不同施氮水平对油莎豆农田土壤养分表观平衡和块茎产量的影响

研究不同施氮水平下沙质土壤油莎豆(Cyperus esculentus)土壤养分表观平衡及块茎产量,为沙质土壤油莎豆科学施氮提供理论依据。以油莎豆品种“中油莎1号”为研究对象,分别设置0 kg·hm^(-2)(N0)、75 kg·hm^(-2)(N1)、150 kg·hm^(-2)(N2)、225 kg·hm^(-2)(N3)4个施氮水平。分析4个施氮水平对油莎豆农艺性状、土壤表观养分平衡及块茎产量的影响。结果表明:随着施氮量增加,两地油莎豆茎蘖数、株高、单片叶面积等均有增加,但过高的施氮量会造成油莎豆地上部徒长,导致产量下降;施氮量为150 kg·hm^(-2)(N2),油莎豆最大根长、根体积等农艺性状最优,油莎豆整株干重及块茎产量均最高,块茎鲜产可达到9298.87~10336.06 kg·hm^(-2);两地氮素表观盈余率在0 kg·hm^(-2)(N0)和75 kg·hm^(-2)(N1)水平下均为负值,150 kg·hm^(-2)(N2)和225 kg·hm^(-2)(N3)水平下均为正值,表明两地氮素均在N2水平即施氮量为150 kg·hm^(-2)时达到氮素平衡状态。冗余分析也表明油莎豆茎蘖数、最大根长、根体积、氮携出量是驱动油莎豆干物质及块茎产量形成的主要因素。因此在北方沙质土壤条件下,N素施入量为150 kg·hm^(-2)时,可促进油莎豆对养分的吸收、维持土壤表观养分平衡,有利于油莎豆良好的生长发育和产量的提高。

韶关市典型香芋产区土壤养分状况及肥力评价

【目的】了解广东省韶关市典型香芋产区的土壤肥力情况,以期为香芋产区土壤养分资源管理提供参考依据。【方法】分别于韶关市的3个香芋种植区(桂头镇老均村,廊田镇官坡滩村、农庄村)采集0~30 cm香芋根际土壤样品,测定土壤理化性质,通过主成分分析和相关性分析,筛选出最能代表当地土壤肥力的指标进入最小数据集,通过隶属度函数对所有的指标进行归一化处理,计算土壤质量指数并评价土壤肥力。【结果】3个香芋产区土壤均呈酸性;容重为1.17 g·cm^(−3),质地适宜;阳离子交换量(Cation exchange capacity,CEC)为9.17 cmol·kg^(−1),处于较低水平;速效P(54.20 mg·kg^(−1))、有效Cu(2.07 mg·kg^(−1))、有效Fe(186.33 mg·kg^(−1))、有效Zn(1.87 mg·kg^(−1))丰富,有效Mn(4.21 mg·kg^(−1))、有效B(0.12 mg·kg^(−1))、有效Mo(0.10 mg·kg^(−1))缺乏或极缺乏,其他养分含量处于中等及以上水平。3个香芋产区土壤粒级占比、碱解N、交换性Ca及交换性Mg含量差异显著,其他指标差异均不显著。从20个指标中筛选出7个指标构成土壤质量评价的最小数据集,分别为碱解N、砂粒、黏粒、交换性Ca、有效B和有效Fe含量以及CEC。评价结果表明,3个香芋产区的土壤肥力均处于中等水平,其中,碱解N和交换性Ca含量为肥力水平的主要限制因子。【结论】韶关市典型香芋产区的土壤肥力水平整体处于中等水平,土壤保肥能力较差,有效Mn、B、Mo等微量元素缺乏。因此,在香芋种植时,要注重有机肥以及微量元素肥料的施用,平衡施肥,改善土壤理化性质,提高土壤保肥能力。

农业耕作和外来植物入侵对金沙江下游库区新生消落带土壤养分和酶活性的影响

金沙江下游梯级水电站新生消落带上农业耕作较为普遍,同时广泛存在外来植物入侵,这可能会对其土壤养分状况产生潜在影响。基于此,以乌东德电站库区新生消落带为研究区域,以淹水后自然形成的狗牙根(Cynodon dactylon)群落为对照,选择典型农作物玉米(Zea mays)与入侵植物银胶菊(Parthenium hysterophorus)为研究对象,通过比较不同群落下0~10 cm和10~20 cm深度土壤养分含量及酶活性差异,探讨农业耕作和外来植物入侵对消落带土壤养分状况的影响。结果表明:①玉米和银胶菊群落下0~10 cm土层有机质、全氮、全磷、速效钾含量显著高于狗牙根群落(P<0.05),增幅为24.58%~136.98%;10~20 cm土层的有机质、氮磷钾养分全量和速效养分含量也较狗牙根群落显著高出16.67%~141.68%(P<0.05)。②相较狗牙根群落,玉米和银胶菊群落下0~10 cm和10~20 cm土层的脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶活性均显著增加(P<0.05),增幅为5.60%~378.65%。3个群落中,银胶菊群落土壤酶指数最高,较狗牙根群落显著高出23.49%(P<0.05)。③消落带土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量均与脲酶、蔗糖酶、硝酸还原酶、碱性磷酸酶活性之间呈显著正相关(P<0.05),表明上述酶活性可作为消落带土壤养分状况变化的有效表征。总的来看,农耕活动和银胶菊入侵促进了落干期金沙江下游新生消落带土壤养分的积累和有效性的增加。因此,应加强消落带农业耕作的管控并尽快开展入侵植物防治,以减少淹水期消落带土壤养分流失风险。

不同土壤类型养分垂直分布特征

以昆明烟区几种典型土壤类型为研究对象，运用相关性分析法探讨了不同土壤类型剖面理化性状和真菌、细菌、放线菌数量与耕作深度的关系。结果表明，紫色土、水稻土和红壤的有机质、速效氮、速效钾和真菌、细菌及放线菌数量与剖面深度呈极显著负相关关系，水稻土的交换性钙和交换性镁含量均与剖面深度呈极显著负相关关系，而紫色土和红壤呈负相关关系；三种土壤类型剖面的各养分含量及真菌、细菌、放线菌数量具有较强的表聚性特征，自上而下存在明显的递减性；从养分含量及微生物数量的递减幅度来看，紫色土耕作深度以20 cm左右为宜，红壤和水稻土耕作深度以20～30 cm为宜。生产中，若耕作深度大于30 cm，3种土壤的养分均存在下降的风险。因此，针对深耕地块，建议合理提高施肥水平。

吉林省大豆施肥指标体系初步建立

通过吉林省2006～2008年大豆"3414"肥料效应试验,建立了大豆施肥技术指标体系。应用养分丰缺指标法,将大豆相对产量与相应土壤养分含量分别进行方程拟合,根据方程曲线的趋势,选择一元二次方程或线性加平台方程分别计算出最大施肥量和最佳施肥量,通过概率分布得出不同养分等级下的施肥量范围。吉林省大豆种植区土壤碱解氮、速效磷和速效钾平均含量分别为184、19.5、116 mg.kg-1;N、P2O5、K2O最大平均施用量分别为45、56.5、44 kg.hm-2,最佳平均施用量分别为42、47、40 kg.hm-2。

地力和养分管理模式对水稻产量和氮肥利用率的影响

为促进水稻高效生产,降低肥料投入对环境的影响,采用田间小区试验,研究了中、低两种地力水平下三种养分管理模式对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥在水稻生产中增产效果显著,与对照相比,早稻施氮比不施氮增产23.00%～26.10%,晚稻增产36.66%～71.43%,并且在相同的氮素水平下,低肥力地块平均增产效果要好于中肥力地块;三种养分管理模式中,最佳养分管理模式能显著提高氮肥利用率,早稻生产氮肥利用效率分别比相同地力水平的农民习惯施肥处理提高10.00%和8.36%,晚稻生产分别提高19.60%和16.89%;在不同的地力水平下,充足的氮素供应能提高水稻的实粒数和有效穗数,对氮素向籽粒的转化也起着积极的促进作用。

不同地力条件下不同养分水平对超级稻产量及养分利用率的影响

在不同土壤养分条件下,对氮、磷、钾三大营养元素设置不同水平施用量,研究地力条件和养分水平对超级稻产量和养分利用率的影响。结果表明:随着施氮量的增加,产量呈现先升后降的趋势,平均以施180 kg/hm2产量最高。土壤氮素背景值与空白区产量呈正相关关系,R=0.8930,也就是说土壤氮含量高,不施氮肥水稻也能高产。氮素利用率与施氮水平呈极显著的负相关关系,与土壤背景氮呈单峰曲线关系。氮素收获指数随施氮水平的提高而下降,土壤氮含量对其并无影响。在土壤严重缺磷和钾素情况下,施磷钾有显著的增产效果,产量和施肥量有正相关关系,R分别为0.9841和0.9408,随着土壤磷素和钾素量的上升,施肥增产效果逐渐下降,在土壤含磷>10 mg/kg状态下甚至出现施磷减产的现象。磷钾肥农学利用率和表观利用率与其施用量呈极显著负相关,磷肥R分别为-0.9611和-0.9049,钾肥R分别为-0.9534和-0.9472,生理利用率受土壤背景值影响,与施用量的关系表观较复杂。磷肥农学利用率、表观利用率均与土壤背景磷含量呈单峰曲线关系,以土壤磷含量在少量缺乏的情况下,磷肥利用率最高。钾肥农学利用率与土壤含钾量的关系和磷肥相似,但其表观利用率却与土壤含钾量呈负相关关系。磷钾肥的收获指数与氮相似,随施肥水平的提高而下降,土壤磷钾含量对其并无影响。以上表明,超级稻生产在施肥措施中要考虑当地的土壤条件,尽量减少施用量,提高其利用效率,达到增产增效的目的。

氮营养水平对植烟土壤养分含量及土壤酶活性的影响

田间试验研究了植烟土壤不同土层养分含量及土壤酶活性的变化规律。结果表明：在同一氮水平条件下,随着土层深度的增加,土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾以及土壤脲酶,蛋白酶,转化酶活性均呈降低趋势,通过方差分析可知,各处理间差异达到5%显著水平;0~40 cm土层范围内,随着施氮量的增加,土壤有机质、全氮、速效氮含量也增加,土壤脲酶活性增加,而蛋白酶活性呈降低趋势,转化酶活性呈先增加后降低的趋势,且在该土层范围内,酶与土壤养分之间存在显著或极显著的相关关系;60~80 cm土层范围内,氮对土壤养分及土壤酶的影响能力相对降低。以上说明在植烟土壤-土壤养分-土壤酶相互作用的系统中,土壤养分含量和土壤酶活性明显受氮营养水平和土层深度的共同影响。

基于LM-BP神经网络的耕地土壤养分等级划分模型──以皖南山区为例

研究旨在通过BP神经网络方法,构建起LM-BP网络结构(5-M-1)模型,达到对土壤养分等级划分的目的,为合理的土壤养分管理提供可靠依据。采用Levenberg-Marquardt(LM)训练算法,构建3层网络模型:一个输入层、一个隐含层、一个输出层,利用3层网络作为耕地土壤养分等级划分模型。利用土壤养分各级评价标准作为模型的训练样本和测试样本,以此来对BP神经网络进行训练和测试,并对歙县土壤养分进行综合评价。结果表明:LM-BP网络结构对测试样本输出的预测值和实际参考值是一致的。最终通过灰色关联模型和主成分分析方法对歙县土壤养分的综合评价结果与BP神经网络的模拟结果相对比,发现也是基本一致的。LM-BP网络结构应用于土壤养分等级划分中,得到了很好的预测效果,为智能算法应用于农业领域奠定了良好的基础。

氮素与土壤水分对水稻养分吸收和稻米品质的影响

以粳稻武育粳3号为材料,研究了大田条件下不同氮素水平和土壤水分对水稻养分吸收及稻米品质的影响。结果表明:各器官的N,P含量随氮素水平的提高而增加;水层灌溉下各器官的N,P含量较节水灌溉的高,节水灌溉下营养器官的转运率高,K含量在各处理之间无显著差异;氮素水平与节水灌溉对稻米的碾米品质无显著影响,垩白米率和垩白度随氮素和土壤水分的增加而提高;蛋白质含量与施氮水平呈正相关,在相同氮素水平下,节水灌溉的蛋白质含量较水层灌溉低,直链淀粉含量的变化与蛋白质相反;在氮素水平为300和450kg/hm2时,节水灌溉与水层灌溉的产量间无显著差异;节水灌溉的结实率和收获指数均高于水层灌溉。

天山北坡绿洲土壤养分对作物系统变化的响应

以天山北坡三工河流域下游绿洲作为研究区,通过对当地农作物轮作制度的调查和历史资料的分析,遴选6种主要作物组合系统,包括耐盐碱作物系统、粮食作物系统、瓜菜、经济作物-棉花、经济作物-葡萄、经济作物-啤酒花,并利用1982、1999和2003年土壤养分数据,分析干旱区绿洲土壤养分对农作物系统变化的响应.结果表明,研究区不同时期的土地政策和市场价格变化直接影响了作物系统由1年生作物向多年生作物的转变,而土壤有机质经历了先下降后上升的变化过程.1982—1999年其它作物系统向棉花的转变不利于土壤有机质的积累,而1999—2003粮食作物、棉花等向多年生作物的转变使得土壤有机质含量明显增加.三工河流域绿洲土壤总体表现为“碳汇”的过程,说明干旱区绿洲人工植被的变化有利于土壤碳的积累,土地利用呈现可持续发展的态势.

宁南山区梯田土壤水分及养分特征时空变异性研究

主要分析了水平梯田不同位置土壤水分的变化与不同年限修建水平梯田化学特性的变化.结果表明:水平梯田0～100 cm土层土壤水分,从内侧到外侧,水分逐渐减少且随梯田宽度增加,变化更加明显.不同年限修建的水平梯田,土壤养分在初期有一定的养分消耗,随时间的推移,养分含量逐渐增加,并且越接近地表,养分变化越大,0～60 cm土层养分表现最明显,60 cm以下养分变化趋于平稳.

氮钾配施对弱筋小麦氮、钾养分吸收利用及产量和品质的影响

在低钾和中钾土壤上,采用田间试验研究了氮钾配施对弱筋小麦氮、钾养分吸收及产量和品质的影响。结果表明,氮钾肥配合施用促进了弱筋小麦植株氮、钾含量的提高,氮、钾养分吸收表现出一定的正交互作用;合理配施氮钾肥能够显著地提高弱筋小麦产量。在低钾土壤上,N180K150处理产量最高(5023 kg/hm2);中钾土壤上,最高产量(5145 kg/hm2)为N180K90处理。两种土壤上,氮肥的产量效应均大于钾肥。低钾土壤上,氮钾对小麦产量表现出极显著的正交互作用。提高氮肥用量显著降低了弱筋小麦的专用品质,钾肥对小麦品质的独立效应不显著,但是钾对氮的品质效应存在着交互作用。弱筋小麦抽穗期或灌浆期植株氮、钾含量与子粒品质的相关系数较大,与产量的相关系数则是以拔节期或抽穗期较大。适当减少氮肥用量和增加氮、钾肥基施比例有利于改善弱筋小麦的品质。

太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

为探究太白山土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量学特征对海拔梯度的响应规律,在秦岭太白山1 700~3 500 m区域以100 m海拔间隔进行研究。结果表明:(1)不同海拔高度下土壤有机碳、全氮、全磷变化范围分别是23.56~83.59g kg-1、2.00~5.77 g kg-1、0.32~0.47 g kg-1。土壤有机碳与全氮含量随海拔梯度升高先增后降,土壤全磷含量空间变异较小;(2)土壤C∶N、C∶P、N∶P范围分别为7.17~18.41、60.61~190.4、5.81~12.26。随海拔增加,土壤C∶N在阔叶林带呈降低趋势,针叶林带时转变为增加趋势。土壤C∶P随海拔梯度的变化趋势与土壤C∶N类似,N∶P随海拔梯度增加先升后降,至3 200 m有所升高;(3)两个阔叶林带(辽东栎林带和桦木林带)与高山草甸的土壤C、N含量及生态化学计量比高。冷杉林带C、N含量及其生态化学计量比最小;(4)温度、含水量、海拔和植被对土壤C、N、P化学计量特征具有重要影响,通过冗余分析揭示每个因素分别可解释系统变异信息的25.0%、24.3%、11.1%和6.9%,合计为67.3%。可见这些环境因素直接决定了土壤养分及生态化学计量特征。结果可为探明森林土壤养分供应状况和限制因素及太白山生态系统的保护、森林土壤质量评价等提供基础。

莎草诱导土壤有机碳的激发效应

为了探索添加莎草后土壤有机碳的激发效应发生机制,采用室内控制试验,向培育土壤内添加莎草碎片、增施氮磷元素,测定土壤有机碳(SOC)含量、微生物量、土壤δ_(13)C值,计算土壤中"新碳"(源于莎草的)和"旧碳"(土壤原有的)的含量。结果表明,75 d后,对照组SOC降低了11 mg·kg^(-1),氮磷营养组SOC降低了10 mg·kg^(-1),莎草组SOC含量先升高而后下降(最终降低了44 mg·kg^(-1)),莎草+氮磷营养组SOC含量先升高而后下降(最终增加了75 mg·kg^(-1))。土壤δ_(13)C值的变化说明土壤添加莎草后,"旧碳"分解速率加快,诱导了激发效应的发生。添加莎草组中,77.8%的莎草被微生物呼吸作用消耗掉,22.2%转化成"新碳"固定到土壤中。除去激发效应消耗的土壤碳(144 mg·kg^(-1)),土壤总有机碳含量降低了30 mg·kg^(-1);莎草+氮磷处理中,64.0%的莎草被呼吸作用消耗掉,36.0%被固定于土壤中,除去激发效应消耗的94 mg·kg^(-1),总土壤有机碳增加了68 mg·kg^(-1)。莎草处理中,土壤激发效应损失的碳量占莎草分解碳量的37.0%,植物+氮磷处理仅占29.3%,土壤激发效应损失的"旧碳"量远低于莎草呼吸作用损失的碳量。本研究结果为进一步探究土壤添加莎草后激发效应机理提供了参考依据。

施氮量对棉田土壤速效养分和酶活性变化特征的影响

以美棉33B为材料,研究了施氮量对棉田土壤养分和酶活性的影响,为精确农业的精确施肥及棉花产量和品质改善提供理论依据。结果表明,合理施用氮肥能提高0～20cm关键生育期土壤速效养分和酶活性;速效养分质量分数分布特征为苗期和开花期升高、花铃期降低,吐絮期开始回升的趋势。施氮量主要影响0～20cm土壤脲酶和20～40cm剖面磷酸酶时空分布;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期;就某一生育时期而言,脲酶活性与土壤碱解氮、速效磷、速效钾呈极显著的正相关;土壤磷酸酶与速效磷存在显著或极显著相关。整个生育期内土壤速效钾与酶活性呈显著或极显著正相关;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期,为脲酶作为更灵敏的指标提供了有力证据。

RBF神经网络的土壤养分肥力评价研究

土壤养分肥力等级是土壤特征的综合反映。以黑龙江850农场为研究区域,应用RBF神经网络方法构建该区的土壤养分肥力评价模型。以土壤养分指标作为神经网络的输入,土壤养分等级作为输出。通过实验模拟训练和预测,RBF神经网络取得的结果较好,与相关的BP神经网络模型进行实验比较,实验结果表明RBF神经网络得到的等级结果精度更高,该模型的建立与预测为土壤养分肥力等级评价提供了新途径。

不同Zn浓度对黑麦草生长及土壤养分的影响

采用土培根袋试验研究了不同Zn浓度对黑麦草的4个品种生长、Zn含量及土壤养分含量的影响.结果表明,Zn在一定范围内(托亚在0～2mmol/kg,夜影在0～4mmol/kg,泰德、爱瑞斯在0～8mmol/kg)促进了黑麦草生长,黑麦草对Zn有较高的耐受性,但高浓度Zn仍对黑麦草有毒害作用而抑制其生长.4个品种地上部锌、根系锌含量随锌胁迫的增加而增加.植物地上部和根系干质量、地上部干质量/根系干质量以泰德最大,其地上部干质量平均超过其它3品种2g/钵以上(Zn浓度≤8mmol/kg),表现出明显的生长优势,地上部锌含量最大值为583.9mg/kg(Zn浓度为16mmol/kg).高Zn胁迫降低了黑麦草根际有效N,P,K含量和非根际N含量,而非根际P,K含量随Zn浓度增加先降低,然后增加.黑麦草根际有效Zn含量,在Zn浓度4mmol/kg时达到最高值,然后下降.根际有效Zn含量以爱瑞斯、泰德低于夜影和托亚.

秸秆腐解对不同氮肥水平土壤脲酶活性的影响

利用黑龙江大学呼兰校区秸秆还田试验为平台,探讨秸秆还田后不同施氮量下土壤脲酶活性的动态变化特征,明确农田黑土玉米秸秆腐解下土壤氮素含量与脲酶活性的关系。试验以秸秆腐解和不施秸秆为主区,不同氮肥水平(纯N)(0、135、180、225 kg/hm^2)为副区,测定了土壤全氮、碱解氮及脲酶活性,试验结果表明:2种秸秆处理的土壤脲酶活性变化趋势均随玉米生育期的延长增加,在拔节期达到最高后降低;与无秸秆处理相比,施氮量为180、225 kg/hm^2的秸秆腐解处理可显著提高土壤脲酶活性(P<0.05),而施氮量为0、135 kg/hm^2时虽提高了脲酶活性,但未达到显著水平(P>0.05);土壤碱解氮、土壤全氮的变化趋势与土壤脲酶活性的变化趋势一致,均为随施氮水平的增加而增加;相关分析显示,土壤脲酶活性与土壤全氮、碱解氮呈极显著正相关。

西南稻区不同地域和施氮水平对杂交中稻氮、磷、钾吸收累积的影响

以杂交中稻II优7号和渝香优203为材料,在西南稻区4省(市)的7个生态点采用相同的试验方案,研究了地理位置、土化特性、施氮量对植株氮、磷、钾积累和分配的影响。结果表明,不同试验地点间稻谷产量、干物质产量、氮磷钾的吸收量、收获指数和每生产1000kg稻谷的氮、磷、钾需要量(RAGPPG)差异显著或极显著。施肥处理对稻谷产量、干物质产量、氮的吸收量、收获指数和RAGPPG中的氮有显著或极显著影响,对RAGPPG中的磷、钾影响不显著。氮、磷、钾收获指数间和RAGPPG间均呈极显著正相关,RAGPPG和收获指数均与稻谷产量水平没有相关性。经逐步回归分析,RAGPPG和氮、磷、钾收获指数均分别与试验点所处地理位置、施肥水平及土化特性呈极显著线性关系,决定系数分别为0.5972～0.8404和0.7637～0.8804。可作为制定各地水稻高产高效相应的氮、磷、钾施肥量的科学依据。