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1988―2019年中国农田表土有机碳库密度变化及其主要影响因素 被引量：10
1
作者 韩天富 都江雪 +8 位作者 曲潇琳 马常宝 王慧颖 黄晶 柳开楼 刘立生 谢建华 吴远帆 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1145-1157,共13页
【目的】研究中国农田土壤有机碳(SOC)密度时空变化特征及其主要驱动因素,为土壤肥力提升、固碳减排和粮食安全提供理论依据。【方法】基于1988至2019年农业农村部全国农田监测数据(1298个点位),分析水田、旱地和水旱轮作下SOC密度时空... 【目的】研究中国农田土壤有机碳(SOC)密度时空变化特征及其主要驱动因素,为土壤肥力提升、固碳减排和粮食安全提供理论依据。【方法】基于1988至2019年农业农村部全国农田监测数据(1298个点位),分析水田、旱地和水旱轮作下SOC密度时空变化特征,利用方程拟合和提升回归树模型探究气候、施肥和土壤属性对SOC密度变化的影响。【结果】1988―2019年全国农田表层(0―20 cm)SOC密度平均为35.13 t/hm^(2),不同土地利用方式下表现为水田>水旱轮作>旱地,水田和水旱轮作较旱地分别高53.2%和24.9%。SOC密度随监测时间的延长呈先降低后增加的趋势,其中水田、旱地和水旱轮作分别在2000、1998和2004年之前呈下降趋势,之后呈上升趋势。不同利用方式水田SOC密度随监测时间的变化趋势在东北地区逐渐增加,华南地区逐渐降低,西南和长江中游地区则先降低后增加,转折点分别在1995和2002年;旱地SOC密度的变化趋势在西北、华北和华南地区逐渐增加,东北、长江中游和长江下游地区先降低后增加,转折点分别在2008、2004和2004年;水旱轮作下SOC密度的变化趋势在长江中游、下游地区先降低后增加,转折点分别在2001和2013年,在西南地区呈先上升后微弱下降趋势,转折点在2012年。提升回归树结果显示,水田SOC密度后期上升阶段最重要的解释变量在西南、东北和华南区是年均温,在长江中游和下游分别是钾肥用量和土壤速效钾含量;旱地SOC密度后期上升阶段最重要的解释变量在东北为年均温,华北和华南为年均降雨,长江中游、下游区为氮肥,西北为有效磷;水旱轮作SOC密度后期上升阶段最重要的解释变量,在西南、长江中、下游地区分别为年均降雨、有效磷、氮肥。【结论】1988―2019年全国农田表层SOC密度除华南水田外,整体上呈先降低后增加,水田、旱地和水旱轮作土壤的转折点分别在2000、1998和2004年,旱地SOC密度的提升快于水田和水旱轮作。影响表土SOC密度提升的主要因素,东北和西南地区水田和旱地为年均温,长江中、下游地区水田为钾肥投入和土壤速效钾含量,旱地为氮肥投入;华南地区水田为年均温,旱地为年降雨量;华北和西北地区旱地为年均降雨和土壤有效磷含量;西南和长江中游水旱轮作区为土壤有效磷含量,而长江下游为土壤速效钾含量。 展开更多
关键词 水田 旱地 水旱轮作 有机碳密度 土地利用方式 影响因素
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长期施肥红壤钾有效性研究 被引量：15
2
作者 岳龙凯 蔡泽江 +4 位作者 徐明岗 王伯仁 李冬初 黄晶 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1543-1550,共8页
【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选... 【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20 d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至"最低值",NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近"最低值"。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7 mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3 mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKM>NPK>NP>CK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0 mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0 mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKM>NPK>CK>NP NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y-=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X-3+18.44X_4(R^2=0.995),xl(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平-(P<0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R^2=-0.985,X_1(土壤速效钾含量),X4(土壤pH)分别与y达到极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKM>NPK>CK>NP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P<0.05)。 展开更多
关键词 长期施肥 红壤 钾 有效性
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不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展 被引量：22
3
作者 荀卫兵 王伯仁 +3 位作者 冉炜 沈其荣 徐明岗 张瑞福 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期537-544,共8页
土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问... 土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。 展开更多
关键词 红壤微生物组 驱动机制 有机碳周转 氮磷代谢 微生物群落调控
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湘南红壤丘陵区不同生态模式水土流失特征 被引量：10
4
作者 袁敏 文石林 +1 位作者 秦琳 董春华 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期21-26,共6页
基于2011年对湖南省祁阳县标准径流场进行的定位观测,研究8种不同生态模式自然降雨条件下地表径流及土壤侵蚀状况。结果表明:(1)研究区全年发生地表径流17次,发生月份为3-11月,其中有13次分布在5,6月和8-10月,地表径流与降雨分布特征总... 基于2011年对湖南省祁阳县标准径流场进行的定位观测,研究8种不同生态模式自然降雨条件下地表径流及土壤侵蚀状况。结果表明:(1)研究区全年发生地表径流17次,发生月份为3-11月,其中有13次分布在5,6月和8-10月,地表径流与降雨分布特征总体一致。(2)不同生态模式年径流量平均为865.99m3/hm2,变幅为238.12～1 422.08m3/hm2,年土壤侵蚀量平均为25.163t/hm2,变幅为0.072～67.570t/hm2。不同生态模式间年地表径流量和土壤侵蚀量差异均达到极显著(p<0.01)。(3)各模式地表径流量表现出随着降雨量增加而增加的特点;大雨量降雨是导致土壤侵蚀产沙的主要因素。>50mm的大雨量降雨和高强度降雨对红壤坡地水土流失具有明显影响。降雨量对不同生态模式土壤含水量的影响随着时间的推移表现为"强,中,弱"的特点,各模式土壤含水量的动态变化趋势大致相同,与降雨量的动态变化具有良好的一致性。(4)在湘南坡地开发利用中,梯田油茶模式在油茶幼龄期间水土流失十分严重,在8种处理模式中仅次于撂荒地(对照)与顺坡作物模式;梯田油茶+稻草覆盖模式、梯田油茶+花生+植物篱模式及梯田油茶+豆科牧草模式水土保持效果明显。 展开更多
关键词 红壤丘陵区 生态模式 地表径流 土壤侵蚀
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红壤酸化及石灰改良影响冬小麦根际土壤钾的有效性 被引量：28
5
作者 梅旭阳 高菊生 +7 位作者 杨学云 黄晶 蔡泽江 李冬初 王伯仁 柳开楼 徐明岗 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1568-1577,共10页
【目的】了解初始酸度对石灰改良红壤钾素有效性的效应,为酸化红壤改良提供依据和支撑。【方法】利用湖南祁阳典型的第四纪红土,制备p H分别为4.0、4.5、4.8、5.2的土壤。每个酸度土壤的一半加石灰改良至p H 6.0(石灰改良处理),另一半不... 【目的】了解初始酸度对石灰改良红壤钾素有效性的效应,为酸化红壤改良提供依据和支撑。【方法】利用湖南祁阳典型的第四纪红土,制备p H分别为4.0、4.5、4.8、5.2的土壤。每个酸度土壤的一半加石灰改良至p H 6.0(石灰改良处理),另一半不变(酸化对照),以该土壤进行了小麦盆栽试验。每盆内放入一个尼龙网根袋,袋内添加供试红壤150 g,其余放置袋外,共1.65 kg。小麦生长80天后收获,调查了小麦生物量和钾吸收量,测定比较了小麦根际和非根际土壤不同形态的钾含量变化。【结果】1)冬小麦生物量(地上部和根部)与供试土壤初始p H显著正相关(P<0.05),也与钾吸收量显著正相关(P<0.05)。石灰改良处理冬小麦生物量均显著高于相应的酸化对照,并随供试土壤初始p H升高而显著升高。2)不同酸化土壤冬小麦根际土壤速效钾含量均随p H升高显著降低,非根际土壤的速效钾含量显著高于相应的根际土壤(除p H 4.0外)。石灰改良处理根际土壤速效钾含量均显著低于相应的酸化对照,且非根际土壤显著高于根际土,非根际土壤速效钾含量随初始p H升高而显著下降。3)不同酸化土壤冬小麦根际土壤钾离子饱和度随p H升高而显著下降,非根际土壤钾离子饱和度则随p H升高呈增加趋势。石灰改良处理土壤各处理根际土钾离子饱和度均显著低于非根际土,非根际土钾离子饱和度与酸化对照的变化趋势一致。4)不同酸化处理红壤冬小麦生物量与根际速效钾亏缺量呈极显著正相关(P<0.01),冬小麦根际土壤速效钾亏缺率和冬小麦吸钾量、根际钾离子饱和度亏缺率均呈极显著正相关(P<0.01);而石灰改良处理根际土壤速效钾亏缺率则与初始p H呈显著负相关(P<0.05)。【结论】在本试验的p H范围内,酸化条件下,根际土壤速效钾含量随p H降低而升高,而冬小麦吸钾量及生物量均随p H升高而升高。表明酸化红壤影响冬小麦钾养分吸收的主导因素是土壤的酸度。施石灰降低了土壤的酸度,提高酸化红壤作物产量和吸钾量。红壤施用石灰校正酸化应在p H降到5.0之前进行。酸化红壤石灰改良后,还应注意适量补充钾肥。 展开更多
关键词 红壤 酸化 根际土 石灰 钾有效性
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长期施肥红壤钾素在有机无机复合体中的分布 被引量：5
6
作者 岳龙凯 蔡泽江 +6 位作者 徐明岗 王伯仁 黄庆海 李冬初 柳开楼 李建军 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1551-1562,共12页
【目的】土壤中的有机无机复合体是承载土壤养分的重要结构单元,土壤钾素含量的变化反映在不同粒级有机无机复合体中。本研究选用始于1990年（祁阳）和1986年（进贤）的旱地红壤长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤交换性钾、非交换性... 【目的】土壤中的有机无机复合体是承载土壤养分的重要结构单元,土壤钾素含量的变化反映在不同粒级有机无机复合体中。本研究选用始于1990年（祁阳）和1986年（进贤）的旱地红壤长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤交换性钾、非交换性钾、全钾在不同粒级有机无机复合体中分布的影响。【方法】祁阳和进贤试验点均选择不施肥（CK）化学氮、磷肥配施（NP）、NP基础上施用化学钾肥（NPK）及NPK基础上配施有机肥（NPKM）四个处理,采集0-20 cm深度的土壤样品通过Stokes定律计算各粒级复合体沉降速率,采用虹吸管法分离出不同粒级有机无机复合体。采用1.0 mol/L中性醋酸铵浸提土壤交换性钾,1.0 mol/L沸硝酸浸提土壤非交换性钾,氢氧化钠710℃提取土壤全钾钾离子浓度采用火焰光度计测定。【结果】两试验点土壤96.4%-98.9%的交换性钾、87.9%-96.7%的非交换性钾和95.1%-96.7%的全钾存在0-50μm粒级复合体中,尤其〈2μm粒级复合体是三种形态钾素的主要贮存库76.3%-92.3%的交换性钾、45.8%-73.7%的非交换性钾和49.4%-70.6%的全钾集中在该粒级。两试验点NP处理与CK相比,〈2μm粒级复合体中非交换性钾含量降低5.4-8.3 mg/kg.降低幅度为8.2%-16.3%。施钾肥主要改变〈2 m粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量进贤NPK与NP处理相比分别增加36.7和9.5 mg/kg,增加幅度分别为64.5%和15.7%;而NPKM处理则较NP处理分别增加147.4和91.2 mg/kg增幅分别为258.9%和151.1%。祁阳NPK与NP处理相比,〈2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量分别增加52.9和20.3 mg/kg增加幅度分别为104.9%和47.6%;NPKM与NP处理相比分别增加219.5和41.3 mg/kg增幅分别为435.9%和96.9%。长期施肥对两试验点各粒级复合体中全钾含量的影响不大。〈2、2-10及10-50μm粒级复合体三种形态钾素含量较高,是供给植物生长的主要钾源,其中〈2μm粒级复合体中交换性钾、非交换性钾含量与产量之间均存在显著正相关关系（P〈0.05）。【结论】〈2μm粒级复合体是土壤钾素的主要贮存库。在长期不施钾肥条件下土壤〈2μm粒级复合体中交换性钾和非交换性钾含量降低,施钾有利于该粒级复合体中交换性钾和非交换性钾积累。旱地红壤〈2、2-10及10-50μm粒级复合体钾素含量高且与产量之间存在显著的正相关关系是植物钾素主要供源。 展开更多
关键词 长期施肥 红壤 有机无机复合体 钾
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