有机肥替代氮肥对银北灌区盐化灌淤土理化性质及玉米生长的影响

次生盐渍化已成为宁夏银北灌区灌淤土壤退化的主要形式,制约着宁夏农业持续高质量发展。为了给宁夏地区盐化灌淤土的施肥管理及提高作物产量提供科学依据,以银北灌区典型盐化灌淤土为研究对象、玉米品种先玉335为指示品种,研究了不同施肥水平对盐化灌淤土土壤理化性质及玉米生长的影响。结果表明,各施肥处理均能有效地增加盐化灌淤土的速效养分含量,进而优化玉米产量构成要素,提高玉米产量。各施肥处理除常规施肥处理(施N 375.0 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)100.0 kg/hm^(2)、K_(2)O 100.0 kg/hm^(2))的玉米总根长、根表面积最高外,有机肥替代常规施肥量50%氮肥(施N 187.5 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)100.0 kg/hm^(2)、K_(2)O 100.0 kg/hm^(2)、有机肥7.3 t/hm^(2))处理的土壤理化性质及玉米生长指标最高。与对照不施肥相比,该处理下土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾分别增加了34.5%、25.9%、120.5%、23.7%,玉米穗长、穗粗、穗粒数、产量分别增加了40.5%、15.2%、80.5%、104.8%,秃尖长降低了78.0%;与常规施肥处理相比,该处理下土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾分别增加了36.5%、21.4%、13.7%、8.6%,玉米穗长、穗粗、穗粒数、产量分别增加了0.6%、1.9%、5.3%、3.1%,秃尖长降低了57.7%。综合分析,不同施肥水平均可改善盐化灌淤土理化性质进而提升玉米产量,且以有机肥替代部分氮肥施用的处理效果较好,其中以有机肥替代常规施肥量50%氮肥的施肥水平效果最好。

生物炭对灌淤土氮素流失及水稻产量的影响

针对宁夏引黄灌区氮素流失严重的现状,通过大田试验研究生物炭施于灌淤土对水稻产量、水稻生育期内氮素运移特征及氮素流失量的影响。在常规施肥条件下设置高量炭(C3N300:9000 kg·hm-2);中量炭(C2N300:6750 kg·hm-2);低量炭(C1N300:4500 kg·hm-2)和不施炭(C0N300:0 kg·hm-2)4个处理。研究结果表明,生物炭和氮肥配合施用,对稻田田面水和渗漏水中氮素动态有一定影响,表现为总氮(TN)和硝态氮(NO-3-N)浓度随生物炭用量增加而降低,铵态氮(NH+4-N)浓度升高;在对各层土壤氮素动态的影响上,表现为20 cm处渗漏水中氮素浓度受生物炭用量影响明显,但100 cm处氮素浓度受影响较小。对水稻生育期内氮素径流损失的影响表现为随生物炭施用量增加,田面水TN和NO-3-N径流流失风险下降,但NH+4-N径流流失风险增加;本研究条件下添加生物炭对NO-3-N和NH+4-N淋失没有表现出影响,TN淋失表现为随生物炭用量增加而降低,其中TN淋失量最小的是C3N300处理,整个生育期内淋失量为26.28 kg·hm-2,与常规施肥处理C0N300相比,减少9.45%。另外,添加生物炭增加水稻穗粒数和穗数,使水稻理论产量显著增加15.3%~44.9%,其中C3N300产量显著高于其他处理(P<0.05)。生物炭用于灌淤土对水稻产量有促进作用,对降低稻田氮素淋失也表现出积极效果。

盐化灌淤土壤速效氮、磷、钾空间变异性与棉花生长关系初步研究

以 5m× 5m网格布点采集灌淤土壤土样 ,分析测定了各样点碱解氮、速效磷、速效钾含量 ,用传统统计学方法确定了其田间合理取样数目 ,用地统计学方法建立了其空间变异模型和等值线图 ,确定了土壤速效氮、磷、钾养分的水平、垂直及时间变异特性。相关分析表明 ,花铃期土壤碱解氮与棉花产量呈显著正相关 ,播前表层土壤速效磷与产量呈显著正相关 ,而播前土壤表层速效钾与棉花产量呈显著负相关。

长期配施有机肥对灌淤土春玉米产量及氮素利用的影响

为了寻求合理利用畜禽粪便资源与改善玉米氮素利用的有效措施,通过3a连续田间定位试验,研究有机肥替代部分化肥配施对玉米产量和氮素利用率的影响。结果表明:与CK相较,施用有机肥土壤pH值下降了0.59~0.86,土壤容重下降了8.05%~10.74%。有机无机配施(N1M1、N2M2)处理定位施肥3a后,土壤有机质含量年均分别增加0.86,0.44g/kg,土壤全氮含量年均分别增加0.09,0.06g/kg,土壤碱解氮含量年均分别增加4.74,3.68mg/kg,土壤速效磷含量年均分别增加6.62,5.35mg/kg,土壤速效钾含量年均分别增加8.46,6.66mg/kg。与常规N1处理比较,第3年N1M1、N2M2处理的产量分别提高了12.38%和13.43%,氮肥利用率分别提高了10.98%和16.20%,氮肥农学效率分别提高了4.65,10.50kg/kg,氮肥偏生产力分别提高了4.65,21.02kg/kg。因此,配施有机肥可降低土壤pH值和容重,显著提升土壤有机质和养分含量,对促进玉米产量和氮肥利用率具有积极作用,其中N2M2处理是协调作物产量和环境安全的合理选择。

灌淤土壤有机质、全量氮磷钾空间变异性初探

运用地统计学方法 ,初步研究了灌淤土壤 0～ 2 0 cm有机质和全量氮磷钾养分的空间变异特性及其与棉花生长关系。结果表明 :土壤有机质及全量氮磷钾养分的田间合理取样数目分别为 15 ,13,2和 3;土壤有机质、全氮属于中等变异性 ,全磷、全钾属于弱变异性 ;随着棉花的生长发育 ,土壤有机质呈现出减弱的时间变异特性 ,采用直线或曲线拟合方程拟合了它们的半方差图及其参数 ,并绘制了其相应的等值线图 。

氮磷钾施用量对灌淤土水稻产量及肥料利用率的影响

在宁夏灌淤土上,利用田间试验研究了氮、磷、钾各3个施肥水平对水稻(宁粳28号)产量、养分累积量及籽粒产量构成因素的影响。结果表明,施用氮、钾肥对水稻产量和养分累积有显著影响;水稻当季氮、磷、钾肥利用率都随着施肥量的增加而降低;穗数和每穗粒数随施氮量的增加而增加,而施磷肥有利于穗粒数的形成,过量施用氮肥还会显著降低水稻千粒质量。本试验水稻氮、磷、钾肥最佳经济施肥量分别为N 254.3、P2O5150.8和K2O 145.6 kg/hm2,获得最高产量的最大施肥量组合分别为N 309.3、P2O5253.9和K2O177.6 kg/hm2。

凹凸棒石粘土对灌淤土养分含量及小麦生长的影响

通过小麦盆栽研究凹土对灌淤土养分含量及小麦生长和产量性状的影响.结果表明:施用凹土不影响土壤速效养分,但用量大于40 g/kg会降低碱解氮含量,使生物量、地上部生物量、穗长、孕小穗数、穗粒数和穗粒重下降,不孕小穗数增多;小于40 g/kg时不影响上述产量性状;千粒重随凹土用量的增大而增加,在80 g/kg时达到最大,增加13.01%.

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响。结果表明：小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm^-2, 玉米397 kg·hm^-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田〉施用氮磷钾肥〉氮磷肥配合秸秆还田〉只施用氮磷肥。定位后8-10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦；秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%-17%；施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收；长期不施钾肥处理（NP和NP＋St）0-20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8-1.2 g·kg-1。

抑制剂NBPT/DCD不同组合对灌区碱性灌淤土中氨挥发及有效氮积累量的影响

脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)对抑制尿素土壤氨挥发损失和提高土壤有效氮积累量有很大潜力,但2种抑制剂配合施用对灌区强碱性灌淤土尿素施用后氨挥发损失和有效氮积累量的抑制作用尚不明确。为此,选取灌区碱性灌淤土为研究对象开展室内试验,设置NBPT与不同浓度DCD组合下的6个处理,对照为单施尿素,研究NBPT及其与不同浓度DCD组合下的尿素土壤氨挥发和有效氮积累量的变化特征及作用效果。结果表明,在没有添加抑制剂的碱性灌淤土中,尿素施用后短期内(3 d左右)土壤氨挥发速率和NH+4-N积累量达最大值;在施肥后第8 d土壤氨挥发总量和NO-3-N积累量达最大值;添加抑制剂NBPT/DCD可显著降低施肥初期(5 d内)氨挥发速率,且有效减少施肥初期累积氨挥发量;单独添加相当于尿素氮量0.1%的NBPT,累积氨挥发量较CK降低了64%,施肥初期土壤NH+4-N和NO-3-N积累量显著低于CK。NBPT和DCD组合研究结果表明,在NBPT添加浓度为尿素氮量的0.1%,DCD为1%的低浓度水平下,土壤累积氨挥发量较CK降低了16.7%,同时土壤NH+4-N积累量增加趋势缓慢,但硝化抑制率在施肥的第5 d后快速下降,土壤NO-3-N积累量快速增加,氮素淋溶损失的风险加大;随着DCD添加浓度增加(2%~5%),其硝化抑制率显著增加,土壤NO-3-N积累量显著降低,但氨挥发损失量显著增大;相关性分析得出,土壤氨挥发速率与NH+4-N积累量呈正相关,与NO-3-N积累量呈负相关。综合分析得出,0.1%NBPT配施2%~3%的DCD时,土壤氨挥发损失量相对较低,土壤有效态氮积累量较高,且在土壤中滞留时间相对较长,可推荐为灌区碱性灌淤土尿素氮肥与2种抑制剂配施的最佳组合。

施钾对中低肥力灌淤土春小麦产量及品质的影响

在宁夏灌淤土中低土壤肥力条件下,采用钾肥施肥梯度法研究施钾对宁夏春小麦产量及品质的影响。结果表明,在中低肥力条件下,施钾对春小麦有显著的增产效果,增产幅度2.1%~9.1%,平均增产5.4%,钾肥用量为75 kg/hm2增产效果最好,较对照增产9.1%,每千克K2O增产春小麦8.2 kg,折合经济效益为930元/hm2;适宜的施钾量下,春小麦叶面积系数、叶绿素含量（SPAD值）、干物质积累以及籽粒、穗颖及茎鞘的含氮量有显著的提高,籽粒蛋白质含量、沉降值和面筋含量等品质性状也有改善。本试验条件下,施钾量（K2O）以45~75 kg/hm2为宜,有利于春小麦产量和品质同步提高,实现优质、高产、高效。

灌淤土壤可溶性盐分空间变异性与棉花生长关系研究

运用地统计学方法 ,在灌淤土壤上进行了棉田土壤可溶性盐分的空间变异规律与棉花生长关系系统研究。传统统计学分析表明土壤盐分测试数据基本符合正态分布 ;在一定取样间距下 ,土壤可溶性盐分的田间合理取样数目为 2 7。半方差分析显示 :土壤可溶性盐分具有中等的水平变异性 ,但随着取样深度的增加未表现出明显的垂直变异特性 ;随着棉花的生长发育 ,土壤可溶性盐分呈现出逐渐减弱的时间变异规律 ,采用直线或曲线拟合方程估计了可溶性盐分的半方差图及其参数 ,并绘制了其相应的等值线图。土壤可溶性盐分与棉花产量之间的相关分析表明 :可溶性盐分含量与棉花产量之间呈显著负相关关系 ,且花铃期的相关性较播前显著。

长期施肥下我国灌淤土粮食产量和土壤养分的变化

【目的】灌淤土是我国西北地区重要的粮食和经济作物土壤。了解灌淤土上作物产量的变化,及其对长期施肥的响应,以及灌淤土生产力的变化与其氮磷钾含量的关系,为西北地区作物增产和灌淤土培肥与可持续利用提供理论依据。【方法】1988到2004年间,在宁夏银川市、吴忠市、石嘴山市和新疆和田市典型灌淤土区域陆续建立了7个国家耕地质量监测点。2016年,利用时间趋势分析法,探讨了作物产量随时间的变化趋势,分析了长期不施肥和常规施肥条件下,玉米、小麦和水稻产量、产量变异系数、可持续性指数、增产率及地力贡献指数的变化特征,并进一步探讨了增产率与土壤养分的关系。【结果】灌淤土上小麦产量随时间呈现递增的趋势,在2004年达到最高(7.58 t/hm^2),之后保持稳定,2016年约为初始年产量的3倍;玉米产量随时间一直呈递增趋势,2016年平均产量为9.8 t/hm^2,约为初始年的两倍;水稻产量近年来变化不大。与不施肥相比,常规施肥下小麦、玉米(28年间)和水稻(8年间)分别平均增产3.43倍、3.20倍和1.21倍,产量可持续性指数分别提高了18.8%、148%和13.9%。监测以来,小麦和玉米农田的地力贡献指数略有下降,但变化不显著。水田的地力贡献指数以每年0.0125的速率增加。28年间,常规施肥使土壤全氮含量从0.4 g/kg提高到1.1 g/kg,有效磷和速效钾含量变化不大。小麦与玉米的增产率与土壤全氮含量呈显著直线正相关关系,小麦、玉米和水稻的平均氮肥农学效率分别为9.8、16.8和27.4 kg/kg。【结论】灌淤土上常规施肥(主要是氮肥)有效提高了玉米、小麦和水稻的产量。土壤全氮含量呈增加趋势,有效磷和有效钾含量基本平稳。土壤肥力对玉米和小麦产量的贡献呈下降趋势,对水稻产量的贡献高且平稳。因此,灌淤土应在合理施用氮肥的同时,注重采取提升地力,实现作物的高产和高效。

宁夏引黄灌区灌淤土壤磷累积状况及磷肥肥效研究

宁夏第二次土壤普查结果表明,灌淤耕地速效磷含量明显提高,平均含量由1985年的16.3 mg/kg增加到现在28.04 mg/kg。吴忠市利通区东塔乡国家农业科技示范园区磷肥肥效试验研究表明：土壤速效磷含量在50~60 mg/kg高水平下,小麦套玉米施磷效果较低,小麦玉米总产量肥料函数效应达显著水平,施P2O5最大量114kg/hm2,产量最大为12 245 kg/hm2,肥料农学效率为4.43 kg/kg P2O,肥料农学效率随施肥量增加而降低,施有机肥（45 t/hm2）条件下施磷无效;水稻施磷也无效。但为保持土壤养分平衡,小麦套种玉米、水稻分别需施P2O589、107kg/hm2。土壤含磷中下等水平,水稻施磷效果显著,特别是配施氮钾肥处理的磷肥农学效率最高达26.6 kg/kgP2O5。P2O5施量达到135 kg/hm2时则减产。当施P2O5量〉64 kg/hm2时产量随施磷量增加而降低,在此施磷量下产量最高为10 158 kg/hm2,磷肥农学效率23.3 kg/kg P2O5。

长期施肥对灌淤土养分状况变化的影响

探明灌淤土耕地在常规施肥下土壤养分状况变化及其与施肥关系,为灌淤土培肥及养分资源管理提供理论依据。采取统计分析的方法,阐明灌淤土4个代表性监测点常规施肥20年(1987-2006)来土壤养分含量变化及其与施肥量的关系。灌淤土长期耕作施肥20年后,土壤养分状况变化较为明显。其中,土壤有机质和土壤氮磷养分含量均表现出上升趋势,土壤有机质含量平均累计增加6.16 g/kg,年均增加0.32 g/kg,土壤全氮含量累计增加0.083g/kg,年均增加0.004 g/kg,土壤碱解氮、有效磷含量的年均增量分别为1.98,3.9 mg/kg;土壤速效钾含量呈现出下降趋势,平均累计减少63 mg/kg,年均减少3.3 mg/kg。灌淤土20年施肥监测结果表明,该土壤应采用有机、无机肥料相结合的施肥方式,合理调整化学肥料施肥比例,适当控制磷肥用量,增加氮素和钾素肥料用量,达到施肥平衡,提高耕地生产能力和培肥土壤的目的。

宁夏银北灌区灌淤土营养元素空间变异性研究

规则网格取样,传统统计学和地统计学方法分别进行资料分析,研究宁夏银北灌区灌淤土耕层土壤有机质和速效Ca、Mg、N、K、P、S含量分布特征及其空间变异性.结果表明,研究区土壤有机质、氨态N和速效K、P含量普遍较低,低于临界值的比例分别为100%、11.8%和22.7%,而Ca、Mg和S含量处于较高水平;速效Ca的变异系数最大为131.13%,其它元素变异系数32.97%～77.45%.利用球型模型对各元素的实验半变异函数进行拟合,结果表明,速效N在田间尺度的空间自相关性表现为纯块金效应,说明其空间变异性主要受灌溉、作物类型、施肥等随机因素影响.而有机质、Ca、Mg、K、S具有较强的空间结构,块金效应在1.6%～20%之间.由于速效P含量的预测值和测量值在0.01水平未达到显著相关,仅用普通克里格插值法绘制了土壤速效Ca、Mg、K、S含量分布图,以直观地反映其空间变异性.

南疆灌淤土区冬小麦水肥耦合效应研究

根据水肥耦合效应确定水肥管理方案是解决小麦生产中水肥管理联系不紧密、水肥利用效率不高的重要方法。采用正交旋转组合设计在南疆小麦主产区进行水肥耦合效应研究。结果表明:灌淤土上小麦水肥交互效应明显,灌水、氮肥、钾肥对小麦产量的影响均是正效应,磷肥对小麦产量的影响是负效应,但是灌水与氮肥和磷肥的交互作用是协同效应,与钾肥的交互作用是拮抗效应。根据水肥交互效应确定了不同条件下灌溉量、氮肥、磷肥、钾肥用量的阈值,并提出了冬小麦产量最高的水肥管理方案。

宁夏黄灌区灌淤土水力参数研究

对宁夏黄灌区灌淤土水力参数进行了较为系统的研究。研究结果表明,原状土与扰动土饱和导水率变化范围分别为10-100 cm/d和3-50 cm/d。原状土饱和导水率随土壤剖面变化规律与扰动土一致：随着土壤深度的增加,饱和导水率呈现高低往复变化。原状土和扰动土的饱和导水率受粘粒含量、密度、孔隙度影响较大,受有机质含量影响较小。原状土饱和导水率较扰动土大,约为扰动土的2-5倍,且变异性也大于扰动土。各土层水分特征曲线总体趋势是一致的,土壤含水率随土壤水吸力增加逐渐下降,当吸力高于一定值时,土壤含水率基本稳定,粘粒含量对土壤水分特征曲线影响较大。各土层水分扩散率变化范围为1.0×10-3-6 cm2/min,上层土体水分扩散率远小于下层土体。各土层水分扩散率（D）与土壤体积含水率（θ）皆呈指数函数变化。土壤粘粒含量、土壤孔隙度、土壤密度、土壤有机质含量对土壤水分扩散率均有一定影响。

利用方式对灌淤土团聚体稳定性及有机碳官能团特征的影响

为深入分析利用方式对农田土壤结构稳定性及有机碳化学性质的影响,采用干筛法、湿筛法等测定旱作和水田2种利用方式下灌淤土团聚体粒级分布,并计算土壤团聚体破坏率,同时应用同步辐射软X射线（XANES）测定其有机碳（SOC）官能团组成及变化特征。结果表明：旱作土壤以〉5mm大粒径团聚体为主（48.19%）,且大于水田土壤（38.16%）,而水田土壤则是微团聚体含量（32.94%）大于旱作（13.51%）;旱作方式土壤大粒径（〉1mm）团聚体破坏率小于水田方式,而小粒径（1-0.25mm）团聚体破坏率大于水田。随着团聚体粒径减小,土壤稳定性SOC官能团（芳香-C和O-烷基-C）相对百分含量减少,活性SOC官能团（羧基-C）相对百分含量增加,且SOC官能团的变化主要体现在粒径〉1mm的团聚体中;旱作方式下土壤活性SOC官能团（羧基-C）相对百分含量高于水田,稳定性SOC官能团（芳香-C、O-烷基-C）小于水田方式。与旱作方式相比,水田方式有利于土壤稳定性SOC官能团的积累,且可提高土壤有机碳化学稳定性和总有机碳含量。

灌淤土农田土壤有机碳及碳库管理指数对施肥措施的响应

为了探讨施肥对灌淤土水旱轮作农田土壤有机碳和碳库管理指数的影响特征,寻求合适的土壤增碳措施,在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系中,通过3 a田间定位试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥配施(NPK+M)、化肥+玉米秸秆(NPK+S)和农民习惯施肥(CON)6个不同施肥措施对0~20 cm耕层土壤总有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数的影响。结果表明,在同等氮素供应水平下,无论水田或旱地,NPK、M、NPK+M和NPK+S处理都能达到土壤增碳效果,3年的土壤培肥后,其土壤总有机碳和活性有机碳含量分别达10.03~10.60 g·kg^(-1)和3.00~4.35 g·kg^(-1),与试验前(9.92 g·kg^(-1)和2.48g·kg^(-1))相比分别提高了1.2%~6.8%和20.8%~75.2%,M处理显著高于CK。施用有机肥3 a以上,才能显著提高土壤碳库、碳库活度、活度指数和碳库管理指数。因此,从土壤总有机碳及其活性组分提升的角度考虑,应在平衡施用NPK的基础上,提倡水旱轮作农田长期增施有机肥来提高土壤碳库管理指数。

长期施肥对灌淤土小麦产量变化的影响

探明长期常规施肥下灌淤土小麦产量变化及其与施肥的关系,为灌淤土小麦施肥管理及提高作物产量提供理论依据。采取统计分析的方法,研究国家级土壤肥力长期监测点中灌淤土的4个代表性监测点常规施肥条件下小麦产量变化及其与施肥量的关系。结果表明,灌淤土长期耕作施肥近20年,小麦产量呈现出极显著的增长趋势,年均增加117 kg/hm2,多年平均产量5 354 kg/hm2;无肥区小麦产量则表现为下降趋势,年减产50 kg/hm2,多年平均产量1 420 kg/hm2。小麦产量与化肥NP、总施肥量(有机加无机)NPK均呈极显著正相关,其中前者呈对数关系,后者更接近直线相关,相关系数分别为0.699 5、0.395 5。小麦肥料农学利用效率平均年下降速率0.250 1 kg/kg,施肥区相对于无肥区的多年平均增产率371%,其中,在单施化肥情况下,前者平均年下降速率为1.766 4 kg/kg,后者表现出下降趋势,但不显著;而有机无机配施条件下,则前者有上升趋势,但不显著,后者年均增加30.9个百分点。施肥是增加灌淤土小麦产量的重要措施。采取有机无机肥料相结合的方式,在施足有机肥的基础上,适当控制磷肥施用量,增施氮钾肥可实现小麦高产、稳产。