长期施肥条件下土壤生物量氮的动态及其调控氮素营养的作用

本文研究了棕壤定位试验13年后的土壤生物量氮变化及氮素营养作用。结果表明,长期施用有机肥或化肥均能增加土壤生物量氮数量,尤以有机肥的作用明显。生物量氮的基础含量能够反映土壤供氮能力大小,其季节变化主要受施肥,土壤温度和水分等因素影响,不同施肥区生物量氮周转期为0.25～0.52年,其中以低量有机肥与氮肥配合周转速度快,其周转为0.25年,当季不施肥区周转期较长,平均0.45年。微生物体提供的氮量中大部分来自活化土壤中的有机氮,其中单施氮肥区微生物体供氮量大于作物吸氮量;施用氮磷化肥区微生物供氮量与作物吸氮量基本相等;施用氮磷钾化肥微生物体供氮量仅占作物吸收量的75.1％,与当季不施肥区接近。不同施肥区微生物体供氮量与作物吸收氮量及产量之间存在明显的正相关关系。     

长期有机物循环利用对红壤稻田土壤供磷能力的影响

采用盆栽试验,研究了长期不同施肥处理定位试验土壤供磷能力的差异,并从土壤磷素平衡、全磷、有机磷、Olsen-P和MB-P的含量的变化等方面探索了导致供磷能力差异的原因。结果表明,长期施用磷肥能显著提高土壤的供磷能力,其中以有机物循环利用配合磷肥施用处理土壤的供磷量能力最高,植株平均吸磷量是长期不施磷肥处理的3.5倍,比长期施用磷肥处理平均高出59.8%。长期单施氮肥导致土壤供磷能力衰竭,植株总吸磷量比长期不施肥还低17.2%,单一有机物循环利用和配施N肥植株总吸磷量比长期不施肥分别高80.3%和40.2%。有机物循环利用能明显提高土壤微生物对磷素的固持量,土壤微生物对无机磷的利用可能是其向有效磷转化的关键途径。磷肥配合系统内有机物循环利用,是提高红壤稻田土壤供磷能力的有效施肥模式。     

蚯蚓粪和生物有机肥对土壤养分及夏玉米产量的调控作用

在中国农业大学曲周实验站设置了优化施肥(CK)、优化施肥添加蚯蚓粪(VC)和优化施肥添加生物有机肥(MOF)的田间试验,测定了夏玉米产量,并动态监测了玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄期和收获期地上部生物量、土壤有效磷和矿质态氮、有机质和微生物量碳的变化,并计算了氮肥效率。结果表明,施用蚯蚓粪和生物有机肥产量分别比优化施肥(CK)提高了6.8%和8.2%。在整个生育期内,施用生物有机肥的处理土壤有效磷含量显著高于对照处理,是增产的主要因素;施用蚯蚓粪的处理在作物生长的中后期对土壤微生物量碳的调节作用十分显著,对作物增产意义重大。添加蚯蚓粪和生物有机肥能够提高氮肥的利用效率,减少施氮量,应用前景广阔。     

红壤长期不同施肥对玉米氮肥回收率的影响

为阐明长期不同施肥下玉米氮肥回收率的变化特征,揭示影响红壤玉米氮肥回收率的关键土壤因素,为红壤氮肥合理施用和提高氮肥回收率提供科学依据,在湖南红壤上连续观测了18年不施肥,施氮、磷、钾化肥,化肥配施有机肥和单施有机肥条件下玉米氮肥回收率的变化特征及其原因。结果表明,与施用化肥相比,玉米的子粒产量和植株氮素积累量在化肥配施有机肥下分别增加了61.5%和63.1%。氮、磷、钾化肥施用8年后,玉米氮肥回收率呈显著下降趋势,年平均下降速率达3.34个百分点;而化肥配施有机肥下氮肥回收率以每年1.24个百分点的速率显著增加;单施有机肥下氮肥回收率保持持平并略有上升。土壤pH、全氮和有机质含量均与氮肥回收率呈显著线性正相关,其中土壤pH对氮肥回收率的影响最明显。在土壤pH 4.5～6.3范围内,红壤pH每降低1个单位,玉米氮肥回收率下降10.9%。长期施用化肥的土壤pH以每年0.06的速率下降;单施有机肥尽管可缓解土壤酸化,但玉米产量较低,而化肥配施有机肥能同时抑制土壤酸化和提高玉米产量及氮肥回收率。因此,化肥配施有机肥具有明显的增产和保肥效果,是红壤上农业生产可持续性的施肥模式。     

不同施肥处理的土壤肥力指标及微生物碳、氮在玉米生育期内的动态变化

动态监测了沈阳农业大学棕壤长期定位试验站不同施肥处理土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾及土壤微生物量碳、氮在玉米6个生育期内的变化.试验结果得出,长期施肥处理使土壤pH值降低;M4和M4N2P1处理使土壤有机质提高,而N4处理使土壤有机质降低;施肥处理土壤碱解氮含量都高于对照处理,在玉米生育期内土壤有机质和碱解氮变化都呈下降趋势;长期施用有机肥或有机无机肥配合施用可以大幅度提高土壤速效磷和速效钾的含量,M4处理土壤速效磷在玉米拔节期达到最大值.同时,除N4处理土壤微生物量碳、氮的平均值较对照降低外,其他施肥处理都较对照提高,且在抽雄期都表现出较高的水平.     

长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响,探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期,采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比,所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%,化肥处理有机质略有下降,而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加,化肥有机肥配施增加幅度更大;与2014年不施肥处理相比,施用氮肥处理土壤pH最低,而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升,其中配施有机肥效果最明显;施用化肥处理土壤Eh增加,而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加,亚铁含量下降,而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低,亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥,土壤pH显著下降,有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显,磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位,有利于氧化态铁向还原态铁转化,更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*

在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥（单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施）红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8～10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥（化学肥料配施有机肥和单施有机肥）,土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11～104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24～210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理（除氮磷钾配施处理的玉米外）作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。     

潮土农田微生物研究进展

土壤微生物对不同施肥的响应和反馈对于评价和解释科学施肥具有极为重要的意义。本文总结了本课题组在我国华北平原潮土碳、氮、磷循环相关微生物对不同施肥,特别是对单施有机肥的响应方面的研究结果,明确了潮土地力提升过程中的微生物学机制。长期定位试验研究结果表明,长期平衡施肥,特别是施用有机肥能够显著增加潮土中有机碳和养分含量,特别是磷含量,进而改变土壤微生物群落结构,提高微生物生物量碳、转化酶活性、呼吸强度及微生物功能多样性(碳代谢活性),并且土壤微生物代谢熵与代谢热显著降低。相反,在缺素特别是缺磷条件下,土壤微生物不仅代谢效率低下,而且代谢过程会散逸相对多的热量、排放相对多的CO2,导致土壤质量明显下降。长期施用氮肥可增强潮土硝化活性、增加氨氧化细菌的数量和多样性,且无机氮肥比有机氮肥影响更显著;但是,科学施用氮肥的前提是必须合理地添加磷肥,才能更好地促进潮土作物生长、减少氮素损失和提升土壤地力。对于缺磷的潮土,长期施用磷肥,尤其是平衡施肥使得作物对菌根真菌(AMF)依赖性下降,进而导致土壤中AMF多样性下降,更多的土壤养分分配给其他微生物,有利于潮土农田地力的可持续性。潮土中一种土著微生物Bacillus asahii对长期施用有机肥的响应最为显著,该物种需要2~4 a会成为潮土中优势微生物,其有着独特的生理特征和丰富的代谢多样性,能够加速和促进其他微生物对潮土有机质累积和磷素循环过程的作用,在作物生长和土壤地力中起到"领军性"的作用。以上认知加深了对长期施用有机肥提升华北平原潮土地力过程中微生物学机制的认识,有助于指导调控土壤微生物更好地服务农田生态系统。     

长期定位施肥对夏玉米钾素吸收及土壤钾素动态变化的影响

以长期定位试验为平台,夏玉米品种郑单136为材料,设置CK（不施肥）,NP（施氮、 磷肥）,NPK（施氮、 磷、 钾肥）和1.5MNPK（小麦季施高量氮、 磷、 钾肥+有机肥,玉米季仅施用化肥）4个处理,研究夏玉米钾素吸收规律及生育期内土壤钾素动态变化。结果表明,生育期内施钾与不施钾处理夏玉米干物质积累量均一直增加,在成熟期达到最大值; 在施用氮、 磷肥的基础上增施钾肥不但可以提高夏玉米地上部干物质积累量,同时也可以提高叶片及茎秆中的钾素含量,进而提高夏玉米整个地上部吸钾量;而在氮、 磷、 钾肥基础上增施有机肥,对夏玉米干物质积累无显著影响,但可显著提高茎秆及叶片的钾素含量和地上部钾素吸收总量。夏玉米钾素吸收主要集中在灌浆期之前,在灌浆期达到最大值,之后钾素出现回流现象。夏玉米收获后与播种前相比,土壤水溶性钾和交换性钾含量无明显下降或者略有增加,而非交换性钾明显下降,非交换性钾是夏玉米钾素吸收的主要形式。夏玉米吸钾量与播种前土壤3种形态的钾素含量呈显著正相关。因此,增施钾肥对于改善夏玉米生产,维持土壤钾素平衡及实现农业可持续发展具有深远意义。     

外源氮在中、低肥力红壤中的转化与去向研究

采用盆栽15N示踪技术,研究了外源化肥氮和有机氮在中、低肥力红壤中的转化过程及其在土壤团聚体中的分配特征。结果表明:无论是低肥力还是中等肥力红壤上,化肥与有机肥配施都能显著增加土壤硝态氮、微生物生物量碳、氮及酶活性,且显著提高氮肥在土壤中的残留率,减少氮肥损失。相同施氮条件下,小麦生育期内中等肥力红壤上微生物生物量碳、氮及硝态氮含量分别相当于低肥力土壤的1.8、1.3和2.0倍。中等肥力红壤上尿素的施入对小麦生育期土壤硝态氮无影响,而低肥力红壤上施用尿素使土壤硝态氮含量提高了5.7倍。施肥可以显著提高低肥力红壤上小麦的地上部吸氮量,相当于不施肥的2.1~3.3倍,但对于中等肥力红壤,不同施氮条件对小麦的地上部吸氮量无明显影响。施入有机肥可以显著增加土壤各粒级团聚体中外源氮的残留量,是单施化肥的2.1~5.0倍。与单施化肥氮相比,有机氮或与有机肥配施的化肥氮优先进入到大团聚体中,而外源氮在微团聚体和粉粘粒中的残留与分配并无明显差异。本研究说明有机肥或化肥与有机肥配施能有效降低氮肥的损失,提高氮肥在土壤中的保存,特别是对于中等肥力的土壤,有机肥的配合施用对于后季作物的生长具有重要意义。     

秋施有机肥对土壤生物学、理化性状及玉米产量的影响

以黑龙江省海林农场白浆土为研究对象,在等氮量条件下（秋季有机肥配施来年春季无机肥）,设置100%有机肥（T₁）,30%有机肥+70%无机肥（T₂）,20%有机肥+80%无机肥（T₃）,100%无机肥（T₄）和不施肥（CK）5个处理,研究长期施肥对土壤生物学、理化性状以及玉米产量的影响。结果表明:玉米生育期内,土壤微生物数量呈先升高后降低的变化趋势,且施用高量有机肥有助于细菌和放线菌群落结构的形成,无机肥和不施肥适于真菌生长;有机无机肥配施处理在提高土壤酶活性方面占据绝对优势,脲酶和蔗糖酶活性始终显著高于其他处理,且有机肥较无机肥处理更能提高玉米生育期内土壤微生物生物量;有机无机肥配施可明显提高土壤全量和速效养分,培肥地力,单施效果稍差,且差异不大,而高量有机肥在降低土壤容重、增加总孔隙度百分比方面作用显著;两年玉米累计产量30%有机肥（T₂）最高,分别比100%有机肥（T₁）和100%无机肥（T₄）提高57.34%和4.59%,稳产并高产。总体来讲,30%有机肥+70%无机肥为最佳施肥模式。     

长期有机养分循环利用对红壤稻田土壤供氮能力的影响

通过15年的田间定位试验结合盆栽试验,研究了长期有机养分循环利用和不同化肥配施对红壤稻田土壤供氮能力的影响。结果表明,土壤有机碳、全氮、微生物生物量氮(MB-N)和土壤氮的矿化量与生物吸氮量有极显著的正相关关系,是良好的土壤供氮能力指标。长期有机养分循环利用或配合化肥施用能显著提高土壤有机碳、全氮含量和氮的矿化量,提高幅度分别为20.1%4～0.9%、0.460～.60.g/kg和55.0%(6周);明显提高土壤MB-N含量,提高幅度平均为70.3%。长期纯化肥处理对土壤碳、氮库的积累和氮的矿化量的提高作用甚微。盆栽试验表明,长期施用氮肥和氮、磷、钾肥土壤供氮量提高量极小,与长期不施肥相比提高幅度分别为2.1%和6.2%,而有机养分循环利用能显著提高土壤供氮量,提高幅度为33.7%8～9.0%。随着有机养分循环利用和NPK肥配合程度的提高,土壤供氮量提高幅度呈上升的趋势。     

有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2a的定位培肥试验,共设置7个处理：不施肥（CK）、单施化肥（CF）、化肥配施荧光假单胞菌（CFB）、单施有机肥（M）、有机肥配施荧光假单胞菌（MB）、化肥配施有机肥（MCF）、化肥有机肥配施荧光假单胞菌（MCFB）。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明：1）在整个试验周期（2021—2022年）,与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.4倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.5倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2）与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3）结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。     

长期施肥对栗褐土有机碳含量及其组分的影响

【目的】作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。本文以25年长期定位施肥试验为依托,分析了不同施肥处理对栗褐土有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及栗褐土有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验开始于1988年,设置8个施肥处理为不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷肥合施(NP);单施低量有机肥(M1);低量有机肥与氮肥合施(M1N);低量有机肥与氮磷肥合施(M1NP);高量有机肥与氮肥合施(M2N);高量有机肥与氮磷肥合施(M2NP)。于第25年玉米播种前,采集以上处理的耕层(0—20 cm)土壤样品。借助有机碳物理分组方法和化学分析方法,测定了土壤总有机碳和有机碳各组分的含量。【结果】长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土总有机碳、游离态颗粒有机碳以及闭蓄态颗粒有机碳含量,其中有机肥与化肥配施尤其是高量有机肥与化肥配施的作用更加明显。与不施肥相比,高量有机肥与无机肥配施(M2N、M2NP)总有机碳含量增加了121.1%、166.8%,游离态颗粒有机碳增加了239.2%、359.2%,闭蓄态颗粒有机碳增加了288.4%、289.9%。单施氮肥(N)及有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)可显著提高矿物结合态有机碳含量,增幅分别为27.8%、34.8%、33.3%。不施肥条件下,栗褐土有机碳中颗粒有机碳与矿物结合态有机碳所占的比例相当,长期施肥提高了颗粒有机碳特别是闭蓄态颗粒有机碳的比例,降低矿物结合态有机碳所占的比例,闭蓄态颗粒有机碳成为栗褐土有机碳的主要贮存库。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈极显著正相关,矿物结合态有机碳含量与总有机碳及其他组分的有机碳之间均无明显相关。【结论】化肥、有机肥以及有机肥与化肥配施能够提高栗褐土游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳以及总有机碳含量。高量有机肥与化肥配施更有助于栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳的积累,有利于土壤养分有效性的提高和有机碳品质的改善。氮肥单施、有机肥与氮磷肥配施则是提高矿物结合态有机碳含量的有效措施。     

长期不同施肥对黄壤磷素吸附–解吸特性的影响

  【目的】  磷吸附–解吸特性对土壤磷素有效性和环境流失风险有重要影响。研究长期不同施肥对黄壤旱地磷吸附–解吸特性的影响,可为黄壤区合理施用磷肥提供理论依据。  【方法】  供试黄壤肥力长期定位试验位于贵阳,始于1995年。设有对照 (CK)、施氮钾肥 (NK)、施氮磷钾肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 和有机肥化肥配施 (MNPK) 5个处理。采用恒温平衡方法,研究了磷最大吸附量 (Q_m)、磷吸附常数 (K)、磷吸附自由能 (|ΔG|)、磷最大缓冲容量 (MBC)、磷吸附饱和度 (DPS)、磷固定量 (PI)、磷解吸率 (DR),不同施肥处理土壤对外源磷的吸附和解吸特征,并分析土壤磷吸附解吸特征参数与土壤理化性质之间的关系。  【结果】  M和MNPK处理显著降低了土壤中的黏粒含量,提高了有机质含量和pH,提高了土壤全磷和有效磷及微生物量磷含量;NK和NPK处理对土壤黏粒含量没有显著影响,但是降低了有机质和pH,NK处理降低了土壤的磷含量和有效性。Langmuir吸附等温线方程能很好地拟合土壤吸附磷和相应的平衡溶液磷浓度曲线 (R2为0.9532～0.9950,P < 0.01)。与CK相比,NK、NPK处理Q_m分别显著增加了39.2%、40.9%,M处理Q_m显著降低了20.0%,MNPK处理Q_m无显著差异,说明施用化肥可增加土壤对磷素的吸附位点,而施用有机肥则减少了土壤对磷素的吸附位点,有机无机肥配施时则吸附位点无显著变化;各处理K、|ΔG|、MBC、PI表现为MNPK≤ M < CK < NPK < NK,DPS则表现为MNPK > M > NPK > CK > NK,DR均值表现为MNPK>M>CK>NPK>NK。当加入外源磷浓度 < 10 mg/L时,NK和NPK处理的磷固液比为85.8～100.3,CK为4.2～28.8,M和MNPK处理为2.5～7.7,说明当施用的外源磷浓度较低时,长期施用化肥处理中的磷大部分被土壤吸附,难以被作物利用,而长期施用有机肥处理中磷则大部分留存在液相中,有利于作物的吸收利用。相关分析表明,Q_m、K、|ΔG|、MBC、PI等磷吸附特征参数与土壤黏粒含量、pH、有机质相关系数基本大于与土壤磷的相关系数,说明土壤黏粒含量、pH和有机质对土壤磷素吸附解吸特性的影响大于土壤磷素水平的影响。  【结论】  黄壤磷素吸附–解吸特性受磷肥性质的影响大于施磷量,长期施用有机肥可降低土壤对磷素的吸附,促进土壤磷素解吸,提高土壤磷素有效性,长期施用化肥效果则相反。长期有机无机肥配施可综合有机肥和化肥优势,在土壤磷浓度较低时,可降低土壤对磷的吸附,促进磷素解吸,提高土壤磷素的有效性;在土壤磷浓度较高时,可以降低土壤磷素解吸率,减小磷素环境流失风险,是黄壤旱地上最佳的施肥模式,但本研究中MNPK处理施磷量过高导致土壤磷素大量累积,磷素流失风险较大。     

长期施肥棕壤有机硫矿化特征及其驱动力

  【目的】  探究长期不同施肥对土壤有机硫矿化量、动力学特征和酶活性的影响,揭示玉米–大豆轮作体系中棕壤有机硫矿化特征及其主要驱动因子。  【方法】  沈阳农业大学长期定位试验于1979年建立,为玉米–玉米–大豆 (一年一熟) 轮作模式。试验设置15个处理,本研究选取了其中7个处理,分别为:CK (不施肥)、N₁ (低量化学氮肥)、N₂ (高量化学氮肥)、N₁P (低量化学氮肥+磷肥)、N₁PK (低量化学氮肥+磷钾肥)、M₁ (低量有机肥) 和M₁N₁PK (低量有机肥配施化学氮磷钾肥)。不同作物有机肥投入量相同,氮磷钾化肥投入量不同。选取2014和2015年的耕层 (0—20 cm) 土壤样品,测定土壤基本理化指标 (pH、有机碳和全氮含量)、有机硫矿化量、土壤中性蛋白酶及土壤芳基硫酸酯酶活性。同时,进行矿化培养试验,分析不同温度下有机硫矿化特征。于玉米、大豆收获后测定产量。  【结果】  长期施肥处理均提高了土壤有机硫的矿化量,7个处理总体表现为M₁N₁PK > M₁ > N₁PK、N₁、N₂ > N₁P > CK。单施化肥条件下,增加氮肥用量对有机硫矿化作用无显著影响;单施有机肥或有机肥与化肥配施均可明显促进土壤有机硫矿化。与CK相比,M₁N₁PK处理有机硫矿化量提升幅度最大,提高了57.30%。利用一级动力学方程进行拟合,长期施肥均提高了有机硫矿化势,无机肥处理 (N₁、N₂、N₁P和N₁PK) 的提升幅度均较低,提升效果最优的是M₁处理,比CK提高了45.27%。环境温度和作物种类均显著影响有机硫矿化量和矿化势,随着环境温度的升高,有机硫的矿化量和矿化势均明显增加;玉米种植季有机硫矿化量和矿化势均高于大豆种植季。土壤中性蛋白酶活性和芳基硫酸酯酶活性均以M₁N₁PK处理最高,与单施化肥相比分别提高了96%～220%、264%～986%。有机硫累积总矿化量在种植玉米的年份与土壤有机碳 (r = 0.7693) 含量和全氮 (r = 0.7554) 含量呈显著正相关 (P < 0.05)。  【结论】  土壤的有机碳和全氮含量是棕壤有机硫矿化的主要驱动力。只施用无机肥对土壤有机硫的矿化没有显著影响,而有机无机肥配合施用可显著提高土壤芳基硫酸酯酶、中性蛋白酶活性,进而提高有机硫矿化势和矿化量。玉米因其较高的生物量也成为有机硫矿化的主要驱动力。     

不同有机肥及用量对矿区复垦土壤有效磷含量及供磷特性的影响

为研究有机肥培肥复垦土壤过程中磷的有效性如何变化、不同有机肥在什么施磷水平下能使作物取得最大生产效率以及合理培肥土壤,依托采煤塌陷定位培肥试验基地(山西省孝义市偏城村),在4个磷水平下(0,25,50,100 kg/hm²)研究不同肥料(鸡粪、猪粪、牛粪和化肥)对玉米产量及土壤速效磷含量的动态变化。经过2年的田间试验,结果表明:(1)施用有机肥和化肥均能显著提高玉米籽粒产量,随着施磷量的增加,玉米籽粒产量呈先增加后基本不变的趋势,通过构建2年磷肥效应方程发现,化肥、鸡粪、猪粪和牛粪处理的最佳施磷量范围分别为67.54~83.02,24.91~38.65,26.10~29.26,50.33~58.38 kg/hm²,可见,3种有机肥推荐施磷量均小于化肥处理;(2)玉米吸磷量和磷肥利用率在各施磷水平下均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪>化肥。玉米吸磷量随施磷水平的增加呈先增后基本不变的趋势,磷肥当季回收率表现为随施磷水平的增加呈下降趋势;(3)连续施肥2年后,不同施肥处理在采煤塌陷区复垦土壤上影响的土壤有效磷深度不同。其中,化肥处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—60 cm土层Olsen-P含量;鸡粪处理在50 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量,而100 kg/hm²磷水平下显著提高Olsen-P含量到60 cm土层;猪粪处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量;牛粪处理仅对表层Olsen-P含量有影响。总之,不同有机肥处理之间对作物生长和土壤Olsen-P含量的影响均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪,且不同有机肥对于新复垦土壤的推荐施肥量不同,鸡粪和猪粪的推荐施磷量最少,其次为牛粪处理。     

Interactive effects of plant growth–promoting rhizobacteria and organic fertilization on P nutrition of Zea mays L. and Brassica napus L.

The organic matter supply can promote the dispersal and activity of applied plant growth–promoting rhizobacteria (PGPR), but the complementary effect of organic fertilization and PGPR application on the turnover of P is scarcely known. The effects of the application of two PGPR strains (Pseudomonas fluorescens strain DR54 and Enterobacter radicincitans sp. nov. strain DSM 16656) alone and in combination with organic fertilization (cattle manure and biowaste compost) on growth and P uptake of maize (Zea mays L.) and oilseed rape (Brassica napus L.) were investigated under semi–field conditions. Furthermore, P pools and phosphatase activities in soil and the arbuscular mycorrhizal colonization of maize were examined. The organic‐fertilizer amendments increased the growth and P uptake of both plant species and the soil P pools. The application of the E. radicincitans strain increased P uptake of oilseed rape when no organic fertilizer was added. Furthermore, the application of both bacterial strains increased the activities of phosphatases under both plant species. Here, the effect of the PGPR application even exceeded the effect of organic fertilization. The magnitude of this effect varied between the different fertilizing treatments and between the two bacterial strains. Phosphatase activities were increased to the greatest extent after application of P. fluorescens in the unfertilized soil. Under rape increases of 52% for acid phosphatase activities (ACP), 103% for alkaline phosphatase activities (ALP), and 133% for phosphodiesterase (PDE) were observed therewith. In the unfertilized soil, the application of P. fluorescens also resulted in a strong increase of the arbuscular mycorrhizal colonization of maize. We conclude that application of PGPR can promote the P mobilization and supply of crops in P‐deficient soils, however, in combination with organic fertilization these effects might be masked by a general improved P supply of the crops. Interactive effects of applied bacterial strains and organic fertilization depend on the sort of organic fertilizer and crop species used.     

长期施肥对棕壤有机碳及各组分的影响

本文通过棕壤长期定位施肥试验,研究了玉米-玉米-大豆轮作条件下不同施肥处理土壤有机碳及其不同密度组分的变化及其影响因素。结果表明:经过27年的长期不同施肥,土壤有机碳含量有了明显变化,总的变化趋势是:高量有机肥区(12.30gkg-1)>低量有机肥区(11.41gkg-1)>化肥区(9.95gkg-1)>1979年(试验前9.03gkg-1)>对照处理(8.23gkg-1),尤其以高量有机肥配施化肥处理的有机碳水平最高,氮磷钾配合施用有机碳水平要高于其它单施化肥处理;长期施肥可以显著提高土壤中轻组部分含量和轻组有机碳含量,不同施肥处理间差异显著。单施化肥处理,特别是氮磷钾配合施用,轻组部分数量和轻组有机碳含量高于无肥处理和试验前土壤。有机无机肥配合施用轻组有机碳含量明显高于单施化肥处理。施用不同肥料均可以提高土壤重组有机碳含量,有机无机肥配施效果明显。