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不同施肥模式对砂姜黑土团聚体特征及有机碳的影响
《中国农学通报 》 2019 CSCD
摘要：采集32年砂姜黑土长期定位试验不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(MNPK)和高量氮肥下有机肥与化肥配施(HMNPK)处理耕层土壤,研究砂姜黑土区麦玉轮作系统中总有机碳、团聚体组成及不同粒径团聚体中有机碳含量对长期不同施肥模式的响应.结果表明:长期不同施肥方式显著影响土壤不同粒径团聚体分布及其有机碳含量.有机肥施用对表层土(0~10 cm)中1~0.5、0.5~0.25 mm干筛团聚体和<0.25 mm微团聚体含量的提高有促进作用.耕层土壤水稳性团聚体主要分布在1~0.5、0.5~0.25 mm和<0.25 mm粒径中,施肥处理对各粒级水稳性团聚体含量没有显著影响.长期施肥显著提高了表层土1~0.5 mm和0.5~0.25 mm干筛中团聚体有机碳含量,HMNPK的增幅最高.施用有机肥对提高土壤水稳性团聚体有机碳含量有积极作用,尤其对1~0.5、0.5~0.25 mm和<0.25 mm粒径水稳性团聚体有机碳含量的提高有显著影响,且均为M处理提高幅度最大.砂姜黑土区麦玉轮作条件下,长期有机肥施用可提高砂姜黑土土壤总有机碳含量、中团聚体数量以及有机碳含量,有利于改善土壤物理性状、提升地力.
关键词： 砂姜黑土 长期施肥 施肥模式 土壤团聚体 土壤有机碳
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小麦光合特性及产量构成对长期不同土壤培肥模式的响应
《麦类作物学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为筛选出适宜于砂姜黑土的最佳土壤培肥模式,基于小麦光合、产量和收获指数,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK,施氮量525 kg·hm~(-2))、单施有机肥(M,折合的施氮量也为525 kg·hm~(-2))、等氮有机无机肥配施(MNPK,有机肥和化肥中施氮量相同,总氮量为525 kg·hm~(-2))和高氮有机无机肥配施(HMNPK,有机肥和化肥中施氮量相同,总氮量为840 kg·hm~(-2))五种方式长期培肥后不施肥条件下土壤的养分后续供应能力差异。结果表明,不施肥条件下MNPK和HMNPK处理间小麦旗叶面积和叶绿素含量差异不显著,但二者均显著高于M和NPK处理,M处理的旗叶面积和叶绿素含量略高于NPK处理,CK的旗叶面积和叶绿素含量显著低于其他处理。MNPK和HMNPK处理的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素荧光参数F_m、Φ_(PSⅡ)、F_v/F_m、ETR、q_P优于M和NPK处理,M处理的光合速率和叶绿素荧光各参数总体表现优于NPK处理。M处理的穗粒数、经济产量和生物产量比NPK处理分别显著增加了10.0%、10.6%和7.6%,MNPK和HMN-PK处理间经济产量和生物产量差异不显著,但皆高于NPK和M处理,其中MNPK和HMNPK处理的经济产量和生物产量分别比NPK处理显著增加26.3%、15.9%和20.6%、14.0%,CK的穗数、穗粒数、经济产量和生物产量显著低于其他处理。HMNPK和MNPK处理间收获指数差异不显著,但二者高于NPK和M处理,M处理收获指数比NPK处理增加了3.0%。小麦旗叶面积、叶绿素含量、光合速率和实际光化学效率与每盆经济产量和生物产量皆呈极显著直线正相关。由此得出,在培肥土壤基础肥力和养分后续供应能力方面,有机肥与化肥配施优于单施有机肥和单施化肥,单施有机肥优于单施化肥,且有机肥与化肥配施下增加施氮量的效果不明显。
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长期不同施肥模式下砂姜黑土小麦根系和光合的差异性研究
《华北农学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：为明确长期单一施肥模式效果间的差异,研究了5种长期定位(34年)施肥模式对砂姜黑土小麦根系和光合的影响。结果表明,CK(不施肥)的根系性状表现最差,MNPK(有机肥与化肥配施等氮)与HMNPK(有机肥与化肥配施高氮)的总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数显著高于NPK(单施化肥)和M(单施有机肥)处理,NPK与M间的总根表面积、平均根直径、总根体积差异不显著。长期有机肥与化肥配施(MNPK和HMNPK)相对于长期单施化肥(NPK)和有机肥(M)能提高小麦上3叶的长宽。在孕穗期,MNPK的光合速率、气孔导度和蒸腾速率最高,但与HMNPK差异不显著;在灌浆中期(MNPK与HMNPK发生倒伏),NPK和M处理的光合特性表现优于有机肥与化肥配施处理MNPK和HMNPK,MNPK的光合特性亦优于HMNPK(倒伏最重)。在孕穗期,有机肥与化肥配施相对于长期单施化肥和有机肥利于小麦叶绿素荧光参数的改善;灌浆中期,M处理的叶绿素荧光参数表现最优,MNPK的ΦpsⅡ、Fv/Fm、ETR、qP显著高于HMNPK。总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、总根尖数皆与光合高效叶片长宽及产量呈显著或极显著正相关关系;根系性状、产量与光合特性、叶绿素荧光参数Fm、ΦpsⅡ、Fv/Fm、ETR、qP呈显著或极显著正相关关系,与胞间CO_2浓度、Fo、qN呈极显著负相关关系。研究得出,有机肥与化肥配施虽有利于小麦根系及高效光合叶片长宽的改善,但有机肥与化肥配施高氮下遇特殊天气由于肥力较高易发生倒伏,造成光合速度的下降。
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长期施肥砂姜黑土微生物学特征差异及评价
《植物营养与肥料学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要：【目的】作为安徽省主要中低产土壤类型之一,砂姜黑土不良属性严重制约旱地粮食作物稳产增产,因此本研究利用长期定位试验研究砂姜黑土微生物特征对不同施肥模式的响应,为改善砂姜黑土生态功能、提高地力可持续性等提供理论依据。【方法】基于安徽省杨柳长期定位试验(始于1981年),研究5种施肥模式不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(等氮)(MNPK)、有机肥与化肥配施(高氮)(HMNPK)砂姜黑土耕层土壤可培养微生物数量、微生物生物量及酶活性等微生物学性状的变化规律,并通过主成分分析方法对不同施肥模式下的土壤微生态进行综合评价。【结果】与不施肥相比,长期施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可显著增加土壤微生物总数量(15.68~22.80倍),尤其是细菌和放线菌数量二者分别于M、MNPK处理达最高值(30.50×10~5cfu/g和15.50×10~4 cfu/g);长期单施有机肥对土壤真菌有明显抑制作用,单施化肥有利于土壤真菌数量的增加。施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可有效增加土壤微生物生物量碳、氮含量,其中MNPK处理微生物量碳含量增幅最高,达119.74%但与M、HMNPK处理差异不明显,微生物量氮含量增幅达88.46%,显著高于M、HMNPK处理;长期单施化肥仅对微生物量碳含量有提增作用(38.87%)对微生物量氮作用不明显,其对微生物量碳的提增作用显著低于其他施肥处理。长期单施有机肥可显著提高土壤脲酶与转化酶活性,抑制磷酸酶活性,长期单施化肥的作用则相反。用主成分分析方法将9个生物指标降维提取出2个主成分,第一主成分以细菌、放线菌、微生物量碳、微生物量氮、脲酶和转化酶为主要影响因子,第二主成分以为真菌、酸性和中性磷酸酶为主要影响因子分别代表了与碳、氮和磷循环密切相关微生物影响因子。通过综合得分把不同施肥模式下砂姜黑土微生物生态划分为3个等级,一等包括长期有机肥与化肥配施(等氮与高氮),二等包括长期单施有机肥,三等为长期单施化肥与不施肥。【结论】通过综合评价可得砂姜黑土的微生物生态状况在长期有机肥与化肥配施条件下最佳单施有机肥次之而长期单施化肥与不施肥的较差。
淮北砂姜黑土酶活性对长期不同施肥模式的响应
《中国农业科学 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】针对安徽淮北砂姜黑土"旱、涝、僵、瘦"等不良属性,通过探讨长期定位施肥对砂姜黑土酶活性的影响,揭示土壤酶对施肥模式的响应机制,为有效改善土壤生物化学环境、提高土壤质量、进而保证作物高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省濉溪县杨柳试验基点长期定位培肥试验(1981至今)为基础,研究5种不同施肥模式下(不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施(等氮)、有机肥与化肥配施(高氮))小麦-玉米轮作系统中耕层土壤(0—20 cm)脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性的变化趋势,并进行相关性分析和成对比较,分别阐明土壤酶间的相互关系及各酶活性的季节性变化规律。【结果】与长期不施肥相比,长期单施有机肥可显著提高砂姜黑土脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,小麦收获期和玉米收获期分别提高了130.5%和129.5%、11.4%和14.9%、31.4%和12.0%,但对酸性磷酸酶和中性磷酸酶活性无明显促进作用;长期单施化肥可有效增强土壤酸性磷酸酶与中性磷酸酶活性,同时明显抑制其他3种土壤酶的活性;在同等施氮水平下,有机肥与化肥配施可使5种土壤酶活性均保持较高水平,弥补了单施化肥或单施有机肥因施肥模式单一导致某种土壤酶活性较差的不足;高氮水平下,有机肥与化肥配施可显著提高酸性磷酸酶和中性磷酸酶活性,但对其他酶作用规律不明显。砂姜黑土不同土壤酶之间普遍存在显著相关关系:脲酶与过氧化氢酶、蔗糖酶之间以及过氧化氢酶与蔗糖酶之间存在显著正相关关系,而磷酸酶与其他3种酶之间存在此消彼长的关系。此外,砂姜黑土脲酶、酸性和中性磷酸酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶酶活受季节的影响也因施肥不同而不同。【结论】同等施氮水平下,有机肥与化肥配施与单施化肥或单施有机肥相比,能使砂姜黑土脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶均保持较高的活性,有利于改善土壤生物化学环境,进而提高土壤可持续生产力;土壤酶之间相关关系各有不同,呈显著正相关关系的有脲酶与过氧化氢酶、脲酶与蔗糖酶及过氧化氢酶与蔗糖酶,而磷酸酶与其他3种酶之间均呈显著负相关关系;砂姜黑土酶活性受季节影响的程度因酶种类与施肥方式不同而有所不同。
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长期施肥下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性研究
《中国农业科学 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析长期施肥条件下小麦产量的变化规律,试图探明淮北小麦产量稳定性对不同施肥模式的响应机制,为淮北砂姜黑土合理施肥管理、改善农田生态系统质量提供依据。【方法】以安徽杨柳长期定位试验为研究平台,通过研究小麦的平均产量、产量年际波动及土壤养分状况对5种施肥模式(不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施(等氮)、有机肥与化肥配施(高氮))的响应,比较不同施肥条件下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性的优劣,并以此评判施肥的合理性。【结果】淮北砂姜黑土区长期不施肥的小麦产量总体呈下降趋势,年下降量为5.81 kg·hm-2;而长期施肥的小麦产量随时间呈锯齿状波动并总体上升的趋势,其中有机肥与化肥配施(高氮)处理(HMNPK)的产量趋势线最高,但其增产优势逐年减弱,有机肥与化肥配施(等氮)处理(MNPK)以9.75 kg·hm-2的年增长量缩短与其的差距;单施化肥处理(NPK)的小麦产量趋势线在试验前期高于单施有机肥(M),但在22年后有被M处理赶超的趋势。从32年小麦平均产量来看,与不施肥相比,有机肥与化肥配施(高氮与等氮)的增产幅度最大,平均产量分别达5 544.3和5 200.6 kg·hm-2;NPK次之,比当年不施肥处理产量提高了614.6%,M增产幅度最低,但与NPK差异并不明显。砂姜黑土地力贡献率在试验前10年持续降低,降至10%左右趋于稳定,而肥料对小麦产量的贡献率则是在前10年持续增加至80%—90%便维持动态平衡。长期不施肥易导致小麦产量变异系数(CV)偏高、可持续性产量指数(SYI)偏低,产量稳定性最低;施肥处理中HMNPK和MNPK处理的CV最低、SYI最高,产量稳定性最高,而M处理的产量稳定性和可持续性不及NPK。与长期不施肥相比,施肥可明显提高淮北砂姜黑土全氮、有机质、有效磷和速效钾的含量,其中有机肥的施入显著提高了土壤全氮和有机质含量,而有效磷含量与化肥的投入相关,处理M土壤速效钾含量较高,但与其他施肥处理差异不显著;通过相关性分析可知全氮、有机质、有效磷含量与小麦产量呈极显著正相关关系(P<0.01)。【结论】施肥可有效提高淮北小麦产量,且产量随时间呈锯齿状波动;有机肥与化肥配施(高氮和等氮)的增产效果最佳,但高氮与等氮水平间的产量差随种植年限的增长而逐渐缩短;在试验开始前一阶段单施化肥的增产效果优于单施有机肥处理,但在22年后有被赶超的趋势。与长期不施肥相比,有机肥与化肥配施的施肥模式更有利于促进小麦产量稳定性和生产可持续性的提高,其次为单施化肥,单施有机肥最低。施肥可有效提高砂姜黑土养分含量,其中有机肥对有机质、全氮及速效钾含量的提高作用较强,而化肥则对有效磷含量提高作用较强,且小麦产量与全氮、有机质和有效磷均呈极显著正相关关系。因此,安徽淮北砂姜黑土区有机肥与化肥配施为最佳施肥模式,土壤养分供应较均衡,小麦产量幅度最大且稳定性最佳,农田生态系统质量最优。
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基于主成分-聚类分析评价长期施肥对砂姜黑土肥力的影响
《土壤学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：利用安徽濉溪杨柳定位试验(1981-)为平台,以土壤的5种酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶)及7种基础化学性质(pH、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)作为评价指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统聚类。结果表明,通过主成分分析方法可将原12个土壤生物化学性质指标降维、提取出2个主成分,反映了原信息量的88.22%,且无原变量丢失。其中第一主成分以酸性磷酸酶、中性磷酸酶、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾贡献最大;第二主成分则以脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、pH贡献最大。作为综合评价砂姜黑土肥力的生物指标,酸性和中性磷酸酶优于其他三种土壤酶。以两个主成分得分为新指标进行聚类得到长期不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果排序为MNPK,HMNPK>M>NPK>CK,即有机肥与化肥配施是砂姜黑土的最佳培肥模式,单施有机肥次之,而长期单施化肥或者不施肥则会导致土壤肥力下降。
关键词： 主成分分析 聚类分析 砂姜黑土 土壤肥力 施肥方式
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