Soil Organic Nitrogen and Its Contribution to Crop Production

Plant growth and crop production depend to a large extent on soil N supplying capacity （SNSC）： The higher the SNSC, the higher the dependence of crops on soil and the lower the N fertilizer recovery. Of the SNSC, soil organic N （ON） played a key role in supplying N nutrient to crop production and still does in many subsistence and low-input farming systems. In this paper, soil ON contents, types, chemical components and its contribution to plant production are reviewed up to date in details, the characteristics of ON in dryland soils discussed together with its chemical components, and the mineralization and availability to plants of some important chemical components are emphasized at the last part for practical considerations.

绿肥部分替代化肥对玉米干物质积累与产量形成的影响

【目的】豆科绿肥部分替代化学氮肥是实现化肥减施的一项重要技术措施。通过探讨华北冬小麦季节性休耕区冬闲田种植翻压毛叶苕子和减量施氮对玉米干物质积累与转运、产量形成及花后叶片衰老特征的影响,以期为豆科冬绿肥的氮肥替代及玉米氮素资源的优化管理提供科学依据。【方法】于2020—2022年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站开展二因素裂区田间试验,主处理为冬闲田(FF)、冬闲田种植并全量还田毛叶苕子(HV)2种模式,副处理为玉米施氮,设不施氮(0 N)、67.5 kg·hm^(-2)(25%N)、135.0 kg·hm^(-2)(50%N)、202.5 kg·hm^(-2)(75%N)、270.0 kg·hm^(-2)(100%N,常规施氮水平)5个氮肥用量,研究毛叶苕子还田和减量施氮对玉米产量与产量构成、穗部性状、干物质积累与转运、叶片衰老特性及土壤养分、酶活性变化的影响,并进一步分析农田的氮素盈余。【结果】毛叶苕子还田显著提高玉米产量,可弥补氮肥减施造成的玉米减产。2021—2022年毛叶苕子还田显著提高玉米产量(8.15%—9.21%),可弥补氮肥减施25%—50%所造成的减产。毛叶苕子连续还田明显降低玉米穗部性状秃尖长,显著提高穗长、穗粗和产量构成因素穗行数、行粒数、百粒重。毛叶苕子还田后玉米花前、花后干物质积累量、花后干物质积累率、花后干物质对籽粒的贡献率分别显著增加10.21—12.32 g/plant、39.94—72.37 g/plant、4.67%—4.78%、3.31%—3.99%,能弥补氮肥减施25%—50%对玉米花前干物质积累及花后干物质对籽粒贡献率的负效应。毛叶苕子还田显著延缓玉米花后叶片衰老。2021、2022年HV处理玉米花后绿叶面积分别增加303.44—1115.10、266.23—837.62 cm2/plant,相对绿叶面积分别提高1.12%—13.84%、0.56%—9.13%,Vmax分别降低0.30%、0.05%,Tmax分别延迟6.01、3.56 d。毛叶苕子连续还田后土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量及脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶活性显著提高。2021、2022年毛叶苕子还田分别增加土壤氮投入量40.92、72.79 kg·hm^(-2),降低玉米最佳施氮量40.96、48.90 kg·hm^(-2),降低农田氮素盈余7.94、0.14 kg·hm^(-2),替代玉米最高产量施氮量15.71%、19.71%,替代常规施氮量15.71%、26.23%。【结论】毛叶苕子还田能激活土壤酶活性,增强土壤供氮能力,延缓玉米花后叶片衰老,提高花后干物质积累对籽粒的贡献率,改善穗性状,协调产量构成,有利于氮肥减施后玉米的增产稳产。毛叶苕子对土壤氮的输入是其部分替代氮肥、弥补氮肥减施后产量损失的基础。华北冬小麦季节性休耕区利用毛叶苕子替代部分化学氮肥是一种可持续性的减氮施肥措施。

不同无性系杉木人工林土壤氮素转化特征

为揭示福建省洋口林场不同无性系杉木人工林土壤氮素转化特征,以15年林龄的第三代优良组培材料和实生苗(包括洋003(Y003)、洋008(Y008)、洋020(Y020)、洋061(Y061)、洋062(Y062)、第2代种子园良种(Ysec)和无性系混系扦插苗(Ymix))共计7种无性系杉木人工林土壤为研究对象开展室内培养试验,测定培养期间土壤无机氮含量变化,进而计算不同无性系杉木人工林土壤的净矿化速率和净硝化速率。结果表明:不同无性系杉木人工林土壤的净矿化速率和净硝化速率均处于较低水平(净矿化速率和净硝化速率分别为–0.093~0.118 mg·kg^(–1)·d^(–1)和–0.021~0.051 mg·kg^(–1)·d^(–1)),表明亚热带地区杉木人工林土壤的供氮能力较弱。但在不同无性系间氮净矿化和硝化速率均存在显著差异。Y061土壤的平均净矿化速率显著高于其他无性系人工林土壤,为0.118 mg·kg^(–1)·d^(–1),其次为Ymix和Y062无性系,分别为0.046 mg·kg^(–1)·d^(–1)和0.033 mg·kg^(–1)·d^(–1);而其他4种无性系土壤平均净矿化速率均为负值,表现为无机氮的净同化作用;对不同无性系杉木人工林土壤而言,Y008的净硝化速率最高,为0.051 mg·kg^(–1)·d^(–1),其次为Ymix和Y020无性系,分别为0.003和0.007 mg·kg^(–1)·d^(–1),其他4种土壤平均净硝化速率均为负值,表现为硝态氮的净同化作用,因而保氮能力强。综上,Y061和Y062两种无性系杉木人工林土壤的供氮能力和保氮水平显著高于其他无性系,而Y008土壤发生淋溶等氮素损失的风险高于其他无性系,在实际栽植中应当合理选择无性系树种以保证更好的土壤肥力供应。

红壤条件下不同土壤改良剂对土壤氮供应和烟株抗病性的影响

以烤烟品种K326为试验材料,化肥处理为对照,探究红壤条件下不同土壤改良剂(有机肥和生物炭)对烟株长势、产量、经济效益以及土壤供氮能力的影响。结果表明:(1)生物炭处理和有机肥处理的烟株长势优于化肥处理,其中团棵期生物炭处理的烟株长势优于有机肥处理,旺长期和成熟期表现为有机肥处理优于生物炭处理。(2)与化肥处理相比,有机肥处理与生物炭处理的青枯病发病率分别降低了6.70%、21.13%,黑胫病的发病率分别降低了84.78%、69.57%,花叶病的发病率分别降低了33.33%、16.67%。(3)对烤烟产量、产值以及中上等烟比例等的影响程度排序为:有机肥处理>生物炭处理>化肥处理;与化肥处理相比,有机肥和生物炭处理的产量分别提高了3.85%、2.22%,产值分别提高了4.94%、3.21%,中上等烟比例分别提高了3.75%和2.50%。(4)生物炭处理和有机肥处理的土壤供氮能力优于化肥处理,团棵期时生物炭处理的土壤供氮能力优于有机肥处理,旺长期和成熟期则反之。整体来看,旱地红壤类型下有机肥处理下烤烟的田间表现要优于生物炭处理,更有助于提高烟叶产量和土壤改良效果。

赣北地区稻−稻−紫云英轮作体系减施化肥对水稻产量、氮素吸收及土壤供氮能力的影响

【目的】紫云英与水稻轮作是合理利用冬闲稻田,维持和提高稻田生产力的高效手段。研究稻–稻–紫云英模式下,减施化肥对水稻产量、氮肥利用效率、氮素吸收量和土壤供氮能力的影响,为赣北双季稻区减施化肥提供理论依据。【方法】定位试验位于江西省高安市,始于2016年,试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(F100),以及种植翻压紫云英条件下,晚稻季正常施肥,早稻化肥为常规施肥的100%、80%、60%、40%(GF100、GF80、GF60、GF40),共6个处理。在早稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期及晚稻成熟期,采集植株(含籽粒)和土壤样品,测定水稻地上部生物量、产量及氮素含量,计算水稻地上部氮素吸收量及氮肥利用率,测定土壤供氮能力和有效磷钾含量。【结果】与F100处理相比,GF80处理显著增加早稻产量,6年平均增产707.80 kg/hm2,平均增产率为10.12%,对晚稻产量无显著影响;GF60和GF40处理早稻和晚稻均不减产;GF40、GF60和GF80处理早稻成熟期稻谷生物量无显著变化,晚稻稻谷生物量分别增加7.76%、8.62%和9.48%。GF40、GF60和GF80处理的早稻和晚稻氮肥利用率增加了21.37%~57.16%;GF40处理早稻氮肥农学效率(NAE)增加了99.77%,GF40、GF60和GF80处理晚稻氮肥农学效率分别增加了20.61%、22.88%和17.17%;GF40、GF60和GF80处理早稻氮肥偏生产力分别显著增加了140.28%、55.33%和23.09%。与F100处理相比,GF40、GF60处理早稻成熟期稻谷氮吸收量分别降低了21.16%、11.43%,GF80处理稻谷氮吸收量无显著变化;晚稻成熟期GF40、GF60和GF80处理稻谷氮吸收量分别增加18.21%、29.23%和26.19%;GF40、GF60、GF80处理增加早稻季分蘖期、拔节期、抽穗期及晚稻成熟期土壤潜在供氮能力和总供氮能力,增幅分别为21.38%~316.31%和18.50%~250.61%,早稻不同生育期土壤供氮能力与水稻地上部氮素吸收呈极显著正相关。【结论】种植利用紫云英条件下,赣北双季稻区早稻减施化肥20%~60%可增加水稻土壤供氮能力,提高氮肥利用率、农学效率及偏生产力,实现水稻稳产。早稻减施60%化肥提高了晚稻稻谷氮积累量,但降低了早稻稻谷氮积累量。早稻减施化肥20%可增加早稻产量,对早稻稻谷氮素吸收量无明显影响,但增加了晚稻稻谷氮素吸收。

基于土壤环境承载力的梓潼江流域氮肥优化及应用

以梓潼江流域稻田土壤为研究对象,建立基于氮足迹模型的土壤养分平衡模型,通过梓潼江流域稻田土壤氮素输入-输出通量分析,对稻田土壤氮承载力进行研究。研究结果表明:2020年梓潼江流域稻田土壤氮素输入总量小于输出总量,氮肥施用为主要氮输入途径,占氮总输入的74.76%。稻谷氮输出是主要的氮输出途径,占氮输出量的52.66%;梓潼江流域稻田土壤蓄积氮量为68.0~88.2 kg·hm^(-2);稻田土壤氮承载总量为4154 t,土壤氮承载量为59.4~110.1 kg·hm^(-2);稻田土壤氮安全承载总量为4017.7 t,稻田土壤氮承载力为59.3~99.2 kg·hm^(-2)。氮承载量的分布趋势和氮承载力的分布趋势高度一致,大部分地区(除盐亭县及游仙区部分地区外)处于安全承载范围内。梓潼江流域稻季推荐氮肥投入量为105.0~167.9 kg·hm^(-2)。研究区内大部分区域推荐投入氮量在140±10 kg·hm^(-2);在承载量较大的游仙区,推荐投入氮量为120±10 kg·hm^(-2);南部县和射洪市属于研究区较高氮肥投入量区域,推荐投入氮量为150±10 kg·hm^(-2)。

不同冬绿肥翻压对土壤有机氮组分和氮素矿化的影响

[目的]研究不同冬绿肥种植与翻压对土壤氮素供应能力的影响,为改进华北地区冬绿肥种植技术,提高作物产量和维持土壤生产力提供理论依据。[方法]在天津市武清区设置大田冬绿肥/玉米轮作定位试验(2012—2019年)种植和翻压冬绿肥,测定不同冬绿肥及组合处理即二月兰、毛叶苕子、黑麦、黑麦草、毛叶苕子与二月兰混播和毛叶苕子与黑麦混播土壤有机氮及组分含量;同时进行室内培养试验,测试不同处理土壤的有机氮矿化势(N0)和矿化量,分析冬绿肥种植与翻压对土壤有机氮组分及矿化的影响(以冬闲处理为对照)。[结果]与对照相比,冬绿肥种植与翻压显著提高总有机氮含量(幅度为3.05%~12.36%),显著降低非酸解态有机氮含量(18.87~55.87 mg/kg)。冬绿肥处理N0值在189.15~245.90 mg/kg之间,比冬闲对照增加14.16%~48.41%,土壤矿化半衰期t_(1/2)比冬闲对照提高22.57%~73.11%。所有处理室内培养24周矿化分解土壤有机氮主要组分为酸解总氮,冬绿肥处理土壤酸解总氮矿化量比对照高3.41~20.54 mg/kg,矿化率比对照增加7.96%~47.31%,差异显著。[结论]冬绿肥种植与翻压可显著增加土壤有机氮及其易矿化组分储量,提高土壤可矿化氮量,延长矿化周期,促进土壤氮库更新,提高土壤氮素供应能力。

大气CO_(2)浓度升高对土壤供氮能力的影响研究

随着全球气候变化和人类活动的持续发展,大气中CO_(2)浓度持续上升,已经成为一个全球性的问题。大气CO_(2)浓度的升高对土壤生态系统的影响备受关注。其中,影响土壤供氮能力是一个重要问题。旨在探究大气CO_(2)浓度升高对土壤供氮能力的影响,为深入研究土壤生态系统对气候变化的响应提供科学依据,也为实施有效的土壤保护和管理提供理论支持。

稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究稻田不同土壤供钾能力条件下,秸秆还田配施钾肥对水稻产量、地上部钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为秸秆还田水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】2011—2012年在鄂中、江汉平原和鄂东地区的10个县(市)选择不同供钾水平田块布置水稻试验。根据湖北省第二次土壤普查制定的速效钾分级标准,本文将土壤速效钾含量>150 mg·kg-1的试验点如钟祥和宜城归为高钾供应能力土壤(1级水平),简称为高钾土壤,标记为High-K;土壤速效钾含量100—150 mg·kg-1的试验点如团风、仙桃、洪湖和枝江归为中钾供应能力土壤(2级水平),简称为中钾土壤,标记为Middle-K;土壤速效钾含量<100 mg·kg-1的试验点如麻城、广水、鄂州和蕲春归为低钾土壤,标记为Low-K。试验共设6个处理,分别为:(1)CK(-K);(2)+K;(3)+S;(4)S+1/3K;(5)S+2/3K;(6)S+K,其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,以此来考查当前推荐钾肥用量(K2O 75 kg·hm-2)对水稻的增产效果以及轮作模式下麦秆或油菜秸秆还田钾素对钾肥的替代作用。【结果】结果显示CK处理(-K),高钾、中钾和低钾土壤的稻谷产量分别为8 372、8 710和7 767 kg·hm-2,施钾和秸秆还田均可以不同程度地增加水稻产量和地上部钾素累积量。与CK相比,高钾、中钾和低钾土壤均以秸秆还田配施钾肥处理的增产效果最显著,增产量分别为633、1 098和814 kg·hm-2,增幅分别为7.7%、12.6%和12.5%;地上部钾素累积吸收增量分别为40.2、56.5和49.3 kg·hm-2,增幅分别为15.9%、21.3%和36.8%。在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田会造成高钾土壤的钾肥吸收利用率下降,但可明显提高中钾和低钾土壤的钾肥吸收利用率;同时秸秆还田也会显著降低高钾土壤的钾肥农学利用率,但对中钾和低钾土壤的钾肥农学利用率没有明显影响。同钾肥利用率相比,钾素利用率均有所降低,但中钾土壤和低钾土壤的钾素利用率要显著高于高钾土壤的钾素利用率。通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、地上部钾素累积增幅的相关性分析得出高钾土壤和中钾土壤的推荐钾肥用量偏高。根据线性加平台肥效模型拟合得出,在秸秆还田条件下,高钾土壤田块(速效钾含量>150 mg·kg-1)适宜钾肥用量平均为38.2kg·hm-2,比推荐用量减少49.1%;中钾土壤田块(速效钾含量100—150 mg·kg-1)适宜钾肥用量平均为60.0 kg·hm-2,比推荐用量减少20.0%;而低钾土壤田块(速效钾含量<100 mg·kg-1),增产效果显著,推荐钾肥用量不足。【结论】因此,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用;而低钾供应田块推荐用量略显不足,增施钾肥仍有较大的增产空间。

过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg增加到15.5 mg/kg;同时,0—60 cm和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2增加到76.5和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05和0.71 g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205 mg/kg,却显著提高了0—20、20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。

浙江慈溪不同利用年限水稻土微生物生物量与酶活性比较

测定了浙江慈溪5个不同利用年限水稻土（50～2000 a）的微生物生物量C、N和过氧化氢酶、转化酶、脲酶、磷酸酶的活性,分析了水稻土的生物化学环境质量与利用年限的相关性。结果发现,随着利用年限的延长,水稻土的微生物生物量C与N均趋于下降,其中微生物生物量N能较灵敏地反映利用年限造成的差异（p=0.091）;水稻土的过氧化氢酶与转化酶活性均呈下降趋势,其中过氧化氢酶活性与利用年限之间确有线性回归关系（p=0.042）;水稻土的脲酶活性不呈显著变化规律,而磷酸酶活性显著上升,其与利用年限之间确有线性回归关系（p=0.022）。总体表明,利用年限延长虽然会降低水稻土中微生物的生物量和整体活性,但对水稻土的肥力并没有产生不良影响,相反对水稻土的供磷能力有保育和增强作用,而对水稻土的供氮能力没有定向影响。

稻田轮耕土壤氮素矿化及土壤供氮量的研究

在稻田连续少耕3季的基础上,分区设定"2年4熟"一个轮耕周期的试验组合,对试验第3季的水稻进行较系统的测定。结果表明:①淹水密闭培养测定的矿化氮,连少耕土壤较高,连耕、轮耕土壤较低。②施氮处理植株含氮率轮耕前期较低,后期较高;土壤供氮量连耕较高,连少耕最低,与培养法测定的矿化氮结果相反。③轮耕有较高的氮肥利用效率,在生产上,与常规耕和连续少耕相比,轮耕可适当减少氮肥施用量。④轮耕后土壤容重和穿透阻力居于连少耕和连耕之间,但仍保持在水稻生长的适宜范围内;连少耕7～14cm土层紧实,影响水稻根系生长和对氮素的吸收。

可溶性有机氮在评价土壤供氮能力中的作用与效果

【目的】淹水培养法提取态可溶性有机氮在评价土壤供氮能力方面具有重要意义。【方法】通过研究黄土高原物理化学性质差异较大的10种农田土样起始可溶性有机氮(SON)、矿质氮(Nmin)及间歇浸提长期淹水培养期间可溶性有机氮、铵态氮累积量、易矿化和难矿化氮素矿化势(分别ND和NR表示)及其与作物吸氮量的关系,分析SON在评价土壤供氮能力中的作用与效果。【结果】供试土样起始SON平均为23.9mg·kg-1,是起始可溶性总氮的28.8%、全氮的2.4%。淹水培养提取态可溶性氮(TSN)中,SON所占比例更高,几乎与铵态氮相当。经过217d淹水培养,浸提出的SON平均为118.1mg·kg-1,占TSN累积量的46.4%。ND与全氮关系密切:在不包括与包括SON时,二者的相关系数分别为0.92(P<0.01)和0.88(P<0.01)。不同土壤ND和易矿化氮矿化速率(KD)差别很大,干湿砂质新成土和黄土正常新成土的ND小于土垫旱耕人为土。考虑SON后KD值减小,而难矿化氮矿化速率(KR)增加。【结论】淹水培养期间铵态氮累积量是评价可矿化氮的较好指标,不仅适宜于第一季作物,而且也适用于连续两季作物;SON累积量不能单独作为反映可矿化氮的指标,但用ND反映土壤可矿化氮潜势时,包括SON后更加准确;TSN在一定程度上能够反映土壤可矿化氮。铵态氮和TSN累积量及ND在反映两季作物土壤可矿化氮时效果更好,包括SON后TSN及ND在评价土壤供氮持久性时更具意义。

氮肥调控对土壤供氮特征及花生氮素吸收利用的影响

为探明氮肥调控对土壤供氮特征及花生氮素吸收利用的影响,大田条件下,以不施氮肥为对照,研究了氮肥基施、基施加追施、速效氮缓释氮配施3种氮肥调控方式对土壤硝态氮含量、植株氮累积分布及氮肥利用率的影响。结果表明,与不施氮相比,增施氮肥土壤0-60cm土层硝态氮含量显著增加;等氮量条件下,氮肥基施生育前期硝态氮含量高,成熟期低;而基施加追施和速效氮缓释氮配施两种处理,生育前期土壤硝态氮含量低,成熟期维持较高的水平。与氮肥基施相比,成熟期速效氮缓释氮配施处理中,氮向叶片中的分配比例显著降低,而在荚果中的分配比例呈增加趋势,荚果产量、氮农学效率和氮偏生产力显著提高。因此,速效氮控释氮配施处理可以维持花生生育后期耕层土壤的氮素供应,显著提高花生氮素利用率。

冬小麦/夏玉米轮作中高肥力土壤的持续供氮能力

通过连续3年的冬小麦 夏玉米轮作试验研究高肥力土壤的供氮能力。结果表明,在本试验的高肥力土壤上,存在土壤供氮能力随时间延长而下降的趋势。但在连续3年3个轮作周期6季作物生长过程中,土壤都保持了较高的供氮能力,其中夏玉米季高于冬小麦季,不施氮处理在冬小麦季的相对产量保持在46%～76%,夏玉米季为69%～81%,轮作周期中土壤氮素的表观矿化量为125～184kg hm2,而供氮能力为123～190kg hm2。在考虑土壤供氮能力的基础上,基于土壤植株测试的氮肥优化管理,在连续6季作物中较大幅度地降低了氮肥用量,但却获得了同传统施氮处理一致的产量,保持了较低的土壤无机氮残留量,避免了过量施氮对环境的不良影响。

长期有机养分循环利用对红壤稻田土壤供氮能力的影响

通过15年的田间定位试验结合盆栽试验,研究了长期有机养分循环利用和不同化肥配施对红壤稻田土壤供氮能力的影响。结果表明,土壤有机碳、全氮、微生物生物量氮（MB-N）和土壤氮的矿化量与生物吸氮量有极显著的正相关关系,是良好的土壤供氮能力指标。长期有机养分循环利用或配合化肥施用能显著提高土壤有机碳、全氮含量和氮的矿化量,提高幅度分别为20.1%4-0.9%、0.460-.60 g/kg和55.0%（6周）;明显提高土壤MB-N含量,提高幅度平均为70.3%。长期纯化肥处理对土壤碳、氮库的积累和氮的矿化量的提高作用甚微。盆栽试验表明,长期施用氮肥和氮、磷、钾肥土壤供氮量提高量极小,与长期不施肥相比提高幅度分别为2.1%和6.2%,而有机养分循环利用能显著提高土壤供氮量,提高幅度为33.7%8-9.0%。随着有机养分循环利用和NPK肥配合程度的提高,土壤供氮量提高幅度呈上升的趋势。

长期施用钾肥和稻草对红壤双季稻田土壤供钾能力的影响

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK+RS(施氮磷钾化肥+稻草)>NPK(施氮磷钾化肥)>NP+RS(施氮磷化肥+稻草)>CK(不施任何肥料)>NP(施氮磷化肥);长期不施用或施用不足量钾肥(CK、NP、NP+RS)会导致耕层土壤速效钾、缓效钾和全钾数量的亏缺。长期施用钾肥和稻草不仅有利于土壤伊利石含量的增加,而且有利于晶格不良伊利石向晶格良好伊利石的方向发展;施钾能增加土壤黏粒中的游离伊利石和伊利石的含量,长期施用钾肥和稻草会使土壤黏粒中的蛭石向伊利石转化。土壤钾素的容量-强度(Q/I)曲线参数可以解释长期施用钾肥和稻草处理土壤供钾能力强是由于这些处理的活性钾(-ΔK°)量高、专性吸附钾位(Kx)多、有效钾强度(AReK)强、紧吸持K+量多,而潜在缓冲容量(PBCK)、吉布斯自由能(-ΔG)和阳离子交换系数(KG)较长期不施钾肥处理低。综上,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进水稻对钾的吸收量、增强土壤的钾吸持能力、保持农田钾素平衡以及提高土壤供钾能力有重要作用。

红壤的供氮能力及化肥氮的去向

采用盆栽试验 ,研究了由第四纪红色黏土和红砂岩发育的不同侵蚀程度红壤以及施用有机或无机肥 1 0年以上培肥的红壤在不加外源氮肥条件下的自然供氮能力 ,以及施用1 5N肥源后肥料氮在土壤 -作物系统中的去向。结果表明 :红砂岩发育红壤 (红砂土 )的矿化量和供氮量显著高于第四纪红黏土 (红黏土 ) ,同一母质中轻度侵蚀红壤的矿化量和供氮量又显著高于重度侵蚀红壤。培肥后红壤的矿化量和供氮量显著提高 ,其中有机培肥红壤高于无机培肥红壤。侵蚀红壤的氮肥利用率低 ,土壤残留氮率较高 ,氮肥损失率不大 ,其中红砂土的氮肥残留率明显低于红黏土 ,而氮肥损失率却显著高于红黏土。培肥后红壤的氮肥利用率明显增加 ,其中有机培肥红壤的氮肥利用率和残留率显著高于无机培肥的红壤 ,而氮肥损失率却明显低于无机培肥红壤。

长期有机物循环利用对红壤稻田土壤供磷能力的影响

采用盆栽试验,研究了长期不同施肥处理定位试验土壤供磷能力的差异,并从土壤磷素平衡、全磷、有机磷、Olsen-P和MB-P的含量的变化等方面探索了导致供磷能力差异的原因。结果表明,长期施用磷肥能显著提高土壤的供磷能力,其中以有机物循环利用配合磷肥施用处理土壤的供磷量能力最高,植株平均吸磷量是长期不施磷肥处理的3.5倍,比长期施用磷肥处理平均高出59.8%。长期单施氮肥导致土壤供磷能力衰竭,植株总吸磷量比长期不施肥还低17.2%,单一有机物循环利用和配施N肥植株总吸磷量比长期不施肥分别高80.3%和40.2%。有机物循环利用能明显提高土壤微生物对磷素的固持量,土壤微生物对无机磷的利用可能是其向有效磷转化的关键途径。磷肥配合系统内有机物循环利用是提高红壤稻田土壤供磷能力的有效施肥模式。

降雨及施氮对水耕铁渗人为土土壤酸碱缓冲体系的影响

以太湖地区典型水稻土——水耕铁渗人为土为供试材料,通过添加CaCO3和H2SO4培养及滴定的方法,研究不同pH降雨和施氮对土壤酸碱缓冲体系的影响。结果显示,土壤在添加CaCO3和H2SO4培养后进行不同量酸碱滴定,土壤在pH 4.0~7.5的突跃范围内与酸碱加入量呈显著的线性相关,表明该测定方法对供试土壤适用。同时施氮和降雨对土壤的酸化都有加速作用,各处理0-40 cm层土壤酸碱缓冲容量为1.91~2.20 cmol/kg,增加施氮量、降低降雨pH都降低土壤的酸碱缓冲容量,且土壤酸碱缓冲容量与盐基淋出量呈显著负相关关系,但不同酸度降雨对土壤酸度变化及酸碱缓冲容量变化影响主要为0-20 cm层,而对20-40 cm层影响较小;而施氮除影响土壤pH及酸碱缓冲容量的0-20 cm层外,还影响到20-40 cm层。表明研究土壤处在以盐基离子为主的酸碱缓冲体系,在此体系下,施氮或氮沉降对土体的影响比酸沉降更为深入。