长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤腐殖质组分碳和氮的影响

通过对华北平原小麦–玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层（0—20 cm）土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮的影响。试验设化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）,全部施用有机肥（OM）,一半有机肥+化肥NPK（1/2OMN）及不施肥（CK）共7个处理。结果表明,各施肥处理均能在不同程度上增加土壤腐殖质（胡敏酸、富里酸和胡敏素）及活性腐殖质（活性胡敏酸和活性富里酸）组分碳和氮含量,提高可浸提腐殖质（胡敏酸和富里酸）及活性腐殖质组分碳和氮分配比例;但施肥对土壤活性腐殖质组分碳和氮含量的增加率均分别高于腐殖质组分碳和氮。各处理土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮含量均为OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理;而化肥处理中NPK均衡施用效果最好。说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮的关键;活性腐殖质组分碳和氮较腐殖质组分碳和氮对施肥措施的响应更灵敏。     

长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响

以潮土、旱地红壤和红壤性水稻土为研究对象，探讨了长期施肥对土壤腐殖质含量的影响。结果表明，长期施用NPK化肥、有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土、旱地红壤和红壤性水稻土耕层的有机质、腐殖质和活性腐殖质含量，其中胡敏酸、富里酸也相应地增加，但以有机无机肥配施的效果最好。施有机肥或有机无机肥配施还能提高土壤腐殖质的胡／富比值。施肥对土壤有机质的影响不仅局限于土壤耕层（0－20m），而且影响耕层地下层次，但以0－60cm土层的效果显著，且以潮土的效果明显。     

长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响

以潮土、旱地红壤和红壤性水稻土为研究对象 ,探讨了长期施肥对土壤腐殖质含量的影响。结果表明 ,长期施用 NPK化肥、有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土、旱地红壤和红壤性水稻土耕层的有机质、腐殖质和活性腐殖质含量 ,其中胡敏酸、富里酸也相应地增加 ,但以有机无机肥配施的效果最好。施有机肥或有机无机肥配施还能提高土壤腐殖质的胡 /富比值。施肥对土壤有机质的影响不仅局限于土壤耕层 (0～ 2 0 m) ,而且影响耕层以下层次 ,但以 0～ 6 0 cm土层的效果显著 ,且以潮土的效果明显     

长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响

长期施用有机肥、化肥或二者配合施用均增加了土壤全氮、碱解氮、酸解氮和植物吸收氮量,提高了土壤氮的有效性,其后效可保持至第3年;土壤腐殖质的胡敏酸氮减少,富里酸氮增加。富里酸氮易被6mol/L HCl水解,水解氮占71.4％～74.2％;胡敏酸氮比较稳定,水解氮占40％～45％。在水解氮中,氨基氮的比例为2/3～3/4,铵态氮为1/4～1/3。胡敏酸中非水解氦的主要成分是杂环化合物氮(37.5％～52.5％),其次是苯系化合物氮(31％～35.2％)和非苯系化合物氮(10.6％～26.7％)。长期施用有机肥和化肥,杂环氮比例减少,苯系和非苯系化合物氮比例增加。胡敏酸表层氮占1/3左右,核心氮占2/3左右,施用有机肥和化肥,胡敏酸表层氮增加,核心氮降低。     

长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响

长期施用有机肥、化肥或二者配合施用均增加了土壤全氮、碱解氮、酸解氮和植物吸收氮量,提高了土壤氮的有效性,其后效可保持至第3年;土壤腐殖质的胡敏酸氮减少,富里酸氮增加。富里酸氮易被6mol/L HCl水解,水解氮占71.4％～74.2％;胡敏酸氮比较稳定,水解氮占40％～45％。在水解氮中,氨基氮的比例为2/3～3/4,铵态氮为1/4～1/3。胡敏酸中非水解氦的主要成分是杂环化合物氮(37.5％～52.5％),其次是苯系化合物氮(31％～35.2％)和非苯系化合物氮(10.6％～26.7％)。长期施用有机肥和化肥,杂环氮比例减少,苯系和非苯系化合物氮比例增加。胡敏酸表层氮占1/3左右,核心氮占2/3左右,施用有机肥和化肥,胡敏酸表层氮增加,核心氮降低。     

长期施肥对土壤腐殖质组成的影响

利用微区 (1m2 ) 16年定位试验研究了不同施肥措施在相同气候条件、轮作制度及相同管理措施下对山东省三大主要土类———棕壤、潮土、褐土腐殖质组成的影响。结果表明长期施用化肥可使三种土壤腐殖质各组分积累 ;氮钾肥提高了土壤腐殖酸碳与有机碳的比值 ,降低腐殖酸活性 (提高HA/FA比值 ) ;与单施化肥比较 ,化肥配施有机肥大幅度增加了土壤胡敏素和腐殖酸数量 ,并降低了土壤胡敏素和腐殖酸的比值     

不同培肥方式黑土腐殖质形态特征研究

针对吉林省黑土区存在的土壤有机质下降、耕地质量退化等问题,利用公主岭国家黑土肥力与肥料效益监测基地连续20年的长期定位试验,采用核磁共振波谱分析法(NMR)、红外光谱分析法(IR)等现代分析方法,研究了不同培肥途径耕层土壤腐殖质的组成、形态结构及动态变化趋势。结果表明:不同培肥途径对耕层土壤腐殖质特征影响明显。施用玉米秸秆处理(S+NPK)和施用有机肥+轮作处理(M+NPK+R)均显著增加了土壤胡敏酸中脂肪族结构成分,单施有机肥处理(M+NPK)显著增加了土壤胡敏酸中羟基含量,S+NPK处理游离羧基含量显著增多。S+NPK、M+NPK及M+NPK+R处理,土壤富啡酸的甲基、亚甲基和次甲基结构成分显著增多,游离羧基含量也显著增多。单施化肥处理,浸提的富啡酸中无机碳酸盐和硅酸盐成分明显增多,化肥长期施用导致土壤中游离富啡酸数量显著减少,土壤的耗竭式利用,导致土壤中铁、铜结合态或络合态的富啡酸增加。不同培肥方式对黑土胡敏酸和富啡酸的元素组成影响有较大的差异,但均可引发胡敏酸C含量降低,N含量增加,富啡酸C、N、H含量增加,O含量降低,可通过不同的培肥方式对土壤腐殖质的元素组成进行调节。     

长期种植苜蓿对土壤氮素营养的作用

13年长期施肥和轮作试验结果表明，连续种植苜蓿时N肥、P肥、有机肥的配合施用(NPM)较单施P肥对提高土壤硝态氮(NO^-₃-N)含量水平有较好效果；而无论施肥与否，种植苜蓿对土壤深层NO^-₃-N均造成不同程度的亏缺。苜蓿(NPM)连作较小麦(NPM)连作土壤NO^-₃-N利用率高；种植苜蓿对土壤铵态氮(NH⁺₄-N)分布影响与NO^-₃-N不同，深层土壤CK、NPM配施处理NH⁺₄-N含量明显高于施P和裸地处理，不同作物种植系统中以苜蓿连作土壤剖面中NH⁺₄-N含量最高。与其他轮作相比，苜蓿连作在提高土壤剖面供N能力方面有较好作用。     

生物质炭对农田土壤腐殖质的影响——Meta分析

为量化生物质炭对土壤腐殖质含量的影响程度,以不添加生物质炭土壤为对照,对不同土壤质地、土壤pH及生物质炭裂解温度、施用量、施用时长下生物质炭对土壤腐殖质含量的变化情况进行了Meta分析。结果表明：与对照相比,添加生物质炭显著提高了砂土腐殖质中的胡敏酸和胡敏素含量,平均提高幅度分别为18.6%和92.2%;增加了中性、碱性土壤中的胡敏酸含量,平均增幅分别为12.5%和13.7%;施用裂解温度为500~600℃的生物质炭对于土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量的提升幅度最大,平均增幅分别为22.6%、14.1%和68.5%;生物质炭添加量为20~40 t/hm²条件下,显著提高了土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素含量,平均增幅分别为23.7%、6.9%和84.6%;生物质炭施入土壤3个月内,胡敏酸含量显著升高,平均增幅为29.5%,在3个月到1年内增幅逐渐降低,1年后增幅又逐渐升高;生物质炭施入土壤6个月内,胡敏素含量增幅最高,平均为72.2%;随着生物质炭施用时间延长,土壤胡敏素含量的增幅逐渐降低。综上所述,施用裂解温度为500~600℃的生物质炭,在短期内对中性或碱性条件下的砂土及壤土中的腐殖质含量有较好的提升效果,随着施入时间的延长,该效果会逐渐稳定。     

长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响

通过连续7 年的定位试验, 研究了日光温室生产中不同施肥模式(常规模式、无公害模式和有机模式)对土壤NO₃^--N 时空分布及累积的影响。结果表明, 随着种植年限的增加, 3 种施肥模式土壤剖面各层次NO₃^--N含量均呈上升趋势, 年增加量顺序为常规施肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。受氮素输入量(施肥)的影响, NO₃^--N 主要分布在0~40 cm 土层, 0~60 cm 土层NO₃^--N 含量总体呈作物生长前期低、中期高、后期低的趋势; 与上层土壤相比, 100 cm 以下土层NO₃^--N 含量有不同程度的增加。0～200 cm 土体NO₃^--N 平均累积量有机施肥模式比无公害施肥模式低33.8%, 比常规施肥模式低45.9%; 无公害施肥模式比常规施肥模式低18.3%。3 种施肥模式下, NO₃^--N 都有向2 m 以下土体淋洗的趋势。与施用化学肥料相比, 施用有机肥能明显降低土壤剖面NO₃^--N 含量, 控制其累积峰的下移, 但不合理施用有机肥也会产生NO₃^--N 淋洗而污染环境。     

有机肥与化肥长期配施对作物产量和灌漠土养分库的影响

根据河西走廊灌漠土上连续27 a的长期定位试验数据,研究了河西绿洲区灌漠土有机肥和化肥长期配施对作物产量和土壤养分库的影响。结果表明,有机肥与化肥长期配施增加了作物产量和产量的稳定性;7种施肥方式(单施氮、NP配施、NPK配施、单施有机肥、有机肥+N、有机肥+NP、有机肥+NPK)中,以有机肥与NP或NPK肥配施效果为最佳。长期有机肥和化肥配施增加了N,P,K养分投入量、养分携出量和盈余量;有机肥与化肥配施21~25 a后,土壤有机质、全氮和全磷含量分别提高了10.0%~16.0%,58.1%~69.0%和13.4%~31.1%,速效氮、速效磷和速效钾含量分别提高了45.7%~79.0%,172.2%~287.8%和21.4%~38.8%,均显著高于对照和单施化肥处理;有机肥与化肥配施处理中,以有机肥与NPK肥配施改善土壤肥力的效果最理想。     

长期施肥对黄棕壤细菌多样性的影响

  【目的】   基于武汉黄棕壤长期定位试验 (1981—2016年),探究不同施肥措施下土壤肥力演变和土壤微生物多样性变化,为黄棕壤培肥以及农业绿色可持续发展提供依据。   【方法】   本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术和偏最小二乘路径模型 (PLS-PM) 综合分析了不施肥 (CK)、氮磷钾 (NPK)、常量有机肥 (OM)、氮磷钾+常量有机肥 (NPK+OM) 和氮磷钾+高量有机肥 (NPK+OMM) 5种不同施肥方式对黄棕壤理化性质、细菌多样性的影响及其与产量的关系。   【结果】   1) 与CK相比,施有机肥处理显著增加了土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量,而NPK处理只显著增加了土壤有机碳含量。NPK+OMM处理的土壤有效磷和速效钾含量显著高于OM和NPK+OM处理,3个有机肥处理间的碱解氮、有机碳含量差异不显著。4个施肥处理均显著提高了水稻产量,但处理间差异不显著。2) OM处理土壤微生物多样性最高,而高量粪肥投入的NPK+OMM处理,细菌多样性有下降的趋势,但各施肥处理间细菌多样性差异不显著。3) 长期不同施肥方式影响土壤细菌群落结构,其中NPK+OM和NPK+OMM处理细菌群落结构更接近。OM处理提高了变形菌纲和放线菌纲的相对丰度,降低了绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲的相对丰度。NPK处理降低了放线菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度,提高了酸杆菌纲相对丰度。与NPK+OM处理比较,NPK+OMM处理降低了放线菌纲和α-变形菌纲相对丰度,提高了厌氧绳菌纲、绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度。4) PLS-PM显示土壤有机碳 (SOC)、碱解氮、有效磷和速效钾对细菌群落结构表现出正调控 (路径系数 = 0.36),而pH表现负调控 (路径系数 = ?0.48);但是对细菌多样性的影响都较小;影响产量的理化指标主要是SOC、碱解氮和有效磷。土壤细菌多样性对产量显示正调控 (路径系数 = 0.42)。   【结论】   土壤有机碳 (SOC) 和碱解氮、有效磷、速效钾含量对细菌群落结构有正调控作用,而pH有负调控作用。与NPK处理相比,长期施用常量有机肥 (OM) 处理提高了细菌多样性和水稻产量,而高量有机肥配施氮磷钾肥 (NPK+OMM) 会导致细菌多样性和产量降低。     

黑土锌有效度的物理化学研究法

锌是动植物必需微量元素同时亦是污染土壤的重金属元素,研究黑土中锌形态及其有效度对保护黑土农业生态环境具有重要意义。以黑土13年长期定位试验为研究对象,采用物理化学研究法,分析评价黑土Zn形态转化及锌有效度。结果表明,长期不施肥黑土有效锌(DTPA-Zn)含量可达1.96 mg kg-1,长期施肥可显著增加黑土交换态Zn和无定型氧化铁结合态Zn含量,从而显著提高黑土有效Zn含量,可增至3.3 mg kg-1,对土壤全Zn未有明显增加;配施有机肥可显著增加矿物态Zn以外其他各形态Zn含量,土壤有效锌含量随有机肥施用量增加而逐渐增加,最高可达14.5 mg kg-1。长期施肥使土壤酸化从而降低了黑土对Zn2+的吸附强度和容量,且其吸附的Zn2+更易解吸出来,配施一定量有机肥处理虽未能减缓土壤酸化,可在一定程度上增加土壤对Zn2+的吸附强度与容量,但其吸附的Zn2+更难以解吸。总体黑土有效锌含量相对较高,对Zn2+吸附强度和容量均较高,但随着施肥引起土壤酸化而降低其对Zn2+吸附强度和容量。     

西湖平原区连续13年定位施肥对麦、稻产量及土壤肥力的影响

以浙江省水网平原水稻主产区土壤为对象,通过定位试验,研究了连续13年的不同施肥处理对麦稻产量、土壤养分状况和物理性状的影响。结果表明,化肥配施有机肥可显著提高麦、稻产量; 不同施肥处理的长期定位试验土壤有机质含量和全氮均呈上升趋势,增幅依次为: 栏肥+NPK秸秆+NPKNPK秸秆栏肥CK处理; 土壤碱解氮和速效磷也呈增加趋势,以栏肥+NPK处理的增幅最为明显。土壤物理性状的分析表明,长期施肥均能明显增加土壤水稳性团粒含量和土壤孔隙度。经土壤养分平衡分析,栏肥+NPK、秸秆+NPK和NPK处理的氮和磷呈现盈余,秸秆和CK处理氮和磷亏缺; 栏肥+NPK和秸秆+NPK处理钾基本平衡,NPK、秸秆、栏肥和CK处理钾严重亏缺。长期定位试验进一步证明有机肥与氮、磷、钾化肥长期配合施用可实现当地农作物持续稳产,农田施肥管理要注意适当减少氮、磷投入,增加钾肥施用量,保持农田土壤养分平衡。     

Wirkung einer langjährig differenzierten mineralisch-organischen Düngung auf Ertrag,Humusgehalt, N-Bilanz und Nährstoffgehalte des Bodens

Abstract

Since 1966, the effects of increasing mineral N fertilization in combination with different organic fertilizers (without, farmyard manure, straw) were examined at two sites in Saxonia (Methau: loam, Spröda: loamy sand) in two-factorial static experiments with regard to yield, humus content, N-balance, N_min content and DL-soluble contents of phosphor and potassium. During the period 1966–2010, rising N application caused a significant yield increase. Farmyard manure treatments always showed the highest yields. Particularly, the yields of potatoes and sugar beets were considerably increased by applying manure, while this had substantially smaller effects on winter wheat and summer barley. The humus contents decreased clearly on both sites. They were almost halved with omitted organic fertilization. With manure supply, the starting contents could not be kept upright, but they were, in relation to omitted organic fertilization, on a clearly higher level. The effect on humus content, resulting from the straw fertilization, was comparatively weak. Under these experimental conditions, high yields with slightly negative to slightly positive N-balance results, were realised. Before winter, the N_min content increased with rising N supply and showed a significant dependence to the N-balances. In case of manure fertilization, they always were on a higher level. The long-term differentiated fertilization strongly affected the DL-soluble contents of phosphor and potassium of the soil.     

Long-term impacts of manure, straw, and fertilizer on amino sugars in a silty clay loam soil under temperate conditions

There is increasing evidence that microorganisms participate in soil C sequestration and stabilization in the form of resistant microbial residues. The type of fertilizers influences microbial activity and community composition; however, little is known about its effect on the microbial residues and their relative contribution to soil C storage. The aim of this study was to investigate the long-term impact (21 years) of different fertilizer treatments (chemical fertilizer, crop straw, and organic manure) on microbial residues in a silty clay loam soil (Udolls, USDA Soil Taxonomy). Amino sugars were used to indicate the presence and origin of microbial residues. The five treatments were: CK, unfertilized control; NPK, chemical fertilizer NPK; NPKS₁, NPK plus crop straw; NPKS₂, NPK plus double amounts of straw; and NPKM, NPK plus pig manure. Long-term application of inorganic fertilizers and organic amendments increased the total amino sugar concentrations (4.4–8.4 %) as compared with the control; and this effect was more evident in the plots that continuously received pig manure (P?<?0.05). The increase in total amino sugar stock was less pronounced in the straw-treated plots than the NPKM. These results indicate that the accumulation of soil amino sugars is largely influenced by the type of organic fertilizers entering the soil. Individual amino sugar enrichment in soil organic carbon was differentially influenced by the various fertilizer treatments, with a preferential accumulation of bacterial-derived amino sugars compared with fungal-derived glucosamine in manured soil.     

不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响

以吉林省农业科学院黑土有机培肥定位试验基地为平台,研究了不同种类有机肥(堆腐肥、鸡粪、牛粪和猪粪)施用对土壤及不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明:与不施肥(CK)和单施化肥(NPK)相比,有机肥配施化肥显著(P0.05)增加了土壤有机碳、胡敏酸碳(HAC)和胡敏素碳(HUC)含量;同时,有机肥配施化肥也增加了不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,其中施用堆腐肥显著增加了各粒级团聚体中有机碳、HAC和HUC含量。不同种类有机肥相比,施用堆腐肥处理的土壤有机碳、HAC和HUC含量均高于其他有机肥处理,并与牛粪处理之间差异显著;施用堆腐肥和牛粪后,0.25mm粒级团聚体有机碳含量高于其他有机肥处理,且2~0.25mm粒级团聚体有机碳含量显著高于鸡粪处理;从不同粒级团聚体中腐殖质组分的分布来看,施用堆腐肥后,2~0.25mm粒级团聚体中HAC和HUC含量显著高于猪粪处理,而0.25~0.053,0.053mm粒级团聚体中HAC含量显著低于鸡粪处理。上述结果说明,有机肥配施化肥提高了土壤团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,但不同有机肥的效应不同。