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高产稻田土壤肥力特征及其退化研究

高产稻田土壤肥力特征及其退化研究

作者：杨曾平湖南农业大学

学位级别：硕士

通过野外调查采样和室内分析测定，研究了湖南省几个典型高产稻作区稻田土壤的立地条件和主要肥力特性;并以湖南省醴陵市的高产健康稻田土壤——河沙泥和红黄泥为供试土壤，以早稻品种湘早籼17号、晚稻品种金优207为供试作物，采用盆栽... 详细信息

通过野外调查采样和室内分析测定，研究了湖南省几个典型高产稻作区稻田土壤的立地条件和主要肥力特性;并以湖南省醴陵市的高产健康稻田土壤——河沙泥和红黄泥为供试土壤，以早稻品种湘早籼17号、晚稻品种金优207为供试作物，采用盆栽试验，研究了在不合理施肥条件下健康稻田土壤的退化过程。主要结果如下： 1．供试健康稻田土壤均分布在海拔40-90m之间的地势低平、开阔的丘陵谷地和冲积平原;其成土母质分别为石灰岩风化物、河流沉积物和第四纪红色粘土;土壤质地均为中壤土至轻粘土，砂粘适中。供试土壤总体养分状况良好，尤以有机质和氮素含量高于其他耕地土壤，但土壤有效硅含量大部分属中低水平，其中醴陵的浦口和白兔潭、浏阳永安的土壤有效硅含量均低于缺硅临界值。不同母质发育的土壤相比，以石灰岩风化物发育的水稻土肥力水平较河流沉积物和第四纪红色粘土发育的水稻土高。在剖面土壤中，养分和粘粒含量分布呈现随深度增加而降低的趋势，质地上重下轻，pH值则由上而下呈升高趋势。 2．合理和适量施肥是提高河沙泥和红黄泥土壤养分含量，增强土壤供肥能力的有效措施。过量施肥不但导致肥料浪费，还对水稻生长产生负面影响并造成环境污染。盆栽试验各处理土壤有效硅含量较低这一结果表明，水稻生产中施用硅肥已是必需措施。 3．不合理施肥措施均会促进河沙泥和红黄泥土壤氮素、磷素、钾素养分的渗漏损失，尤以化学肥料的不合理施用更甚。土壤氮素养分的渗漏损失主要发生在插秧后60天以内，磷的渗漏损失主要发生在插秧后15天之内，钾的渗漏损失主要发生在插秧后30天内。因此，化肥的不合理施用是造成农田生态系统养分淋失和水体富营养化的重要因素，施用有机肥后经渗漏造成磷素垂直移动而导致对水环境的威胁尤其应引起注意。 4．对于河沙泥，N、P、K的配施有提高水稻每穗粒数和成穗率的作用，偏施N肥则会降低每穗粒数;磷肥的施用可以增大水稻生物量;钾肥的施用有提高水稻株高、穗长、生物量和籽粒产量的作用;而过量施用化肥和不施肥处理中，水稻有效穗和分蘖数均减少：有机肥(稻草)的施用可提高水稻株高、穗长、每穗粒数、经济系数、成穗率、生物量和籽粒产量，而对有效穗、千粒重、结实率没有明显的促进作用。 5．对于红黄泥，施肥可提高水稻生物产量和籽粒产量，尤其是有机肥的配合施用效果更好，不施肥则导致生物产量和籽粒产量均下降;N、P、K肥配施有提高水稻株高、穗长、每穗粒数、千粒重的作用，偏施N肥则使株高降低;而过量施用化肥和不施肥处理均使有效穗、分蘖数、结实率和经济系数降低;偏施肥或不施肥可使水稻千粒重下降;有机肥(稻草)的施用能提高水稻株高、穗长、每穗粒数、经济系数、结实率、成穗率、生物量和籽粒产量，对千粒重没有明显的促进作用。

关键词：稻田土壤肥力特征退化不合理施肥

长期施用化肥、猪粪和稻草对红壤水稻土化学和生物化学性质的影响

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应用生态学报 2010年第4期21卷 921-929页

作者：鲁艳红杨曾平郑圣先廖育林聂军谢坚向艳文湖南农业大学资源与环境学院长沙410128 湖南省土壤肥料研究所长沙410125 农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外科学观测实验站长沙410125

2005年和2007年分别从望城县已建立27年的肥力定位试验田内采集土壤样品,测定土壤有机碳(TOC)、全N、速效N、速效P、微生物生物量碳、氮(Cmic、Nmic)及土壤呼吸和酶活性,研究长期施用化肥、猪粪和稻草对土壤化学和生物化学性质的影响.... 详细信息

2005年和2007年分别从望城县已建立27年的肥力定位试验田内采集土壤样品,测定土壤有机碳(TOC)、全N、速效N、速效P、微生物生物量碳、氮(Cmic、Nmic)及土壤呼吸和酶活性,研究长期施用化肥、猪粪和稻草对土壤化学和生物化学性质的影响.结果表明:长期施用化肥、猪粪和稻草处理的土壤pH值与试验前相比均有所下降,电导率(EC)变化不大.化肥与猪粪、稻草配施处理的TOC、全N、速效N、速效P、土壤呼吸、Cmic、Nmic和酶活性均高于不施肥(CK)和单施化肥处理;化肥与猪粪、稻草配施处理的水稻产量也高于单施化肥处理.在研究期间,NK化肥与猪粪、NPK化肥与稻草配施处理的Cmic/TOC大于相应的单施化肥处理.各处理土壤生物化学性质与TOC和养分含量呈正相关(P<0.01).猪粪、稻草与化肥长期配合施用能显著改善土壤化学和生物化学性质,提高土壤质量和土壤肥力.

关键词：长期施肥有机碳土壤酶活性微生物生物量代谢熵

不溶性钾矿产品部分替代氯化钾下晚稻钾素吸收特征

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中国土壤与肥料 2017年第2期 87-94页

作者：杨曾平聂军廖育林谢坚鲁艳红周兴黄科延湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125 农业部湖南耕地保育科学观测实验站湖南长沙410125 湖南农业大学资源与环境学院湖南长沙410128 长沙县大禾优质稻专业合作社湖南长沙410132

在南方稻区通过大田试验研究不溶性钾矿产品—颗粒硅钙钾肥和多元素微孔矿物肥部分替代氯化钾对晚稻产量、经济效益以及对钾素吸收利用的影响。结果表明:施钾使晚稻增产200.4~577.4 kg/hm^2,40%颗粒硅钙钾肥替代氯化钾增产122.8 kg/hm^2... 详细信息

在南方稻区通过大田试验研究不溶性钾矿产品—颗粒硅钙钾肥和多元素微孔矿物肥部分替代氯化钾对晚稻产量、经济效益以及对钾素吸收利用的影响。结果表明:施钾使晚稻增产200.4~577.4 kg/hm^2,40%颗粒硅钙钾肥替代氯化钾增产122.8 kg/hm^2,其他不溶性钾矿产品(颗粒硅钙钾肥、微孔矿物肥)替代氯化钾处理使晚稻减产191.5~254.2 kg/hm^2。施氯化钾和40%颗粒硅钙钾肥使晚稻增收574.7和465.7元/hm^2,不溶性钾矿产品部分替代氯化钾均降低晚稻产投比。施钾处理均能够提高晚稻累积吸钾量和吸钾总量。不溶性钾矿产品部分替代氯化钾对晚稻累积吸钾量和吸钾总量效果不明显,对晚稻钾素利用率的提高没有明显效果。南方稻区晚稻生产中不溶性钾矿产品可以部分替代氯化钾,但不能给当季晚稻生产带来良好的经济效益。

关键词：颗粒硅钙钾肥微孔矿物肥钾矿产品钾替代晚稻

湖南双季稻种植区不同生产力水稻土肥力特征的研究

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植物营养与肥料学报 2011年第5期17卷 1108-1121页

作者：郑圣先廖育林杨曾平谢坚聂军吴小丹向艳文湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125 农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外科学观测实验站湖南长沙410125 湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128

通过对湖南省8个双季稻种植区田间采样并结合水稻产量测产,研究了不同生产力水稻土的有机质(全有机质和腐殖质组成)和养分含量状况(全量和有效养分),分析其环境意义。结果表明,湖南省双季稻种植区高产水稻土的有机质、全氮和速效磷含量... 详细信息

通过对湖南省8个双季稻种植区田间采样并结合水稻产量测产,研究了不同生产力水稻土的有机质(全有机质和腐殖质组成)和养分含量状况(全量和有效养分),分析其环境意义。结果表明,湖南省双季稻种植区高产水稻土的有机质、全氮和速效磷含量分别为47.74±11.59 g/kg、2.70±0.72 g/kg和39.8±14.21 mg/kg,均达到非常丰富的水平;中产水稻土的有机质、全氮和速效磷含量也处于丰富水平,与高产水稻土比较,其差异不显著;低产水稻土的上述养分显著低于高产和中产水稻土。高产水稻土的速效钾含量处于中等水平(105.83±22.73mg/kg),中产和低产水稻土速效钾含量处于缺乏和严重缺乏水平。经过长期的培肥,高产水稻土的有机质、全氮和速效磷含量均达到非常丰富的水平,有机质库和磷库均处于丰富水平和盈余状态。高产水稻田土壤的质地一般为壤土和粘壤,固持钾的能力弱,速效钾含量不丰富,应该重视施用化学钾肥、有机肥和稻草还田,保持土壤钾库的平衡和提高。多数中产水稻土的有机质和养分均比较丰富,只要采用最佳的田间管理,可以实现高产水稻土的产量目标。低产水稻土的结构一般都比较差,养分缺乏,应加强改良和培肥管理,提升其土壤肥力。

关键词：湖南省双季稻种植区水稻土肥力特征

长期施用化肥和稻草对双季稻田钾素运移的影响

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水土保持学报 2013年第5期27卷 199-204页

作者：廖育林鲁艳红谢坚杨曾平聂军秦晓波湖南省土壤肥料研究所/农业部湖南耕地保育科学观测实验站长沙410125 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室北京100081

以红壤双季稻区长期（1981-2012年）定位施肥试验为基础,研究长期施用化肥和稻草对双季水稻（Zea mays L.）集约化种植下3年期间（2010-2012年）水稻产量、作物吸钾量、田面水和不同土层渗漏水中钾动态变化及钾素平衡的影响。结果表明,... 详细信息

以红壤双季稻区长期（1981-2012年）定位施肥试验为基础,研究长期施用化肥和稻草对双季水稻（Zea mays L.）集约化种植下3年期间（2010-2012年）水稻产量、作物吸钾量、田面水和不同土层渗漏水中钾动态变化及钾素平衡的影响。结果表明,施钾肥能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK＋RS〉NPK〉NP＋RS〉CK〉NP;各处理田面水的钾浓度差异主要表现在施肥后前40d,早、晚稻中田面水的钾浓度随施肥时间的延长,逐渐下降,施肥后第40天,各处理田面水的钾浓度高低差异不大,早稻在2.34-3.43mg/L之间,晚稻2.03-2.97mg/L之间;3个施钾处理不同深度土层渗漏水钾浓度均随施肥时间的延长而逐渐下降,而不施钾肥的NP和CK两处理随施肥时间的延长变化幅度较小;在水稻施肥后的70d期间,3个施钾处理随着土层深度的增加,渗漏水钾浓度呈下降的变化趋势;早、晚稻3个土层各处理不同时间渗漏水平均钾浓度的高低顺序均为NPK＋RS〉NPK〉NP＋RS〉CK〉NP;除NPK＋RS处理处于钾盈余外,其他4个处理均处于钾素亏缺。试验结果说明,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进钾素养分循环,保持农田钾素平衡,提高土壤钾素肥力有重要的作用。

关键词：长期施肥红壤水稻土产量钾素运移钾素平衡

长期施用化肥、猪粪和稻草对红壤性水稻土物理性质的影响

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中国农业科学 2010年第7期43卷 1404-1413页

作者：聂军郑圣先杨曾平廖育林谢坚湖南省土壤肥料研究所农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外科学观测实验站湖南农业大学资源与环境学院

【目的】研究化肥与猪粪和稻草长期配合施用对红壤性水稻土物理性质的影响。【方法】利用1981年建立在湖南省望城县黄金乡第四纪红土发育红壤性水稻土(普通简育水耕人为土)上的肥力定位试验,对化学氮、磷和钾肥料及其与猪粪和稻草长期... 详细信息

【目的】研究化肥与猪粪和稻草长期配合施用对红壤性水稻土物理性质的影响。【方法】利用1981年建立在湖南省望城县黄金乡第四纪红土发育红壤性水稻土(普通简育水耕人为土)上的肥力定位试验,对化学氮、磷和钾肥料及其与猪粪和稻草长期配合施用的7个处理的土壤物理性质进行了评价。【结果】猪粪、稻草与化肥长期配合施用均可显著降低土壤容重和土粒密度,提高孔隙度,猪粪和稻草的效果基本相似。与化肥处理相比,施用猪粪和稻草显著地促进了5—0.5mm水稳性团聚体的形成和提高土壤团聚体稳定性。猪粪和稻草与化肥配施处理耕层土壤持水量也显著高于化肥处理。【结论】猪粪和稻草与化肥长期配合施用能显著降低土壤容重和土粒密度,提高孔隙度、土壤团聚体稳定性和土壤持水量,是提升土壤物理质量和红壤性水稻土肥力的有效措施。

关键词：长期施肥红壤性水稻土土壤物理性质养分投入量

长期施用钾肥和稻草对红壤双季稻田土壤供钾能力的影响

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土壤学报 2017年第2期54卷 456-467页

作者：廖育林鲁艳红谢坚聂军杨曾平周兴湖南省土壤肥料研究所长沙410125 农业部湖南耕地保育科学观测实验站长沙410125

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加... 详细信息

以红壤双季稻区长期定位施肥试验(1981―2012年)为基础,研究了长期施用化肥和稻草对双季稻集约化种植下水稻产量、作物吸钾量和土壤供钾能力的影响。结果表明,施钾能增加水稻稻谷和稻草的产量;水稻从土壤中的吸钾量随钾肥施用量的增加而显著增加,年平均吸钾量顺序为NPK+RS(施氮磷钾化肥+稻草)>NPK(施氮磷钾化肥)>NP+RS(施氮磷化肥+稻草)>CK(不施任何肥料)>NP(施氮磷化肥);长期不施用或施用不足量钾肥(CK、NP、NP+RS)会导致耕层土壤速效钾、缓效钾和全钾数量的亏缺。长期施用钾肥和稻草不仅有利于土壤伊利石含量的增加,而且有利于晶格不良伊利石向晶格良好伊利石的方向发展;施钾能增加土壤黏粒中的游离伊利石和伊利石的含量,长期施用钾肥和稻草会使土壤黏粒中的蛭石向伊利石转化。土壤钾素的容量-强度(Q/I)曲线参数可以解释长期施用钾肥和稻草处理土壤供钾能力强是由于这些处理的活性钾(-ΔK°)量高、专性吸附钾位(Kx)多、有效钾强度(AReK)强、紧吸持K+量多,而潜在缓冲容量(PBCK)、吉布斯自由能(-ΔG)和阳离子交换系数(KG)较长期不施钾肥处理低。综上,在施氮磷肥的基础上,配施钾肥和稻草还田不仅能提高水稻高产、稳产的能力,而且对促进水稻对钾的吸收量、增强土壤的钾吸持能力、保持农田钾素平衡以及提高土壤供钾能力有重要作用。

关键词：长期施钾红壤水稻土产量含钾黏土矿物供钾能力

长期施肥对双季稻区红壤性水稻土质量的影响及其评价

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应用生态学报 2010年第6期21卷 1453-1460页

作者：聂军杨曾平郑圣先廖育林谢坚向艳文湖南省土壤肥料研究所长沙410125 农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外科学观测实验站长沙410125 湖南农业大学资源与环境学院长沙410128

为量化27年连续施用化肥及其与猪粪、稻草配施处理对双季稻区土壤质量的影响,选择土壤容重、最大持水量、孔隙度、标准化平均质量直径、pH、阳离子交换量、有效养分、土壤有机质、微生物生物量碳、土壤酶和作物生产力等项目作为评价指标... 详细信息

为量化27年连续施用化肥及其与猪粪、稻草配施处理对双季稻区土壤质量的影响,选择土壤容重、最大持水量、孔隙度、标准化平均质量直径、pH、阳离子交换量、有效养分、土壤有机质、微生物生物量碳、土壤酶和作物生产力等项目作为评价指标,并根据不同指标所具有的功能归纳为:抗物理退化的能力、养分供应和贮藏的能力、抗生物化学退化的能力、保持作物生产力的能力4项功能,以这4项功能为基础划分土壤质量指数(SQI).结果表明:SQI等级范围为0.544(CK)～0.729(施氮磷钾肥+稻草处理).与施氮磷钾肥(NPK)处理土壤相比,长期非均衡施肥的PK、NP、NK处理土壤质量发生了退化.土壤缺磷和缺钾是限制水稻生产力的主要因素,即使每年施用***-2猪粪或***-2稻草也不能达到满足高产水稻所需要的土壤磷、钾含量水平.长期施用石灰对红壤水稻土质量的提升效果不明显.在南方红壤水稻种植区,氮、磷、钾与有机肥配施是提升土壤质量的最佳措施.

关键词：土壤质量指数长期施肥红壤性水稻土猪粪稻草

紫云英利用后减施化肥对水稻产量和产值及土壤碳氮含量的影响

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年第3期40卷 225-230页

作者：周兴李再明谢坚廖育林杨曾平鲁艳红聂军曹卫东湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125 中南大学研究生院隆平分院湖南长沙410125 云溪区农业发展局湖南岳阳414009 农业部湖南耕地保育科学观测实验站湖南长沙410125 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

通过大田定位试验,研究连续5年紫云英利用后不同化肥施用量对水稻产量和稻谷经济效益及土壤碳、氮含量的影响。试验共设6个处理,处理CK:不施紫云英和化肥(对照);处理CF:不施紫云英,施100%化肥(N、P2O5、K2O施用量分别为150、75、120 kg/... 详细信息

通过大田定位试验,研究连续5年紫云英利用后不同化肥施用量对水稻产量和稻谷经济效益及土壤碳、氮含量的影响。试验共设6个处理,处理CK:不施紫云英和化肥(对照);处理CF:不施紫云英,施100%化肥(N、P2O5、K2O施用量分别为150、75、120 kg/hm2);处理A1:紫云英(22 500 kg/hm2,下同)+100%化肥+100%磷肥;处理A2:紫云英+80%氮、钾肥+100%磷肥;处理A3:紫云英+60%氮、钾肥+100%磷肥;处理A4:紫云英+40%氮、钾肥+100%磷肥。结果表明:施肥可以显著提高水稻产量,紫云英利用后化肥的增产效果更为显著,与CF相比,处理A2的早稻产量提高了7.7%,处理A3的水稻产量基本持平;紫云英利用后适当减少化肥用量可以增加水稻产值,与CF相比,处理A1的水稻产值增加了5.92%,处理A2的水稻产值的增加效果次之,增加了4.08%;处理A4提高水稻土壤有机碳和全氮含量的效果明显优于处理CF,A2处理的土壤有机碳、全氮含量比CF显著降低。综合以上研究结果,认为翻压紫云英可以代替部分化肥,增加水稻产量,减少生产成本,提高养分利用效率。

关键词：紫云英化肥施用量水稻产量经济效益土壤碳氮含量