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施氮和间作对土壤团聚体钾素分配及作物钾吸收的影响

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生态学杂志 2021年第2期40卷 392-401页

作者：伊文博王顶李欢何澍然赵平龙光强云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

基于2个氮水平(低氮和高氮)下连续种植6年的玉米单作、马铃薯单作及玉米马铃薯间作田间定位试验,采用湿筛法对土壤进行团聚体分级,并测定各粒级全钾、交换性钾和非交换性钾含量,研究氮水平和种植模式对土壤团聚体相关钾素分配的影响。... 详细信息

基于2个氮水平(低氮和高氮)下连续种植6年的玉米单作、马铃薯单作及玉米马铃薯间作田间定位试验,采用湿筛法对土壤进行团聚体分级,并测定各粒级全钾、交换性钾和非交换性钾含量,研究氮水平和种植模式对土壤团聚体相关钾素分配的影响。结果表明:土壤团聚体以中团聚体(0.25~2 mm)为主,所分配钾素占土壤钾储量60.6%~65.0%。种植模式和施氮量显著影响团聚体非交换性钾含量和储量,但对全钾、交换性钾无显著影响。高氮水平下,间作比单作加权值提高大团聚体(>2 mm)全钾和非交换性钾储量57.6%和73.6%,中团聚体(0.25~2 mm)全钾和非交换性钾储量21.1%和41.5%。间作增加了玉米钾吸收,但降低了马铃薯钾吸收量。除马铃薯单作外,>0.25 mm团聚体的交换性钾、非交换性钾占比与作物钾吸收量呈显著正相关。总之,间作和施氮可提高土壤中较大粒级团聚体非交换性钾和全钾储量,对促进土壤钾素保存和持续供应有积极意义。

关键词：间作施氮量钾形态团聚体

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长期施用磷肥和有机肥黄壤微生物量磷特征

中国农业科学 2021年第6期54卷 1188-1198页

作者：刘彦伶李渝张艳张雅蓉黄兴成张萌张文安蒋太明贵州省农业科学院土壤肥料研究所农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵州省农业科学院茶叶研究所

【目的】研究玉米不同生育时期长期不同施肥处理下土壤微生物量磷(MBP)的动态变化与周转特性,探究长期施用磷肥和有机肥对土壤磷转化与供应能力的影响。【方法】依托贵阳黄壤肥力长期定位试验,选取不施肥(CK)、氮钾化肥(NK)、氮磷钾化肥... 详细信息

【目的】研究玉米不同生育时期长期不同施肥处理下土壤微生物量磷(MBP)的动态变化与周转特性,探究长期施用磷肥和有机肥对土壤磷转化与供应能力的影响。【方法】依托贵阳黄壤肥力长期定位试验,选取不施肥(CK)、氮钾化肥(NK)、氮磷钾化肥(NPK)、有机肥(M)、1/2有机肥+1/2氮磷化肥(0.5MNP)、全量有机肥+全量氮磷钾化肥(MNPK)6个处理,在玉米播种前、苗期、拔节期、开花期、收获后分别采集0—20 cm土层样品,测定土壤微生物量磷含量、有效磷含量、酸性磷酸酶活性,并计算微生物量磷周转期和周转量。【结果】与NK处理相比,施用磷肥和有机肥各处理土壤微生物量磷(MBP)和微生物含磷量(MPC)分别显著提高了123.9%—446.2%和85.0%—268.2%,均以MNPK处理增幅最大。施磷量基本一致的条件下,M和0.5MNP处理MBP含量较NPK处理显著提高了26.7%—32.7%;NK处理MBP和MPC含量均在开花期最低,施用磷肥和有机肥各处理MBP含量在玉米生长期均较高,MPC含量则随生育时期变化呈"双峰"曲线,苗期和开花期最高;与CK相比,NK处理MBP周转期缩短了405 d,MBP周转量提高了50.9%。与NK处理相比,施用磷肥和有机肥各处理MBP周转量提高了19.2%—156.4%,MBP周转期延长了248—391 d,说明施用磷肥和有机肥可不同程度增加MBP库容并降低其周转速率;施用磷肥和有机肥各处理土壤有效磷和植株吸磷量分别是NK处理的3.63—7.27倍和1.77—1.97倍;各处理酸性磷酸酶活性表现为NK处理>M、MNPK处理>CK、NPK、0.5MNP处理,NK处理较其他处理显著提高了10.2%—21.0%;相关分析表明,土壤有效磷是MBP及其周转量最重要的影响因子,而酸性磷酸酶活性则是MBP周转期最重要的影响因子。【结论】MBP可反映黄壤磷素的供应水平,MBP含量及其周转对于提高黄壤潜在供磷能力具有重要意义,长期施用磷肥和有机肥可提高土壤MBP周转库容,增强土壤磷素转化和供给能力,提高玉米植株吸磷量。

关键词：长期施肥微生物量磷玉米有机肥磷肥黄壤

马铃薯间作对土壤微生物代谢功能多样性的促进效应及其氮素调控作用

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第7期30卷 1164-1173页

作者：王顶李欢伊文博陈林康赵平龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201 云南农业大学资源与环境学院昆明650201

间作是高效利用时间和空间资源的作物种植模式,是最典型的农业多样性种植模式之一。然而,地上作物多样性如何影响地下微生物多样性及其氮调控作用尚不清楚。因此,本研究采用Biolog-Eco微平板法,在多年田间小区定位试验的第7年,分析4个... 详细信息

间作是高效利用时间和空间资源的作物种植模式,是最典型的农业多样性种植模式之一。然而,地上作物多样性如何影响地下微生物多样性及其氮调控作用尚不清楚。因此,本研究采用Biolog-Eco微平板法,在多年田间小区定位试验的第7年,分析4个氮水平(N0:0 kg∙hm^(−2);N1:62.5 kg∙hm^(−2);N2:125 kg∙hm^(−2);N3:187.5 kg∙hm^(−2))下,马铃薯单作和玉米||马铃薯间作土壤中微生物的功能多样性。结果表明,与N0相比,施氮(N1,N2和N3)提高了微生物群落的AWCD值、Simpson指数和Shannon指数,其中N1处理最高。与相同施氮量的马铃薯单作相比,玉米马铃薯间作土壤微生物的AWCD值、Simpson指数和Shannon指数更高,但仅在N0时存在显著差异(P<0.05)。另外,施氮显著影响了6类碳源的代谢活性(P<0.05)。在马铃薯单作种植土壤中,施氮提高了微生物对除碳水化合物外所有碳源的代谢能力;玉米马铃薯间作土壤中,施氮提高了微生物对聚合物、酚类和胺类化合物(惰性碳源)的代谢能力,但降低了对碳水化合物、羧酸和氨基酸(活性碳源)的代谢能力。Mantel分析表明,土壤温度、含水量、土壤有机碳、铵态氮含量和马铃薯生物量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的主要影响因子,但铵态氮仅在玉米马铃薯间作土壤中有显著影响(P<0.05)。网络分析表明,马铃薯单作(0.930)土壤微生物碳源代谢活性的平均聚类系数略高于间作(0.907),表明马铃薯与玉米间作削弱了土壤微生物群落代谢过程的稳定性。结果表明地上作物多样性种植提高了地下微生物的代谢功能多样性,且这种互作关系受施氮的显著调控。

关键词：施氮量马铃薯间作土壤微生物碳源代谢功能土壤环境因子

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间作对土壤团聚体有机碳储量的影响及其氮调控效应

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水土保持学报 2019年第5期33卷 303-308页

作者：向蕊伊文博赵薇王顶赵平龙光强汤利云南农业大学资源与环境学院昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

基于5年的田间小区定位试验,采用干筛法对不同施氮水平下的玉米单作、马铃薯单作和玉米马铃薯间作土壤进行团聚体分级并测定各粒级团聚体有机碳含量,研究间作对土壤团聚体有机碳储量的影响及其氮调控效应。结果表明:92%以上的土壤有机... 详细信息

基于5年的田间小区定位试验,采用干筛法对不同施氮水平下的玉米单作、马铃薯单作和玉米马铃薯间作土壤进行团聚体分级并测定各粒级团聚体有机碳含量,研究间作对土壤团聚体有机碳储量的影响及其氮调控效应。结果表明:92%以上的土壤有机碳储藏在土壤大颗粒团聚体(>2 mm)和小颗粒团聚体(2~0.25 mm)中。间作提高了土壤大颗粒团聚体(>2 mm)和小颗粒团聚体(2~0.25 mm)的比例,但对不同粒级团聚体有机碳含量的影响与施氮量相关。对比2种单作,间作在低氮(N1)和常规施氮(N2)下增加了土壤总有机碳储量,在不施氮(N0)和高氮(N3)下无显著影响或降低有机碳储量。其中,间作通过增加土壤大颗粒团聚体(>2 mm)的比例及其有机碳含量,在低氮(N1)时产生最强的间作固碳优势,土壤总有机碳储量分别较玉米单作和马铃薯单作提高24.8%和5.7%。因此,适量施用氮肥可以充分发挥间作效应,有效提高土壤有机碳储量。

关键词：间作施氮量团聚体有机碳

减氮配施有机物料对玉米-白菜轮作系统作物产量、光合特性和产品品质的影响

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应用生态学报 2021年第12期32卷 4391-4400页

作者：陈云梅赵欢肖厚军谢婷婷秦松胡岗贵州省农业科学院土壤肥料研究所贵阳550006 农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵阳550006 贵州大学农学院贵阳550006

减氮配施有机物料是实现农作物减肥不减产甚至增产的重要措施之一。为了探究减氮配施有机物料对贵州黄壤区玉米-白菜轮作系统作物产量、光合特性和农产品品质的影响,本研究采用盆栽试验,以玉米和白菜作为供试作物,研究了不施肥(CK)、常... 详细信息

减氮配施有机物料是实现农作物减肥不减产甚至增产的重要措施之一。为了探究减氮配施有机物料对贵州黄壤区玉米-白菜轮作系统作物产量、光合特性和农产品品质的影响,本研究采用盆栽试验,以玉米和白菜作为供试作物,研究了不施肥(CK)、常规化肥(CF)、减氮(20%)配施生物炭(RF+B)、减氮配施菜籽饼(RF+O)、减氮配施生物炭和菜籽饼(RF+BO)处理,对玉米苗期、拔节期、抽穗期、成熟期和白菜苗期、生长期、收获期植株叶片光合特性、生物性状、产量和品质的影响。结果表明:与CF处理相比,RF+BO处理显著增加了玉米和白菜产量,增幅分别为9.7%和39.2%,RF+O处理对玉米和白菜产量的影响不显著,RF+B处理玉米增产不明显。RF+BO处理改善了玉米和白菜的生物性状,显著提升了玉米百粒重和白菜的株高、最大叶长、总生物量;延长了玉米和白菜持绿期及高光合持续时间,其中,玉米苗期、拔节期、抽穗期和成熟期叶片SPAD值分别增加42.7%、11.0%、12.8%和30.2%,白菜苗期、生长期和收获期叶片SPAD值分别增加13.5%、9.2%和12.5%;玉米苗期、抽穗期和成熟期的净光合速率(P_(n))分别增加11.1%、10.9%和119.8%,白菜生长期和收获期的P_(n)分别提高12.7%和14.6%;玉米抽穗期和收获期的气孔导度(g_(s))分别增加58.3%和41.7%,白菜苗期、生长期和收获期的g_(s)分别增加10%、64.7%和19.2%;玉米苗期、拔节期、抽穗期和成熟期的蒸腾速率(T_(r))分别增加55.0%、10.6%、14.0%和143.9%,白菜生长期的T_(r)增加26.1%。同时,玉米和白菜的营养品质明显改善,玉米籽粒还原糖、淀粉和粗蛋白含量分别提高16.2%、3.5%和20.3%,白菜V_(c)、氨基酸和还原糖含量分别提高26.3%、21.0%和27.8%。这说明本试验条件下,减氮20%配施生物炭和菜籽饼组合对贵州黄壤玉米-白菜轮作系统的作物生长、产量提升、持绿期和高光合持续时间的延长、农产品品质改良均有积极效应,总体上在所有处理中提升效果最佳。减氮下单一配施有机物料对作物产量、光合和品质的整体影响不明显。

关键词：生物炭菜籽饼玉米白菜产量光合特性品质

关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征

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应用生态学报 2021年第8期32卷 2703-2712页

作者：李雨诺樊媛媛曹彬彬田霄鸿师江澜西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100 农业部合阳农业环境与耕地保育科学观测实验站陕西合阳715300

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(... 详细信息

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0~40 cm土层的分布。结果表明:与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84~6.55 t·hm^(-2),SIC固持量为-0.26~8.61 t·hm^(-2);土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm^(-2)·a^(-1);与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0~20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca^(2+)、Mg^(2+)与SOC矿化产生的CO2可共沉淀形成CaCO3,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。

关键词：秸秆还田模式土壤有机碳土壤无机碳土壤碳固持

长期施肥对黄壤性水稻土磷平衡及农学阈值的影响

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中国农业科学 2016年第10期49卷 1903-1912页

作者：刘彦伶李渝张雅蓉张文安蒋太明贵州省农业资源与环境研究所农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵州省农业科学院

【目的】研究长期施肥条件下土壤有效磷(Olsen-P)的演变特征及土壤磷素的累积状况,分析土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,明确Olsen-P的农学阈值及合理磷肥施用量,为西南黄壤地区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以贵州黄壤肥力... 详细信息

【目的】研究长期施肥条件下土壤有效磷(Olsen-P)的演变特征及土壤磷素的累积状况,分析土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,明确Olsen-P的农学阈值及合理磷肥施用量,为西南黄壤地区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以贵州黄壤肥力与肥料长期定位试验为平台,选择试验中6个处理分别是不施肥(CK)、偏施氮钾肥(NK)、常量氮磷钾肥(NPK)、常量有机肥(M)、减1/2有机肥+减1/2氮磷钾肥(1/2 M+1/2 NPK)和常量有机肥+常量氮磷钾肥(MNPK)。分析西南黄壤性水稻土19年(1995—2013)土壤Olsen-P含量与植株吸磷量,研究土壤Olsen-P的变化规律及土壤累积磷盈亏状况,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤Olsen-P的响应关系,明确西南黄壤性水稻土的农学阈值,并分析Olsen-P与施肥量之间的关系。【结果】长期施用磷肥处理可显著提高土壤Olsen-P含量,各施磷处理Olsen-P年增长速率在0.72—2.47 mg·kg-1·a-1,其中MNPK处理Olsen-P增长速率最大,NPK处理最小,主要与施肥量的高低有关;有机肥配施化学磷肥比单施化学磷肥和单施有机肥更能有效地促进作物对磷素的吸收;不施磷处理土壤磷素一直处于亏缺状态,施磷处理土壤磷素盈余量为176—1 200kg·hm-2,其中MNPK处理磷素盈余量最高;土壤累积磷盈余量与土壤Olsen-P增量呈显著线性相关,土壤中磷素每盈余100 kg·hm-2,NPK、M、1/2M+1/2NPK、MNPK处理Olsen-P含量分别提高4.0、2.0、3.2和2.0 mg·kg-1;土壤每年磷盈亏和Olsen-P含量与磷肥施用量呈极显著正相关关系,磷肥用量(纯P)17.4 kg·hm-2时土壤磷盈亏呈持平状态,西南黄壤性水稻土Olsen-P的农学阈值为15.8 mg·kg-1;对应的施肥量(纯P)为每年37.2 kg·hm-2·a-1。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当磷肥用量(纯P)为17.4 kg·hm-2·a-1土壤磷素呈持平状态。当磷肥用量(纯P)为37.2 kg·hm-2·a-1时,可获得较高作物产量,磷肥当季利用率高,且磷素在土壤中累积较少。当磷肥用量(纯P)大于37.2 kg·hm-2·a-1时,作物产量对磷肥用量无响应,大量磷素累积在土壤中,增加土壤磷素的流失风险。土壤中累积磷盈余量一定的情况下,西南黄壤性水稻土长期单施化学磷肥提升土壤Olsen-P的速率大于施用有机肥处理。

关键词：长期施肥黄壤性水稻土有效磷磷盈亏农学阈值

碳对微生物-根系介导的蔬菜作物磷吸收的影响

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植物营养与肥料学报 2021年第10期27卷 1757-1766页

作者：李洪亮诸海焘徐四新蔡树美付子轼张德闪上海市农业科学院生态环境保护研究所/农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站/上海市设施园艺技术重点实验室上海201403

【目的】碳是微生物代谢活动的能量来源,解析碳驱动的微生物磷周转对根系/根际属性以及作物磷吸收的影响,对探索提高磷利用效率的根际调控措施具有重要的指导意义。【方法】以绿叶蔬菜上海青(Brassica chinensis L.,Xiaqing 3)为供试作... 详细信息

【目的】碳是微生物代谢活动的能量来源,解析碳驱动的微生物磷周转对根系/根际属性以及作物磷吸收的影响,对探索提高磷利用效率的根际调控措施具有重要的指导意义。【方法】以绿叶蔬菜上海青(Brassica chinensis L.,Xiaqing 3)为供试作物进行盆栽试验,供试碳源为葡萄糖。设置添加葡萄糖(+G)和不添加葡萄糖(−G,对照)两个处理,在添加葡萄糖后第7天和第21天,测定土壤微生物量磷与Olsen-P含量、根际酸性磷酸酶活性以及柠檬酸和苹果酸含量、根系形态(生物量、根冠比、根长、根系直径、比根长和根系组织密度)与根际生理(酸性磷酸酶、柠檬酸和苹果酸)指标和作物磷吸收量。【结果】添加葡萄糖后第7天,土壤微生物量磷增加,Olsen-P含量降低;上海青根系生物量和根冠比显著高于对照,另外,与不加葡萄糖处理相比,添加葡萄糖导致上海青总根长降低33%,根系平均直径增加27%,比根长降低46%,根际柠檬酸含量增加106%。从第7天到第21天,添加葡萄糖处理土壤微生物量磷降低,Olsen-P含量增加,上海青根系生长速率显著提高。葡萄糖添加后第21天,添加葡萄糖处理土壤Olsen-P含量高于对照土壤;与不加葡萄糖的处理相比,根际酸性磷酸酶和柠檬酸的分泌降低,上海青根系总根长增加,其相对增加量为31%。添加葡萄糖对第7天和第21天上海青地上部磷吸收没有显著影响。【结论】添加葡萄糖提高了前期(添加葡萄糖后第7天)根际微生物量磷,降低了Olsen-P含量,促进根际柠檬酸的分泌满足作物生长对磷的需求。后期(添加葡萄糖后第21天),微生物量磷的降低促进土壤有效磷含量的增加,刺激根系快速伸长。微生物介导磷周转诱导作物调节根系形态和根际分泌物响应土壤磷环境的变化,维持地上部磷营养。

关键词：根系–微生物互作微生物量磷周转根系形态特征根际过程磷利用效率

基础地力对黄壤区粮油高产、稳产和可持续生产的影响

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中国农业科学 2017年第8期50卷 1476-1485页

作者：黄兴成石孝均李渝张雅蓉刘彦伶张文安蒋太明贵州省土壤肥料研究所贵州省农业科学院农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站西南大学资源环境学院

【目的】黄壤是中国重要的地带性土壤,黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产对于地区粮食安全和经济民生至关重要。研究黄壤区主要粮油作物基础地力特征,评价地力对粮油作物高产、稳产和可持续生产的影响,为黄壤耕地地力保育和区域... 详细信息

【目的】黄壤是中国重要的地带性土壤,黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产对于地区粮食安全和经济民生至关重要。研究黄壤区主要粮油作物基础地力特征,评价地力对粮油作物高产、稳产和可持续生产的影响,为黄壤耕地地力保育和区域作物绿色生产提供依据。【方法】依托于2006—2013年测土配方施肥项目在黄壤区开展的3 515个田间试验(马铃薯434个、油菜525个、玉米1 318个、水稻1 238个),调查每个试验点无肥对照(CK)和氮磷钾肥(N2P2K2)处理作物产量;基于作物估计方法,分析了粮油基础地力产量和地力贡献率特征;采用直线拟合和边界线分析评价了基础地力对作物施肥产量及产量差的影响;采用稳定性指数和可持续性指数评估了基础地力对产量稳定性和可持续性的影响。【结果】黄壤区马铃薯、油菜、玉米和水稻平均基础地力产量分别为10.8、1.13、4.57和5.73 Mg·hm,平均地力贡献率分别为50.8%、49.0%、59.0%和70.8%;基础地力产量越高,地力对作物施肥产量的贡献率越大。作物施肥产量与基础地力产量显著正相关,马铃薯、油菜、玉米和水稻施肥产量与基础地力产量的直线拟合方程决定系数分别为0.476、0.284、0.382和0.366(P<0.001)。边界线分析结果表明,马铃薯、油菜、玉米和水稻4种作物的施肥产量潜力分别为42.8、4.07、11.8和12.4 Mg·hm;随着基础地力的提升,作物施肥产量差降低,产量的稳定性和可持续性增加。【结论】提升基础地力能够提升作物施肥产量,降低产量差,有利于黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产。

关键词：黄壤基础地力边界线分析产量差稳定性指数可持续性指数