基于土壤肥力质量综合指数评价化肥与有机肥配施对红壤稻田肥力的提升作用

【目的】准确评价有机肥料提高农田土壤肥力的效果,是正确选择土壤培肥措施的基础。通过比较两种土壤肥力质量综合指数的计算方法评价有机肥培肥效果的可行性。【方法】3年田间定位试验(2015—2017)在长江中下游的红壤双季稻田进行。共设7个处理:不施肥(CK),等氮磷钾投入量下的单施化肥(CF)和一半化肥氮配施一半的牛粪(+CM)、猪粪(+PM)、鸡粪(+ChM)、绿肥(+GM)与秸秆(+SR)。在2017年晚稻收获后,采集耕层土壤样品,分析土壤理化性状和土壤生物学性状。筛选用于评价土壤肥力的指标,用雷达图分析稻田土壤肥力水平的制约因素,采用土壤肥力质量综合指数(IFI)评价不同有机肥料的培肥效果。【结果】1)团聚体结构、pH、有机质3个指标属于弱变异性,其余指标属于中等强度变异,以有效锌、有效磷以及酸性磷酸酶的变异系数较大,对施肥处理的响应比较灵敏;2)由隶属度值制成的雷达图显示,土壤阳离子交换量(CEC)、速效钾与全磷含量是制约稻田土壤肥力水平最主要的3个因子;3)运用全量数据集与最小数据集计算的肥力指数IFI均表明,相对于不施肥CK,6个施肥处理均可以显著提高土壤肥力指数IFI,5个有机无机肥配施处理的IFI均显著高于单施化肥处理,且+PM与+ChM处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理;在全量数据集下,+SR处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理,而在最小数据集下,3个处理间差异不显著;4)全量数据集的土壤肥力质量综合指数IFITDS和最小数据集的土壤肥力质量综合指数IFIMDS均与双季稻总产量呈极显著正相关关系。【结论】基于全量数据集和基于最小数据集的土壤肥力质量综合指数(IFITDS、IFIMDS)均可客观表征土壤肥力质量。依据该指标,化肥配施猪粪提高土壤肥力的效果最佳,其次是配施鸡粪或秸秆,最低是配施牛粪或紫云英绿肥。

豫西长期不同耕作下土壤肥力质量评价

基于河南洛阳长期定位试验(1999—2021年),分析不同耕作措施对土壤化学和生物性状的影响,采用隶属度函数和主成分分析法计算土壤肥力质量综合指数,评估豫西长期不同耕作制度下土壤肥力差异。选取传统耕作(CT)、免耕(NT)、深松(SS)和小麦-花生轮作(TC)共4个耕作处理,采集0~20和20~40 cm的土壤,测定土壤有机碳等指标,分析不同耕作对土壤肥力质量的影响。结果表明:(1)与传统耕作相比,免耕、深松和小麦-花生轮作处理显著提高了0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、硝态氮和速效钾含量,降低了土壤全磷和有效磷含量;而在20~40 cm土层小麦-花生轮作和传统耕作土壤养分含量更高。(2)相比于传统耕作,免耕显著提升了0~20 cm土层微生物量碳含量19.14%;免耕和深松显著提高了0~20 cm土壤亮氨酸氨基肽酶的活性;小麦-花生轮作土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶酶活性最高。(3)4种耕作措施下0~20 cm土壤肥力质量综合指数从大到小的排序为小麦-花生轮作>免耕>深松>传统耕作,20~40 cm土层为小麦-花生轮作>传统耕作>深松>免耕。综上所述,免耕和深松提高了表层土壤有机碳等指标,改善了土壤肥力质量,小麦与豆科作物轮作也提升了土壤肥力质量。因此,与传统耕作相比,在豫西开展保护性耕作可以有效改善土壤质量。

土壤肥力质量与施氮量对小麦氮肥利用效率的综合定量关系研究

耕地土壤肥力及施氮量对于小麦产量和氮肥利用率均具有重要影响,但它们综合影响的定量关系及相对贡献率并不清楚。在太湖流域常熟市研究区,通过设置不同土壤肥力与施氮量的小麦田间试验,研究施氮量、土壤肥力综合质量指数对小麦产量和氮肥利用率的影响,并利用多元回归方法拟合他们之间的定量关系方程,分析揭示施氮量与土壤肥力综合质量指数对小麦产量和氮肥利用率综合影响的相对贡献率。结果表明,提升施氮量和土壤肥力综合质量指数,有利于增加小麦产量,但不利于小麦氮肥利用率提升;土壤肥力综合质量指数对小麦产量和氮肥利用率的影响大于施氮量,两者对产量和氮肥利用率的相对贡献率比值分别为1.09∶1和1.32∶1。表明通过提升土壤综合肥力、削减氮肥施用量,达到粮食与生态双重安全目标,培育和提升耕地土壤质量显得更为基本和重要。

施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响

通过田间小区试验,分析了不同用量的生物炭处理下(0,10,20,30,40 t/hm^2)0-17,17-29 cm土层土壤的理化性质、重金属钝化及酶活性的影响。采用IFI(土壤肥力综合质量指数)评价了土壤肥力状况。结果表明:施用生物炭可以改善红壤的理化性状,降低土壤容重,提高土壤的孔隙度、饱和含水量、pH、CEC、有机质、有效磷、铵态氮和全氮及DOC含量;同时提高土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性。土壤有效态Cd和Pb含量均随生物炭施用量的增加而减少;而有效态As含量则随生物炭施用量的增加呈先增后减的趋势,三者均在生物炭施用量为40 t/hm^2时为最小值。利用IFI对土壤肥力综合质量进行评价可知,在不同生物炭用量条件下土壤肥力综合质量指数依次为A30>A40>A20>A10>CK,相应的土壤肥力综合质量指数分别为0.64,0.62,0.57,0.47,0.44。评价结果表明在生物炭施用量为30 t/hm^2时,红壤的肥力改良效果最佳。因此,采用适量的生物炭可修复重金属对红壤性水稻土的污染,并改善土壤肥力状况。

石灰配施微生物菌剂对大豆套种西瓜产量和红壤肥力的影响

以提高红壤肥力,增加大豆、西瓜产量为目标,研究了石灰配施微生物菌剂对大豆套作西瓜产量及红壤肥力的影响。试验共设置了CK(常规施肥对照)、L(在常规施肥基础上配施石灰)、M(在常规施肥基础上配施微生物菌剂)、L+M(在常规施肥基础上配施石灰和微生物菌剂)4个处理。结果表明,与CK相比,L、M、L+M处理的鲜食大豆产量分别提高了18.40%、22.45%和32.96%,西瓜产量分别增加了15.20%、27.20%和41.37%;与CK相比,L+M处理下土壤速效氮、速效磷、速效钾含量分别提高了43.49%、48.21%和23.91%,同时土壤pH提高了0.69个单位;综合肥力质量指数与鲜食大豆和西瓜产量均呈显著的正相关关系(P<0.05)。由此可知,在红壤旱地上,配施石灰和微生物菌剂可以显著提升大豆套种西瓜模式的作物产量,并显著改善土壤氮、磷、钾速效养分的供应状况,从而增加土壤综合肥力质量指数。

内蒙古黄土丘陵区土地利用与土壤肥力的关系

为了研究不同土地利用方式与土壤肥力和土地退化的关系,以内蒙古黄土丘陵区为对象,选取耕地、草地、撂荒地、灌木林地和乔木林地5种土地利用类型的9个土壤理化指标,计算了不同土地利用类型的土壤肥力综合指数及土壤退化指数。结果表明:研究区内不同土地利用类型的土壤指标均存在显著性差异。5种土地利用类型的土壤肥力综合指数得分为耕地>草地>灌木林地>乔木林地>撂荒地。撂荒地和乔木林地土壤退化指数为负值;灌木林地和耕地土壤退化指数为正值。不同土地利用对土壤肥力影响不同,土壤肥力综合指数与土壤退化指数存在良好的线性关系。