据进行统计分析。【结果】从整体上看水稻土在长期施肥下未呈现明显酸化;在水旱轮作模式下的水稻土出现显著酸化,其pH平均下降速率为每年0.076是持续种稻模式的10倍。化学氮肥施用量的增加是水旱轮作下土壤酸化的重要因素之一,有机肥的施用对水稻土酸化无显著影响。红壤在常规施肥10 a期间pH呈明显的阶段性变化特征,施肥4-6 a与1-3a相比土壤pH下降了0.19个单位显著酸化;持续施肥至7-10 a红壤pH保持相对稳定。起始pH相对较高（pH〉6）的红壤长期施肥下出现极显著酸化,pH平均下降速率为每年0.075,与化肥氮施用量呈显著正相关;pH相对较低（pH 4-5）的红壤长期施肥下未显著酸化。【结论】我国南方地区长期施肥下,与持续种稻模式相比水旱轮作模式加速了水稻土的酸化,化学氮肥施用量的增加是导致其酸化的重要原因;起始pH相对较高（pH〉6）的红壤显著酸化化学氮肥用量增加导致其显著酸化。因此,控制和减少化学氮肥的用量是防止水旱轮作模式下土壤及红壤旱地进一步酸化的重要措施。

中国南方水稻土酸化演变特征及影响因素

【目的】明确中国南方水稻土酸化特征及主要影响因素,为防控水稻土酸化提供理论依据。【方法】选择中国南方江苏、湖南、广东、广西、四川和云南6个省份(自治区)的20个水稻土长期定位监测点,统计分析水稻土pH演变特征及阶段性变化规律,并探讨施肥量及土壤氮素含量对水稻土酸化的影响。【结果】1988—2013年25年间中国南方水稻土显著酸化,土壤pH下降0.59个单位,平均每年下降0.023个单位。水稻土酸化具有明显的阶段性特征,起始的14年中水稻土pH急速下降,平均每年可下降0.051个单位;近10年间,土壤pH趋于平稳。增施化肥特别是化学氮肥可导致水稻土酸化,二者与土壤pH均呈显著负相关关系(P<0.01),由此推算出化学氮肥每增施100 kg·hm-2,水稻土pH可下降0.65个单位。减少有机肥的施用也可引起水稻土酸化,有机肥施用量与土壤pH之间呈显著正相关关系,有机肥每减少100 kg·hm-2,水稻土pH下降0.51个单位。土壤全氮及碱解氮含量与pH间均呈极显著负相关关系,土壤全氮和碱解氮含量每增加100 mg·kg-1,水稻土pH约下降0.1个单位。【结论】在过去25年间,中国南方水稻土显著酸化,酸化具有明显的阶段性特征,施肥初期土壤pH显著降低。减少化学氮肥的施用和增施有机肥是控制水稻土酸化的重要措施。

长期有机无机肥配施提高黑土磷含量和活化系数

【目的】长期不同施肥模式影响着耕层土壤磷库以及各形态磷的变化。研究不同施肥模式下黑土各磷素形态含量及有效性的变化,为黑土的肥力培育和合理施用磷肥提供理论依据。【方法】黑土长期定位施肥试验位于吉林省公主岭市,始于1990年,供试作物是连作玉米。肥料试验包括不施肥对照(CK)、施氮、钾肥(NK)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)共4个处理。化肥处理施氮肥(N) 165 kg/hm^2、磷肥(P) 36 kg/hm^2、钾肥(K) 68 kg/hm^2、猪粪21 t/hm^2,NPKM处理的最终N-P-K养分投入量为165-75-145kg/hm^2。选取了1990、1995、2000、2005和2010年的土样,采用Hedley连续浸提法,分析了土壤全磷、有效磷及各有效磷形态含量,计算了土壤磷活化系数(PAC)。【结果】与初始年份相比,NPKM处理土壤全磷、有效磷和磷活化系数,分别显著提高了88.47%、12.98倍和6.42倍。NPK处理对全磷含量影响较小,土壤有效磷含量和PAC值分别增加了1.65倍和2.67倍。CK和NK处理全磷含量降低了15.12%和32.67%,有效磷含量降低了33.47%和12.57%,土壤磷活化系数(PAC)分别降低了52.49%和2.55%。所有处理黑土磷库均以无机磷为主,占全磷的80.53%～90.43%。施磷肥处理的无机磷含量占全磷的比值显著高于不施磷处理,对有机磷含量影响不显著。不同处理均以中活性态磷含量最多,占全磷的50.37%～55.06%,活性态磷含量最少,占全磷的7.61%～19.02%。与不施磷处理相比,施磷处理显著提高了土壤活性态磷的比值,尤其是无机磷中的活性态磷的比值。CK、NK处理中Resin-P、NaHCO_3-Pi、NaOH-Pi、Conc.HCl-Pi、Residual-P无机磷形态均呈减少趋势;NPK处理中Resin-P、NaHCO_3-Pi、NaOH-Pi、Dil.HCl-Pi呈增加趋势,Conc.HCl-Pi和Residual-P呈减少趋势;NPKM处理中,各无机态磷含量均随施肥年限的增加呈增加趋势。相关分析结果表明有效磷含量的变化值与Resin-P、NaHCO_3-Pi、NaOH-Pi、Conc.HCl-Po变化值之间存在显著的相关性,其相关系数为0.972、0.665、0.860和0.605,说明活性较高的无机磷对有效磷效率的贡献最大。【结论】与施氮钾肥和氮磷钾肥相比,氮磷钾配合有机肥可显著提高土壤全磷、有效磷含量,显著提高土壤活性态无机磷的比例,进而提高土壤磷活化系数,提高磷素利用率。