Partial organic substitution weakens the negative effect of chemical fertilizer on soil micro-food webs

Soil biotic communities play vital roles in enhancing soil nutrient cycling and soil fertility.Long-term excessive nitrogen(N)application is disadvantageous to the stability of soil food webs and affects arable soil health and sustainable utilization.Proper organic substitution is essential to improve soil health and alleviate the disadvantages of excessive chemical fertilization.However,the biological effects of various organic amendments on soil micro-food webs are poorly understood.In order to explore the effects of various organic amendments including stover,biochar and manure on soil micro-food webs(microbial and nematode communities),a field plot experiment with maize having five treatments viz.,100%urea(100%N),70%urea(70%N),70%urea plus stover(Stover),70%urea plus cattle manure(Manure)and 70%urea plus biochar(Biochar)was conducted.Manure treatment increased the carbon(C)to N use efficiency of soil microbes,which contributed to the retention of soil C,while Biochar treatment elevated soil organic C(SOC)and soil p H.Additionally,Biochar treatment mitigated the negative effects of soil acidification on the soil micro-food web and reduced the abundance of plant parasites.Overall,the biological effect of organic amendments was distinguished from chemical fertilization(100%N and 70%N)through principal co-ordinates analysis.Negative relationships among soil properties,microbial and nematode biomass in the 100%N treatment were diminished in treatments where chemical fertilizer was reduced.The bottom-up effects on soil food webs were observed in organic substitution treatments.In conclusion,organic amendments improved soil fertility by regulating soil microbial and nematode communities in the cropland ecosystem,alleviated the negative effects of chemical fertilizer on the micro-food webs and controlled the trophic cascades among soil biota.

化肥减量配施有机肥对花生土壤有机碳及其组分的影响

为了探究化肥减量配施两种不同黄腐酸钾有机肥对土壤有机碳(SOC)及其组分的影响,采取盆栽试验模拟大田花生种植,以不施肥、纯施化肥为对照,设置100%化肥配施100%有机肥、75%化肥配施25%有机肥、50%化肥配施50%有机肥、25%化肥配施75%有机肥和施用100%有机肥处理,探讨了SOC、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)在花生不同生育期内的含量特征。结果表明:化肥减量配施有机肥各处理SOC及其组分含量在花生各生育期均表现为:花针期显著高于结荚期和成熟期,其中DOC和MBC含量结荚期显著高于成熟期(P<0.05);各处理SOC及其组分含量均表现为:25%化肥配施75%生化黄腐酸钾处理显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理,50%化肥配施50%矿源黄腐酸钾处理显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理;其中花针期25%化肥配施75%生化黄腐酸钾处理SOC、DOC、MBC、LOC和ROC含量分别为133.0 g/kg、284.4 mg/kg、269.7 mg/kg、30.76 g/kg和111.2 g/kg,50%化肥配施50%矿源黄腐酸钾处理SOC、DOC、MBC、LOC和ROC含量分别为130.9 g/kg、250.5 mg/kg、251.7 mg/kg、29.86 g/kg和110.8 g/kg。综上,化肥减量配施生化黄腐酸钾对SOC及其组分含量的影响整体优于配施矿源黄腐酸钾,化肥减量配施黄腐酸钾花针期含量显著高于结荚期和成熟期(P<0.05),其中25%化肥配施75%生化黄腐酸钾处理对提升SOC及其组分含量效果最佳。

磷肥有机替代、秸秆还田对土壤化学性质和棉花产量及其构成的影响

新疆有机肥资源丰富,探索磷肥有机替代、秸秆还田的外源肥料投入对土壤化学变化、棉花产量及其构成的影响,为深入了解当前棉田肥力和确定棉花减磷增效的技术服务着力点提供参考依据。经国家灰漠土肥力与肥料效益监测基地5年田间微区定位试验,在膜下滴灌条件下设置7个施肥处理,T1:不施肥,T2:不施磷,T3:常规施化肥磷100%,T4:有机肥磷替代25%化肥磷,T5:有机肥磷替代50%化肥磷,T6:化肥磷100%+25%有机肥磷,T7:化肥磷100%+秸秆还田。于2022年采集土壤样品,探明不同比例磷肥有机替代、秸秆还田对土壤化学性质、磷素有效性特征和棉花产量及其构成的影响。研究结果表明:(1)在外源肥料投入量(有机肥和化肥)均为等氮磷用量的条件下,磷肥有机替代、秸秆还田有利于加速土壤养分转化,增加土壤速效养分、全量养分含量。速效氮、有效磷、速效钾含量增幅分别在3.0%~25.3%、29.2%~120.1%、70.1%~99.1%之间,各速效养分含量依次与外源肥料投入后增量最高的T6、T5、T5处理相比,年均分别增长3.12、1.69、30.75 mg·kg^(-1)。全氮、全磷、全钾含量增幅分别在21.1%~43.9%、1.59%~41.3%、9.3%~33.6%之间,各全量养分含量依次与外源肥料投入后增量最高的T6、T6、T5处理相比,年均分别增长0.04、0.05、1.36 g·kg^(-1)。整体上有机替代、增施有机肥和秸秆还田对促进土壤养分的转化效果比单施化肥好,且长期施用有机肥的效应优于秸秆还田。(2)耕层土壤有机质含量随有机肥替代量的增加而增加,50%的有机替代其有机质含量显著最高(12.21 g·kg^(-1)),年均增长0.4 g·kg^(-1),最小增量T1~T2与最大增量T1~T5相比,增加1.04~3.44 g·kg^(-1),增幅为11.86%~39.22%,总体表现为正效应。相对较高的土壤pH和盐含量是限制棉花高效生产的主要因素,有机肥和秸秆还田对土壤pH和含盐量整体起到降低的作用,最大降幅pH的T1与T5、盐含量T5与T3相比分别下降3.07%、24.48%,总体表现为负效应。配施有机肥和秸秆还田增强了土壤供氮能力和磷素活化能力,土壤磷活化系数从1.52%提升到2.78%。由于受新疆石灰性土壤自然特性及气候条件限制,综合C/N、C/P、N/P表明,灰漠土有机质处于缺乏状态。(3)磷肥有机替代和秸秆还田均能够维持或促进棉花增产,在密度为24万株·hm^(-2)的试验种植模式下,连续5年常规施肥、25%的有机替代、50%的有机替代、增施有机肥、秸秆还田其籽棉产量分别达4173.13、4196.72、4805.10、5035.51、4830.98 kg·hm^(-2),综合土壤养分指标、肥料投入、棉花产量分析,50%的有机替代在节约磷肥用量的前提下对棉花增产效果最佳,与T1、T2、T3相比,分别显著增产20.49%、18.62%、15.14%。因此,研究认为当下应用50%的有机替代技术,即施磷(P_(2)O_(5))60 kg·hm^(-2)和配施羊粪9784 kg·hm^(-2),较为可行。

山东省小麦玉米秸秆资源分布与还田减肥潜力

【目的】山东地处华北地区,是我国小麦玉米主产省份。明晰其秸秆资源的空间分布特征及秸秆还田的养分替代潜力,可为推进全省秸秆综合高效利用和农田化肥合理减量增效提供决策依据。【方法】基于统计年鉴资料和文献调研数据,利用草谷比法对2019—2021年山东省不同地区小麦玉米秸秆年均产量及还田情景下的化肥可替代量进行测算。【结果】2019—2021年山东省小麦和玉米秸秆年均产量分别为2928万t和2252万t,两种秸秆资源的区域占比表现为鲁北(34.9%、34.7%)>鲁西南(27.6%、24.9%)>鲁中(20.2%、21.4%)>鲁东(9.1%、11.3%)>鲁东南(8.2%、7.8%)。单位面积小麦秸秆可收集量排序为鲁北(5573 kg·hm^(-2))>鲁西南(5380 kg·hm^(-2))>鲁中(5361 kg·hm^(-2))>鲁东南(5088 kg·hm^(-2))>鲁东(4968 kg·hm^(-2)),玉米秸秆可收集量排序为鲁西南(5121 kg·hm^(-2))>鲁北(5034 kg·hm^(-2))>鲁东南(4807 kg·hm^(-2))>鲁中(4790 kg·hm^(-2))>鲁东(4709 kg·hm^(-2))。秸秆产量较高的菏泽、德州、聊城、济宁和潍坊五市的小麦和玉米秸秆总占比分别为57.5%和55.5%,而秸秆产出较少的东营、淄博、日照和威海四市的两种秸秆总占比分别仅为7.2%和8.0%。全省小麦秸秆N、P2O5、K2O养分年均资源量分别为13.94万t、5.13万t和50.90万t,玉米秸秆N、P2O5、K2O养分资源量分别为16.65万t、6.58万t和36.60万t。区域尺度上单位面积小麦秸秆还田当季的N、P2O5、K2O养分理论可替代化肥的量分别为16.7—18.7、7.8—8.7和110.4—123.8 kg·hm^(-2),玉米秸秆还田的N、P2O5、K2O养分可替代化肥的量分别为25.4—27.6、11.8—12.8和83.2—90.5 kg·hm^(-2)。【结论】山东省不同地区的小麦玉米秸秆资源总量及单位面积可收集量存在一定差异,应因地制宜加强秸秆高效利用;秸秆还田利用情景下需考虑还田秸秆的替代化肥潜力,以促进化肥减量增效和农业绿色发展。

有机肥与化肥配施对夏播玉米产量和土壤肥力的影响

为探索有机肥与化肥配施对全株玉米产量和土壤肥力的影响,以乐玉1号玉米为试材,通过田间试验,设置不施肥(CK)、全部化肥(HF)、牛粪单施(N1)、牛粪替代20%化肥(N2)、牛粪替代30%化肥(N3)、羊粪单施(Y1)、羊粪替代20%化肥(Y2)、羊粪替代30%化肥(Y3)共8个处理,测定全株玉米干草产量、氮磷钾素积累量和重金属含量以及土壤理化性质等相关指标。结果表明,Y2和Y3处理的全株玉米干草产量和氮磷钾积累量优于其他处理;N2处理的Cu积累量和Y1处理的Zn积累量最高;0~20cm土层以N3处理的有机质、速效磷、铵态氮、硝态氮和阳离子交换含量最高。可见,低总氮水平下,羊粪替代20%和30%化肥处理对全株玉米生长及养分积累有积极作用,牛粪替代30%化肥改良土壤肥力效果较好。

社会资本、技术感知对茶农有机肥替代化肥技术采纳行为影响研究——基于江苏省茶叶主产区溧阳市茶农调研数据

基于江苏省茶叶主产区溧阳市365位茶农的调研数据,通过结构方程模型分析社会资本、技术感知与茶农有机肥替代化肥技术采纳行为之间的关系,并揭示了不同个人特征和家庭禀赋对茶农技术采纳行为存在异质性影响,以期促进溧阳市茶业绿色化、有机化。结果发现:①社会资本和技术感知正向促进茶农有机肥替代化肥技术采纳行为。②社会网络在技术易用性感知;社会信任在技术有用性感知和易用性感知;社会规范在技术有用性感知对茶农技术采纳行为存在中介作用。③茶农个人特征和家庭禀赋对其有机肥替代化肥技术采纳行为影响有着显著差异性,主要表现在性别、年龄、种植年限和茶园种植面积四个方面,受教育程度、家庭从事茶叶种植人数、茶叶生产年收入占家庭年收入的比值这三个方面并没有表现出显著差异。

有机氮替代化肥氮对设施菠菜品质·土壤肥力及根际细菌群落的影响

为明确有机肥替代化肥对菠菜生长的影响,以等氮量替代为原则,设置配方施肥和有机肥等氮替代不同比例化肥处理,通过大田试验研究有机氮肥替代化肥氮对设施菠菜产量、品质、土壤肥力和根际细菌群落的影响。结果表明,有机肥替代20%最有利于提升菠菜的产量和品质,鲜干重、维生素C和可溶性糖含量均显著高于配方施肥处理。有机肥替代可显著增加土壤的pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,显著降低土壤的容重。有机氮肥替代比例为20%~80%时,土壤碱解氮含量均显著低于配方施肥处理。施用有机肥可显著增加土壤细菌的α多样性,降低其β多样性。菠菜有机酸含量和土壤碱解氮含量对β多样性贡献率最高,分别为12.80%和-4.71%。施用有机肥可提高好氧菌群、耐胁迫菌群等有益菌群的相对丰度,但也会增加潜在致病菌群的相对丰度。综上,有机氮肥部分替代化学氮肥可改善菠菜品质,提升土壤肥力和抗性。

不同比例有机肥替代化肥对夏玉米氮肥利用率及N_(2)O排放的影响

2022—2023年连续2 a设置不施肥(CK)、常规施肥(CF)、有机肥替代10%化肥(FM1)、有机肥替代30%化肥(FM2)和有机肥替代50%化肥(FM3),共5个处理,探究有机肥替代不同比例化肥对玉米产量和植株氮素吸收利用的影响。结果表明,与CF处理相比,FM1、FM2、FM3处理的2 a平均土壤容重分别降低1.43%、2.15%、4.67%,2 a平均土壤孔隙度分别增加2.07%、2.60%、5.51%,2 a平均硝态氮含量分别增加9.67%、14.86%、11.01%。与CF处理相比,FM1处理玉米植株2 a平均干物质累积量和产量分别增加3.41%、3.42%,FM3处理分别减少3.25%、6.73%。与CF处理相比,FM1处理2 a平均氮素累积量增加4.49%,2 a平均氮肥利用率和氮肥农学利用率分别增加13.62%、6.11%,2 a平均经济效益增加2.87%,2 a平均一氧化二氮(N_(2)O)排放量减少16.41%,且FM1处理增加了茎秆、叶片的氮素累积量。当有机肥替代化肥比例在30%及以上时(FM2、FM3处理),产量和氮肥利用率明显降低,经济效益减少。综上,有机肥替代10%化肥可以显著提高氮肥利用率,减少N_(2)O排放量,是实现氮肥减施和农业绿色高产的推荐有机肥替代化肥比例。

河北省主要作物秸秆养分资源量及替代化肥潜力的空间分布特征

明确河北省的主要粮食作物秸秆养分资源量和替代化肥潜力,旨在为高效利用全省秸秆资源和实现化肥减量增效提供科学依据。本研究基于《河北农村统计年鉴》和文献资料数据,估算了河北省各市的玉米、小麦、水稻及大豆秸秆总产量及养分资源量、养分当季释放量和替代化肥潜力。结果表明:2016—2020年河北省年均作物秸秆总产量为5490.21万t,呈现中南高、东北低的分布特征。玉米、小麦、水稻及大豆秸秆年均产量分别为3440.62万t、1965.81万t、50.57万t和33.21万t,其中玉米和小麦秸秆所占比例达62.67%和35.81%,是全省农作物秸秆资源的主要构成部分。河北省主要作物秸秆可提供的钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)养分量分别为75.73万t、45.49万t和15.72万t,分别占养分资源总量的55.30%、33.22%和11.48%,全省秸秆氮磷钾养分资源量可观,以钾养分资源量为主。河北省主要作物秸秆还田当季可为土壤提供的钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)有效养分量分别为67.62万t、25.38万t和11.10万t,相当于钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)化肥施用量的104.38%、15.54%和14.52%。不同区域来看,秸秆替代化肥潜力呈现东部>南部>中部>北部的分布规律。综上所述,河北省全量秸秆还田时,在有效养分数量上,可全部替代当前区域化学钾肥投入,可部分替代氮肥和磷肥投入,在统筹管理秸秆资源时应充分考虑区域差异,以实现全省秸秆资源高效利用和化肥减施增效。

太湖地区稻麦轮作系统有机氮肥替代率的演变特征及其影响因素

有机肥替代化肥是化肥减量的关键措施。本研究的主要目标是明确太湖地区稻麦轮作体系中有机氮肥替代率的主要限制因素,为提高有机氮肥替代率提供理论基础。依托40 a长期定位观测试验,分别选择不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和单施有机肥(OM)3个处理,研究有机氮肥替代率与土壤碳氮关系。其中,化肥采用尿素、过磷酸钙和氯化钾,年均施氮225~300 kg/hm^(2),年均施磷(P2O5)119.4 kg/hm^(2),年均施钾(K2O)179.1 kg/hm^(2);有机肥采用猪粪和菜籽饼,年均折合施氮103.1 kg/hm^(2),折合施磷(P2O5)82.7 kg/hm^(2),折合施钾(K2O)70.1 kg/hm^(2)。测定指标包括土壤有机碳、总氮,计算有机氮肥替代率和土壤碳氮比。结果表明,长期施肥提高了土壤有机碳水平,OM、NPK和CK处理土壤有机碳含量可用米氏方程拟合,且前10 a内快速累积、后30 a趋近平衡,平均含量分别为16.8、15.8、15.1 g/kg。长期施肥处理线性提高了土壤总氮含量,OM、NPK和CK处理土壤平均总氮含量分别为1.71、1.64、1.47 g/kg。有机氮肥替代率的时序演变可用分段线性模型拟合,有机氮肥替代率前期略降低后期增加,稻麦两季有机氮肥替代率的时间拐点分别出现在第11年和第15.5年。线性回归分析表明,有机氮肥替代率与土壤总有机碳无显著关系,但与土壤总氮和碳氮比显著线性相关。在太湖地区稻麦轮作系统中,长期施用有机肥可有效提高土壤碳氮库容,具有较高水平土壤有机碳(>17.0 g/kg)是提升有机氮肥替代率的前提,但在有机碳趋近饱和后,土壤总氮和碳氮比是限制有机氮肥替代率提升的主要因素。

有机肥部分替代化肥对玉米产量和氮素利用率的影响

为明确浙南地区黄红壤土玉米有机肥替代化肥方案,进行有机肥替代化肥对玉米产量及氮素利用率的影响试验。田间试验分别设置不施肥处理(CK)、氮磷钾肥处理(NPK)、磷钾肥处理(PK)、15%基施有机肥等氮替代化肥处理(T15)、30%基施有机肥等氮替代化肥(T30)处理。结果表明:与NPK处理相比,T30处理的秸秆产量降低17.11%,T15和T30处理的籽粒氮含量分别降低16.73%和17.83%,T15和T30处理的籽粒吸氮量分别降低15.00%和20.30%,T30处理的秸秆吸氮量降低31.75%,T15和T30处理的氮素内部利用率分别提高23.10%和28.61%,T30处理的土壤铵态氮含量降低24.61%。本研究表明,有机肥氮替代15%~30%化肥氮可保持玉米不减产,提高土壤肥力和氮素利用率,减少化肥施用量,适宜在浙南玉米生产中推广应用。

有机肥替代部分化肥对橘园土壤肥力和金秋砂糖橘果实品质及产量的影响

【目的】施用有机肥是改善金秋砂糖橘品质、提高金秋砂糖橘产量的重要措施之一。旨在探讨不同有机肥施用比例对橘园土壤肥力、金秋砂糖橘产量以及品质影响。【方法】试验设T_(1)-常规施肥、T_(2)-有机无机配施(M替代15%化肥氮)、T_(3)-有机无机配施(M替代30%化肥氮)、T_(4)-有机无机配施(M替代45%化肥氮)、T_(5)-有机无机配施(M替代60%化肥氮)共5个施肥处理。研究了不同比例有机肥替代化肥对金秋砂糖橘产量、品质、果园土壤肥力以及经济效益的影响,并采用皮尔逊相关系数分析了产量、品质以及土壤肥力之间的相关关系,同时利用隶属度函数值法综合评价了不同施肥处理的效果。【结果】施用有机肥对金秋砂糖橘产量及品质有明显的促进作用,与常规施肥相比,T_(4)处理(M替代45%化肥氮)的效果最佳,45%的有机肥替代化肥处理的产量较常规施肥处理可提高16.2%,可溶性固形物含量、可溶性糖含量以及维C含量较常规施肥处理可分别提高14.8%、25.3%、18.8%。同时随着有机肥施用比例的增加,土壤pH、有机质、速效钾、有效磷、全氮以及阳离子交换量整体呈升高的趋势,其中以T_(4)处理的效果最佳。从投入产出比来看,T_(4)处理的纯收入较常规施肥处理提高了25%,投入产出比也达到最高。由皮尔逊相关分析可知,金秋砂糖橘的产量与品质、土壤肥力之间存在一定的相关关系。借助隶属度函数值对其进行综合评价,结果表明T_(4)处理的评价系数最高,其次为T_(5)处理,其余施肥处理的评价系数为T_(3)>T_(2)>T_(1)。【结论】有机肥替代部分化肥是提高金秋砂糖橘产量、品质以及培肥土壤的有效方法,综合考虑金秋砂糖橘的产量、品质以及土壤肥力和经济效益各方面因素,各施肥处理的综合效果由优到劣依次为T_(4)、T_(5)、T_(3)、T_(2)、T_(1)。

山东省作物秸秆和畜禽粪尿有机肥资源现状及替代化肥潜力分析

【目的】计算作物秸秆、畜禽粪尿资源数量及养分总量,分析其替代化肥潜力,为统筹与合理利用全省有机肥资源提供数据支撑。【方法】对不同作物(小麦、玉米、水稻/稻谷、大豆、马铃薯、花生和棉花)和畜禽(牛、猪、羊、家禽和兔),利用草谷比和排泄系数法,估算山东省2016—2020年作物秸秆和畜禽粪尿资源总量及养分总量,分析变化趋势,计算不同区域和种类有机肥替代化肥潜力。【结果】(1)2020年全省作物秸秆资源总量为7 616.8×10^(4)t,养分总量为163.2×10^(4)t,N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分量分别为63.6×10^(4)、9.2×10^(4)和90.5×10^(4)t。秸秆养分资源理论替代化肥潜力为42.9%,实际替代化肥潜力为20.9%;秸秆中N、P_(2)O_(5)、K_(2)O资源理论替代化肥潜力分别为35.3%、9.0%和92.2%,实际替代化肥潜力分别为12.5%、4.2%和53.7%;2016—2020年作物秸秆资源总量增加了16.8%。(2)2020年全省畜禽粪尿资源总量为9 131.2×10^(4)t,养分总量为82.7×10^(4)t,N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分量分别为35.2×10^(4)、11.7×10^(4)和35.7×10^(4)t。畜禽粪尿养分资源理论替代化肥潜力为21.7%,实际替代化肥潜力为19.5%;畜禽粪尿中N、P_(2)O_(5)、K_(2)O资源理论替代化肥潜力分别为19.6%、11.4%和36.4%,实际替代化肥潜力分别为17.7%、10.3%和32.9%;2016—2020年畜禽粪尿资源总量减少了25.4%。(3)不同区域作物秸秆和畜禽粪尿养分资源理论替代化肥潜力大小为鲁西和鲁北>鲁南>鲁中南>鲁中>鲁东地区。鲁西和鲁北、鲁南地区最高,分别为77.0%和75.6%;鲁东地区最低,为46.5%。其中德州潜力最大,为95.3%,其次是东营、滨州,分别为92.6%和91.2%;烟台和威海最小,分别为35.5%和40.6%。(4)不同作物秸秆和畜禽粪尿养分资源理论替代化肥潜力分别为玉米秸秆(16.7%)>小麦秸秆(16.2%)>马铃薯秸秆(4.9%)>花生秸秆(3.6%)>水稻秸秆(0.7%)>棉花秸秆(0.4%)、大豆秸秆(0.4%),牛粪尿(8.7%)>猪粪尿(6.5%)>羊粪尿(3.2%)、家禽粪(3.2%)>兔粪(0.1%)。【结论】2020年全省作物秸秆和畜禽粪尿资源总量为16 748.0×10^(4)t,养分总量为245.9×10^(4)t。作物秸秆和畜禽粪尿养分资源理论替代化肥潜力为64.6%,实际替代化肥潜力为40.4%。作物秸秆和畜禽粪尿中氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)资源理论替代化肥潜力分别为54.8%、20.4%和128.6%,实际替代化肥潜力分别为30.2%、14.5%和86.6%。鲁西、鲁北以及鲁南地区作物秸秆和畜禽粪尿有机肥资源非常丰富,鲁中、鲁东地区相对较少;玉米和小麦等作物秸秆有机肥资源较多,牛和猪等畜禽粪尿有机肥资源较多,高效合理利用作物秸秆和畜禽粪尿等有机肥资源,是实现化肥减施增效的重要保障。

化肥有机替代对鲜食玉米产量品质及土壤肥力的影响

有机肥替代部分化肥是实现化肥使用零增长和作物稳产增产的重要途径,也是化肥减施增效的重要措施之一。探究适宜的有机肥替代率是有机肥配施首要解决的难题之一。该研究以鲜食玉米为实验材料,于2022年5月在龙游县布置田间小区试验,比较不施肥(CK)、常规施肥(RF)、15%有机肥替代(15%M)和30%有机肥替代(30%M)对鲜食玉米产量及土壤养分状况的影响。研究表明,CK对照组土壤pH值、土壤各肥力指标都明显低于常规施肥及有机替代处理组。与常规施肥(RF)相比,有机替代处理提高土壤pH值,抑制了土壤酸化的趋势。与常规施肥相比,有机肥配施增加了土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量。因此,有机肥替代部分化肥可以提高土壤肥力,改善土壤性状,且改善土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、土壤蔗糖酶的活性。与常规施肥相比,有机肥替代处理化肥施用量减少,但鲜食玉米产量分别增加6.0%和2.3%。有机肥替代15%化肥更有利于提高土壤生产力。建议生产中注重肥料的投入,合理配施有机肥,定期进行土壤培肥,实现节肥增效的目标。

辽宁省主要粮食作物秸秆还田对化肥替代潜力分析

为明确辽宁省主要粮食作物秸秆养分资源量及其还田对化肥的替代潜力,推进全省秸秆资源化利用及化肥减施,基于统计数据和文献资料,对辽宁省水稻和玉米2种主要粮食作物的秸秆产量,秸秆N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分资源量,以及还田条件下的养分带入量进行估算,评估其对化肥替代减施的潜力。结果表明,2018—2020年辽宁省玉米和水稻秸秆年均产量分别为2130万、440万t。2种作物秸秆养分资源总量年均67.6万t,其中,N、P_(2)O_(5)、K_(2)O分别为22.2万、7.8万、37.6万t;玉米和水稻秸秆养分资源量分别占秸秆养分资源总量的79.4%、20.6%。单位面积水稻秸秆还田的养分当季归还量为N 23.7~40.1 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)5.3~9.0 kg/hm^(2)、K_(2)O 98.8~167.0 kg/hm^(2);玉米秸秆还田的养分当季归还量为N 26.2~50.6 kg/hm^(2)、P_(2)O_(5)4.4~8.4 kg/hm^(2)、K_(2)O 45.5~87.8 kg/hm^(2)。水稻秸秆全量还田对氮肥(N)、磷肥(P_(2)O_(5))替代潜力分别为13.2%~17.6%、6.3%~9.6%,可全部替代钾肥(K_(2)O);玉米秸秆全量还田对氮肥(N)、磷肥(P_(2)O_(5))、钾肥(K_(2)O)替代潜力分别为12.7%~23.7%、4.80%~9.0%、46.7%~87.3%。

我国马铃薯施肥现状与减肥潜力

【目的】合理施肥是保证马铃薯高产优质的重要措施,厘清我国马铃薯主产区施肥现状,以提高马铃薯科学施肥水平,助力我国化肥减量增效。【方法】依托国家马铃薯产业技术体系,于2019—2021年期间在我国马铃薯主产区调查了1807个具有代表性的马铃薯种植地块,调查内容包括马铃薯产量、肥料种类、氮磷钾施用量和比例、施肥方法等信息。采用马铃薯养分专家推荐施肥系统,对不同区域的肥料减施潜力进行了评价。【结果】全国马铃薯年均氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)肥料养分用量分别为252、219和224 kg/hm^(2),其中化肥投入量分别为187、164和175 kg/hm^(2),有机肥分别为65、56和48 kg/hm^(2),有机来源的N、P_(2)O_(5)和K_(2)O养分分别占总养分投入量的25.8%、25.6%和21.4%。复合肥是马铃薯生产中使用最多的肥料种类,化肥N、P_(2)O_(5)和K_(2)O养分中分别有84.6%、95.7%和92.8%来自复合肥。畜禽粪肥是最主要的有机肥源,占有机肥总量的82.9%。与马铃薯养分专家系统推荐肥料用量相比,全国肥料养分减施潜力为47.0%,其中华北一季作区N、P_(2)O_(5)、K_(2)O减施潜力分别为17.8%、54.8%、55.2%;东北一季作区P_(2)O_(5)、K_(2)O减施潜力分别为64.6%、46.9%;西北一季作区N、P_(2)O_(5)、K_(2)O减施潜力分别为17.3%、47.7%、21.5%;西南一二季混作区N、P_(2)O_(5)、K_(2)O减施潜力分别为7.4%、51.6%、18.3%;南方冬作区N、P_(2)O_(5)、K_(2)O减施潜力分别为31.1%、69.7%、61.2%。【结论】我国马铃薯肥料养分总用量普遍较高且施用比例不合理,有机肥养分所占比例偏低。采用马铃薯养分专家系统推荐施肥措施,可节约47.0%左右的肥料养分用量。

有机肥替代化肥比例对红心柚产量和品质及土壤养分的影响

研究等量氮磷钾养分下有机肥替代化肥处理对红心柚化肥减量配施管理及优质高效生产意义重大。2018年在重庆丰都连续开展3年田间试验,设置常规施肥(FP)、有机肥替代常规施肥25%(75%FP+25%OF,氮磷钾有机替代比例均为25%)、有机肥替代常规施肥50%(50%FP+50%OF)、优化施肥(OPT)、有机肥替代优化施肥25%(75%OPT+25%OF)、有机肥替代优化施肥50%(50%OPT+50%OF),共6个处理,分析各处理红心柚叶片果实养分状况、产量和土壤养分变化。结果表明:(1)相比于FP,有机肥替代处理显著提高土壤pH、有机质、碱解氮、全氮、有效磷、速效钾和缓效钾含量,随替代比例的增加而增加。(2)有机肥替代处理叶片氮及果实磷、钾养分浓度较FP分别增加1.2%~8.5%及21.3%~48.9%、1.29%~14.8%,叶片磷、钾和果实氮无明显影响。(3)各有机肥替代处理产量增加1.2%~30.3%,产量构成上,单株挂果数增加了0.4%~32.2%,单果重无明显变化。(4)红心柚产量随有机替代比例增加呈先升后降的趋势,最优产量对应的有机肥替代比例为26%;肥料运筹上,最优产量对应的氮、磷、钾养分基施比例分别为52%、52%、50%。(5)相比于FP,有机肥替代处理的果实可滴定酸含量明显降低,而固酸比和糖酸比显著增加,随有机替代比例的增加均呈增加趋势。综上所述,等氮磷钾养分条件下,有机肥替代化肥处理通过优化红心柚生产的肥料运筹、提高叶片和果实养分状况、改善果园土壤化学性质,实现了植株地上部-地下部养分需求的系统高效匹配,进而提高红心柚的产量和品质。

临沂市畜禽粪便养分资源量及替代化肥潜力

为明确临沂市畜禽粪便养分资源状况及其肥料化利用潜力,该文基于2010-2020年畜禽养殖和农作物种植数据,估算全市及12区县畜禽粪便及其养分资源量的时空变化,测算主要农作物生长的养分需求量,并分析畜禽粪便替代化肥潜力。结果表明:临沂市畜禽粪便养分资源量呈现不断增长的趋势,2020年达到20.98万t,主要分布在北部和西部的区县。在全部肥料化利用的情况下临沂市畜禽粪便养分有效供给量能满足农作物养分需求量的33.45%,替代同期化肥施用量的48.28%,可使单位播种面积化肥施用强度由315 kg/hm^(2)下降至163 kg/hm^(2)。畜禽粪便与秸秆相结合替代化肥,还田比例30%、50%和70%的情景下,替代潜力分别为31.23%、52.05%和72.87%,资源化利用潜力十分可观。该研究可为临沂市畜禽粪便养分资源合理利用、化肥减施目标制定和种养循环农业发展提供理论参考。

有机肥对化肥替代弹性效应研究——以甘薯为例

利用2021年国家甘薯产业技术体系产业经济固定观察点数据,构建超越对数生产函数模型,以有机肥施用量、化肥施用量、劳动力人数、其他资本投入和甘薯种植面积为投入要素,甘薯单产为产出要素。实证研究甘薯种植生长过程中,有机肥与化肥的施用对甘薯产量的影响,并探索二者之间的替代关系及程度。结果显示,有机肥与化肥均对甘薯单产有显著正向影响,化肥的产出弹性为0.817,是甘薯生长过程中最重要的投入要素,有机肥的产出弹性为0.503,有机肥对甘薯单产的影响弱于化肥,并且二者对甘薯单产的影响均呈现倒“U”形,但有机肥对于化肥产出弹性的提高具有正向促进作用。有机肥与化肥的替代弹性小于1,二者之间替代关系较弱,存在一定的互补性,因此为了保证甘薯的产量和品质,应推广有机肥和化肥配合施用。产出弹性在不同的薯区之间存在差异性,因地制宜施用肥料,了解土壤的基础肥力、生化环境至关重要。因此,建议提高有机肥的施用来促进化肥的产出效率,因地制宜选择适量的有机肥化肥配施,提高肥料的利用率和经济效益。

不同量化肥与有机肥配施对设施番茄栽培土壤硝化潜势和pH的影响

【目的】利用9年设施番茄定位试验,研究施氮量以及有机无机肥配施对土壤硝化潜势和pH的影响,为提高设施土壤供氮能力和减缓设施土壤酸化的施肥管理提供理论依据。【方法】设施番茄栽培定位施肥田间试验位于辽宁沈阳,始于2013年,每年种植一季番茄。设置施用尿素N 0、187.5、375.0、562.5 kg/hm^(2)4个水平(N0、N1、N2、N3),在每个氮水平下又设置施有机肥75000 kg/hm^(2)处理(MN0、MN1、MN2、MN3),共8个处理。2021年,于番茄第一穗果膨大期(S1)、第二穗果膨大期(S2)、收获期(S3)和休耕期(S4),采集0—10和10—20 cm土层土壤样品,测定土壤硝化潜势(NP)、pH、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(−)-N)含量,以及休耕期土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,计算矿质氮(N_(min))占TN的比例(N_(min)/TN)。【结果】化学氮肥施用量、施用有机肥及二者交互作用均显著影响土壤NP、pH和NO_(3)^(−)-N含量。与单施化肥相比,有机无机肥配施降低了S1期土壤NP,但提高了S2~S4期土壤NP。N1处理土壤pH与N0处理无显著差异,N2、N3处理显著降低了0—20 cm土层pH,且N3处理降幅显著大于N2处理(P<0.05);4个有机无机肥配施处理土壤pH在S1、S2期无显著差异,在S3、S4期随化学氮肥施用量增加而逐渐降低,但降低幅度明显小于单施化肥处理。单施化肥和有机无机肥配施处理土壤pH下降速率分别为0.00~0.20ΔpH/a和0.00~0.08ΔpH/a。有机无机肥配施显著增加番茄生长期土壤NO_(3)^(−)-N含量及收获期和休耕期土壤NH_(4)^(+)-N含量,单施化肥和有机无机肥配施处理土壤NO_(3)^(−)-N含量分别为4.43~197.35 mg/kg和35.16~400.04 mg/kg。与单施化肥相比,有机无机肥配施显著提高土壤SOC和TN含量,显著降低土壤N_(min)/TN(P<0.05)。单施化肥处理土壤NP与NO_(3)^(−)-N含量和pH呈正相关,与NH_(4)^(+)-N含量呈负相关;有机无机肥配施处理土壤NP与SOC、TN和S2期NO_(3)^(−)-N含量均呈正相关,与S2期pH和休耕期N_(min)/TN呈负相关。单施化肥处理土壤pH在S3和S4期与NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N含量呈显著负相关,有机无机肥配施处理土壤pH在S1、S2和S4期与NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N含量呈显著负相关,单施化肥和有机无机肥配施处理土壤pH在休耕期均与N_(min)/TN呈显著负相关,有机无机肥配施处理土壤pH还与TN含量呈显著负相关。【结论】与单施化肥相比,有机无机肥配施提高土壤有机碳、全氮含量以及番茄生长中后期土壤NO_(3)^(−)-N含量(硝化潜势),同时降低土壤N_(min)/TN,有效减缓土壤pH下降速率。尿素N 187.5 kg/hm^(2)与有机肥75000 kg/hm^(2)配施处理提高设施土壤供氮能力、减缓土壤酸化的效果最突出。