长期施肥下潮土全氮、碱解氮含量与氮素投入水平关系

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下潮土全氮和碱解氮含量演变特征及其与氮素投入水平的关系进行研究。结果表明,不施氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量基本保持平衡或者缓慢增加;长期施用化学氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量均有所增加;施用有机肥和秸秆还田处理,土壤全氮和碱解氮含量均显著提高。单施化学氮肥处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量增加0.017 mg/kg;而氮磷钾化肥配施有机肥和氮磷钾化肥并秸秆还田处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量分别增加0.049和0.035 mg/kg。施氮磷钾处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量增加0.001 mg/kg;而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量均增加0.004和0.004 mg/kg。总的来说,施用化学氮肥、有机肥配施化肥及秸秆还田处理增加氮素投入量均可以提高土壤全氮及碱解氮含量,且有机肥配施化肥及秸秆还田处理优于单施化肥。综上所述,增施有机肥及秸秆还田对于提升土壤肥力及实现农业可持续发展具有深远意义。     

秸秆还田条件下尿素与腐植酸配施对玉米养分吸收、土壤养分及酶活性的影响

出苗至拔节期是东北地区春玉米根系建成与秸秆腐解的旺盛时期,两者的协调关系不仅显著影响土壤养分的积累、转化与吸收,也是保障玉米幼苗质量的重要因素。以调节土壤酶活性、活化土壤养分为切入点,通过盆栽试验研究玉米秸秆配施氮素及腐植酸对土壤酶活性、土壤养分含量及玉米养分吸收的影响,从而协调秸秆腐解与玉米生长的养分竞争。结果表明:施入秸秆使玉米拔节期5～10 cm土层土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性分别降低了20.8%、16.1%和9.7%,对10～15 cm土层土壤酶活性影响较小;植株全氮含量和干物质积累分别降低了13.3%和28.6%。秸秆配施尿素或腐植酸可不同程度提高土壤酸性磷酸酶活性,降低蔗糖酶活性;促进土壤有效磷和速效钾的积累;增加植株全氮和全磷的含量。秸秆同时配施尿素和腐植酸使土壤酸性磷酸酶活性进一步提高了36.6%,脲酶和蔗糖酶活性分别降低了11.0%和39.2%;土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量增加了15.8%、185.6%和45.8%;植株的全氮和全钾含量分别增加了42.9%和25.7%;玉米拔节期植株干重与对照无显著差异。秸秆配施尿素和腐植酸有效缓解了秸秆直接还田对玉米幼苗干物质积累的不利影响,增加了土壤养分的积累,促进植株氮和钾的吸收。     

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、 微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理: 1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK); 2)NPK+4 t/hm2秸秆还田; 3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取020 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】 1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P0.05); 土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P0.05); 土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、 全氮(TN)、 速效钾(AK)、 土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平, 2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P0.05); 而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、 肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、 肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

松嫩平原秸秆还田对连作春玉米氮素供应与吸收的影响

为探明松嫩平原秸秆还田对连作春玉米氮素供应与吸收的影响,在松嫩平原中南部,采用框栽和¹⁵N同位素标记的方法,设置5个秸秆还田量,分别为0(CK)、9.20、18.40、27.60和36.80 t·hm^-2,均施入¹⁵N标记的尿素350 kg·hm^-2(纯氮量约160 kg·hm^-2),开展秸秆还田试验。结果表明,秸秆还田改变了春玉米对肥料氮和土壤氮的利用比例,在一定秸秆还田量条件下,随着秸秆还田量的增加,苗期春玉米植株氮素积累中肥料氮所占比例增加,而拔节期后则呈相反趋势。通过方程拟合可知,秸秆还田量低于12.49 t·hm^-2时可以较CK提高当季氮肥利用率,高于12.49 t·hm^-2时则低于CK。秸秆还田不利于春玉米苗期和拔节期生长;秸秆还田量为11.25 t·hm^-2时,最有利于春玉米产量的形成,秸秆还田量高于23.96 t·hm^-2时则会引起减产。综上,在松嫩平原中南部,配施尿素350 kg·hm^-2时,最适秸秆还田量为11.25 t·hm^-2。本试验较系统地研究了玉米不同秸秆还田量对土壤供氮和下茬玉米氮素吸收的影响,为科学解析秸秆还田与土壤供氮关系提供了依据。     

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记^15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例（P〈0.05）。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15．82％、61．11％和23．07％。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21．74％,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

不同肥力土壤下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响

为了解华北潮土区不同土壤肥力水平下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响,采用15N标记氮肥和15N标记玉米秸秆的双标记方法,在两种肥力水平土壤上进行盆栽试验,研究了玉米秸秆全量直接还田对冬小麦地上部氮素累积量、氮素分配和氮肥回收率的影响。结果表明:（1）等氮肥用量条件下,与不配施玉米秸秆相比,施用玉米秸秆则显著降低了冬小麦地上部氮素累积量;高肥力土壤的子粒氮素累积量高于低肥力土壤,冬小麦秸秆氮素累积量则以低肥力土壤为高;氮肥配施玉米秸秆使得氮肥回收率下降9.6%～15.7%,土壤残留率增加12.2%～16.4%。（2）氮肥用量为N 150和300 kg/hm2时,玉米秸秆氮素的当季回收率达到22.8%～33.1%,冬小麦子粒氮素约7%～10%来源于还田的玉米秸秆。（3）等氮肥用量和相同土壤肥力条件下,氮肥配施玉米秸秆对冬小麦子粒产量影响不显著,在氮肥用量为N 150和300 kg/hm2条件下,影响冬小麦子粒产量主要是土壤肥力水平,该试验结果还有待于田间进一步验证。     

长期种植施肥对烤烟产质量和土壤氮素形态的影响

依托在遵义市 2004 年建立的烤烟长期田间定位试验,研究了不同烤烟种植(烤烟连作和烤烟 // 玉米轮 作)和施肥(单施化肥和化肥有机肥配施)制度下,2017、2019 和 2021 年烟叶产质量、肥料农学效率、土壤氮 素和酶活性的变化,解析长期种植及施肥对植烟黄壤氮素形态的影响及其机制,为植烟土壤氮素营养管理提供科 学依据。结果表明,轮作烤烟的产量、中上等烟比例、产值、肥料农学效率分别比连作处理增加 31.4%、6.2%、 37.2%、35.9%,说明烤烟轮作有益于提高烤烟产量和质量。在烤烟连作模式中,化肥配施有机肥使上述参数依次 比单施化肥增高 24.7%、9.1%、28.9% 和 24.8%;在烤烟轮作的土壤上,化肥配施有机肥使烤烟产量产值在 3 季中 2 季增加,总体上改善了烟叶质量。这些现象与轮作减轻烤烟的自毒作用,有机无机配施增加土壤全量和碱解氮、 铵态氮、硝态氮含量,提高土壤酶(蛋白酶、脲酶、硝酸和亚硝酸还原酶)活性,促进土壤氮素转化,改善土壤 氮素供应,以及烤烟 // 玉米轮作和化肥配施有机肥提高土壤硝态氮含量密切相关。因此,在黔北烟区,值得提倡 烤烟 // 玉米轮作和化肥配施有机肥。     

不同耕作制度下荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化

通过田问试验研究了不同耕作制度荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化.结果表明,0-120 cm土层免耕覆盖土壤容积含水量最高,免耕留茬次之,传统耕作和耕作覆膜最低.0-20 cm土层,免耕覆盖和免耕留茬土壤含水量高于传统耕作和耕作覆膜,0-5 cm差异最大,但随着深度增加差异减小,20-120 cm差异不大.传统耕作、耕作覆膜、免耕留茬棉田表层与底层土壤水分梯度明显,免耕覆盖不明显.头水前不同耕作方式棉田0-120 cm土壤含水量都随时间延长逐渐降低,前期免耕覆盖和免耕留茬与传统耕作和耕作覆膜差异较大,后期差异变小;头水后,免耕覆盖、免耕留茬高于耕作棉田.免耕覆盖和耕作覆膜棉田表层土壤水分状况比较稳定,免耕留茬和传统耕作变化幅度较大.     

长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响

【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

肥料和稻草氮利用率的三年定位研究

对氮肥和稻草氮的利用率进行了3年6季同位素15N田间定位研究。结果表明,首季单季水稻对氮肥的利用率为37.02%,050cm土壤中15N的残留率为25.81%。经过连续3年6季的种植,作物肥料N的累计回收率分别为40.15(秸杆还田)41.63%(秸杆不还田),050cm土壤中15N的残留率仍达到23.62(秸杆不还田)28.33%(秸杆还田)。在不施氮肥条件下,小麦对稻草氮的吸收率为4.46%,第二季单季稻对稻草氮的吸收率为4.78%。5季作物累计吸收稻草氮11.76%,而土壤残留率为70.37%。     

Straw return influences the structure and functioning of arbuscular mycorrhizal fungal community in a rice-wheat rotation system

Straw return is a sustainable soil fertility-building practice, which can affect soil microbial communities. However, how straw return affects arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) is not well explored. Here, we studied the impacts of different straw management treatments over eight years on the structure and functioning of AMF communities in a rice-wheat rotation system. The straw management treatments included no tillage with no straw (NTNS), rotary tillage straw return (RTSR), and ditch-buried straw return (DBSR). The community structure of AMF was characterized using high-throughput sequencing, and the mycorrhizal functioning was quantified using an in situ mycorrhizal-suppression treatment. Different straw management treatments formed unique AMF community structure, which was closely related to changes in soil total organic carbon, available phosphorus, total nitrogen, ammonium, and nitrate. When compared with NTNS, RTSR significantly increased Shannon diversity in 0-10 cm soil layer, while DBSR increased it in 10-20 cm soil layer; DBSR significantly increased hyphal length density in the whole ploughing layer (0-20 cm), but RTSR only increased it in the subsurface soil layer (10-20 cm). The mycorrhizal responses of shoot biomass and nutrient (N and P) uptake were positive under both straw return treatments (RTSR and DBSR), but negative under NTNS. The community composition of AMF was significantly correlated to hyphal length density, and the latter was further a positive predictor for the mycorrhizal responses of plant growth and nutrient uptake. These findings suggest that straw return can affect AMF community structure and functioning, and farmers should manage mycorrhizas to strengthen their beneficial effects on crop production.     

不同类型水稻土可溶性有机氮及其组分的剖面分布

为揭示可溶性有机氮(soluble organic nitrogen，SON)在土壤剖面的分布状况，选取中亚热带地区发育于相同母质的黄泥田、灰黄泥田和灰泥田3种不同类型水稻土为对象，研究不同类型水稻土剖面中SON含量、组分及主控因子。结果表明，不同类型水稻土SON、游离氨基酸氮(FAA-N)、酰胺氮(AN-N)和可溶性蛋白氮(SP-N)含量具有明显的剖面分异，均表现为0 ~ 20 cm土层＞20 ~ 40 cm土层＞40 ~ 60 cm土层。不同类型水稻土SON及各组分含量差异主要表现在0 ~ 20 cm土层，均表现为灰泥田>灰黄泥田>黄泥田，灰泥田SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量分别高于灰黄泥田50.5%、41.7%、44.8% 和2.1%，高于黄泥田196.5%、200.9%、180.4% 和76.5%。0 ~ 20 cm土层3种不同类型水稻土FAA-N和AN-N分别占SON的54.4% ~ 58.7% 和45.5% ~ 48.1%，而底层(40 ~ 60 cm)FAA-N和AN-N分别占SON的33.1% ~ 55.7% 和50.3% ~ 52.8%，说明FAA-N和AN-N具有向下累积的趋势，且在土壤剖面中对SON的贡献大于SP-N。中性氨基酸尤其是肌氨酸是底层FAA-N的主要组分。灰色关联分析表明有机质、蛋白酶、脲酶和总孔隙度与不同类型水稻土SON及组分垂直分布密切相关，对SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量变化的总贡献度分别为95.2%、92.1%、98.3% 和90.9%。因此，SON及组分在土壤剖面中的垂直分布与土壤类型和土层深度密切相关，且受土壤有机质、酶活和总孔隙度的影响。     

深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%~15.6%和19.1%~32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%~20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%~53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%~10%;MBC含量降低23.8%~30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%~41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0~30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。     

麦稻轮作下耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响

为了探明不同耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响,采用田间定位试验方法,于2007-2010连续4a在麦稻轮作制下开展了本试验研究。结果表明,免耕提高了耕层土壤体积质量,降低了土壤含水率。但是免耕土壤表层(0～10cm)的体积质量仍在作物适宜生长的范围内,并未对作物的生长产生不利影响。免耕促进了土壤有机质和全氮在表层土壤的富集。0～10cm土层有机质和全氮含量比翻耕处理显著增加,而>10～20cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。小麦季免耕土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化趋势与有机质和全氮含量相似,而水稻季免耕处理整个耕层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均低于翻耕处理。免耕显著的提高了小麦产量,但降低了水稻产量,起主要作用的产量构成因素是小麦和水稻的有效穗数。整个轮作周期的作物产量以小麦免耕水稻翻耕模式的产量较高,比小麦翻耕水稻免耕模式产量增加了5.70%。     

秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响

【目的】在春玉米为主的山西省进行定位试验,探明不同秸秆还田方式对大田作物产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】春玉米长期定位试验于1992~2011年在典型褐土上进行。试验设秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎后还田(SC)、过腹还田(CM)四种方式。秸秆还田量为6 t/hm2,过腹产生的湿牛粪施用量为45t/hm2。每年玉米收获期采取植物样品,用于玉米植株茎叶和籽粒钾素含量的测定;采集0—20 cm土壤样品,用于土壤各分级形态钾的测定。2011年分析测定了0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm和80—100 cm土层速效钾、缓效钾及全钾含量。【结果】1)在施用氮磷肥的基础上,不同秸秆还田方式增产显著,玉米增产幅度为11.58%~20.91%。处理之间增产幅度表现为CMSMSCCK。2)秸秆还田处理较不还田处理可不同程度提高耕层土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾的含量。矿物钾在全钾中的比例降低。3)与定位开始相比,连续10年秸秆还田土壤的速效钾含量明显提高,不还田对照则逐渐下降。4)不同秸秆还田方式各处理作物吸钾量明显高于施钾量,致使土壤钾素逐渐耗竭,土壤供钾能力降低;SM、SC、CM处理的钾素表观平衡系数分别为0.45、0.56、0.74。与对照相比,秸秆还田依然有利于钾素养分的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度。【结论】在几种秸秆还田中,以秸秆过腹还田(CM)最有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降程度,进而维持土壤钾素肥力的稳定。     

高寒草甸土壤微生物功能多样性对氮肥添加的响应

采用Biolog-ECO生态板法研究了4个施N水平[0 g/m²（CK）,10 g/m²（N₁₀）,20 g/m²（N₂₀）,30 g/m²（N₃₀）]下土壤理化性质和微生物功能多样性的变化规律。结果表明:中高水平氮肥添加显著增加了速效氮、速效磷含量和根土比,但降低了土壤含水量。施N肥0-10 cm土层平均颜色变化率降低,而10-20 cm土层则被提高,且N₂₀最大。施N肥后降低了0-10 cm土层土壤微生物Shannon-Wiener指数、Pielou指数和McIntosh指数,但10-20 cm土层则被提高。PCA分析表明,施N肥改变了土壤微生物代谢功能类型,糖类、氨基酸、酸类是土壤微生物主要利用的碳源类型。RDA分析表明,在0-10 cm土层,土壤含水量和全氮是影响土壤微生物功能多样性的主要因子,而10-20 cm土层主要受土壤含水量和速效磷的影响。综上,施N肥增加了土壤的有效养分含量,进而改变土壤微生物功能多样性、碳源利用能力和数量。