专题——玉豆带状复合种植系统对光水的响应
目的 定量长期不同施肥红壤磷素的演变特征,研究红壤磷素变化对生产力的影响,为红壤地区磷素管理提供理论依据。方法 利用持续26年的红壤旱地长期定位试验平台（1991—2016年）,比较长期不施磷肥（CK、N、NK）、施用化学磷肥（PK、NP、NPK）、化肥配合秸秆还田（NPKS）和化肥配施有机肥及有机肥（1.5NPKM、NPKM、M）土壤Olsen-P和全磷含量变化,分析土壤磷素对磷盈亏量的响应,采用不同模型拟合作物产量对有效磷的响应曲线,计算土壤有效磷农学阈值。结果 长期施用磷肥显著提高了土壤全磷和有效磷含量,提升了土壤磷素活化系数（PAC）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的PAC高于化肥配合秸秆还田（NPKS）和施用化学磷肥（PK、NP、NPK）。红壤地区土壤全磷和有效磷变化量与土壤磷盈亏量呈正相关关系（P＜0.01）,土壤每累积盈余100 kg P·hm -2,土壤Olsen-P含量上升3.00—5.22 mg·kg -1,全磷上升0.02—0.06 g·kg -1。土壤每累积亏缺磷100 kg P·hm -2,不施磷肥处理（CK、N、NK）土壤Olsen-P分别下降1.85、0.40、1.76 mg·kg -1。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的小麦和玉米产量显著高于化肥配合秸秆还田（NPKS）以及施用化学磷肥（PK、NP、NPK）,显著高于不施磷肥（CK、NK、N）。化肥配施有机肥及有机肥处理（1.5NPKM、NPKM、M）的产量可持续指数也高于其他处理。3种模型（线性-线性模型、线性-平台模型和米切里西方程）均能较好地拟合作物产量与红壤有效磷含量的响应关系（P＜0.01）。在红壤地区推荐使用拟合度较好的线性-线性模型,其计算出小麦和玉米的土壤Olsen-P农学阈值分别为13.5和23.4 mg·kg -1。 结论 在南方红壤地区,化肥配施有机肥更有利于磷素累积和提升磷素有效性。化肥配施有机肥作物产量显著高于其他处理,且稳产性好。线性-线性模型可用于计算红壤地区有效磷的农学阈值。生产上应该根据土壤有效磷含量及其农学阈值调整磷肥施用量。
目的 探讨长期定位施肥下潮土磷素盈亏、各形态无机磷的变化及土壤磷素盈亏对无机磷的影响,为潮土合理施用磷肥提供理论依据。方法 在“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”,以NK（不施磷肥）处理为对照,研究华北地区常见的4种施肥模式（NPK（单施化肥）、SNPK（秸秆还田）、MNPK（有机无机配施）、1.5MNPK（高量有机无机配施））下,土壤表观磷盈亏、累积磷盈亏、各形态无机磷含量变化,以及土壤磷素盈亏对各形态无机磷的影响。结果 25年不施磷肥土壤磷始终处于亏缺状态,土壤磷累积亏缺431.8 kg·hm -2,4种施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）25年土壤磷分别累积盈余291.2、398.4、1742.4、2 676.9 kg·hm -2。长期不施磷肥,土壤无机磷以Ca2-P减少最多,减少49.0%。试验前13年上述4种施肥模式土壤Ca2-P增加1.2—5.4倍,平均增加1.26—5.73 mg·kg -1·a -1,后12年单施化肥、秸秆还田和有机无机配施Ca2-P增长速率降低99.2%—112.6%,高量有机无机配施土壤Ca2-P年降低2.0 mg·kg -1,以上4种施肥模式土壤Ca2-P相对含量25年增加1.0%—3.5%;连续25年施用磷肥,土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P分别增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍,平均增加4.69—19.81、1.67—3.10、1.23—2.37 mg·kg -1·a -1,其相对含量分别增加8.4%—30.0%、3.3%—4.0%、1.8%—3.3%;Ca10-P和O-P含量长期维持在350—410、100—160 mg·kg -1,但其相对含量分别减少11.4%—29.7%、3.1%—8.9%。25年不施磷肥,土壤每亏缺100 kg P·hm -2,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别减少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg -1。单施化肥和秸秆还田模式土壤每累积盈余100 kg P·hm -2,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加3.9—5.0、21.5—21.6、6.5—7.4、4.8—5.6、4.0—7.5、2.4—7.2 mg·kg -1。有机无机配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤每累积盈余100 kg P·hm -2,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg -1。 结论 长期施用磷肥能够提高潮土磷盈余量,提高土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量及其占总无机磷的相对含量,其中有机无机配施模式提高程度高于单施化肥和秸秆还田;潮土盈余相同磷量时,土壤无机磷以Ca8-P增量最多,其次是Al-P、Fe-P;单施化肥土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量高于秸秆还田和有机无机配施模式。
目的 在有机质含量相同的土壤上探讨土壤无机磷组分对有效磷的贡献,为合理的磷肥管理提供决策依据。方法 采集并筛选陕西关中平原冬小麦-夏玉米种植区 土有机质含量相近（10.03-10.68 g·kg -1）,有效磷含量梯度（平均分别为10.73、18.06、20.61、24.01、30.73、43.69和58.58 mg·kg -1）的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson无机磷分级方法进行磷组分测定。 结果 西北冬小麦-夏玉米种植区耕层土壤的无机磷以钙磷为主,约占无机磷总量的66.67%,其中磷酸二钙（Ca2-P）,磷酸八钙（Ca8-P）和磷灰石（Ca10-P）分别占2.80%、16.80%和47.09%;铝结合的磷酸盐（Al-P）,铁结合的磷酸盐（Fe-P）和闭蓄态磷酸盐（O-P）分别占16.28%、5.23%和11.81%。随着Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P和O-P含量的增加,Olsen P呈显著线性增加;磷活化系数（土壤有效磷与全磷之比,PAC）与Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和O-P呈显著线性正相关关系。通径分析结果表明,该区域土壤无机磷对土壤有效磷（Olsen P）的贡献依次为Ca2-P（0.974）＞Al-P（0.186）＞Ca8-P（0.182）＞Fe-P（0.150）＞Ca10-P（0.007）＞O-P（-0.074）,各形态无机磷对磷活化系数（PAC）的贡献为：Ca2-P（0.768）＞Al-P（0.082）＞Ca8-P（0.071）＞Fe-P（-0.018）＞Ca10-P（-0.055）＞O-P（-0.388）,与土壤磷组分对有效磷的贡献大体一致。逐步回归分析结果表明,Ca2-P和Ca8-P对Olsen P贡献最大,但仅Ca2-P对PAC的贡献最大。结论 在有机质相同或相近条件下,Ca2-P是陕西关中平原小麦-玉米种植区 土最有效的磷源。土壤磷有效性的提高主要通过增加高有效性的磷形态比（例如Ca2-P）和缓效磷形态（如Ca8-P、Al-P）,降低土壤中有效性极低的Ca10-P的比例来实现的。由此看来,关中平原长期施用磷肥土壤磷仍主要以有效性相对较高的磷素形态存在。
目的 长期不同施肥处理影响土壤磷库和土壤性质的变化。研究不同施肥处理下黑土磷的吸附解析特征及其与土壤性质的响应关系,为黑土合理施用磷肥,提高磷有效性提供理论依据。方法 本研究依托于公主岭黑土肥力长期定位试验,供试作物为玉米。选取不施肥（CK）、施氮、钾肥（NK）、氮磷钾平衡施肥（NPK）、氮磷钾+有机肥（NPKM）4个处理。取1990、2000和2010年的0—20 cm土层的土壤样品,分析土壤性质,测定磷的吸附解吸值,并用 Langmuir方程拟合了磷的吸附曲线,计算磷最大吸附量（Qmax）、磷吸附常数（K）、最大缓冲容量（MBC）、磷吸附饱和度（DPS）以及土壤易解吸磷（RDP）。结果 Langmuir吸附等温线方程能很好的拟合土壤吸附磷和相应的平衡溶液磷浓度曲线（R 2=0.93—0.99）。不同施肥处理磷吸附解吸特征参数具有明显的差异。随试验年限的增加,不同处理各特征参数变化不尽相同,与1990年相比,2010年不施磷处理（CK和NK）,Qmax值分别增加了1.83和1.61倍,MBC值分别增加了0.80%和49.40%,DPS值分别降低了92.04%和87.50%,RDP值分别降低了20.00%和82.83%;NPK处理Qmax和DPS值分别增加了81.39%和90.74%,MBC和 RDP值分别降低了79.37%和48.57%;NPKM处理Qmax和MBC值分别降低了33.35%和78.52%,DPS和RDP值分别增加了11.36倍和1.48倍。施肥21年后,与CK和NPK处理相比,NPKM处理的Qmax值降低了64.66%和 49.52%,MBC值降低了81.87%和79.56%,DPS值增加了110和3.81倍,RDP值增加了4.36倍和78.57%。NPKM处理显著增加了土壤全磷（Total-P）、有效磷（Olsen-P）、有机质（SOM）和CaCO3含量,降低了比表面积,维持pH、游离铁铝氧化物值不变。冗余分析结果表明：SOM和Total-P是造成磷吸附解吸特征参数差异的主要因素,分别解释了全部变异的49.5%和18.7%（P＜0.05）。 结论 长期有机无机配施可显著增加SOM和土壤中磷素累积,降低土壤对磷的吸附能力,增加土壤对磷的解吸,提高土壤磷的有效性,但同时显著提高了土壤磷吸附饱和度,易引起磷素流失的风险,对于NPKM处理应考虑有机肥与无机肥的投入量。
目的 研究陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素分布特征及近30年农田土壤有效磷变化,对维持和提高土壤质量和土地生产力,合理施磷和减磷增效具有重要意义。方法 利用2011年在陕西关中平原冬小麦/夏玉米种植区选择的10个典型县、区采集的458个土壤样本,通过与1980年土壤普查土壤有效磷含量数据的比对,分析近30年来陕西关中农田耕层土壤有效磷的变化及当前土壤磷库分布特征。结果 30年来该区农田耕层土壤有效磷含量整体呈显著上升,宝鸡市、咸阳市和渭南市的平均有效磷含量分别为26.09、27.50和21.53 mg·kg -1,与第二次土壤普查有效磷含量结果相比,增幅分别达334.83%、276.71%和231.23%。高有效磷等级地块的比例均有大幅度增加,其中以有效磷含量15-30 mg·kg -1的增幅最大,有效磷含量＜10 mg·kg -1的降幅最大。有效磷和无机磷总量分布呈现出西部（宝鸡市）和中部（咸阳市）高于东部（渭南市）,而有机磷含量则相反。当前关中地区大面积土壤有效磷含量高于农学阈值,可满足作物高产时的磷素供应。同时,宝鸡、咸阳市土壤有效磷含量＞37 mg·kg -1 的累积分布概率超过20%,水溶性磷含量＞2 mg·kg -1 的累积分布概率超过22%,存在较高的水环境污染风险。 结论 长期集约化高强度种植条件下含磷肥料的过量施用显著提高了土壤有效磷含量。从保护环境和合理利用有限的磷资源角度考虑,应合理调控磷肥施用,做到因土施肥,因需供肥。
