长期施肥对黑土养分供应能力和土壤生产力的影响

利用多年国家黑土肥力与肥料效益监测基地资料,探讨长期定位施肥对黑土耕层养分供应和土壤生产力的影响。试验表明,化肥与有机肥配施对土壤生产力的贡献优于相应化肥单施。单施氮肥土壤平均生产力贡献率为68.9%,随着试验年份的延长,单施氮肥对土壤生产力贡献率呈明显下降趋势。氮肥与有机肥配施(M2N)土壤平均生产力贡献率达94%,单施化肥(NPK)处理土壤生产力贡献率较平缓,单施有机肥对土壤生产力贡献率优于单施化肥。多年不合理施肥,N、P、K养分的供应能力逐年降低,尤其以N素最为明显。化肥配施有机肥比单施化肥能更好地提高土壤养分可持续指数。     

长期施肥对黑垆土氨化细菌数量和氨化作用强度的影响

为探讨长期施肥下黑垆土氨化作用的变化,在长期定位试验条件下,分析了长期施肥对黑垆土氨化细菌数量和氨化作用强度的影响。结果表明,在小麦连作下,各施肥处理均可不同程度提高土壤中氨化细菌数量和氨化作用强度,其中单施有机肥及有机无机肥配施的效果更明显。在不同施肥处理中,氮磷配施有机肥处理的土壤氨化细菌数量最多(7.53×108个·g~(-1)),是不施肥处理(CK)的189.2倍,氨化作用强度最高(1.49mg·kg~(-1)),较CK增加55.0%;其次为单施有机肥、氮肥配施有机肥和磷肥配施有机肥处理,其氨化细菌数量和氨化作用强度均显著高于CK。在苜蓿连作下,与CK相比,单施磷肥处理的土壤氨化细菌数量和氨化作用强度均明显降低,降幅分别为99.5%和49.7%。因此,黄土高原黑垆土区小麦连作时,长期施用有机肥及有机无机肥配施均可提高土壤有机氮的转化作用,增强其供氮能力;苜蓿连作时,长期单施磷肥可减弱土壤有机氮的转化作用。     

化肥减量配施有机肥下芒果园土壤细菌多样性及群落结构特征

为了探究化肥减量配施有机肥对芒果园土壤细菌多样性和群落结构的影响。本研究以海南省乐东黎族自治县某芒果园为研究对象,采用Illumina Miseq测序平台,对化肥减量配施有机肥和常规施用化肥两种施肥方式处理的芒果园土壤进行16S rRNA高通量测序分析。结果表明:通过化肥减量配施有机肥处理的芒果园土壤的有机质含量、碱解氮含量和有效磷含量比常规施肥增加了54.87%、40.73%、64.17%,镉和铅含量分别比常规施肥减少了65.09%和68.81%,而汞和铜含量分别比常规施肥增加了74.19%和32.21%。基于97.00%的相似度对所得序列进行聚类分析,2种处理的芒果园土壤中共有2702个operational taxonomic units(OTUs)。其中化肥减量处理的土壤平均有1784个OTUs,常规施肥处理的土壤平均有1568个OTUs。化肥减量配施有机肥的施肥方式能显著改善土壤质量,提高芒果园土壤细菌丰富度和多样性,并在一定程度上改变土壤细菌的群落结构。施肥方式的改变对土壤细菌的分布有较大的影响,化肥减量处理的芒果园土壤中变形菌门、放线菌门的含量较高;两种施肥方式下的土壤细菌群落结构有了明显的变化,但土壤中主要细菌的种类没有改变,土壤细菌群落结构仍保持一定的相似性;相关性分析结果显示土壤细菌群落受有机质、有效氮、有效磷和铜含量的影响较大。     

长期定位施肥对砂姜黑土小麦根系性状和根冠比的影响

为了解长期定位施肥下砂姜黑土区小麦根系的生长发育状况,研究了5种长期不同施肥模式对该区小麦根系性状和根冠比的影响。结果表明,长期单施有机肥(M)小麦的总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数、总根分叉数、根干重皆高于长期单施化肥(NPK),其中,开花期M处理小麦的总根体积、总根尖数、总根分叉数、根干重显著高于NPK处理,根直径M与NPK处理间差异不显著。长期有机肥与化肥配施传统施氮量(MNPK)与有机肥与化肥配施高施氮量(HMNPK)处理间小麦的总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、总根分叉数差异皆不显著,而MNPK处理小麦的总根尖数和开花期的根干重显著高于HMNPK处理。长期有机肥与化肥配施相对于长期单施化肥和有机肥可以明显改善小麦根系性状,其中,开花期MNPK和HMNPK处理小麦的总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数、总根分叉数显著高于NPK和M处理,而MNPK和HMNPK处理小麦的平均根直径与M处理差异不显著。长期不施肥(CK)小麦的根系性状各指标显著低于其他各施肥处理。拔节期CK处理小麦的根冠比最低,其次为HMNPK,NPK、M、MNPK处理间的根冠比差异皆不显著,开花期HMNPK处理小麦的根冠比最低,其次为MNPK。研究认为,在改善根系性状方面,长期有机肥与化肥配施的效果最优,其次为长期单施有机肥、长期单施化肥;有机肥与化肥配施下施氮量偏高并不利于根系的改善,增加施氮量会降低根冠比。     

长期不同施肥条件下大豆田黑土酶活性研究

以农业部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测实验站(始建于1979年)为研究平台,选取4个典型施肥处理(不施肥处理、有机肥处理、单施化肥、有机-化肥配合处理)为供试土样,于2011年大豆收获后采集土壤样品,研究长期不同施肥处理对黑土主要酶类(葡糖苷酶、脲酶和磷酸单酯酶)活性的影响。结果表明:长期不施肥处理大豆田土壤酶活性较低,施肥处理可以增加黑土酶活性,脲酶与磷酸单酯酶对施肥响应程度大于β-葡糖苷酶;单施有机肥处理与化肥处理对土壤酶活性影响程度之间差异不显著,而有机肥配施化肥处理则能够显著增强黑土β-葡糖苷酶、脲酶和磷酸单酯酶活性。同时,土壤β-葡糖苷酶、脲酶和磷酸单酯酶活性与土壤有机碳、全氮、全磷以及速效磷含量之间具有极显著的正相关关系,与土壤p H之间具有极显著的负相关关系。长期有机肥配施化肥处理可以显著增强大豆田土壤酶活性,土壤酶活性与土壤主要养分含量之间关系密切。     

施肥对黑土玉米田土壤中纤维素分解菌数量的影响

利用长期定位试验和室内分析相结合的方法,对玉米不同生育期内表层土壤(0~20 cm)和亚表层土壤(21~40 cm)中纤维素分解菌数量以及好气和嫌气性纤维素分解菌数量进行分析测定。结果表明,在玉米生长的同一时期,不同施肥方式下(除休闲处理),表层和亚表层土壤的纤维素分解菌数量和好气性纤维素分解菌数量表现出类似的规律性,即有机无机肥料配施处理单施化肥处理不施肥处理;对于土壤嫌气性纤维素分解菌数量,不同施肥方式对表层土壤没有明显的规律性,亚表层土壤中除拔节期外为有机无机肥料配施处理单施化肥处理不施肥处理。休闲处理的微生物数量均大于不施肥处理。     

化肥减量对麦田土壤微生物量及微生物区系的影响

为了解化肥减量和有机培肥配施对冬小麦田土壤微生物的影响,以单施常量化肥(表示为NPK,分别施尿素、磷酸二铵和硫酸钾251.8、255.7和375.2kg.km-2)为对照,设置不同化肥(不减量、减量30%、减量50%和减量70%)和有机肥(18 000、25 500和34 500kg.km-2,分别用LM、MM和HM表示)配施处理,采用系列稀释平板法和氯仿熏蒸培养法分别测定了不同处理下土壤微生物量碳、氮以及微生物区系分布的差异。结果表明,有机无机肥配施显著增加了麦田土壤微生物量碳、氮以及细菌、固氮菌、放线菌等微生物数量,但不影响土壤真菌数量。施肥效果在化肥不减量时随有机肥施用量增加呈上升趋势,在化肥减量时以50%NPK+MM处理最佳。说明化肥适度减量和配施有机肥能够改善土壤微生物量,有利于提高土壤肥力。     

长期定位施肥对作物产量及土壤有效养分的影响

通过对棕壤土有机肥和化肥长期定位施肥的研究表明,长期施肥对作物产量和土壤耕层中的有效养分有显著性影响（P〈0．05）。与试验前土壤相比,施用有机肥能显著增加作物产量和土壤中的养分含量;当有机肥和无机肥配合施用时,其促进作用明显大于单施化肥。单施化肥能够提高作物的产量和土壤的有效养分,但增加幅度不大。经过27年施肥,不同处理的作物产量和土壤中的有效养分有一定程度的变化,随着年份的延伸,作物产量和土壤中的有效养分的含量有一定程度的增加,各处理之间无明显差异。     

长期定位施肥对玉米生育期内土壤酶活性的影响

以吉林省公主岭市的国家黑土肥力和肥料效益长期定位试验为平台,对2014年土样进行酶活性测定和分析,探讨长期定位施肥条件下玉米生育期内土壤酶活性的动态变化。结果表明,不同定位施肥处理过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性在玉米生育期内呈大致相同的变化规律,从苗期至拔节期上升,在拔节期出现峰值;随后下降,至灌浆期酶活性最低,收获后酶活性出现回升。蔗糖酶活性的动态变化与以上3种酶活略有不同,从苗期至开花期升高,开花期至收获后期呈下降趋势。在玉米相同生育期内不同施肥处理间比较,土壤中脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性变化规律为有机肥+化肥(NPK+1.5M1)有机肥+化肥(NPK+M2)有机肥+化肥(NPK+M1)有机肥+化肥+轮作(NPK+M1+R)化肥+秸秆还田(NPK+S)单施化肥(NPK)CK。长期有机肥配施化肥和秸秆配施化肥处理对酶活性的促进效果比氮磷钾处理明显。     

施肥措施对黄土高原旱作玉米资源利用效率的影响

依托在黄土高原半干旱旱农区建立的不同培肥措施的田间定位试验,以不施肥(NA)为对照,研究4个等氮量的不同培肥措施单施化肥(CF)、单施商品有机肥(SM)、商品有机肥+化肥(SC)和单施玉米秸秆(MS)对旱作玉米水氮利用效率及经济效益的影响。结果表明,单施化肥和有机无机配施显著提高了玉米产量及水氮利用效率,与不施肥相比,单施化肥和商品有机肥+化肥配施处理子粒产量、生物产量和水分利用效率分别增加了148.8%、136.5%、70.8%和105.7%、70.8%、81.6%。与单施化肥相比,商品有机肥+化肥、单施商品有机肥、单施玉米秸秆处理氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别降低了20.37%、83.97%、12.19%和50.18%、73.78%、44.14%。单施化肥处理和施商品有机肥+化肥处理均可提高玉米产量、生长期耗水量、水分利用效率、氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力,施商品有机肥+化肥产投比低于单施化肥。     

几种改良措施对酸化茶园土壤理化性质和微生物群落结构的影响

茶园土壤酸化是制约茶树可持续生产的重要因素,通过田间小区试验分析比较几种措施对茶园土壤的改良效果,以期为茶园酸化土壤改良提供科学依据。试验设置7个处理：全量化肥（常规施肥,NPK）、全量化肥+10 t•hm^-2生物质炭（NPK+BC10）、有机肥替代50%化肥（OM50）、有机肥替代50%化肥+2 t•hm^-2生石灰（OM50+Lime）、有机肥替代50%化肥+10 t•hm^-2生物质炭（OM50+BC10）、有机肥替代50%化肥+20 t•hm^-2生物质炭（OM50+BC20）、有机肥替代50%化肥+40 t•hm^-2生物质炭（OM50+BC40）。连续施用2年后,对茶园土壤酸度、养分和微生物群落进行测定。与NPK相比,OM50+Lime、OM50+BC20和OM50+BC40处理土壤pH分别显著提高1.10、0.49和0.68,盐基饱和度分别显著提高114.01%、55.92%和58.62%。OM50+BC10、OM50+BC20和OM50+BC40处理的土壤有机碳含量分别比NPK处理显著增加了29.68%、41.04%和59.37%。不同处理对土壤硝态氮含量无显著影响,OM50、OM50+BC20和OM50+BC40处理的铵态氮含量比NPK处理分别显著提高了40.27%、44.77%和41.77%。NPK+BC10、OM50+BC10、OM50+BC20和OM50+BC40处理能显著提高土壤微生物活性、微生物群落物种丰富度、多样性和均一性。OM50+BC10、OM50+BC20和OM50+BC40处理显著降低了真菌/细菌比例,表明这3个处理短期内增加了红壤茶园土壤生态系统稳定性,但OM50+Lime处理的革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比例显著低于对照处理,表明施用生石灰处理的土壤微生物受到的环境胁迫程度高于其他处理。总之,OM50+Lime、OM50+BC20和OM50+BC40处理对酸化茶园土壤有较好的改良效果,OM50+BC20和OM50+BC40处理对土壤微生物群落性质方面的改良效果更佳。综合考虑改良效应及成本,OM50+BC20为最佳改良方案。     

基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响

为了探究化肥减量配施有机肥对热带地区蔬菜轮作土壤细菌、真菌和古菌群落组成和结构的影响,在海南省文昌市开展田间定位试验,采用宏基因组测序技术分析不同施肥方式下土壤细菌、真菌和古菌群落结构和组成的变化特征,并结合土壤理化性质,探究不同施肥处理下驱动细菌、真菌和古菌群落变化的关键土壤环境因子。结果表明：与全量化肥配施有机肥（M100NPK）相比,化肥减量75%配施有机肥（M75NPK）提高了土壤SOM、TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N的含量,化肥减量50%配施有机肥（M50NPK）处理提高了土壤TK和AK的含量。3种施肥处理（M50NPK、M75NPK和M100NPK）显著增加了土壤细菌、真菌和古菌群落的丰度。与M100NPK处理相比,M50NPK和M75NPK增加了细菌群落主要优势菌门中变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度,而降低了放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度,同时也增加了真菌群落主要优势菌门中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度,降低了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度;古菌群落主要优势菌门中奇古菌门（Thaumarchaeota）的相对丰度在M75NPK处理呈现增加趋势,在M50NPK处理呈现降低趋势。与不施肥（CK）处理相比,M50NPK、M75NPK和M100NPK增加了土壤细菌和真菌的Shannon指数和Ace指数,而降低了土壤细菌和真菌的Simpson指数,同时也增加了土壤古菌的Simpson指数,但降低了土壤古菌的Shannon指数和Ace指数。可是施肥处理之间Alpha多样性均无显著性差异。土壤细菌、真菌和古菌群落结构组成对不同化肥减量配施有机肥的响应无显著性差异。土壤pH、TP、TN、SOM和AK是导致细菌、真菌和古菌群落结构变化的主要驱动因子。研究结果表明,与M75NPK和M100NPK相比,M50NPK不会改变土壤性质、微生物群落多样性和结构,但可降低过量化肥施用可能带来的环境风险。因此,M50NPK是热带地区蔬菜种植的优化施肥方式。     

有机肥部分替代化肥对甘蓝生长、品质及土壤状况的影响

为探明化肥的减施并增施有机肥对甘蓝生长的影响,改善因施用过量化肥导致的蔬菜品质下降、肥料利用率降低和土地盐碱化等问题。本试验在冬闲田种植条件下,以鸡心甘蓝‘探春’为试验材料,采用田间小区（100%化肥、75%化肥+25%有机肥、50%化肥+50%有机肥）试验方法研究化肥减量及有机肥增施对甘蓝生长、品质以及土壤状况的影响。结果表明,化肥减量同时增施一定量有机肥对甘蓝产量和生物量无显著影响;随着有机肥施用量的增加,甘蓝横径有显著增加;随着有机肥施用比重的增加,硝酸盐含量逐渐从26.3 mg/kg降至17.7 mg/kg,亚硝酸盐含量从0.86 mg/kg降至0.60 mg/kg;同时土壤放线菌数量显著提高至300.99×10⁴CFU/g,土壤真菌数量显著降低至149.99×10³CFU/g;减施化肥显著提高了土壤pH（土壤pH提高至7.03）,土壤有机质含量无显著变化。可见,有机肥部分替代化肥可满足甘蓝生长过程中对肥料的需求,T50处理的甘蓝能够在化肥减量50%的情况下保持产量与品质不下降,同时提高土壤状况与放线菌数量,是相同条件下冬闲田甘蓝栽培一种稳产合理的施肥模式。     

长期培肥对土壤肥力及玉米产量的影响

在吉林省中部重点产粮区的黑土上进行了近30年的土壤定位培肥研究。结果表明,连续30年不施肥料,耕层土壤有机质含量年均减少0.1 g/kg左右,单施化肥土壤有机质年平均矿化率约为0.38%,施入不同数量有机肥及与化肥配合施用的耕层土壤有机质平均年增加0.3 g/kg左右,土壤全氮含量的变化与土壤有机质趋势相同。施用有机肥可以降低土壤容重,下降幅度在0～0.06 g/cm³,不施肥和单施化肥区土壤容重呈增加趋势。施用高量有机肥,耕层土壤总孔隙、田间持水孔隙增加。长年施用有机肥的玉米产量与单施化肥的处理基本相同。有机－无机肥配施有利于土壤有机质的积累,改善耕层土壤理化性状,玉米产量稳定增加。     

土壤调理剂配施配方肥对土壤有机质及交换性能的影响

土壤有机质和盐基饱和度是评价土壤肥力的重要指标。为了探究土壤调理剂与配施化肥对热带地区酸化土壤有机质和土壤交换性能的影响,明确土壤调理剂配施配方肥改良酸性土壤和提升土壤肥力的最佳方案,本研究在海南省儋州市木薯园开展田间试验,采用有机无机复合型土壤调理剂并配施不同梯度配方肥的改良方式,对比分析不施肥、常规施肥和土壤调理剂与化肥配施对木薯地土壤有机质和土壤交换性能的影响,从而为改良酸性土壤、减肥增效、缓解土壤环境等问题提供理论依据和科学参考。结果表明：与CK（不施肥）相比,土壤调理剂配施配方肥（100%、75%、50%）处理的pH分别提高了0.29、0.24和0.44（P<0.05）,土壤有机质分别提高了20.82%、22.04%和20.49%（P<0.05）,交换性盐基总量分别提高了20.62%、21.25%和48.75%（P<0.05）,土壤交换性酸含量分别降低了17.65%、15.38%和30.43%（P<0.05）,在所有处理中以Tr50（土壤调理剂+50%配方肥）处理的改良效果最好。因此,在土壤改良中推荐施用土壤调理剂+50%配方肥的改良方案。     

生物炭与肥料配施对土壤养分及玉米产量的影响

采用田间试验的方法,设无生物炭无肥料(CK)、常规施肥(F1)、80%常规施肥(F2)、80%常规施肥+20%生物炭(F2B)、70%常规施肥(F3)以及70%常规施肥+30%生物炭(F3B)6个处理,研究生物炭和肥料配施对土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾及玉米不同生育期干物质积累和产量的影响。结果表明,生物炭与肥料配施处理(F2B、F3B)较单施肥处理(F2、F3)在不同程度上提高土壤有机质、土壤全氮、有效磷、速效钾含量、玉米各生育期干物质量及产量。F2B处理的玉米产量略高于F1处理,二者差异不显著。与常规施肥相比,生物炭与化肥合理配施改善土壤养分状况。试验区最佳肥料-生物炭施用量效配比为80%常规肥+20%生物炭。     

长期培肥下红黄壤区茶园土壤酶活性的变化

通过红黄壤区茶园长期培肥试验,研究不施肥、全量化肥、半量化肥+半量有机肥、全量有机肥、全量化肥+豆科绿肥、半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥等不同培肥模式对土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性的影响。结果表明,各培肥模式均能不同程度提高土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶的活性,特别是半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥的培肥模式可显著增强这3种酶的活性,分别增加了2.82、7.73、0.33倍,而长期施用化肥对这些酶活性的促进作用则较小。此外,土壤有机质、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量、土壤含水量、茶树株高及茶叶产量与土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性均有显著正相关性,说明这些酶对培肥模式的变化反应灵敏,可作为红黄壤区茶园土壤肥力水平和茶树生长状况的评价指标;而与过氧化氢酶活性的相关性较弱,该酶活性不能较好地表征土壤肥力状况。因此,半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥的培肥模式更有利于加快土壤中氮、磷等营养元素的循环,增加茶树的养分供应。     

长期施肥对氮素利用以及土壤剖面氮素分布、积累的影响

依托28年长期定位试验，采集不同施肥处理土壤剖面样品，测定土壤硝态氮含量，结合产量计算氮素利用效率。结果表明，长期施肥显著增加玉米子粒产量、地上部总吸氮量及氮收获指数。化肥+有机肥(NPKM)处理产量最高，较单施化肥(NPK)处理提高8.7%。各处理硝态氮含量随着土层的加深均呈先降低后升高的趋势，硝态氮主要积累在0～100 cm土体，NPK、NPKM处理硝态氮积累量占比高于55%。因此，有机肥替代部分化肥可显著提高子粒产量，增加氮素利用效率，减少氮素淋溶。     

有机无机肥配施对冬水田水稻产量和耕层土壤性质的影响

在农业生产要求全面减施化肥农药的大背景下,综合评价四川冬水稻田区有机无机配施对水稻产量和土壤肥力的效应具有一定意义。本试验在冬水稻田区,比较了在等氮量替代条件下,无N(CK)、单施化肥N、P、K(T1)、30%有机肥N+70%化肥N(T2)、50%有机肥N+50%化肥N(T3)、100%有机肥N(T4)等处理的水稻产量、氮肥利用和土壤肥力变化情况。结果表明,有机无机肥配施处理的水稻产量较CK增加17.29%~31.43%,T2处理最高,且明显提高了氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力;有机无机肥配施具有提升土壤有机质、培肥地力的作用。可见,冬水稻田区适宜的有机肥替代方案为30%有机N+70%化肥N,既可稳定水稻产量、降低成本,又可提高氮素利用率和降低对农田环境的不良影响。     

施肥结构对茶园土壤氮素营养及茶叶产量品质的影响

通过设置施氮水平、有机肥与化肥配施比双因素田间试验,研究了不同施肥结构对茶园土壤有机质和氮素营养、春茶产量和品质的影响。结果表明,与不施肥处理相比,各种施肥处理均能有效提高茶园土壤有机质和全氮含量,且均在900βkg·hm^-2的施氮水平下75%有机肥+25%化肥处理效果最为显著;施肥可以显著提高春茶芽叶密度、百芽重等产量指标;有机肥比例高于25%的氮素处理能显著提高春茶的品质指标,有机肥比例50%以上时效果更好。