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长期施肥下红壤旱地的固碳效率
《土壤 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：红壤旱地的有机碳含量普遍较低,通过外源添加有机肥是增加土壤有机碳含量的重要手段。本研究以红壤旱地长期肥料试验为基础,研究了不同施肥处理的土壤有机碳含量和储量的变化规律,并进一步探讨碳投入与玉米产量及土壤碳储量的量化关系。结果表明:施用有机肥可以大幅提升红壤旱地的有机碳含量,氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(OM)处理在27年间的增加速率分别为0.08 g/(kg·a)和0.06 g/(kg·a),有机碳储量的增加速率分别为0.24t/(hm~2·a)和0.16 t/(hm~2·a);与不施肥(CK)处理相比,NPKM和OM处理的土壤有机碳含量分别增加了51.5%和42.0%,有机碳储量则分别增加57.1%和45.7%。进一步分析表明,有机碳投入量与土壤有机碳储量变化速率之间存在显著的正相关关系(R~2=0.971 5,P<0.001),且线性拟合方程(y=–0.158+0.086x)表明,双季玉米种植下红壤旱地的固碳效率为8.6%,当有机碳投入量为1.84 t/(hm~2·a)时,红壤旱地的有机碳储量保持平衡。因此,施用有机肥是提高红壤旱地有机碳储量的有效途径,固碳效率和土壤有机碳平衡点则可以有效指导红壤旱地有机肥的管理措施。
关键词： 土壤有机碳 红壤旱地 长期施肥 有机碳投入量 拟合方程
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基于冠层归一化植被指数预测双氰胺配施后的芝麻产量
《中国油料作物学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：为在合适的生育期利用芝麻冠层的归一化植被指数(NDVI)预测芝麻产量,调查相同氮肥条件下不同双氰胺(DCD)施用量对关键生育期(苗期、初花期、盛花期和终花期)的芝麻冠层NDVI影响和产量变化,探讨不同生育期冠层NDVI与相同氮肥下DCD施用量之间的关系,构建NDVI预测产量的模型。结果表明:芝麻各生育期NDVI均表现出随DCD用量的增加而先增后降的趋势,苗期和盛花期以D3(占氮肥3%的DCD)、D5(占氮肥5%的DCD)和D7(占氮肥7%的DCD)较高,比D0(不添加DCD)增加6.2%~24.8%;终花期则以D5、D7和D10(占氮肥10%的DCD)较高,比D0增加了47.2%~103.1%。在添加DCD条件下,不同生育期芝麻冠层NDVI值与产量的拟合方程不一。结合方差分析发现,盛花期和终花期的冠层NDVI值与芝麻产量间为极显著正相关(p<0.01),对数方程y=ln(0.258 7+6.968 7x)和y=ln(0.894 1+3.998 8x)可以用来预测芝麻产量。验证试验发现,根据终花期冠层NDVI计算出的产量预测值和实测值之间的差异更小(RMSE<10%,RRMSE<25%)。因此,采用终花期冠层NDVI建立的模型对芝麻产量具有较好的预测性和普适性。
关键词： 芝麻 冠层归一化植被指数 产量预测 双氰胺(DCD)
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双季玉米种植下长期施肥改变红壤氮磷活化能力
《水土保持学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：为了系统研究南方丘陵区红壤氮磷养分活化程度对长期施肥和玉米连作模式的响应规律,研究选取江西进贤红壤旱地双季玉米长期试验的不施肥(CK)、氮肥(N)、磷肥(P)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、2倍氮磷钾配施(HNPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKOM)等处理,分析其27a内(1986—2013年)土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷和氮磷活化度的时间序列变化,并研究了土壤氮磷的增加速率以及土壤有机碳与氮磷活化度的相互关系。结果表明,各处理对氮磷活化度的提升效果存在明显差异。试验27a间,施氮处理对氮活化度的提升效果在60.25%~105.35%之间,以NPK处理为最高,HNPK和NPKOM次之;施磷处理对磷活化度的提升效果在2.29~15.40倍之间,以NPKOM处理为最高,HNPK和P处理次之。NPKOM处理对碱解氮和速效磷的提升作用在所有处理中均为最高。施肥处理提升氮磷活化度的主要原因是提升了碱解氮和有效磷。与试验前相比,连续27a施肥后,NPKOM处理的土壤全氮和全磷仅增加了25.02%和145.16%,而碱解氮和全磷则分别增加了131.46%和38.39倍,导致氮磷活化度分别增加了85.14%和15.40倍。土壤氮活化度与土壤有机碳不存在线性关系,而磷活化度则表现出随土壤有机碳含量增加而逐渐增加的趋势,且土壤有机碳含量与磷素活化度呈显著的正相关关系(R~2=0.264 1,P<0.05)。因此,在红壤旱地双季玉米种植模式中,有机无机肥配施是提升土壤氮磷养分含量和氮磷活化度的重要措施,磷的活化程度明显高于氮,但速效氮磷养分的大幅增加也可能导致环境风险。
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长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化
《植物营养与肥料学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。
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有机无机肥配施对潜育化水稻土的改良效应
《中国土壤与肥料 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：为探索潜育化水稻土改良培肥措施,采用田间试验研究了工程排水条件下有机无机肥配施对潜育化低产水稻土的改良效应。结果显示:有机无机肥配施增加了早、晚稻的有效分蘖数。在早稻齐穗期,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施的叶绿素(SPAD值)均显著增加。有机无机肥配施显著增加了晚稻的产量,与NPK处理相比,产量增加了10.0%~23.7%;其中早稻配施紫云英、晚稻配施猪粪处理产量最高。在工程排水基础上,配施有机肥处理在早、晚稻收获时耕层土壤还原物质总量分别比单施化肥处理减少了15.0%~25.3%和32.5%~37.5%。这表明,在工程排水条件下,配施一定的有机肥可以明显提高潜育化稻田水稻产量,降低表层土壤还原物质总量,对改良潜育化水稻土有明显作用。
关键词： 潜育化水稻土 鄱阳湖地区 有机肥 产量 还原物质总量
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红壤稻田长期施用猪粪的生态效益及承载力评估
《中国农业科学 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】有机粪肥还田是实现废弃物资源循环利用的重要途径之一,大量研究证实,猪粪还田施用可以显著提高土壤肥力和作物产量,但是,由于饲料添加剂含有较高的Cu、Zn、As等重金属元素,再加上养猪业中饲料添加剂的广泛应用,猪粪长期还田也可能导致土壤中重金属元素大量累积,从而威胁土壤质量和粮食安全。因此,利用长期定位探讨和综合评价长期施用猪粪下红壤稻田的生态效益就显得十分重要。【方法】以始于1981年的红壤性水稻土有机肥定位试验为载体,分析了长期施用猪粪30年间红壤稻田的水稻产量和土壤有机碳含量影响,以期明确猪粪对水稻产量的增产幅度和对土壤有机碳的贡献潜力,同时分析不同猪粪施用年限(包括试验前、试验5年、16年、22年和30年)的土壤重金属Cu、Zn、Cr和As等含量变化,基于国家土壤质量二级标准(GB 15618—1995)的土壤重金属含量的临界值,利用本研究中土壤重金属的累积速率对红壤稻田施用猪粪的超标时间进行估算,并进一步探讨猪粪的安全用量。【结果】施用猪粪显著提高了水稻产量和土壤有机碳含量,与施化肥处理(NPK)相比,产量增加了10.3%—12.0%,土壤有机碳含量增加了18.8%—23.7%,但是猪粪施用对红壤稻田的酸化阻控作用较小。在试验30年后,分别在早稻和晚稻施用猪粪的处理(OM1和OM2)的土壤pH值与未施肥对照无显著差异。此外,施用猪粪的土壤Cu、Zn、Cr和As含量亦显著增加,与施用化肥处理相比,OM1和OM2的Cu、Zn、Cr和As含量分别增加了72.0%—82.6%、29.1%—55.2%、194.8%—262.6%和90.5%—192.7%,但是未超过国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995)。按照现行猪粪施用量(22.5 t·hm-2·a-1)推算,土壤Cu、Zn、Cr和As含量确保安全水平的施用时间分别还有22、67、44和14年。若确保连续施用猪粪50年土壤Cu、Zn、Cr和As含量不超标,则红壤稻田每公顷最多猪粪施用量应不超过6.40 t·hm-2·a-1。【结论】在红壤稻田上,猪粪长期还田虽然能够显著提高稻米产量和土壤肥力(尤其是土壤有机碳含量),但也同时导致土壤Cu、Zn、Cr和As含量大幅增加,从而可能引起土壤出现重金属污染风险,进而威胁稻米质量和人类安全。因此,权衡稻田长期施用猪粪对作物产量、土壤肥力和重金属累积的生态效益,确定土壤对猪粪的最大环境承载力将为科学合理的利用猪粪以实现区域农业的可持续发展提供依据。
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