东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异 被引量：30

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作者 王远鹏 黄晶 +8 位作者 柳开楼 韩天富 都江雪 马星竹 郝小雨 周宝库 刘彩文 蒋先军 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期256-266,共11页

【目的】明确东北典型县域稻田土壤肥力空间变异特征,为该区域稻田土壤合理培肥管理提供科学依据。【方法】以黑龙江省方正县为研究区域,2017年在该研究区域采取114个代表性点位的稻田土壤,选取容重、pH、全氮含量、有效磷含量、速效钾... 【目的】明确东北典型县域稻田土壤肥力空间变异特征,为该区域稻田土壤合理培肥管理提供科学依据。【方法】以黑龙江省方正县为研究区域,2017年在该研究区域采取114个代表性点位的稻田土壤,选取容重、pH、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、有机质含量和阳离子交换量作为土壤综合肥力评价指标,采用相关系数法确定各个指标的权重,根据东北稻田土壤特征,选择隶属度函数曲线,并确定隶属度函数转折点,依据模糊数学法的加乘原理,利用各土壤肥力指标的权重值和隶属度值计算土壤综合肥力指数;采用GIS和地统计学相结合的方法,确定各项肥力指标和综合肥力指数的空间变异特征和分布格局;通过主成分分析探究土壤肥力差异的主控因子。【结果】描述性统计分析表明,方正县稻田土壤综合肥力指数在0.18~0.99,平均值为0.60。土壤容重和pH的变异系数分别为9.15%和5.69%,属于弱变异强度,其他肥力指标的变异系数在20.01%~36.18%,属于中等变异强度。地统计学研究表明,土壤容重、全氮含量、有机质含量和阳离子交换量的块金系数在39%~50%,它们具有中等强度的空间自相关性,土壤pH、有效磷含量、速效钾含量和综合肥力指数的块金系数均在25%以下,它们具有强烈的空间自相关性。方正县土壤综合肥力指数值在0.70以上的稻田占16%,在0.60~0.70的稻田占45%。各个肥力指标中,土壤有效磷含量和速效钾含量的分布特征与综合肥力指数相似,呈南高北低的分布格局;土壤pH和阳离子交换量由稻区中部向南北方向逐渐降低;土壤容重由西北向东南呈逐渐降低的趋势;土壤有机质和全氮含量均表现为由东南向西北逐渐降低的趋势,土壤有机质含量在30 g/kg以上的稻田占比为97%,土壤全氮含量在1.5 g/kg以上的稻田占比为84%;其中北部蚂蚁河沿岸土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质 展开更多

关键词 方正县 稻田土壤 肥力评价 地统计学 主成分分析

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中国稻田土壤有效磷时空演变特征及其对磷平衡的响应 被引量：26

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作者 都江雪 柳开楼 +7 位作者 黄晶 韩天富 王远鹏 李冬初 李亚贞 马常宝 薛彦东 张会民 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期476-486,共11页

以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称“长三角”)、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻... 以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称“长三角”)、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻田土壤磷素时间演变和空间差异特征,为稻田土壤磷素科学管理提供理论依据。结果表明,全国主要稻作区土壤有效磷含量平均为21.18 mg·kg^(-1),各区域间稻田土壤有效磷含量存在显著差异,其中华南区最高(33.71 mg·kg^(-1)),西南区最低(12.49 mg·kg^(-1))。除长江中游外,其他稻作区土壤有效磷含量均随施肥年限的延长而增加,全国平均年增速为0.36 mg·kg^(-1)。随施肥年限的延长,各区域均表现为磷素盈余状态,全国土壤磷素盈余量年均为35.03 kg·hm^(-2),其中华南区磷素盈余速率最高(51.31 kg·hm^(-2)·a^(-1))。土壤有效磷含量与磷素累积盈余量呈显著正相关关系(P<0.05),平均每盈余磷素100 kg·hm^(-2),土壤有效磷含量增加0.82 mg·kg^(-1)。各稻作区磷肥回收率和磷肥农学效率均随施肥年限的延长而显著升高(P<0.05),其中以西南区最高,分别为35.92%和69.02 kg·kg^(-1)。近30 a来,各稻作区土壤有效磷含量和磷素累积盈余量随施肥年限的延长而显著升高,土壤磷肥回收率和农学效率表现出区域差异,应根据当地磷素平衡状况适当调整施磷制度,西南区应增施磷肥,保证作物的正常磷素需求;华南区可减少磷肥施用量,提高磷素利用率,降低面源污染风险。 展开更多

关键词 稻田 有效磷 磷肥回收率 磷肥农学效率 磷平衡

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近30年中国稻区氮素平衡及氮肥偏生产力的时空变化 被引量：20

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作者 黄晶 刘立生 +8 位作者 马常宝 薛彦东 韩天富 柳开楼 刘淑军 张璐 李冬初 都江雪 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期987-998,共12页

【目的】中国的稻作模式和区域条件复杂多样,研究和推荐各稻区氮肥合理施用量,为提高氮肥利用效率和维持土壤氮素平衡提供参考。【方法】基于1988―2017年开展的全国水稻土长期监测平台,分析主要稻区(包括东北、西南、长江中游、华南、... 【目的】中国的稻作模式和区域条件复杂多样,研究和推荐各稻区氮肥合理施用量,为提高氮肥利用效率和维持土壤氮素平衡提供参考。【方法】基于1988―2017年开展的全国水稻土长期监测平台,分析主要稻区(包括东北、西南、长江中游、华南、长三角稻区,322个土壤监测点)氮肥施用水平、氮肥偏生产力、土壤氮素平衡的时空演变特征,并进一步探究各稻区氮肥的合理用量。【结果】近30年来,我国东北、西南、长江中游(早稻)、华南(双季)和长三角稻区水稻氮肥平均施用量分别为N 159、173、179、284和279 kg/hm^2,全国稻区氮肥平均施用量为N 215 kg/hm^2。西南和长三角稻区氮肥施用量随施肥年限的增加而显著增加(P<0.05),增加速率分别为N 0.4和2.5 kg/(hm^2·a)。整体而言,全国稻区氮肥施用量随施肥年限的增加无显著变化。30年间,各稻区之间氮素表观平衡量差异显著(P<0.05)。东北、西南、长江中游(早稻)、华南(双季)和长三角稻区氮素年均盈余量分别为N 35、5、20、69和109 kg/hm^2,氮素盈余量分别占氮肥平均施用量的22%、3%、11%、24%和39%。各稻区氮素盈余量均随着氮肥施用量的增加而显著增加(P<0.0001)。东北、西南、长江中游(早稻)、华南(双季)和长三角各稻区水稻氮肥偏生产力分别为54、51、42、44和35 kg/kg,全国平均为45kg/kg,仅东北和长江中游(早稻)稻区水稻氮肥偏生产力随施肥年限增加而显著提高(P<0.05)。各稻区氮肥偏生产力均随着氮素盈余量的增加而呈指数下降趋势(P<0.0001)。【结论】除西南稻区,其他稻区氮素施用量偏高。综合考虑维持土壤氮平衡和提高氮肥偏生产力,建议东北、西南、长江中游(早稻)、华南(双季)和长三角稻区的适宜施氮量分别为N 131、167、156、244和151 kg/hm^2。 展开更多

关键词 中国稻区 氮素表观平衡 氮肥偏生产力 时空变化 氮肥推荐施用量

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中国农田小麦和玉米产量时空演变及驱动因素 被引量：16

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作者 韩天富 李亚贞 +8 位作者 曲潇林 马常宝 王慧颖 黄晶 柳开楼 都江雪 张璐 刘立生 张会民 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期100-108,共9页

探究中国小麦和玉米产量的时空变化特征和关键驱动因素,为粮食安全战略决策提供理论依据。基于农业农村部近30年(825个点位,1988-2019年)全国农田监测数据,分析了小麦和玉米产量的时空变化特征,利用逐步回归和随机森林模型探究施肥、气... 探究中国小麦和玉米产量的时空变化特征和关键驱动因素,为粮食安全战略决策提供理论依据。基于农业农村部近30年(825个点位,1988-2019年)全国农田监测数据,分析了小麦和玉米产量的时空变化特征,利用逐步回归和随机森林模型探究施肥、气候和土壤属性对产量变化的影响,最后通过偏最小二乘法探究各指标影响产量变化的主要调控路径。结果表明,近30年,小麦、玉米单作和二者轮作下平均产量分别为5.05、9.05、6.01和7.08 t/hm^(2),相应的变异系数为36.6%、26.2%、32.1%和28.0%,相应作物产量随时间的增加速率分别为100、159、46和98 kg/(hm^(2)·a)(P<0.05)。同其他作物轮作下的小麦产量、变异系数和变化速率分别为5.29t/hm^(2)、28.6%和67kg/(hm^(2)·a)(P<0.001)。高产玉米主要分布在西北(单作)和华北地区(与小麦轮作);高产小麦主要分布在同玉米轮作下的长江下游和华北地区。西南地区小麦和玉米产量最低。除了西南和长江中游地区小麦玉米轮作下的小麦产量随监测时间延长呈负增长,其他各区域及全国尺度上的产量均呈正增长。逐步回归结果表明:氮肥对小麦和玉米产量的调控作用均达到极显著水平(P<0.01),而土壤pH的调控作用均未达到极显著水平。针对不同区域而言,随机森林结果显示:除了气候和氮肥的重要性以外,有机质在大部分区域(尤其是西南地区)对产量变化的重要性较大,而钾肥对华北和西北地区的玉米产量变化的重要性较大。通过偏最小二乘法分析发现,土壤属性、肥料投入和气候三者对产量调控的总效应分别为47.6%、29.4%和23.0%,气候主要是通过影响土壤属性和施肥进而调控作物产量。近30年中国小麦和玉米产量整体上呈不断增加趋势,但是西南和长江中游地区小麦玉米轮作下小麦产量随时间呈降低趋势,需引起重视。土壤性质对小麦和玉米产量变化的影响高� 展开更多

关键词 农田 土壤 肥料 气候 产量 时空演变

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1988-2018年中国水稻秸秆资源时空分布特征及还田替代化肥潜力 被引量：17

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作者 刘淑军 李冬初 +9 位作者 黄晶 马常宝 王慧颖 于子坤 曲潇林 张璐 韩天富 都江雪 柳开楼 张会民 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期151-161,共11页

中国的水稻秸秆资源丰富,但不同地区水稻秸秆及养分资源量,还田替代化肥潜力以及随时间的变化特征尚不清楚。该研究基于农业农村部1988-2018年在全国稻作区的水稻土长期监测数据,分析了中国各地区不同年份的水稻秸秆和养分资源量及还田... 中国的水稻秸秆资源丰富,但不同地区水稻秸秆及养分资源量,还田替代化肥潜力以及随时间的变化特征尚不清楚。该研究基于农业农村部1988-2018年在全国稻作区的水稻土长期监测数据,分析了中国各地区不同年份的水稻秸秆和养分资源量及还田替代化肥潜力,为水稻秸秆资源的合理利用提供依据。结果表明:全国近10 a(2009-2018年)水稻秸秆和氮磷钾(NPK)养分资源年均量分别达到1.69×108 t和452.09×10^(4) t,比1988-1998年增加0.23×108 t和61.50×10^(4) t,东北增幅最高。全国水稻秸秆及养分资源随种植年限的延长呈增长趋势,第一阶段(1990s-2000s)和第二阶段(2000s-2010s)水稻秸秆资源年变化速率分别为18.11×10^(4) t/a和211.47×10^(4) t/a,N、P、K养分资源年变化速率分别为(0.15×104)、(0.02×104)、(0.31×104)t/a和(1.76×104)、(0.25×104)、(3.66×104)t/a。70%以上的水稻秸秆和养分资源分布在长三角、长江中游和西南,以长三角最高(4.15×107 t,NPK 111.05×10^(4) t),华南最低(2.20×107 t,NPK 58.54×10^(4) t)。30 a来,全国单位耕地面积水稻秸秆还田带入农田的氮(N)、磷(P)、钾(K)养分量持续稳定增加,占化肥年均施用量的比例为10.88%~12.53%、11.83%~17.13%、116.22%~122.62%。全国水稻秸秆还田的氮、磷、钾肥年均可替代量为(28.90±0.14)、(5.80±0.03)、(180.46±0.52)kg/hm2,各区以长三角最高(N:(34.44±0.20)kg/hm2、P:(6.91±0.04)kg/hm2、K:(129.23±0.74)kg/hm2),华南最低(N:(25.80±0.23)kg/hm2、P:(5.18±0.05)kg/hm2、K:(96.83±0.87)kg/hm2)。充分利用水稻秸秆资源,是实现化肥减施增效的重要保障。 展开更多

关键词 时空分布 秸秆还田 化肥替代 水稻秸秆 养分资源量

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近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征——以进贤县为例 被引量：16

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作者 王远鹏 黄晶 +7 位作者 孙钰翔 柳开楼 周虎 韩天富 都江雪 蒋先军 陈金 张会民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第16期3294-3306,共13页

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一... 【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平(4.5—5.5)。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg^-1上升至36.8 g·kg^-1,1982—2008年和2008—2017年土壤有机质年均增加速率分别为0.21和0.31 g·kg^-1,2017年土壤有机质含量在30—40 g·kg^-1之间的稻田占比达94%,1982—2017年土壤有机质整体由东北向西南上升速率逐渐降低。1982—2017年土壤有效磷含量的平均值由7.0 mg·kg^-1上升至32.1 mg·kg^-1,2017年进贤县以土壤有效磷含量在20—40mg·kg^-1的稻田为主,占比75%。1982—2017年稻田土壤速效钾累积缓慢,1982—2008年和2008—2017年土壤速效钾年均增加速率分别0.58和0.53 mg·kg^-1,2017年进贤县稻田土壤速效钾含量平均值为73.2 mg·kg^-1。稻田土壤碱解氮在1982—2008年和2008—2017年两个阶段增长均呈先快后 展开更多

关键词 红壤 肥力评价 主成分分析 时空演变 进贤县

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中国稻作区土壤速效钾和钾肥偏生产力时空变化 被引量：14

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作者 柳开楼 韩天富 +7 位作者 黄晶 李亚贞 马常宝 薛彦东 都江雪 王远鹏 李文军 张会民 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期202-212,共11页

基于农业农村部布置在全国的水稻土监测样点(1988—2017),分析不同稻作区水稻土的速效钾、钾肥偏生产力和钾素表观平衡的时空变化趋势。在30 a间,东北区水稻土速效钾含量显著高于长江三角洲(长三角)、长江中游、华南和西南地区。随试验... 基于农业农村部布置在全国的水稻土监测样点(1988—2017),分析不同稻作区水稻土的速效钾、钾肥偏生产力和钾素表观平衡的时空变化趋势。在30 a间,东北区水稻土速效钾含量显著高于长江三角洲(长三角)、长江中游、华南和西南地区。随试验年限的延长,除了长江中游的水稻土速效钾为先增加后稳定的趋势外,东北、长三角和华南区的水稻土速效钾含量均呈现出先稳定后增加的趋势,而西南区的水稻土速效钾含量则无显著变化。线性拟合方程表明,土壤速效钾含量每增加10 mg·kg^(–1),30 a间东北、长三角、长江中游、华南的钾肥偏生产力提升幅度分别为0.31、1.51、0.26和0.49 kg·kg^(-1)。除西南区域外,其他区域的钾素表观平衡与土壤速效钾含量均存在显著的正相关关系(P<0.05)。因此,1988—2017年,全国尺度上水稻土的速效钾含量呈增加趋势,但不同稻作区土壤速效钾含量及年均增幅则差异较大。土壤速效钾含量的增加显著促进了水稻钾肥偏生产力的提升,而长期进行水稻种植导致的钾素表观盈余则进一步有利于土壤速效钾含量的提升。 展开更多

关键词 土壤速效钾 水稻土 区域 钾肥偏生产力 钾素表观平衡

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中国主要粮食作物磷肥偏生产力时空演变特征及驱动因素 被引量：11

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作者 都江雪 韩天富 +8 位作者 曲潇林 马常宝 柳开楼 黄晶 申哲 张璐 刘立生 谢建华 张会民 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期191-204,共14页

【目的】中国旱地及水旱轮作区经过长久以来多种施肥模式的调整,各区域土壤磷素状况变异较大,探讨各区域土壤磷肥盈亏量和作物磷肥偏生产力的时空演变及主要驱动因素,为维持土壤磷素表观平衡和磷肥的科学管理提供理论指导。【方法】以... 【目的】中国旱地及水旱轮作区经过长久以来多种施肥模式的调整,各区域土壤磷素状况变异较大,探讨各区域土壤磷肥盈亏量和作物磷肥偏生产力的时空演变及主要驱动因素,为维持土壤磷素表观平衡和磷肥的科学管理提供理论指导。【方法】以农业农村部1988—2019年在全国旱地及水旱轮作区开展的长期监测数据库为基础,分析东北、华北、长江中游、长三角、西南和西北6个区域(共829个监测点)三大粮食作物(小麦、玉米和水稻)磷肥施用量、磷肥偏生产力和土壤磷素盈亏量的时空变化,确定各区域不同作物的适宜磷肥施用量。【结果】全国旱地及水旱轮作区小麦、玉米、水稻季磷肥施用量和磷肥偏生产力平均分别为137.7、109.2、75.13 kg/hm^(2)和61.99、130.1、158.9 kg/kg,其中西北区小麦、玉米季磷肥施用量和磷素盈余量均为最高,分别为213.7、184.0 kg/hm^(2)和157.9、51.55 kg/hm^(2),磷素盈余量分别占磷素施用量的73.9%和28.0%。东北、华北和长三角区玉米季土壤处于磷素亏缺状态,亏缺量分别为25.29、11.38和14.57 kg/hm^(2),长三角和西南区水稻季土壤处于磷平衡状态。近30年,东北、华北和长江中游作物磷肥偏生产力随施肥年限的延长呈显著增加趋势,并在2013年后趋于稳定,长三角和西南作物磷肥偏生产力呈先降低后增加的趋势。西北区磷肥偏生产力则在施肥30年间持续升高。磷素盈余量的区域差异和磷肥偏生产力的时空变异主要受到磷肥施用量和作物类别的影响,此外,土壤类型、有机质含量和种植制度分别是东北、长江中游和西北磷素盈余量和磷肥偏生产力的主要影响因素。【结论】各区域小麦季过量磷肥投入均造成大量磷素盈余,玉米和水稻季全国平均处于磷平衡状态,磷素盈余和磷肥偏生产力的时间变化及驱动因素存在显著的区域性差异。综合考虑磷肥偏生产� 展开更多

关键词 旱地及水旱轮作 磷素盈余 磷肥偏生产力 驱动因素 磷肥推荐用量

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我国水稻的肥料贡献率时空变化及影响因素 被引量：6

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作者 李亚贞 韩天富 +8 位作者 曲潇琳 马常宝 都江雪 柳开楼 黄晶 刘淑军 刘立生 申哲 张会民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期674-685,共12页

【目的】从全国尺度上解析近30年(1988—2017)水稻产量的肥料贡献率变化及其影响因素,为水稻可持续生产和肥料的科学施用提供理论依据。【方法】基于全国稻作区耕地质量监测数据(338个点位),分析不同稻作模式、种植区域、气候条件和土... 【目的】从全国尺度上解析近30年(1988—2017)水稻产量的肥料贡献率变化及其影响因素,为水稻可持续生产和肥料的科学施用提供理论依据。【方法】基于全国稻作区耕地质量监测数据(338个点位),分析不同稻作模式、种植区域、气候条件和土壤质地的水稻肥料贡献率年际变化,并结合随机森林模型探讨各因素对水稻肥料贡献率变化的相对贡献。【结果】在施肥区和不施肥区水稻品种和栽培技术相同的条件下,近30年全国水稻的肥料贡献率整体呈现前20年逐渐升高,近10年趋于平稳的特征,总体变化幅度为41.20%—51.89%,但不同稻作模式存在差异,单季稻、双季稻和水稻-其他作物轮作的水稻肥料贡献率分别为38.58%—55.49%、41.96%—51.05%和42.34%—53.43%。不同区域的水稻肥料贡献率在近30年的平均值表现出西南(55.82%)>长江中游(46.73%)>华北(46.27%)>东北(45.90%)>华南(45.83%)>长江下游(44.25%)。结合施肥年限和水稻肥料贡献率的拟合方程发现,东北、华北、西南、长江中游、长江下游和华南的水稻肥料贡献率达到稳定的施肥年限分别为15.2、18.5、19.0、15.3、15.3和14.5 a。不同气候条件也显著影响水稻的肥料贡献率,其中,亚热带季风气候(49.23%)>温带季风气候(45.90%)>热带季风气候(34.57%)。不同土壤质地的水稻肥料贡献率则表现出黏土(43.25%—64.80%)>壤土(40.65%—48.46%)>砂土(26.20%—45.98%)。随机森林模型显示,氮肥和磷肥是调控水稻肥料贡献率变化的主要因素,同时,无霜期、年均降雨、年均温度、钾肥及土壤有机质含量也是影响水稻肥料贡献率的关键指标。【结论】在1988—2017年,全国稻作区的水稻肥料贡献率整体呈现前期逐渐增加后期趋于平稳的趋势,且稻作模式、区域、气候和土壤质地条件均影响水稻肥料贡献率的年际变化。氮肥和磷肥对水稻肥料贡献率变化的影响较大。相比其� 展开更多

关键词 稻田 施肥 肥料贡献率 时空变化 土壤有机质

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长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响 被引量：7

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作者 柳开楼 都江雪 +5 位作者 邬磊 张文菊 韩天富 李文军 施林林 余喜初 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1115-1123,共9页

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥(NK)、氮磷... 长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥(NK)、氮磷钾化肥(NPK)和氮磷钾化肥配施有机肥(NPKM)处理,在长期试验40年后(2020年),分别采集0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0~20 cm和20~40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0~20、20~40 cm和40~60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14~2.60、1.39~2.80倍和27.03%~180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95~18.29、7.57~12.31倍和70.67%~709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出随着团聚体粒径的增大而逐渐增加的趋势。水稻吸磷量和磷素盈余量也表现为NPKM处理最高,NPK处理次之,NK处理最低。进一步分析发现,团聚体总磷和有效磷含量主要受磷素盈余量的影响,且团聚体中的有效磷含量还受总磷含量的直接调控。研究表明,40年长期有机无机肥配施显著影响红壤稻田表层和深层团聚体磷素分配,且>2 mm团聚体组分中有效磷含量的响应最为敏感,通过调控磷素盈余可以显著影响团聚体中磷分配。 展开更多

关键词 水稻土 团聚体 有效磷 有机肥 配施 土壤深度

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中国主要旱作粮食耕地土壤钾素的时空演变特征 被引量：3

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作者 柳开楼 都江雪 +9 位作者 马常宝 曲潇琳 韩天富 刘淑军 黄晶 李亚贞 申哲 张璐 李冬初 张会民 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期673-684,共12页

以小麦和玉米等旱作粮食为主的旱地是我国重要的耕地类型,其对国家粮食安全和稳定发挥着极其重要的作用。基于全国耕地质量监测数据库,分析了1988—2007年和2008—2018年间全国及不同区域主要旱作粮食耕地的钾肥投入量、土壤速效钾和缓... 以小麦和玉米等旱作粮食为主的旱地是我国重要的耕地类型,其对国家粮食安全和稳定发挥着极其重要的作用。基于全国耕地质量监测数据库,分析了1988—2007年和2008—2018年间全国及不同区域主要旱作粮食耕地的钾肥投入量、土壤速效钾和缓效钾的时空演变规律,并探讨了土壤速效钾与缓效钾的量化关系。结果表明,1988—2018年全国主要旱作粮食耕地的化肥钾、秸秆钾和总钾的年均投入量(K2O)均保持在较为稳定的水平,年均投入量分别为125 kg·hm–2·a^(–1)、148 kg·hm^(–2)·a^(–1)和273 kg·hm^(–2)·a^(–1)。在不同区域间均呈现出华北和东北的钾肥投入量显著高于其他区域的趋势。与1988—2007年相比,2008—2018年东北、华北、华东和西南的总钾年均投入量增加了4.22%~23.8%,而西北则略有降低。在1988—2018年,全国主要旱作粮食耕地土壤速效钾和缓效钾分别为139 mg·kg^(–1)和665 mg·kg^(–1),与1988—2007年相比,2008—2018年的土壤速效钾和缓效钾分别提高了15.1%和6.72%。在不同区域间,土壤速效钾以西北和东北较高(大于150 mg·kg^(–1)),而华北和华东较低(136~149 mg·kg^(–1)),西南最低(116 mg·kg^(–1)),与1988—2007年相比,2008—2018年华北、华东、西北和西南的土壤速效钾分别提高了15.7%、17.7%、4.16%和34.5%,土壤缓效钾分别增加了8.95%、2.15%、5.71%和4.19%,而东北则略有降低。线性方程表明,随着土壤速效钾的提高,2008—2018年土壤缓效钾的增加量(14.2 mg·kg^(–1))明显高于1988—2007年(7.23 mg·kg^(–1)),同时,不同区域间的拟合方程也表明,随着土壤速效钾的增加,1988—2018年东北、华东和西北的土壤缓效钾增加量明显高于华北。因此,在全国耕地质量监测平台上,与1988—2007年相比,2008—2018年全国和大部分区域主要旱作粮食耕地的土壤速效钾和缓效钾均显著增加。土壤速效钾与缓效钾的线性关系 展开更多

关键词 旱作粮食 钾肥投入 速效钾 缓效钾 不同区域

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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：6

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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 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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我国小麦和玉米相对产量差时空变异及其对氮肥的响应 被引量：1

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作者 申哲 韩天富 +9 位作者 曲潇林 马常宝 王慧颖 柳开楼 黄晶 都江雪 张璐 刘立生 李继文 张会民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第14期2724-2737,共14页

【目的】探究近15—20年我国小麦和玉米相对产量差的时空变异特征、影响因素以及不同地力水平下相对产量差对氮肥的响应,为氮肥的合理施用及实现小麦和玉米的高产稳产提供理论依据。【方法】基于农业农村部耕地土壤质量监测数据,用施肥... 【目的】探究近15—20年我国小麦和玉米相对产量差的时空变异特征、影响因素以及不同地力水平下相对产量差对氮肥的响应,为氮肥的合理施用及实现小麦和玉米的高产稳产提供理论依据。【方法】基于农业农村部耕地土壤质量监测数据,用施肥区与无肥区作物产量之差代表由肥料投入和由此引起的土壤性质改变所贡献的相对产量(RY),利用高产农户统计法获取最高相对产量(HRY)、平均相对产量(ARY)和相对产量差(GRY),根据无肥区产量划分低、中、高基础地力水平,量化不同基础地力水平下小麦、玉米相对产量差与氮肥用量的关系,并结合随机森林模型探讨施肥和土壤因素对相对产量差影响的重要程度。【结果】全国小麦的HRY为3.83—6.75 t·hm^(-2),ARY为2.10—3.42 t·hm^(-2),GRY为1.73—3.33 t·hm^(-2),相对产量差占最高相对产量的44.64%—49.06%。小麦HRY、ARY和GRY均是华北区>长江中下游区>西北区>西南区。玉米的HRY为6.53—8.20 t·hm^(-2),ARY为3.37—4.12 t·hm^(-2),GRY为3.16—4.08 t·hm^(-2),相对产量差占最高相对产量的44.78%—50.52%。玉米HRY、ARY和GRY均是东北区>华北区>西南区>西北区。除华北区外,各个区域HRY和GRY均随监测时间的延长呈上升趋势。除西北区外,在低、中地力土壤上GRY随着氮肥施用量的增加而降低,而在高地力土壤上,下降不显著。华北区小麦和玉米、长江中下游区小麦和东北区玉米在低、中地力土壤均出现了氮肥施用平衡点。整体而言,在低、中地力土壤上,氮肥施用量和土壤有机质含量是影响小麦和玉米GRY相对重要的因子;高地力土壤上,钾肥用量对长江中下游和华北区的GRY影响较大,有机质含量对西北和西南区的GRY影响显著。【结论】土壤地力水平越高,施用氮肥降低相对产量差的效应越低,高地力土壤应适当减施氮肥。为保证作物增产的同时避免氮肥的浪费和� 展开更多

关键词 小麦 玉米 相对产量 相对产量差 氮肥

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红壤性水稻土有机无机复合体中碳氮特征对长期施肥的响应 被引量：1

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作者 李浩 陈金 +7 位作者 王洪亮 柳开楼 韩天富 都江雪 申哲 刘立生 黄晶 张会民 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1333-1343,共11页

【目的】研究长期施肥对红壤性水稻土有机无机复合体中有机碳(OC)、全氮(TNOIC)特征的影响,为红壤性水稻土管理和培育土壤肥力提供依据。【方法】以长期定位施肥试验的红壤性水稻土为研究对象(始于1984年),选取CK(不施肥)、PK(施磷钾肥)... 【目的】研究长期施肥对红壤性水稻土有机无机复合体中有机碳(OC)、全氮(TNOIC)特征的影响,为红壤性水稻土管理和培育土壤肥力提供依据。【方法】以长期定位施肥试验的红壤性水稻土为研究对象(始于1984年),选取CK(不施肥)、PK(施磷钾肥)、NPK(施氮磷钾肥)、NPKM(施70%氮磷钾肥+30%有机肥)4个处理。采集0—20 cm土层土样,分析各粒级(<2、2—10、10—20、20—50和50—250μm)有机无机复合体的分布,并探讨施肥对复合体中有机碳(OC)和全氮(TNOIC)含量、储量和碳氮比(C/N)的影响,以及有机无机复合体中OC和TNOIC对红壤性水稻土有机碳(SOC)、全氮(TN)贡献率的影响。【结果】与不施肥CK相比,施肥处理显著提高了20—50μm粒级复合体的比例,降低了<10μm粒级复合体比例,而NPKM处理与其他施肥处理相比,50—250μm粒级复合体的比例增加更显著;不同施肥对各粒级复合体中OC和TNOIC含量影响不同,与PK相比,NPK处理的50—250μm粒级复合体中OC和TNOIC分别增加了36.3%、80.6%;与NPK相比,NPKM处理的50—250μm粒级复合体中OC和TNOIC含量分别增加了35.4%、19.5%,OC和TNOIC主要分布在10—20μm粒级复合体中,施肥显著降低了<2μm粒级复合体OC和TNOIC储量,同时增加了20—50μm粒级复合体OC和TNOIC储量,与PK相比,NPK处理对<2和50—250μm粒级复合体OC储量分别增加了18.5%和31.2%,TNOIC储量分别增加了18.8%和73.7%,与NPK相比,NPKM处理对<2μm粒级复合体中OC和TNOIC储量分别降低了25.6%和27.4%,而50—250μm粒级复合体则分别提高了56.3%和38.6%;不同施肥处理显著影响50—250μm粒级复合体的C/N,与PK相比,NPK处理的50—250μm粒级复合体的C/N比降低了24.6%,与NPK相比,NPKM处理的50—250μm粒级复合体C/N比提高了13.4%;长期不同施肥显著影响各粒级有机无机复合体对土壤SOC、TN的贡献率,与PK相比,NPK处理50—250μm粒级复合体对SOC、TN贡献率分别提高了17.4%和47 展开更多

关键词 长期施肥 红壤性水稻土 有机无机复合体 有机碳 全氮

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长期有机无机肥配施下玉米氮素利用率和红壤碱解氮含量的阶段性变化 被引量：4

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作者 宋惠洁 胡丹丹 +6 位作者 邬磊 都江雪 胡志华 张文菊 李大明 余红英 柳开楼 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2030-2040,共11页

【目的】充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。【方法】本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)... 【目的】充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。【方法】本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)、常量化肥(NPK)、两倍量化肥(DNPK)、有机肥(OM)与常量化肥+有机肥(NPKM)5个处理,以10年为一个试验阶段,分析了35年来玉米产量、氮肥利用率、0—20 cm土层土壤碱解氮含量以及氮素表观盈余量等的阶段性变化规律。【结果】施肥处理(NPKM、DNPK、OM和NPK)玉米35年平均产量较不施肥对照(CK)分别显著提高了3.36~9.07、3.31~5.64、2.46~6.72和1.91~3.70倍,氮素吸收量分别显著提高了5.20~11.93、4.33~7.02、3.66~5.90和1.80~3.64倍。在试验0~10年,各施氮处理间玉米产量无显著差异,氮素吸收量NPKM、DNPK和OM处理间无显著差异,但均显著高于NPK处理。在试验11~20年,NPKM和DNPK处理产量与氮素吸收量显著高于NPK和OM处理;在试验21~35年,NPKM处理的产量和氮素吸收量均显著高于其他处理。NPK和DNPK处理的氮肥偏生产力在0~20年期间升高,在21~35年间下降,而NPKM和OM处理的氮肥偏生产力逐渐升高,至试验31~35年时,显著高于NPK和DNPK处理。各施氮处理土壤氮素均处于盈余状态,前30年均以NPKM处理氮素盈余量最高,较DNPK与NPK处理分别显著提升了13.63%~37.48%、133.95%~208.24%,而在试验31~35年,DNPK处理氮素盈余量与NPKM处理无显著差异。0—20 cm土层土壤碱解氮含量与氮素盈余量呈显著正相关(P<0.05),氮素盈余量每增加10 kg/hm^(2),0~10、11~20、21~30、31~35年耕层土壤碱解氮含量分别增加1.00、1.20、1.60、2.80 mg/kg。【结论】在试验前20年,单施化肥玉米氮素吸收量和肥料的偏生产力呈增加趋势,之后呈下降趋势。而有机无机肥配施或者单施有机肥可持续提高氮肥利用率,促进玉米增产。氮素� 展开更多

关键词 红壤 双季玉米 长期施肥 有机无机肥配施 氮肥偏生产力 碱解氮

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稻草覆盖和香根草篱联合调控红壤坡耕地土壤团聚体粒组碳钾分配规律

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作者 李继文 柳开楼 +4 位作者 余喜初 都江雪 申哲 李浩 张会民 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期787-792,共6页

土壤有机碳可以通过影响土壤矿物钾释放以及解钾菌特性而对土壤钾素产生影响,本文基于稻草覆盖和香根草篱控制红壤坡耕地水土流失长期定位试验,通过对比常规管理(CK)、稻草覆盖(S)、稻草覆盖+香根草篱(S+V)处理,研究稻草覆盖及香根草篱... 土壤有机碳可以通过影响土壤矿物钾释放以及解钾菌特性而对土壤钾素产生影响,本文基于稻草覆盖和香根草篱控制红壤坡耕地水土流失长期定位试验,通过对比常规管理(CK)、稻草覆盖(S)、稻草覆盖+香根草篱(S+V)处理,研究稻草覆盖及香根草篱措施对土壤主要化学性质的影响,并分析土壤团聚体粒组分布及碳和钾在土壤团聚体粒组中的分配规律。结果表明,在所有处理中,S+V处理的土壤pH、有机碳、全钾和速效钾含量显著较高,与CK处理相比,S+V处理的土壤pH提高了0.23,有机碳、全钾和速效钾含量分别提高了6.52%、11.60%和11.49%。不同处理下土壤团聚体粒组分布无显著差异,所有土壤团聚体粒组中均以>0.25 mm土壤团聚体粒组的比例最高。与CK处理相比,S和S+V处理的>2 mm土壤团聚体粒组有机碳含量分别提高了9.42%和40.03%。与CK处理相比,S+V处理下>2 mm、0.25~0.053 mm和<0.053 mm土壤团聚体粒组中全钾含量分别提高了3.67%、4.92%和5.14%。同时,S+V处理下>2 mm和<0.053 mm土壤团聚体粒组中速效钾含量分别比CK处理增加了20.10%和12.28%。因此,在红壤坡耕地上,稻草覆盖和香根草篱联合措施是有效改善土壤团聚体粒组碳钾分配的水保措施,一方面提升了>2 mm土壤团聚体粒组的有机碳含量,另一方面也显著增加了>2 mm和<0.053 mm土壤团聚体粒组的速效钾含量,从而有利于维持土壤结构,为保障作物高产奠定基础。 展开更多

关键词 土壤团聚体养分 稻草覆盖 香根草篱 红壤 坡耕地

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植物根系质外体溶液的提取方法研究:以多环芳烃为例 被引量：1

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作者 朱满党 都江雪 +4 位作者 乐乐 李金凤 杨青青 陆守昆 占新华 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期700-705,共6页

根系质外体溶液中多环芳烃(PAHs)的分析对于阐明植物根系PAHs吸收运移机制及阻控意义重大.然而,迄今鲜有便捷成熟的植物根系质外体溶液提取方法的报道.为此,本研究以小麦为材料,菲为PAHs的代表,探究了植物根系质外体溶液的真空渗透离心... 根系质外体溶液中多环芳烃(PAHs)的分析对于阐明植物根系PAHs吸收运移机制及阻控意义重大.然而,迄今鲜有便捷成熟的植物根系质外体溶液提取方法的报道.为此,本研究以小麦为材料,菲为PAHs的代表,探究了植物根系质外体溶液的真空渗透离心提取方法.结果表明,小麦根系质外体菲提取量随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而增大;小麦根系质外体六磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而升高.依据质外体溶液受原生质污染程度小于1%且尽量提取完全的原则,真空渗透离心提取法的最佳真空度为70 k Pa,最佳真空时间为10 min,最佳离心速率为3 068 r·min-1,最佳离心时间为15 min.研究结果可为污染物的植物根系质外体运输研究提供有效、简便的方法支撑. 展开更多

关键词 小麦 根系质外体 多环芳烃 菲 真空渗透离心法 六磷酸葡萄糖脱氢酶

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