腐殖酸小麦专用肥及其减量在豫北潮土区小麦上的施用效果

采用大田试验,研究腐殖酸小麦专用肥及其减量在豫北潮土区小麦上的施用效果,以明确腐殖酸肥料的减肥潜力,为其高效合理施用提供理论支撑。试验设置7个处理,分别为:T1(不施肥对照),T2(习惯施肥)和T3(优化施肥、施用普通小麦专用肥),T4、T5、T6和T7处理(分别施用100%、90%、80%和70%腐殖酸小麦专用肥,其中T4和T3处理等养分),考察不同处理小麦产量、养分吸收利用效率及土壤养分含量的差异。结果表明:同等养分条件下,T4处理的小麦总氮、钾吸收量较T3处理分别增加5.6%和4.7%,成熟期小麦秸秆和籽粒中磷含量以及越冬期土壤碱解氮和速效钾含量也有所提高,但产量未增加。T5处理的小麦产量最高,分别较T1、T2、T3、T4、T6和T7处理增加20.0%、4.7%、8.4%、9.8%、13.9%和18.4%;肥料农学利用效率和肥料偏生产力也最高,分别为5.18 kg/kg和31.07 kg/kg。T6和T7处理的小麦总养分积累量、开花期土壤碱解氮和有效磷含量显著下降,产量和肥料农学利用效率也低于其他施肥处理,T7处理的成熟期土壤有效磷和速效钾含量也显著降低。本试验条件下,豫北潮土区施用90%腐殖酸小麦专用肥可一定程度上实现减肥增产。

黄河下游典型潮土区玉米地径流氮素流失特征

[目的]揭示自然降雨过程中黄河下游潮土区农田氮素随地表径流的流失特征,为地表径流水质预测及农业面源污染防控提供参考。[方法]采用定位试验的方法,在黄河下游典型潮土区进行夏季不同降雨条件下玉米地径流水质的连续监测,并分析了径流中TN(总氮)、DN(溶解态氮)、NN(硝态氮)和AN(铵态氮)的浓度变化过程、流失水平与强度及其影响因素。[结果](1)不同形态氮素浓度的峰值均出现在径流过程的前期,之后随降雨的持续,浓度曲线整体上呈下降的变化趋势;(2)径流中TN,DN,NN的EMC(次降雨事件污染物平均浓度)均超过或接近地表水Ⅴ类水质标准(2.00 mg/L),其中TN的EMC随降雨强度的增大依次是Ⅴ类水质标准的1.75,1.72,1.91,2.01倍,表明研究区域已存在明显的氮素污染风险;(3)径流中TN的流失以DN为主,而NN又以DN为流失主体,二者的EMC贡献率分别为56.75%~80.99%和72.78%~81.39%,并且在中、小降雨条件下贡献率更大;(4)TN,DN,NN,AN的流失强度和流失率均随降雨强度的增大而增大,各形态氮素流失强度和流失率的平均值分别为366.06,227.38,170.17,35.47 g/hm^(2)和39.55,24.30,18.07,7.46 g/(h·hm^(2));(5)Pearson相关分析结果显示:径流量和TSS(悬浮物)对AN浓度的影响较小,但对TN,DN,NN浓度的影响却十分明显;其中,中、小降雨条件下TN,DN,NN浓度与径流量之间均存在显著的正相关关系(p<0.05),且在小雨条件下相关性更为显著(p<0.01);大、暴雨条件下,TN浓度受到径流量和TSS的双重影响(p<0.05),且降雨强度越大,影响越强烈,但二者对DN,NN浓度的影响却并未达到显著水平。[结论]黄河下游潮土区夏季玉米地径流中各形态氮素的流失特征存在明显差异,可根据降雨强度的大小采取适宜的氮素流失防控策略,且控制径流并减少水土流失对提高氮素流失防治效率具有十分重要的意义。

华北潮土农田土壤酶活性对土地利用强度的响应特征探讨

集约化农业引发的负面效应已成为亟需解决的全球性问题。土壤酶是指示农田土壤质量变化的重要生物学指标,为探究土壤酶活性对农田土地利用强度调整的响应及其驱动因子,设置高土地利用强度(玉米-小麦轮作,MW)、中土地利用强度(临时草地-小麦,GW和玉米-临时草地,MG)和低土地利用强度(多年生草地,PG)共4个处理,在玉米拔节期、扬花期和成熟期采集土壤样品,测定土壤脱氢酶(Dehydrogenase,DHA)、纤维素酶(Cellulose,CL)、脲酶(Urease,UE)和碱性磷酸酶(Alkaine phosphatase,ALP)活性,分析其时间动态变化特征,并耦合土壤理化性质解析其驱动力。结果表明,土地利用强度降低后,土壤pH值下降,而有机质(Soil organic matter,SOM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量上升;随着作物生长期的推进,土壤CL与UE活性整体呈现下降趋势,而ALP活性整体呈现上升趋势,土壤DHA未呈现有规律的变化;土地利用强度的降低增加了土壤DHA及ALP活性,而降低了CL与UE活性。相关分析结果表明,土壤CL和UE活性均与pH显著正相关(P<0.05),而ALP活性与pH呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤UE活性与含水量(Soil moisture,SM)极显著负相关(P<0.01);CL活性与有效磷(Available phosphorus,AP)显著负相关(P<0.05),与铵态氮极显著负相关(P<0.01)。随机森林分析(Random forest analysis,RFA)结果表明,研究中所选定的土壤理化性质对ALP活性的解释度最高(44.66%)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果表明,pH、SM和铵态氮是土壤酶活性的关键调控因子,共同驱动土壤酶活性的变化。研究结果可为华北潮土区土地利用强度调整与保护性耕作措施的提出及优化提供基础数据支撑和理论依据。

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。

华北北部沙质潮土区冬小麦需肥特征及施肥技术

华北北部沙质潮土区冬小麦产量较低,为摸清区域内冬小麦养分吸收规律,提高施肥效率,通过田间试验研究了区域内冬小麦养分吸收动态及不同肥料因子对产量的影响,结果表明:该区域冬小麦养分吸收速率最快时期出现在拔节期至抽穗期,生育后期的养分吸收比例相对较低;氮磷钾配合施用不仅可以提高冬小麦的养分吸收量,还可以促进养分向子粒中运转;增加冬小麦有效穗数及调节产量构成因素间的平衡关系,是提高产量的有效田间管理措施;控制养分投入数量,调整养分投入比例,保持养分持续供应强度,增强土壤对养分投入的缓冲能力是提高产量的有效施肥技术。

潮土区耕地地力评价及空间差异性敏感因素分析——以温县为例

耕地地力评价是实现耕地数量、质量、生态“三位一体”保护工作的基础。为探究特定土壤类型耕地地力及影响空间差异性的敏感因素,以河南省温县为例,从地学条件、土壤性状、土壤管理和生物特性4个方面构建潮土区耕地地力评价指标体系,通过对各指标分级赋值、加权求和计算区域耕地地力,采用自然断点法进行等级划分,并引入贡献分值定量化分析影响耕地地力等级空间差异性的敏感因素。结果表明:温县耕地地力总体水平较高,具有明显的地域差异特征,以青峰岭为界,北部耕地地力较南部高,其中一等地和二等地较多,分别占总面积的32.22%和50.59%;影响温县地力等级空间差异性的敏感因素集中在土壤容重、土壤养分元素、有机质含量的自然条件和田间输水方式的人工条件指标中。结果与实际调查结果高度吻合,为合理配置温县耕地资源和调整种植业结构奠定了基础。评价模型和指标体系可以满足潮土区耕地地力评价及空间差异性敏感因素诊断,可为潮土区耕地质量提升作参考,为相关研究提供新的思路和方法。

华北平原潮土区粮田氮淋失阻控措施及效果分析

华北平原潮土区是我国重要的粮食主产区,改革开放40多年来该区农业经历了以高水肥投入为主要特征的集约化进程,相应的氮淋失导致的面源污染自20世纪90年代以来不断加剧。本研究针对华北平原潮土为主要类型的粮田,对过去40多年间主要研究文献进行全面分析,梳理氮肥和水分投入与氮淋失之间的定量关系,比较主要农田管理措施对氮淋失的阻控效果及其机理,以期为我国农业面源污染提供决策支持。研究发现,氮肥和灌溉是影响华北平原潮土区粮田氮淋失的主要因素,其中氮淋失与氮盈余量之间呈指数关系,比与施氮量的指数关系更显著。基于机器学习的随机森林回归模型能够考虑包括施肥、灌溉、土壤条件和气象等多因素对氮淋失的影响,未来在定量预测中有较好前景。同等氮肥投入条件下,由于氮供应与作物吸收契合度高,有机无机配施能显著降低氮淋失。以缓控释肥、尿酶和硝化抑制剂为代表的肥料增效剂可以降低约1/3的氮淋失,值得重点推广应用。秸秆还田可以实现包括提高土壤有机物和微生物氮库、增加无机氮缓冲容量等综合效益,有利于降低氮淋失风险(降低比例达10%),但免耕的阻控效应较低且呈现较大不确定性。调整种植制度、休耕、间作套种和种植填闲作物等措施会影响粮食产量,推广过程中应慎重。氮淋失的阻控效果更多受到社会、经济和政策等因素的影响,今后应采取包括生态补偿等手段发挥农民主动性,从政策和法律法规层面创造实施氮淋失阻控措施的社会环境。

华北典型潮土区土壤质量综合评价

【目的】为了有针对性选取典型潮土区的土壤质量评价最优方法,而进行不同种植制度下的土壤质量评价。【方法】以华北典型潮土区为研究区域,结合实测与调研数据,运用主成分分析法筛选最小数据,基于线性和非线性两种评分指标方法与加性(SQIa)、加权加性(SQIw)和记忆(SQIn)三种不同的土壤质量指数法。选取最优方法的同时,评价典型潮土区不同种植制度下的土壤质量。【结果】(1)描述性统计分析表明,河北省中部潮土区土壤pH变异系数属于弱变异性,其余指标都属于中等变异性;有效磷、阳离子交换量(CEC)、土壤有机质(SOM)、土壤的速效养分含量的变异系数较大。(2)相关性研究表明,作物单产与SOM、全氮(TN)和缓效钾含量显著正相关,与土壤pH、速效钾、水溶态硼、有效铜、有效锌和有效铜含量呈显著负相关。(3)方法研究表明,典型潮土区最小数据集是SOM、缓效钾、有效铁、水解性氮、有效锌、有效磷、有效硫含量。不同方法最小数据集(MDS)与总数据集(TDS)的相关性强弱为:SQIw-NL>SQIa-NL>SQIw-L>SQIa-L>SQIn-L>SQIn-NL。(4)空间特征研究表明,研究区的土壤质量主要由中等等级II、III和IV等级主导。土壤质量指数(SQI)从南到北减少。(5)土地利用研究表明,不同种植制度土壤质量的大小顺序为:小麦-玉米/豆>花生>麦-玉米>棉花>玉米。【结论】华北潮土区的最佳土壤质量评价方法是SQIwNL法,最小数据集为SOM、缓效钾、有效铁、水解性氮、有效锌、有效磷、有效硫含量,不同管理措施一定程度下影响了作物的生长发育,且小麦-玉米/豆轮作可以提升土壤质量,献县的土壤质量相对较高。