商品有机肥对砂质潮土理化性状、冬小麦产量及养分积累的影响

为探明适宜砂质潮土地力提升和作物增产的商品有机肥,于2021—2022年在河南省新乡县开展冬小麦田间试验,以单施化肥为对照,研究不同商品有机肥(含炭有机无机复混肥、含菌复合肥、含菌有机肥、含炭有机肥、腐植酸有机肥)对砂质潮土理化性状、冬小麦产量及养分吸收利用的影响。结果表明,商品有机肥施用可实现冬小麦显著增产24.6%~49.7%,其中施用含炭有机无机复混肥和含炭有机肥分别增产49.7%、43.8%。施用含炭有机无机复混肥地上部氮、磷、钾积累量分别显著提高44.6%、43.1%、54.4%,施用含炭有机肥分别显著提高24.8%、33.5%、45.5%。施用商品有机肥可降低0~10 cm土壤容重,同时含炭有机无机复混肥、含菌复合肥、含炭有机肥、腐植酸有机肥分别显著提高砂质潮土有机碳和速效钾含量33.1%~44.8%、10.8%~16.7%。此外,含炭有机无机复混肥和含炭有机肥施用还能提高>0.25 mm土壤团聚体占比,显著提高土壤α-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酯酶活性。以上表明,含炭有机无机复混肥和含炭有机肥通过降低0~10 cm土壤容重,促进土壤大团聚体形成,提高有机碳、速效钾含量及土壤胞外酶活性,实现冬小麦产量及养分积累量的提高,是适用于砂质潮土的商品有机肥。

不同还田方式对砂质潮土理化性质及微生物的影响

为探索不同物料还田方式对中低产田砂质潮土的改良效果,在黄淮海平原麦玉轮作区典型砂质潮土上进行了连续6季的田间小区试验,设置全量秸秆翻耕还田(TS),秸秆等碳量的生物炭(TB)及半量秸秆半量生物炭配合翻耕还田(TSB),全量秸秆免耕覆盖还田(NTS)和半量秸秆半量生物炭配合免耕覆盖还田(NTSB),共5种还田方式。结果表明,与常规秸秆翻耕还田(TS)相比,生物炭翻耕还田(TB)显著降低土壤容重,增加玉米各个生育期土壤水分和p H值,有机质含量提升了16.4%,但TB处理的土壤大团聚体降低了21.2%和微生物数量降低了16.1%;翻耕秸秆配合生物炭还田(TSB)除了显著降低了大团聚体数量,对其余理化及微生物指标的影响均不显著;免耕模式下的秸秆还田(NTS)和秸秆生物炭配施(NTSB)分别在玉米生长的喇叭口期和收获期显著增加了土壤水分含量、耕层土壤的微生物数量和有效降低砂质潮土分形维数,对容重和有机质含量有一定的改善,其中NTSB有机质含量提升了14.9%和微生物数量增加了53.7%,对砂质潮土改良效果更好。总体来说,短期内用等碳量的生物炭替代秸秆翻耕还田更多的表现为物理的掺混效应,虽能有效提升土壤有机质含量,但不能有效改善砂质潮土的物理结构及生物性质,一半秸秆用生物炭替代还田对该类土壤的理化及微生物指标的改良效果也不显著,而免耕条件下秸秆配合生物碳还田效果最佳,可为砂质潮土的改良提供新的途径和理论依据。

钾肥运筹对砂质潮土冬小麦产量、品质及土壤钾素平衡的影响

为给黄淮海地区冬小麦合理施用钾肥提供依据,在砂质潮土上设置田间试验,研究了施钾量与钾肥运筹方式对冬小麦产量、品质及土壤钾素平衡的影响。结果表明,在作基肥一次施用情况下,钾肥不同用量的增产、增收效应以施钾(K2O)150 kg.ha-1时最佳;随着钾肥用量的增加,籽粒蛋白质含量、支链淀粉含量呈增加的趋势,直/支比呈降低的趋势;随着钾肥用量的增加,土壤速效钾含量和植株钾素积累量均升高,要保持土壤速效钾平衡,钾肥用量应达150 kg.ha-1以上。在相同施钾水平下,分次施钾的增产、增收效应、钾肥利用率均显著高于一次基施肥处理;分次施钾处理的籽粒蛋白质含量、直/支比低于钾肥一次基施的处理,籽粒支链淀粉含量则相反,但两处理之间上述指标的差异均未达显著水平。从钾肥的增产、增收效应,以及冬小麦对钾肥利用率、土壤钾素平衡的影响等方面综合分析,以施钾量150 kg.ha-1分次施用(5∶5)时效果最好,与不施钾处理相比可增产1 225.23 kg.ha-1,每公斤K2O增产8.17 kg,增收930.24元.ha-1,钾肥利用率为53.4%,并能够实现土壤速效钾的收支平衡。

钾肥对砂质潮土夏玉米产量及土壤钾素平衡的影响

在砂质潮土上设置田间试验,研究了不同施钾量与钾肥施用方式对夏玉米产量及土壤钾素平衡的影响。结果表明:随着钾肥用量的增加,夏玉米产量、土壤速效钾含量和植株钾素积累量均增加,要保持土壤速效钾平衡,钾肥用量应达150kg/hm2以上。相同施钾水平下,分次施钾的增产增收效应、钾肥当季回收率均显著高于一次基施肥处理。从钾肥的增产增收效应、钾肥当季回收率、土壤钾素平衡等多方面综合分析,以施钾量225kg/hm2分次施用时效果最好,与不施钾处理相比可增产1026kg/hm2,钾肥当季回收率为45.9%,并实现土壤速效钾的盈余。

砂质潮土水分特性研究

通过对黄泛平原砂质潮土水分特征曲线、比水容量、水分常数、渗透系数、孔隙状况及部分物理性质的测定,发现经验方程θ= AS- B在低、中吸力段(0.02×105 Pa～15.0×105Pa) 对土壤水分特征曲线有良好的模拟性。研究表明,砂质潮土有效水上限(田间持水量)为0.1×105Pa 吸力所对应的土壤湿度;易效水与难效水的吸力界点(毛管断裂湿度)以0.5×105Pa 为宜。研究发现并总结出砂质潮土水分特性为:持水量低,有效水少;渗透性强,释水量大;供水力小,耐旱性差。

分期灌溉与施肥耦合对砂质潮土地作物产量和水分利用效率的影响

为了提高砂质潮土水肥利用率，在通许县开展了分期灌溉与施肥耦合的试验研究。结果表明，分期灌溉和施肥能够显著提高小麦、玉米产量。与对照相比，各处理小麦产量增产2．10％-24．67％，其中l200m＾3／hm＾2灌水量分次灌溉比一次灌溉提高3．02％-7．55％，以灌水量1500m＾3／hm＾2分2次灌溉增产效果最好。l200m＾3／hm＾2灌水量分次灌溉的灌溉水水分利用效率比一次灌溉提高0．15-0．38kg／m＾3。小麦-玉米复合产量比对照提高4．40％-24．50％，以750＋750m＾3／hm＾2灌水处理增产效果最好，其中l200m＾3灌水量分次灌溉下产量比一次灌溉提高2．58％-7．89％，小麦-玉米全年水分利用效率提高0．9-l.65kg／（mm·hm＾2）。因此，砂质潮土区以灌水2次、每次灌水量600m＾3／hm＾2为宜。

砂质潮土不同土体构型对花生生长和土壤养分的影响

为探明砂质潮土不同土体构型对花生产量和土壤养分的影响,在清丰县浅位黏砂壤土、砂壤土和砂土上开展了花生不同氮（0、90、180 kg/hm2）、磷（0、90、135、180 kg/hm2）肥料配施增产增效试验。结果表明,氮磷配施对花生生长具有积极作用,不同生育期不同肥料配比处理个花生单穴分枝数和株高均高于对照,其中单穴分枝初花期增加1-7个、盛花期增加1-10个、盛果期和成熟期增加1-9个;株高增高,初花期增加1-6 cm、盛果期增加1-9 cm、盛花期和成熟期增加1-7 cm,但不同土体构型之间无显著差异。花生较对照增产6.01%-71.16%,其中砂壤土增产6.01%-67.58%,浅位黏砂壤土增产18.83%-68.19%,砂土增产14.46%-71.16%,均以N 180 kg/hm2＋P2O590 kg/hm2处理最好。其关键在于饱果数、百果重的增加,其中饱果数单穴增加1-9个,百果重增加8-39 g。同时,氮磷配施可有效提高土壤耕层有机质,相应施磷和施氮处理的有效磷和水解氮也有明显增加,但钾素表现为整体降低。因此,砂质潮土花生施肥应根据土体构型采用不同比例的氮磷配施,并将氮肥分期施用,有条件时适量补钾,从而提高肥料利用和产量。

不同保水措施对砂质潮土水分、微生物量及小麦产量的影响

通过研究不同保水措施对砂质潮土的保水效应、微生物量及小麦产量的影响,为中低产田砂质潮土的土壤改良及小麦产量提升提供科学依据。在黄淮海平原麦-玉轮作的典型砂质潮土区,设置常规耕作无保水措施的对照(T)、秸秆还田(TS)、生物炭还田(TB)、秸秆与生物炭配合还田(TS+B)和秸秆与保水剂配合还田(TS+W)5种田间保水措施。结果表明,与T相比,4种保水措施均显著提高了分蘖期土壤含水量,其中TS+W含水量最高,0~20 cm土层增加21.9%,20~40 cm土层增加69.4%,随着生育期延长,保水效果逐渐降低;与之相反,TS+B处理显著提高小麦生育后期的土壤含水量,在灌浆期提高18.8%,成熟期提高32.6%。在小麦分蘖期,0~20 cm土层各处理间微生物量碳无显著差异,与T相比,TS、TB和TS+W处理显著提高20~40 cm土层中土壤微生物量碳,分蘖期增幅最大的是TS,提高量为212.7%,灌浆期增量最大的是TS+W,提高31.6%。各处理小麦产量均有所增加,其中TS+W产量提升31.4%,其中仅TS+W与T处理达到差异显著水平。土壤水分与小麦产量性状、微生物量碳含量的相关分析发现,土壤水分含量是砂质潮土生产力低下的主要限制因素,主要在小麦分蘖期和拔节期影响小麦产量。4种保水措施均不同程度改善砂质潮土的理化性质,增加土壤含水量、微生物量和作物产量,其中秸秆和保水剂配合施用对砂质潮土小麦增产效果最佳。

砂质潮土冬小麦对氮肥的利用与氮素平衡

分析了不同施肥时期对砂质潮土小麦产量、氮素吸收与利用、土壤残留与氮素损失的影响。结果表明 ,氮肥在一半做底肥的基础上 ,以拔节期追肥小麦产量最高。在返青期与孕穗期追肥之间 ,低氮肥用量情况下 ,以孕穗期追施小麦产量较高 ,而在高氮肥用量时二者没有差异。氮肥一半做追肥施用植株吸收氮量比氮肥全部做底肥显著提高 ,这种提高主要来自肥料氮。拔节期追肥利用率最高。小麦收获后土壤中肥料残留氮的 31 7%～ 66 8%分布在 0～ 40cm土层内 ,且随施肥时间的推迟 ,0～ 40cm土层内残留氮所占的比例增加 ,而底施和返青期追施的氮肥在下层残留的比例高于后期追肥 ,其在 80～ 1 0 0cm土层的累积量甚至超过了表层土壤残留量。但后期追肥氮素挥发损失严重。

施用麦糠对砂质潮土物理性状及小麦产量的影响

为了探讨改善砂质潮土结构性差、物理性状不良的农艺措施,提高砂土生产能力,运用田间试验及土壤分析方法,在豫东砂质潮土区现行的生产、生态及技术条件下,研究了施用麦糠对土壤物理性状及小麦产量的影响。结果表明,施用麦糠750~4 500kg/hm2,0~20cm土层土壤容重降低0.04~0.12g/cm^3,土壤坚实度平均降低0.46~1.02kg/cm^3,饱和导水率下降0.56~2.67cm/h,毛管持水量及吸湿量分别提高1.4~5.2、0.02~0.25个百分点,0~40cm土体保水能力增强;5~2mm、2~1mm、1~0.5mm水稳性团粒结构体均增加,其相关系数分别为0.905^＊＊、0.767^＊＊、0.883^＊＊。砂质潮土麦田施用麦糠小麦穗部性状明显改善,产量构成因素协调,小麦增产5.1%~21.7%,平均15.2%;每100kg麦糠增产小麦41.3~64.0kg,平均53.0kg。麦糠的适宜用量为2 250~3 750kg/hm^2。

砂质潮土中五种磺胺类药物的高效液相色谱检测方法

建立了固相萃取-高效液相色谱法（SPE-HPLC）测定砂质潮土中磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺甲氧嗪、磺胺-5-甲氧嘧啶、磺胺甲恶唑5种磺胺类药物残留的方法。优化后的色谱条件为：流动相比例为磷酸缓冲液（pH=2.3）∶乙睛=80∶20（V/V）,流速1.0 mL/min,检测波长270 nm,柱温35℃,进样体积20μL。在优化条件下,5种磺胺类药物的最低检测限在2.4~4.9μg/kg之间,方法的线性范围为0.2~20 mg/kg,线性相关系数均达到0.999 9。砂质潮土中,在添加浓度为0.5、1.5 mg/kg磺胺类药物时平均回收率范围为70.03%~89.65%,相对标准偏差≤10%,能够满足实际样品的分析要求。

钾素用量对砂质潮土养分含量及小麦产量和品质的影响

在砂质潮土上进行了一次性基施不同用量K2O(不施钾肥、93.75kg/hm2、187.50kg/hm2、281.25kg/hm2、375.00kg/hm2、562.50kg/hm2)试验,研究其对土壤养分含量及冬小麦产量和品质的影响。结果表明,施钾量在0.00～375.00kg/hm2的范围内,随着施钾量的增加,小麦产量和品质均呈提高的趋势,超过375.00kg/hm2时,小麦产量和籽粒品质呈下降趋势。随着施钾量的增加,土壤中的速效钾含量不断升高,其他养分含量无明显的变化。要保持土壤中速效钾平衡,达到小麦优质高产,以施钾(K2O)281.25～375.00kg/hm2为宜。

施肥结构对砂质潮土有机质及氮磷钾养分变化的影响

通过在砂质潮土上10年长期定位试验,研究了不同施肥结构对作物产量和土壤有机质及N、P、K等养分在土体中变化的影响。结果表明,单施N肥小麦减产21.1％～34.3％,玉米则增产155.9％～209.7％;单施P肥小麦增产29.3％～39.7％,玉米减产50.4％～63.0％;而N、P肥配施小麦、玉米分别增产3.43～5.79倍和3.04～4.23倍。施有机肥能显著提高作物产量和土壤养分含量,而N、P肥单施或配施仅能维持较低有机质水平,且土壤K耗竭严重。单施N肥N素易于下淋,而N、P肥配施有利于N在土壤上层的保持。有机肥配施N肥或N、P肥是较好的施肥结构。

砂质潮土农田土壤水分定位研究

根据土壤物理性质测定和水分定位观测结果 ,结合当地气候、作物生育特点 ,将黄泛平原青砂潮土土壤水分垂直性分布划分为 :速变层 ( 0 cm～ 1 0 cm) ,活跃层 ( 1 0 cm～ 30cm )和稳定层 ( 30 cm以下 ) ,将土壤水分季节性动态划分成 :强烈腾发期 ( 4月 1日～ 7月 1 0日 ) ,补充下淋期 ( 7月 1 1日～ 9月 2 0日 ) ,缓慢消耗期 ( 9月 2 1日～ 1 1月 1 0日 )和相对稳定期 ( 1 1月 1 1日～翌年 3月 31日 )。

砂质潮土小麦套作花生水分综合调控技术研究初报

通过对粗沙潮土小麦套作花生轮作制施用有机肥、灌水和覆盖研究表明，三者均显著提高了小麦产量，有机肥与覆盖提高了花生产量，小麦产量与花生产量分别与它们成抛物线关系。以小麦为例，最高产量用量为有机肥５６６９．８ｋｇ／６６６．７ｍ２，灌水定额３２．４ｍ３／（６６６．７ｍ２·次），覆盖３３３．４ｋｇ／６６６．７ｍ２。最佳经济用量分别为２２３３．６ｋｇ／６６６．７ｍ２，２０．７ｍ３／６６６．７ｍ２和２２９．６ｋｇ／６６６．７ｍ２。同时还分析了三因素对水量平衡和小麦、花生产量构成因素的影响。灌水尽管在来水中不是最主要的，但渗漏量、蒸散量分别与之呈正相关，砂土小麦以每次灌２０ｍ３／６６６．７ｍ２～３０ｍ３／６６６．７ｍ２为宜。施用有机肥和覆盖均能提高土壤耕层蓄水能力，尤其有机肥能提高水分利用效率，但过量施用有机肥小麦成穗率和花生经济系数降低，有机肥用量宜在２３００ｋｇ／６６６．７ｍ２～５０００ｋｇ／６６６．７ｍ２，而覆盖宜在２３０ｋｇ／６６６．７ｍ２～４５０ｋｇ／６６６．７ｍ２。

砂质潮土区花生氮磷肥施用技术初探

对砂质潮土区花生施用氨肥的时期及氮肥与磷肥适宜用量和配比进行了研究,建立了氯、磷肥料效应的函数模型,分析了氮、磷肥的产量效应及其互作效应,分别求得了最高产量、经济最佳产量以及不同产量水平最低成本的氮、磷肥适宜用量和比例。

砂质潮土小麦成穗规律及其增穗途径的研究

经过２年对砂质潮土小麦分蘖力、群体动态及成穗特点的研究表明，砂质潮土小麦具有较强的分蘖能力，可达到高产水平所需的群体头数，但其分蘖下降死亡快，成穗率低。在小麦生长前期施用较高水平氮肥也不能满足小麦后期生长需求，而加强起身—拔节期的肥水管理是该区增加单位面积穗数的主要途径。

砂质潮土小麦不同施肥灌水制研究

对粗砂潮土小麦不同施肥灌水制研究结果表明：砂质潮土施肥后立即灌水，小麦产量和土壤耕层水解氮含量显著降低，与施前灌水相比，小麦产量减低７．２６％～１１．８６％；０～２０ｃｍ及２０～４０ｃｍ土壤水解氮分别降低５９．２％和３５．８％，因此，该土壤应避免施肥后立即灌水；同时，氮肥以基施和返青期追施各半为宜。

砂质潮土区不同小麦品种的施钾效应

为给砂质潮土小麦生产中合理施钾提供理论依据,在河南省新郑砂质潮土上设置0kg·hm-2(K0)、60kg·hm-2(K1)、120kg·hm-2(K2)、180kg·hm-2(K3)和300kg·hm-2(K4)5个施钾(K2O)水平,以小麦品种矮抗58和豫农035为材料,研究了钾肥对不同小麦品种籽粒产量、蛋白质含量、氮钾养分累积、钾肥利用率等指标的影响。结果表明,随着施钾量的增加,冬小麦籽粒产量和蛋白质含量均呈先增加后降低的趋势,其中矮抗58和豫农035籽粒产量分别在K2、K3时达到最高;钾肥农学效率随着施钾量的增加而降低,在施钾量低于K3时,矮抗58的钾肥农学效率显著高于豫农035;施钾可促进两个品种对氮和钾的吸收,其中矮抗58、豫农035氮素积累量分别于K2、K3下达到最大,钾素积累量均在K3下最大,同一施钾处理下矮抗58的吸氮量、吸钾量明显高于豫农035;两个品种的钾肥利用率均以K1处理最高,在施钾量低于K3时,矮抗58的钾肥利用率显著高于豫农035。在本试验条件下,矮抗58对钾肥反应优于豫农035,适宜在砂质潮土条件下推广应用,推荐施钾量为120kg·hm-2。

连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响

【目的】研究施用无机和有机土壤改良剂对团聚体形成和作物产量的影响,为新型土壤改良剂的应用提供理论依据。【方法】以河北廊坊砂质潮土为研究对象,以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂(SC)和以凹凸棒土为核心材料的无机土壤改良剂(SA)为试材,进行4年(2015—2019)定位试验。试验设4个处理:单施化肥(CK)、化肥+无机改良剂(SA)、化肥+有机改良剂(SC)、化肥+无机改良剂+有机改良剂(SCA)。种植方式为小麦–玉米轮作。2019年小麦和玉米收获后,测定作物产量并采集耕层土壤,测定土壤理化指标、微生物量碳氮含量、团聚体组成及其碳氮含量。【结果】在小麦季和玉米季,SCA处理均可显著提高作物产量,较CK处理分别提高了54.16%和24.26%;在小麦季,SC处理较CK处理显著提高土壤全氮(TN)、有机碳(SOC)、速效钾(AK)和有效磷(AP)含量,微生物量碳(MBC)显著提高8.82%,pH显著降低3.19%;在玉米季,SCA处理较CK显著提高了土壤TN、SOC、AK、AP含量,MBC显著提高了33.65%,土壤pH显著降低了5.92%;在小麦季和玉米季,土壤团聚体均以粒径0.053~0.25 mm为主;与CK处理相比,小麦季SC处理土壤粒径>0.25 mm的大团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著提高42.51%、22.41%和20.35%,玉米季SCA处理3个指标分别显著提高68.71%、35.47%和29.65%;各粒级团聚体中SOC和TN含量都以粒径>0.25 mm大团聚体最高,且SCA处理显著增加土壤各级别团聚体SOC和TN含量;施用土壤改良剂增加粒径>0.25 mm大团聚体SOC和TN贡献率,小麦季SC处理较CK处理分别增加了29.06%和69.24%,玉米季SCA处理较CK处理分别增加了61.62%和114.20%;通过冗余分析和结构方程模型分析发现,粒径>0.25 mm大团聚体与pH呈负相关关系,与AP、MBC、SOC以及各粒级团聚体中碳含量呈正相关关系;稳定的团聚体结构会影响SOC含量和pH,改善土壤C/N,进而影响作物产量。【结论】在砂质土壤上,单独施用以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂或与无机土壤改良剂配施均可改善土壤理化性质,促进大团聚体形成,提高团聚体稳定性,稳定的土壤团聚体可通过改善土壤碳氮比以提高作物产量。