科研产出
红壤丘陵区稻田土壤剖面肥力特征及其与产量的关系
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现"藏粮于地"的国家战略目标.[方法]试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm2、12000~15000 kg/hm2 和<10000 kg/hm2 的地块分别代表高产、中产和低产土壤,选取高、中、低产量稻田样点各 3 个,采集耕作层、犁底层和潴育层土壤样品,测定耕作层厚度、容重、土壤紧实度、pH、阳离子交换量(CEC)、有机质含量、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)等,并对土壤剖面性质和水稻产量进行线性相关分析和随机森林分析.[结果]1)高产田耕作层最厚,在 16 cm左右,而低产田在13 cm左右,高产田耕作层土壤容重最小,为 1.09 g/cm3,而低产田为 1.21 g/cm3,高产田犁底层厚度和紧实度均最高,低产田最低.2)高、中、低产田土壤pH、碳氮磷养分含量和微生物生物量均表现为高产田>中产田>低产田,在土壤剖面上具有明显的"表聚"特征.高产田耕作层土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和有效磷含量分别为 38.82 g/kg、2.33 g/kg、198.54 mg/kg、0.81 g/kg和 33.04 mg/kg,而低产田耕作层分别为 29.75 g/kg、1.89 g/kg、158.71 mg/kg、0.62 g/kg和 23.51 mg/kg.高产田耕作层土壤MBC和MBN含量分别为 929.2、42.5 mg/kg,而低产田分别为 533.6、30.8 mg/kg.3)在 3 个产量水平稻田土壤中钾素含量均随土层深度增加而增加,在低产田表现尤其明显,低产田耕作层全钾含量为8.12 g/kg,但母质层为10.77 g/kg.4)相关性分析和随机森林分析结果表明,水稻产量与耕作层土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳氮以及微生物生物量碳氮比、耕作层厚度均呈显著正相关,这些变量可以解释水稻产量变化的 53.7%,其中,微生物生物量碳、微生物生物量碳氮比和耕作层厚度是影响作物产量最重要的环境因素,其解释能力分别为 9.2%、8.7%和 7.9%.[结论]耕作层厚度和耕作层微生物生物量是调控水稻产量的关键环境因素.相比低产田,高中产田耕作层厚,耕作层土壤容重低、有机质含量高,供肥保肥能力强.因此,增加耕作层厚度和提高微生物生物量是改良中、低产田的关键.
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中国稻作区土壤速效钾和钾肥偏生产力时空变化
《土壤学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：基于农业农村部布置在全国的水稻土监测样点（1988—2017）,分析不同稻作区水稻土的速效钾、钾肥偏生产力和钾素表观平衡的时空变化趋势。在30 a间,东北区水稻土速效钾含量显著高于长江三角洲（长三角）、长江中游、华南和西南地区。随试验年限的延长,除了长江中游的水稻土速效钾为先增加后稳定的趋势外,东北、长三角和华南区的水稻土速效钾含量均呈现出先稳定后增加的趋势,而西南区的水稻土速效钾含量则无显著变化。线性拟合方程表明,土壤速效钾含量每增加10 mg·kg–1,30 a间东北、长三角、长江中游、华南的钾肥偏生产力提升幅度分别为0.31、1.51、0.26和0.49 kg·kg–1。除西南区域外,其他区域的钾素表观平衡与土壤速效钾含量均存在显著的正相关关系（P<0.05）。因此,1988—2017年,全国尺度上水稻土的速效钾含量呈增加趋势,但不同稻作区土壤速效钾含量及年均增幅则差异较大。土壤速效钾含量的增加显著促进了水稻钾肥偏生产力的提升,而长期进行水稻种植导致的钾素表观盈余则进一步有利于土壤速效钾含量的提升。
关键词： 土壤速效钾 水稻土 区域 钾肥偏生产力 钾素表观平衡
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长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。【方法】以长期试验小区为平台,设置对照(CK)、氮钾肥(NK)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。【结果】与不施磷肥处理(CK、NK)相比,施磷肥处理(NP、NPK)显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理(NP、NPK)微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理(CK、NK),提高了103%—250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。【结论】微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。
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长期施肥对水稻土碳氮矿化与团聚体稳定性的影响
《土壤 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：水稻土有机碳、氮矿化过程对水稻土质量和作物养分吸收具有重要的作用,但是它们对施肥措施的响应及其与土壤结构之间的关系尚不清楚。本研究基于红壤性水稻土长期施肥定位试验,分析了不施肥(CK)、施用常量化肥(NPK)、2倍化肥(NPK2)和常量化肥配施有机肥(NPKOM)等处理下水稻土碳氮矿化特征,并研究了其与土壤团聚体稳定性的关系。结果表明NPKOM处理显著提高了土壤有机碳和全氮含量(P<0.05),而单施化肥处理(NPK2和NPK)则同CK处理没有显著差异。土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率均为NPKOM>NPK2>NPK>CK处理,其中NPKOM处理显著高于其他处理(P<0.05),而后3个处理间没有显著差异。土壤氮矿化速率、累积矿化量和矿化率同土壤碳矿化的规律一致,NPKOM、NPK2和NPK处理累积矿化氮量较CK处理分别提高110.0%、29.4%和8.8%,矿化率分别提高110.8%、25.6%和13.0%。单施化肥处理(NPK和NPK2)的平均质量直径(MWD)分别降低了17.1%和15.5%,而NPKOM处理则增加了19.4%。相关分析表明,土壤碳氮矿化主要取决于土壤有机碳氮含量,而与土壤团聚体水稳定性无直接关系。在今后研究中,应重点分析土壤孔隙结构与有机碳氮周转的关系。
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两种典型水稻土中秸秆碳转化的微生物过程
《中国农业科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究土壤中秸秆腐解速率、腐解过程中微生物群落结构变化和参与秸秆腐解的功能微生物群落组成,为揭示土壤有机质转化和积累的微生物学机制提供理论依据。【方法】以我国亚热带两种典型水稻土——常熟乌栅土和鹰潭红壤性水稻土为研究对象,设置不添加秸秆(CK)和添加~(13)C标记的水稻秸秆(RS)处理,厌氧恒温培养38 d,在培养过程中定期测定气体释放量,研究秸秆矿化速率的动态变化;采集土壤样品,利用~(13)C-PLFA-SIP技术分析参与秸秆降解的微生物群落的动态变化。【结果】培养前12 d,秸秆降解缓慢,此时秸秆对土壤有机质(SOM)产生正激发效应;培养12-18 d秸秆快速降解,18 d后趋缓。培养结束时,秸秆碳在红壤性水稻土和乌栅土中的矿化率分别为24%和33%。秸秆碳对CO_2和CH4贡献率随培养时间的延长而增加,在培养末期分别为53%-60%和54%-57%。添加秸秆可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,乌栅土微生物活性高于红壤性水稻土。16:0(一般细菌)是参与秸秆分解主要类群,i16:0和i15:0(G+细菌)和18:1ω9c(真菌)也是参与秸秆分解的重要微生物类群。随培养时间增加,G+细菌和放线菌的相对丰度增加,G-细菌呈降低趋势。红壤性水稻土和乌栅土PLFAs中标记利用秸秆碳的PLFAs的比例分别为27%-32%和18%-24%。真菌和一般细菌对秸秆碳的利用效率较高,而土壤原有有机质(SOM)矿化主要与G-和放线菌相关联。添加秸秆造成乌栅土和红壤性水稻土两种水稻土微生物群落结构呈现明显差异,但分解利用外源秸秆碳的微生物群落结构相似,而分解利用SOM微生物群落结构有差异。【结论】秸秆厌氧降解过程中秸秆碳的矿化滞后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多样性是影响秸秆碳矿化速率的重要因素;添加秸秆后不同土壤微生物群落结构的差异主要是参与SOM降解的微生物差异,土壤原SOM是导致这种差异的重要因素。
关键词： 秸秆降解 ~(13)C-PLFA-SIP 水稻土 微生物群落
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不同改良剂材料对双季稻田砷污染阻控的影响
《生态与农村环境学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：探讨比表面积大、孔隙多和吸附性强的生物黑炭和生物源石灰(牡蛎壳粉)配施对酸性水稻土砷(As)污染的阻控效果,从而为该区域土壤的As污染治理提供技术参考。通过盆栽试验,比较不同有机肥(猪粪和生物黑炭)与石灰(矿物源石灰和牡蛎壳粉)配施对As污染水稻土[w(As)为40 mg·kg-1]的阻控效果,分析了土壤有效As含量,水稻秸秆、籽粒和大米中As含量的变化,并探讨了土壤有效As含量与水稻As吸收的量化关系。结果表明:与CK处理相比,猪粪配施矿物源石灰及牡蛎壳粉条件下土壤w(有效As)降低29.1%~57.0%,生物黑炭配施矿物源石灰及生物石灰条件下土壤w(有效As)下降35.1%~65.9%;而土壤w(有效As)的降低进一步阻控了水稻秸秆、籽粒和大米中As累积。其中,生物黑炭配施牡蛎壳粉处理的效果最好,其秸秆、籽粒和大米中w(As)分别降低67.6%~68.5%、66.6%~67.8%和76.0%~76.9%。进一步分析发现,土壤有效As含量与水稻As吸收量可以用指数方程较好地拟合(R2>0.75,P<0.01)。因此,对于酸性水稻土,生物黑炭和牡蛎壳粉可以通过降低土壤有效As来快速阻控水稻秸秆、籽粒和大米对As的吸收,但当土壤w(有效As)小于30 mg·kg-1时,施用改良剂降低土壤As含量的效果不明显。
关键词： 水稻土 土壤As污染 生物黑炭 牡蛎壳 土壤有效As
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稻田土壤肥力评价方法及指标研究进展
《中国土壤与肥料 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：水稻土作为典型的水耕人为土,其土壤肥力是水稻优质高产的重要基础,肥力评价是稻田培肥和管理的重要内容之一。然而,稻田肥力评价指标和方法的选择存在较大不确定性。通过分析不同土壤肥力评价方法特点,土壤肥力指标的影响因素和变化特征,对我国水稻土肥力评价的现状进行了总结。在选择评价方法时应最大程度地减少人为的主观性,同时,如何将作物产量纳入土壤肥力综合评价值得进一步探讨。在对稻田土壤肥力进行综合评价时,土壤容重、总孔隙度、土壤团聚体和黏粒含量可作为土壤物理肥力指标的主要因子;土壤化学肥力指标随着施肥、耕作模式和稻作区域的差异应各有侧重;众多的土壤生物学指标中,微生物量碳氮、酶活性和微生物群落结构等需重点关注。下一步应制定一套针对不同稻作区典型施肥和耕作模式下比较完整和有代表性的评价指标体系,以及客观又简单实用的评价方法,为以水稻高产优质为目标的土壤培肥技术提供参考。
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长期施猪粪土壤As补给与水稻As吸收的量化关系
《广东农业科学 》 2017
摘要：为明确猪粪施用后土壤砷(As)的形态变化及其在土壤-植物体系中的迁移机制,基于1981年开始的红壤稻田有机肥长期定位试验,分析了不施肥(CK)、化肥配施(NPK)、化肥配合早稻猪粪施用(NPKM1)和化肥配合晚稻猪粪施用(NPKM2)等处理土壤As的形态分异规律以及水稻籽粒和秸秆中As的累积变化特征。结果表明:NPKM1和NPKM2处理土壤总As含量分别比CK提高148.71%和282.11%,土壤As储量分别增加120.35%和205.02%;与NPK处理相比,NPKM1和NPKM2处理土壤As含量分别增加90.48%和192.64%,土壤As储量分别增加83.28%和153.71%。且不同形态As含量也均呈现出猪粪还田处理显著增加,但NPKM2处理显著高于NPKM1处理。土壤As形态中主要以Fe-As比例最高,其次为Al-As和Res-As,而Ca-As和Ex-As含量最少。与NPKM1处理相比,NPKM2处理的Ex-As、Al-As、FeAs、Ca-As和Res-As含量和储量均显著较高。同时,NPKM1和NPKM2处理秸秆和籽粒中As含量和吸收量也显著提高。通过拟合方程表明,土壤Ex-As对水稻As吸收的贡献率最高。
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赣东北地区水稻土的有机质变化及其与产量和肥料利用率的相互关系
《江西农业学报 》 2015
摘要：研究了赣东北地区11个试验地土壤有机质的变化,及其与产量和肥料利用率的相互关系。结果表明:该地区的水稻土有机质普遍偏低,其中土壤有机质30 g/kg以下的比例达62.7%。土壤有机质与CK、OPT处理的水稻产量相关性不显著,这可能与土壤性质有关。然而,水稻土的有机质含量与缺磷处理的水稻产量呈显著正相关,但与缺钾处理的产量则相关性不显著,表明土壤磷素是限制赣东北地区水稻产量的关键因子,因此,在有机质含量较低的水稻土上,增施磷肥是提高水稻产量的重要措施。土壤有机质含量与磷肥农学效益呈显著负相关,这说明在土壤有机质含量较低时,磷肥的施用对水稻的产量具有重要作用,而随着土壤有机质的提高,磷肥的利用效益呈逐渐下降的趋势。因此,在赣东北地区,磷肥的施用量应根据土壤有机质含量高低而做适当调整。
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