过量施肥对设施农田土壤生态环境的影响

采用调查研究与化学分析相结合的方法,对设施农田土壤生态环境恶化的原因进行了初步研究。结果表明,长期过量施肥导致了设施农田土壤环境的恶化。土壤速效P、速效K累积量很高,分别达691.9和623.5 mg.kg-1,100%处于高水平;碱解N含量较低,平均为138 mg.kg-1;土壤盐分含量为0.168%,80%的样本出现盐渍化现象;土壤pH值呈下降趋势,较露地下降了0.3;有机质含量较低,平均值为16.5 g.kg-1;土壤有效Zn、Mn、Cu含量都处于中高水平,大量元素和微量元素的比例失调。

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5a平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥(NK)、平衡施用氮磷钾无机肥(NPK)、无机氮磷钾肥配施硅肥(NPKSi)、无机氮磷钾肥配施有机肥(无机肥占3/5)、NPK基础上增施磷肥(NKhP)、NPKM基础上增施磷肥(NKhPM)处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥(NK)平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳(MBC)平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理(NKhP)虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳(MBC)降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理(包括NKhP、NKhPM)易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。

“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系

施肥是与产量、品质、成本、土壤培肥、污染等问题密切相关的复合生态系统物质循环调控的重要措施。以实现经济效益、生态效益和社会效益的综合效益最佳为目标 ,建立了“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系 ,结合国情提出“生态平衡施肥”实现的关键条件和具体模式。“生态平衡施肥”是以施肥系统养分循环原理“通用施肥模型”为理论基础 ,以实用和高新技术优化组装的技术体系为实现手段 ,以“生态型肥料”为载体的新的施肥系统。“通用施肥模型”建立在质量守恒定律和有效养分转化关系基础上。“生态型肥料”是同时满足高产、低投、没有污染等多目标的最佳肥料投入组合 ,其技术体系包括 :肥料改性、根域或肥域土壤条件改善、减少养分投入、养分再利用和循环技术 ;“生态平衡施肥模型”“特征参数”试验方法、专用肥配方试验方法 ;土壤有效养分速测方法 ;

不同施肥对缺钾红壤性水稻土的生态效应

【目的】研究不同配方施肥对缺钾水稻土的生态效应。【方法】采取盆栽方式对长期缺施钾肥水稻土进行了三年半施肥试验。施肥处理为氮、磷、钾平衡施肥同时结合施用适量的与水稻营养密切相关的硅、钾、有机肥。【结果】平衡施用氮、磷、钾肥能使水稻健康生长,显著提高了养分利用率和水稻产量,水稻增产幅度达27.7%(NPK处理)至51.5%(NPKSi处理)。水稻健康生长又促使其根系分泌物量增大,泌氧增多,稻田土壤细菌数量、微生物活度、微生物量碳、微生物量磷及微生物量氮含量显著提高,其中MBC增幅达33.9%(NPK处理)至47.3%(NPKSi处理),从而强化了微生物生态系统的供肥能力,增强了稻田生态系统功能。而长期过量施用钾肥(NPhK)虽提高了土壤钾含量,但相对不施钾肥处理(NP)水稻增产不显著,土壤微生物非正常生长,稻田生态系统质量没有明显改善。各处理比较,NPKSi处理生态效应最佳,以下依次是NPKM、NPhKM和NPK。NPhK对稻田生态系统产生负效应。【结论】平衡施用氮、磷、钾肥是改善缺钾水稻土质量的有效措施,其中在平衡施用无机氮、磷、钾肥的基础上增施硅肥或有机肥效果尤为显著。

黑龙江省不同农业生态区大豆平衡施肥效果研究

在明确黑龙江省大豆主产区土壤养分限制因子和农民施肥信息的基础上,根据李比希最小养分率原理设计施肥最佳处理(optimal treatment,OPT),在OPT基础上设计减素处理,进行多年、多点田间小区试验。结果表明:大豆平衡施肥经济效益显著。与OPT相比,不施氮肥、磷肥和钾肥,大豆分别减产14.9%、14.7%和18.2%;不施硫肥、硼肥和锌肥分别减产6.7%、8.2%和6.5%。OPT处理大豆氮肥、磷肥和钾肥养分回收率分别平均为39.6%、24.6%和41.8%;农学效率分别平均为8.86,5.48和6.82 kg·kg-1;氮、磷、钾的表观平衡系数分别平均为0.26,1.26,0.90。黑龙江省大豆养分高效管理运筹策略是东部三江平原农业生态区重点补充磷肥和硼肥,北部高寒农业生态区重点补充钾肥,中西部干旱、半干旱农业生态区重点补充硫肥、锌肥和硼肥。

生态平衡施肥模型与肥料效应函数模型关系研究

本文从理论上推导出生态平衡施肥模型及其特征参数模型的一般应用表达式,进而建立了区域生态平衡施肥模型和区域特征参数模型,最后介绍了区域生态平衡施肥模型和地块施肥模型参数的求解方法和预测施肥量方法。研究表明:肥料效应函数模型是生态平衡施肥模型在不考虑土壤有效养分因素情况下的特例;区域生态平衡施肥模型能够满足地块半定量施肥预测的需求。

生态平衡施肥模型与目标产量施肥模型比较研究

对目标产量施肥模型特点、弊端和预测施肥量精度等进行了综合研究,并与生态平衡施肥模型进行了比较。结果表明:尽管目标产量施肥模型构建合理,参数获得容易,但参数多,参数易变,参数准确测定困难,参数间存在相互影响关系,模型中没有考虑土壤有效养分平衡或变化,因此,它难以作为精确施肥模型使用;与其相比,生态平衡施肥模型将施肥系统中诸多变量统一在质量守恒定律之下,具有测土施肥模型和肥料效应函数模型的双重功能,参数变异小,参数易于获得和预测施肥量准确等诸多优点。

冬油菜与杂草对长期不同施肥的差异性适应

研究长期水旱轮作条件下,施肥模式对田间冬油菜、杂草、土壤养分及冬油菜–杂草空间分布的影响,为长江流域冬油菜轻简化生产提供依据。2011年在湖北省粮油主产区——江汉平原布置水稻–冬油菜轮作肥效定位试验。2016年冬油菜收获期,调查农田杂草群落多样性和分析油菜–杂草–土壤养分三者状况。结果表明,长期土壤养分亏缺会显著影响油菜–杂草的生长和空间分布、形成不同的杂草优势群落。平衡施肥(NPK处理)有助于增加冬油菜根茎粗、有效分枝数、角果数和最终产量,降低杂草总生物量,提高杂草群落多样性Shannon-Wiener指数。与NPK处理相比,–N、–P和–K均会不同程度地降低籽粒、茎秆、角壳和杂草的养分吸收量,尤以–P处理降幅最为明显。与土壤养分含量的初始值相比,长期不施用化肥会引起土壤氮磷钾有效含量下降,尤其对于土壤钾,现有平衡施肥措施不足以弥补农田钾素亏缺,应重视秸秆还田的补钾效果。总之,长期科学的农田养分管理与调控措施,不仅可以降低杂草对冬油菜的危害、增强生物多样性和形成良性的油菜-杂草竞争环境,也有利于减少化学药剂使用、推动冬油菜的轻简化生产。

“生态平衡施肥”——施肥理论和技术体系的创新

施肥与产量、品质、成本、土壤培肥、食品污染和环境污染等问题密切相关 ,它是社会—经济—自然复合生态系统物质循环调控的重要措施。“生态平衡施肥”是以施肥系统养分循环原理—“通用施肥模型”为理论基础 ,以实用和高新技术优化组装的技术体系为实现手段 ,以“生态型肥料”为载体的新的施肥系统。

肥效评价的生态平衡施肥理论体系、指标体系及其实证

根据生态平衡施肥理论和实践,在综合评价肥料利用率及其算法前提下,提出了肥效评价的生态平衡施肥理论体系和指标体系,并进行了实证。理论体系包括:(1)以生态平衡施肥的多目标优化施肥为核心内容,即生态平衡施肥是以适宜的肥料成本、保证粮食产量和品质、持续培肥或保持土壤肥力平衡、减少施肥污染的多目标优化;(2)从操作上定义了多个评价指标,并可通过普通肥料田间试验求算;(3)指标体系包括评价肥效和指导施肥双重功能;(4)确立了肥效评价指标体系建立的方法。指标体系包括4方面9项指标:①用产量评价的指标有肥料转化率、最低肥料转化率、最高肥料转化率、平均肥料转化率;②考虑对环境负面影响的指标有肥料离土率、生态施肥量上限;③考虑土壤培肥的指标有培肥施肥量下限;④考虑土壤和肥料共同作用的指标有土壤-肥料养分表观转化率和土壤-肥料养分表观离土率。

肥效评价的生态平衡施肥指标体系的应用

本文以肥效评价的生态平衡施肥理论体系为基础,对生态平衡施肥指标体系进行了研究。(1)以肥料转化率为基础建立了全量养分通用施肥模型和参数体系:在Wj=Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj>Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj<Wi状态下,模型为Win=Wyield/Ks-yield+(Wj-W)i,参数为产量、肥料转化率和(Wj-W)i。(2)以肥料离土率为基础建立了肥料离土估算模型和参数体系:在Wj=Wi状态下,全量养分通用离土模型为Wleave=Win×Kleave或Kleave=1-Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj>Wi状态下,模型为Wleave=Kleave×Win或Kleave=1-Kyield-Kfertilization,参数为产量、肥料转化率和(Wj-W)i或Kfertilization。(3)以肥料培肥率为基础建立了土壤培肥模型和参数体系:在Wj>Wi时,肥料培肥率模型为Kfertilization=(Wj-W)i/Win,参数为产量和肥料培肥率。(4)以中长期定位试验为例说明了以上模型的应用方法和过程。

通用施肥模型及其应用

基于生态平衡施肥理论和多年实践,建立了通用施肥模型及其若干应用模式。(1)不进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为"肥料转化率+肥料离土率+肥料培肥率=1";当Wj<Wi时的通用施肥模型表达式为"土壤-肥料转化率+土壤-肥料离土率=1"。(2)进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为"肥料经济产量转化率+肥料离土率+肥料培肥率=1";当Wj<Wi时的通用施肥模型表达式为"土壤-肥料经济产量转化率+土壤-肥料离土率=1"。基于以上理论和方法,分别对肥料长期定位试验、示踪试验、普通肥料田间试验、轮作栽培模式情况下的通用施肥模型进行了讨论;并介绍了参数计算过程。根据实际工作需要,对通用施肥模型进行了简化,分别定义了土壤-化肥养分生物产量转化率、土壤-化肥养分籽粒产量转化率两个参数和相应的施肥模型。最后简介了通用施肥模型多年实践情况。

新疆南疆棉花生态平衡施肥决策支持系统研究

阐述了生态平衡施肥的概念、原理,按照生态平衡施肥原理建立新疆南疆棉花生态平衡施肥决策支持系统,同时介绍了系统设计、系统功能,该系统能根据测定土壤养分状况给出不同土壤及生态因子的生态平衡施肥方案,从而实现棉花生产管理的定量决策。

寒地水稻生态平衡施肥决策支持系统的设计

阐述了生态平衡施肥的概念、原理和原则,按照生态平衡施肥原理建立寒地水稻生态平衡施肥决策支持系统,同时介绍了系统设计、系统功能以及系统运行环境,能根据测定土壤养分状况给出不同土壤以及生态因子的生态平衡施肥方案,为推广生态平衡施肥生产和供应高效专用肥料提供保障。

一种微平衡生态肥对茶叶产量与品质的影响研究初报

以一种微平衡生态肥为试验对象,采用与菜籽饼等量、等价进行施肥处理,研究该微平衡生态肥在茶园施用效果。结果表明:施用润丰达微平衡生态肥,促进了茶树生长,一定程度上提高了茶叶产量与品质。

生态平衡施肥追肥预测方法

从全国和各地区追肥比例入手,分析了追肥预测方法的必要性和实践价值。在此基础上,提出生态平衡施肥追肥量确定的"天-地-作物概念模型",重点介绍了在正常年型追肥量基础上如何确定追肥修正系数的方法,包括宏观专家经验方法、微观田间试验方法、根据历年化肥用量波动的确定方法、根据历年单产波动确定的方法、根据氮肥单位用量估算的确定方法;最后归纳出追肥修正系数确定方法的优化过程,并阐述了追肥预报信息化的必要性。结果表明:根据历年化肥用量波动的确定方法和根据历年单产波动确定的方法适合于省级大尺度追肥参数的确定。

不同施肥配比对红壤双季稻田氮磷平衡及生态与经济效益的影响

为筛选出生态与经济效益最优的施肥配比,开展了长期定位试验,研究了全化肥、低量和高量化肥配施有机肥、习惯施肥、缺氮和缺磷化肥配施处理红壤区双季稻田氮磷平衡,并评价了各处理生态与经济效益。结果表明,除不施肥对照外,各处理年均氮平衡均为盈余状态;除不施肥对照和不施磷处理外,各处理磷素为盈余状态。习惯施肥、不施磷、不施钾处理施肥配比的氮素盈余量较高,60%有机肥配施化肥、习惯施肥和不施钾处理施肥配比的磷素盈余量较高。30%有机肥配施化肥处理的生态与经济综合评价值最高,能够在确保经济效益的同时兼顾生态效益。

水稻生态平衡施肥模型库管理系统的设计

设计开发了具有良好使用性能的水稻生态平衡施肥决策支持系统的模型库管理系统;介绍了此决策支持系统模型库及其构架、生态平衡施肥模型库的建立和模型库管理系统的设计,重点给出了水稻生态平衡施肥模型库及模型库管理系统的数据结构与软件设计总体方案。经过反复修改测试,水稻生态平衡施肥决策支持系统模型管理系统运行良好,达到了预期目的,为确保决策支持系统的正确运行提供了强有力的保障。

通辽地区玉米“吨粮田”建设与施肥商榷

通辽地区玉米"吨粮田"建设,在施有机肥或秸秆还田的基础上,培肥地力,要保持农田土壤和玉米生长发育的生态平衡,采取对土壤、植株测试监控施肥技术,合理调控化肥的施用。建议利用霍林河风化煤生产腐植酸配方肥。

水稻生态平衡施肥专家系统推理机的设计

设计开发了具有良好使用性能的水稻生态平衡施肥专家系统的推理机,介绍了此专家系统推理机的工作基本原理,重点给出了水稻生态平衡施肥专家系统中推理机的总体设计。同时,分析了推理机的推理方法、控制策略,给出了元推理机、目标推理机的设计思路以及工作流程,设计了推理网络图。经过反复修改测试,水稻生态平衡施肥专家系统推理机运行良好,可以较为准确地预测出水稻生态平衡施肥最优方案。