深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征

探讨了黄土丘陵区退耕种植10～40a的柠条、侧柏及刺槐林地0—60cm不同土层有机碳及全氮密度随退耕年限及在土层分布上的变化特征。结果表明:不同土层相比,退耕栽植柠条、侧柏、刺槐10～40a后0—20cm土层有机碳密度平均比20—60cm增加4.20,6.87,4.46Mg/hm2;0—20cm土层的全氮密度比20—60cm平均增加0.08,0.02,0.07Mg/hm2。与坡耕地比较,0—20cm土层在退耕30a中固碳速率为侧柏[0.33Mg/(hm2·a)]>刺槐[0.28Mg/(hm2·a)]>柠条[0.17Mg/(hm2·a)],固氮速率则为刺槐[0.03Mg/(hm2·a)]>侧柏[0.02Mg/(hm2·a)]>柠条[0.01Mg/(hm2·a)],且碳氮固定速率均显著高于深层土壤。10～30a不同退耕还林地增加的有机碳、氮平均分别有57%和51%来自0—20cm的土层。不同退耕还林地土壤C/N随土层深度的增加而减小。综上,退耕还林土壤表现出显著的提升土壤碳氮的效应,且以侧柏林地固碳能力较佳,刺槐林地固氮效果较好。     

生物炭施用下潮土团聚体微生物量碳氮和酶活性的分布特征

  【目的】  探究生物炭配施化肥对不同粒级团聚体中微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量和胞外酶活性的影响,分析影响团聚体胞外酶活性变化的主控因素,为提升土壤质量提供科学依据。  【方法】  田间微区试验在河南现代农业研究基地进行,供试土壤为石灰性潮土。设置4个处理:不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施生物炭 (BC) 和生物炭配施化肥 (BC+NPK),生物炭是以花生壳为原料高温裂解制备而成,仅在试验开始前施用一次,化肥每季均施用。试验开始于2017年小麦季,于2019年9月玉米收获后采集耕层土壤样品,测定土壤养分含量,分析各粒径团聚体MBC、MBN含量和酶活性。  【结果】  与CK相比,NPK处理可显著提高耕层土壤有效磷、速效钾和硝态氮含量,BC处理可显著提高有机碳和全氮含量,BC+NPK处理则显著提高了以上各指标含量。与CK相比,BC处理显著降低了粒径2～0.25 mm团聚体MBN含量,并明显增加了该粒径的MBC/MBN值;BC+NPK处理显著增加了粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中MBC含量 (增幅分别为59.57%和34.68%),也增加了耕层土壤、粒径 > 2 mm和2～0.25 mm团聚体中MBN含量 (增幅分别为17.33%、42.24%和19.28%)。与CK相比,NPK、BC和BC+NPK处理均显著增加粒径 > 2 mm团聚体微生物熵,而BC和BC+NPK处理则显著降低了耕层土壤、粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体微生物熵。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均显著提高了粒径2～0.25 mm和0.25～0.053 mm团聚体中β-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、α-葡糖苷酶和β-木糖苷酶活性;在粒径 > 2 mm团聚体中,仅BC+NPK处理明显提高了该四种酶的活性。与CK相比,NPK和BC+NPK处理均明显提高了粒径 > 2 mm团聚体中脲酶活性及粒径0.25～0.053 mm团聚体中乙酰氨基葡糖苷酶活性,仅BC+NPK处理可显著提高粒径 > 2 mm和0.25～0.053 mm团聚体中亮氨酸氨基肽酶活性。团聚体酶活性变化与MBC、MBN含量以及MBC/MBN值显著相关。粒径 > 2 mm团聚体中酶活性变化与微生物熵、全氮和MBC含量均显著相关,粒径2～0.25 mm团聚体中酶活性变化与MBC/MBN值显著相关,而粒径0.25～0.053 mm团聚体中酶活性变化与MBC含量显著相关。  【结论】  生物炭与化肥配施有利于土壤碳的固存,改善土壤微环境,提升土壤质量,且生物炭添加到土壤中有较长的后效。     

不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物学特性的影响

为探讨长期不同施肥措施对茶园土壤微生物学特性的影响,通过定位施肥试验,于春茶、夏茶、秋茶和冬管期,采集施用菌渣、生物炭＋复合肥、有机肥、生物炭有机肥和复合肥(对照)为基肥,脲甲醛缓释肥为追肥的茶园土壤,研究不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量和β-葡萄糖苷酶(BG)、β-纤维二糖苷酶(CBH)、蔗糖酶(INV)和脲酶(URE)4种碳氮转化酶活性的影响。结果表明:土壤MBC、MBN含量和酶活性均随茶叶不同生长期表现出明显的动态变化,与对照相比,有机肥配施缓释肥显著提高了春茶期土壤MBC含量,提高幅度为50.34%;生物炭有机肥配施缓释肥处理显著提高了春茶期和夏茶期土壤MBN含量,提高幅度分别为61.16%和25.27%;菌渣配施缓释肥对春茶期BG、URE活性提升效果最佳,较对照提升幅度分别为45.56%、44.32%,而CBH活性受到抑制,不同施肥措施INV活性在茶叶不同生长期均受到抑制。通径分析表明,土壤有效磷、NO^3--N直接影响土壤MBC、MBN含量,同时土壤可溶性有机氮还直接影响土壤BG活性,土壤NO^3--N则直接影响土壤CBH、URE和INV活性。因此,重庆地区茶园追肥施用脲甲醛缓释肥时,基肥选用商品有机肥或菌渣有利于提升土壤MBC、MBN含量,并维持相关转化酶活性。     

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。     

山核桃集约经营过程中土壤微生物量碳氮的变化

[目的]研究不同集约经营历史山核桃林的土壤微生物量碳氮的演变规律,为山核桃林地土壤管理提供科学依据。[方法]在浙江省临安市分别采集并分析了经营历史为5,10,15,20a的山核桃林土壤样品,并与天然混交林(0a)进行比较。[结果]天然混交林改造为山核桃纯林并经集约经营后,林地土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、MBC/MBN,MBC/SOC均表现出先下降而后上升的趋势,经过10a经营后降到最低水平,与0a相比,0—10cm土层MBC,MBN和MBC/SOC分别降低了52.1%,32.0%和31.0%。经营10a的林地土壤MBC/MBN显著低于前期经营林地,而MBN/TN在经营过程中的差异并不显著。[结论]山核桃集约经营后,林地土壤微生物量碳氮含量显著下降。     

长期施氮肥对黄棕壤微生物生物性状的影响及其调控因素

基于黄棕壤小麦-甘薯轮作的长期定位试验,探究不同施氮处理土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量和酶活性的变化及其潜在调控因子,为科学施氮提高土壤质量和改善土壤生态功能提供依据。试验选取始于2011年4个施氮处理:不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施化学氮肥(NPK)和化学氮肥配施有机肥(NPKM),调查两季作物收获后土壤MBC和MBN含量、酶活性及微生物碳氮利用效率的变化,并通过冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)明确调控弱酸性黄棕壤中MBC和MBN变化的潜在因素。小麦和甘薯两季的结果表明:施氮肥降低了土壤MBC、MBN含量和蔗糖酶(SSC)、脲酶(SUE)活性,与NPK处理相比, NPKM处理增加了MBC、MBN含量和SSC、SUE活性。长期施用氮肥提高了土壤有机碳(SOC)和土壤养分[全氮(TN)和矿质态氮(MN)]含量,但施氮肥显著降低土壤p H以及微生物的碳氮利用效率。与小麦季相比,甘薯季土壤SOC和MN含量有所下降,而MBN含量和SSC活性有所升高。RDA和SEM结果表明,氮肥的施用强化了MBC与MBN、SSC与MBC以及SUE与MBC之间的关联性;不同施氮处理下土壤p H、有机碳、氮含量以及微生物的碳氮利用效率的变化直接或间接地影响土壤MBC、MBN含量和SSC、SUE活性,其中p H是调控土壤MBC变化的直接因素,而土壤SSC和SUE活性与MBC、MBN含量相互影响。长期施用氮肥降低了黄棕壤MBC、MBN含量和酶活性,化学氮肥配施有机肥有利于缓解生物性状的下降,土壤p H是影响MBC变化的主要因素,小麦-甘薯轮作中土壤微生物强烈的碳代谢过程利于增加MBN。     

长期不同施肥模式下碱性土有效磷对磷盈亏的响应

  【目的】   磷素易于在土壤中固定,碱性土壤更甚,影响着磷肥的肥效和利用效率。研究长期施用磷肥对我国北方碱性土有效磷与磷盈亏的影响,为碱性土地区合理施用磷肥提供理论依据。   【方法】   本研究是基于河北、北京、山东、天津、河南和山西的6个冬小麦?夏玉米轮作长期定位施肥试验,试验周期为1991—2011年。所有定位施肥试验均设有不施磷肥 (P0)、单施化学磷肥 (P)、化肥配施秸秆 (P+S)、单施有机肥 (M)、化肥配施有机肥 (P+M) 5个处理,施磷方式和施磷量不同。分析了土壤有效磷、作物产量、有机质、pH随时间的变化特征,计算了土壤有效磷含量与作物产量、土壤磷盈亏、磷肥利用率的关系,用冗余分析得出每100 kg/hm2磷盈余下土壤有效磷变量 (有效磷效率) 的主要影响因素。   【结果】   P0处理土壤磷亏缺为?357.73～?28.21 kg/hm2,有效磷含量随种植时间延长下降,下降速率为0.14 mg/(kg·year),此处理下作物产量较低,小麦低于 2000 kg/hm2,玉米低于4000 kg/hm2。4个施磷肥处理 (P, P+S, M, P+M) 土壤磷表现为盈余,21年连续施肥磷总盈余为23.65～860.93 kg/hm2,磷盈余量顺序为P+M > P > P+S > M。土壤有效磷含量随种植时间延长上升,年平均上升速率为 P+M [4.85 mg/(kg·year)] > M [1.87 mg/(kg·year)] > P+S [0.65 mg/(kg·year)] > P [0.63 mg/(kg·year)]。施用磷肥的小麦产量为3399～7880 kg/hm2,4个施磷肥处理间差异不明显;玉米产量为 4186～9176 kg/hm2,以P+M处理玉米产量最高,P处理最低。土壤有效磷含量与作物产量的关系可以用Mitscherlich方程模拟 (P < 0.01),小麦和玉米产量随土壤有效磷含量升高而增加,在土壤有效磷含量分别达到22.47和20.68 mg/kg后不再增加。小麦P+S处理的磷肥利用率最高,21年均值为16.17%;玉米以M处理的磷肥利用率最高,21年均值为16.45%。小麦和玉米磷肥利用率均随土壤有效磷含量的升高而上升,以P+S处理上升最快,P+M处理上升最慢。5个处理土壤有效磷含量与磷盈亏均呈现极显著 (P < 0.01) 正相关关系。土壤每亏缺P 100 kg/hm2,土壤有效磷下降0.90 mg/kg;每盈余P 100 kg/hm2,土壤有效磷含量的增量为M (22.10 mg/kg) > P+M (10.60 mg/kg) > P+S (3.90 mg/kg) >P (2.60 mg/kg)。通过冗余分析发现,土壤有机质能解释土壤有效磷效率变异的85.0%,是土壤有效磷效率的主要影响因素。   【结论】   碱性土壤上小麦和玉米的磷肥利用率随土壤有效磷含量的增加而提高,长期化肥配施秸秆提高作物磷肥利用率的效果最佳。土壤有机质是提升土壤累积磷有效性的最主要因素,因此,长期单施有机肥或者化肥配施有机肥的土壤有效磷效率较高。长期化肥配施有机肥的潮土有效磷含量较高,容易造成磷在土壤中的淋洗和固定,需减少磷肥总施用量并适当提高有机肥的比例,从而达到农学效益和环境效益的双赢。     

氮肥与有机肥配施协调土壤固定态铵与可溶性氮的研究

【目的】 土壤固定态铵是肥料氮的一个“临时贮藏库”,可逐渐释放以供作物利用,土壤可溶氮则是土壤固定态铵的重要来源,因此研究设施条件下氮肥与有机肥配施对土壤固定态铵和可溶性氮含量的动态变化以及相互关系的影响,对于设施生产中安全高效的施肥管理有着重要意义。 【方法】 以番茄为试材,温室内连续两年进行田间小区试验,设不施肥(CK)、施N量0、187.5、375. 562.5 kg/hm2 (N0、N1、N2、N3)、单施有机肥(M,75000 kg/hm2)以及有机肥与氮肥配施处理(MN0、MN1、MN2、MN3)。分析了土壤固定态铵和可溶性氮(土壤矿质氮和可溶性有机氮)含量动态变化。 【结果】 施肥显著提高了0-30 cm土层土壤固定态铵和可溶性氮的含量(P < 0.01);各施肥处理均以第1穗果膨大期时含量最高。总体来看,不施有机肥条件下,土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮的含量均以施N 375.0 kg/hm2处理为最高,而在氮肥与有机肥配施条件下,以施N 375.0 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理和施N 562.5 kg/hm2与有机肥75000 kg/hm2配施处理的土壤固定态铵和矿质氮、可溶性有机氮含量为最高,但未发现氮肥施用量对土壤固定态铵含量产生显著影响;除收获期20-30 cm土层外,整个生长季内土壤固定态铵和矿质氮含量之间均有显著的正相关关系(P < 0.05),部分土层土壤固定态铵与可溶性有机氮之间也有显著的正相关关系(P < 0.05)。 【结论】 设施番茄栽培条件下,土壤固定态铵和可溶性氮在土壤氮素的固持与释放方面极显著相关,施无机N 375.0 kg/hm2配合有机肥75000 kg/hm2,可较好地提高土壤中的氮的有效性,更好地协调土壤供氮能力。     

炉渣与生物炭配施对稻田土壤性质及微生物特征的影响

稻田土壤微生物种类多、数量大,是土壤有机碳矿化的驱动者和有机碳库的固持者。以福州平原稻田为试验样地,分别施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣3种处理,测定分析不同处理对稻田土壤理化性质、微生物数量及有机碳含量的影响,旨在探究稻田土壤微生物在土壤碳库稳定方面的作用。结果表明:(1)炉渣与生物炭施加能够增加稻田土壤微生物数量,提高土壤真菌/细菌比值,有利于土壤碳库稳定性,其中混合施加效果更为显著。(2)3种施加处理均使早稻拔节期真菌数量及真菌/细菌比值显著升高,其中真菌/细菌比值分别提高0.016,0.015,0.018,同时使晚稻乳熟期厌氧细菌数量显著增加。生物炭单一施加及混施处理使晚稻拔节期好氧细菌数量显著升高。混施处理使早稻乳熟期好氧细菌数量显著升高(p<0.05)。(3)炉渣施加处理显著提高了早稻乳熟期土壤DOC的含量,生物炭施加处理显著提高早稻乳熟期土壤SOC含量,混施处理使早稻拔节期土壤SOC含量显著升高,使晚稻拔节期土壤DOC显著升高(p<0.05),并且早、晚稻拔节期有机碳含量显著高于乳熟期。(4)稻田土壤理化性质、微生物数量及有机碳含量三者相互影响,早稻土壤pH与土壤MBC含量呈显著负相关,与真菌数量呈极显著正相关(p<0.01)。晚稻土壤含水量与DOC、好氧细菌、厌氧细菌、真菌呈正相关。MBC与厌氧细菌呈显著负相关(p<0.05)。     

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

长期有机肥与化肥配施对渭北旱塬苹果园水分生产力和土壤有机碳含量影响的定量模拟

【目的】 利用数学模拟方法研究了长周期有机肥与化肥配施对渭北旱塬苹果园产量和深层土壤水分利用的影响。 【方法】 采用WinEPIC模型定量模拟研究了1965—2009年期间洛川苹果园在6种有机肥与化肥配施处理下苹果产量、0—15 m土层土壤水分和有机碳含量的响应动态。在施肥总量均为N 360 kg/hm2、P₂O₅ 180 kg/hm2的基础上,设置6种猪粪和氮磷化肥投入比例:M0 (单施化肥)、M1 (1/5腐熟猪粪)、M2 (2/5腐熟猪粪)、M3 (3/5腐熟猪粪)、M4 (4/5腐熟猪粪) 和M5 (单施腐熟猪粪)。调查了每年11月份果园各处理0—15 m土层土壤有机碳和有效水分含量以及果园产量,模拟值与观测值相一致,并利用数学模型进行了长周期变化动态模拟。 【结果】 通过模型数据库组建、生长参数修订和模拟精度验证,表明WinEPIC模型能够较准确地模拟洛川苹果园产量和土壤水分利用响应,可用于渭北旱塬不同施肥处理下苹果园水分生产力模拟研究;在1965～2009年模拟研究期间,各施肥处理下苹果园果品产量随树龄增长呈现出前期急速增加后期波动降低,土壤含水量波动性下降,土壤有机碳呈逐渐积累的趋势。与M0相比,施用有机肥处理M1、M2、M3、M4和M5分别增产5.2%、9.8%、10.3%、1.3%和–6.6%,M3处理产量最高,其42年年均产量为30.98 t/hm2;M1～M5果园土壤有效含水量分别较M0提高4.3%、6.2%、5.9%、9.0%和9.8%,其中M5处理保墒效果最优,0—15 m土层土壤有效含水量45年均值为1339 mm;M0～M5处理下苹果园0—15 m土层土壤湿度垂直变化剧烈,土壤干层出现时间分别为13年生、14年生、15年生、15年生、16年生和16年生,干层最大深度均达到11 m;6个施肥处理的0—500 cm土层土壤有机碳含量45年均值为6.43、7.68、7.97、8.67、8.71和8.78 g/kg,随着有机肥施用比例增加而提高,M1、M2、M3、M4和M5处理土壤有机碳含量分别较M0提高19.4%、24.0%、34.8%、35.4%和36.4%;不同施肥处理下,土壤含水量与果园利用年限间呈显著负相关,土壤有机碳含量与果园利用年限间呈正相关,随着有机肥施用比例的增加,这两个相关系数均增大。 【结论】 与单施化肥处理相比,5种有机肥施用处理均有利于提高土壤含水量和有机碳含量,且M1～M4 四种有机肥与化肥配施处理均能够不同程度增加苹果园产量,综合0—15 m土层土壤有效含水量和4～45年生苹果园产量模拟结果考虑,在折算纯氮360 kg/hm2用量条件下,洛川果园适宜有机肥与化肥配施比例为4∶6～6∶4。      

生物炭与氮肥配施改善枣区土壤微生物学特性

【目的】 探究生物炭与氮肥配施对华北平原枣区土壤微生物学特性的影响,从微生物学角度揭示其对土壤质量的改良状况,为生物炭在果园地区的应用提供科学依据。 【方法】 2013―2015年,在位于华北平原枣区的河南省濮阳市林科院进行了生物炭与氮肥配合施用的田间定位试验。生物炭用量设0、2.5、5和10 t/hm2 4个水平 (以C₀、C₁、C₂、C₃表示),氮素用量设300、450和600 kg/hm2 3个水平 (以N₁、N₂、N₃表示),加上1个完全空白处理CK (不施生物炭和氮肥),共计13个处理。在红枣收获后,采集0—20 cm土壤样品测定各配施处理下土壤微生物量、酶活性和微生物数量。 【结果】 生物炭对土壤微生物量碳、氮含量有极显著影响,且微生物量随生物炭用量的增加而增加。所有施生物炭处理的土壤微生物生物量较C₀均显著增加。在2.5 t/hm2生物炭 (C₁) 水平下,不同施氮处理间微生物生物量差异不显著;微生物量碳、氮含量分别以C₃N₂和C₃N₃处理增幅最大,分别较对照提高了208.6%和159.4%。与对照相比,土壤脲酶活性随生物炭与氮肥用量的增加而显著增加,最大增幅为91.7%,但生物炭与氮肥配合总体上对土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶活性没有显著影响。生物炭用量、施氮水平及其交互作用对土壤细菌、真菌和放线菌均有极显著影响。与对照相比,细菌、真菌和放线菌的增幅分别为10.9%～80.4%、6.6%～143.1%和50.6%～115.2%。相关性分析表明,土壤微生物生物量、土壤酶活性及微生物数量三者之间存在显著或极显著的正相关关系。 【结论】 生物炭与氮肥配施总体上提高了枣区土壤微生物生物量、酶活性及微生物数量,三者共同促进了土壤微生物生态系统的改良,配施处理可作为改良枣区土壤质量的有效措施之一。综合试验结果及实际生产成本,10 t/hm2的生物炭,配施N 300 kg /hm2的氮肥为该地区最佳配比施肥量。      

长期有机培肥提高红壤性水稻土生物学特性及水稻产量的微生物学机制

  【目的】  依托位于江西红壤研究所的有机肥长期定位试验，探究长期施用紫云英、猪粪和秸秆还田对土壤微生物量、酶活性和产量的影响，阐明土壤微生物学特性对土壤肥力的生物指示功能，揭示影响作物产量和微生物学特性的关键环境因子。  【方法】  长期定位试验始于1981年，选取的6个处理分别为:CK (不施肥)、NPK (单施化肥)、M1 (早稻施绿肥)、M2 (早稻加倍施绿肥)、M3 (早稻施绿肥+晚稻施猪粪) 和M4 (早稻施绿肥+晚稻秸秆还田)，此外，有机处理 (M1、M2、M3和M4) 在施用有机物料的基础上，每季还补充一定量化肥（N 69 kg/hm2、P₂O₅ 30 kg/hm2、K₂O 67.5 kg/hm2）。于每季收获后测定水稻产量。2018 年早稻收获后，采集耕层 (0—20 cm)土壤，测定土壤化学指标、微生物量碳氮、脲酶及其他参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性。  【结果】  1) 2009—2018年间，长期施肥处理明显提高了水稻产量，其中M3处理的产量最高，其次为M2处理，二者均明显高于NPK处理；2) 土壤微生物量及酶活性均以有机处理 (M1、M2、M3和M4) 较高，其中M3处理土壤微生物量碳含量及各类土壤酶活性最高，M2处理土壤微生物量氮含量最高。有机处理较CK和NPK处理提高了土壤微生物熵。此外，微生物量碳氮和土壤酶活性与有机碳、全氮间存在显著或极显著相关关系；3) 有机碳与土壤微生物量 (0.895)、碳循环相关酶活性 (0.903)、氮循环相关酶活性 (0.854) 及水稻产量 (0.827) 呈显著正影响 (P < 0.05)；土壤pH与土壤碳循环相关酶活性 (0.378) 和氮循环相关酶活性 (0.365) 呈显著正影响 (P < 0.05)，对水稻产量 (0.211) 也表现为正影响，但不显著 (P > 0.05)。相较于pH，土壤有机碳含量在提高水稻产量、改善土壤微生物学特性上发挥了更为重要的作用。  【结论】  土壤微生物量碳氮和参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性均可作为土壤微生物学指标表征土壤肥力的变化。土壤有机碳含量是提高作物产量、调控土壤微生物量和酶活性的关键因子。在供试条件下，长期实行早稻施绿肥+晚稻施猪粪的有机培肥，是提高土壤微生物量及酶活性并提高水稻产量的最佳选择。     

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。      

不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮的影响

【目的】 本文利用天津日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮含量的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。 【方法】 调查在第 9 茬蔬菜 (秋冬茬芹菜) 和第 10 茬蔬菜 (春茬番茄) 进行。定位试验设 8 个处理,分别为:1) 不施氮;2) 全部施用化肥氮 (4/4CN);3) 3/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 (3/4CN + 1/4PN);4) 2/4 化肥氮 + 2/4 猪粪氮 (2/4CN + 2/4PN);5) 1/4 化肥氮 + 3/4 猪粪氮( 1/4CN + 3/4PN);6) 2/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 + 1/4 秸秆氮 (2/4CN + 1/4PN + 1/4SN);7) 2/4 化肥氮 + 2/4 秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN);8) 农民习惯施肥 (CF),除不施氮肥和农民习惯施肥外,其余处理为等氮磷钾处理。在不同生育时期,采 0—20 cm 土壤样品,测定土壤微生物量碳、氮含量,并分析其与蔬菜产量之间的关系。 【结果】 两茬蔬菜不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均随生育期的推进呈先增后降的趋势。芹菜季较高土壤微生物量碳含量出现在定植后 90 d,土壤微生物量氮较高含量出现在定植后 60 d;番茄季分别出现在定植后 20～80 d 和 60 d。芹菜季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 185.0～514.6 和 34.3～79.1 mg/kg 之间,较化肥(4/4CN)模式平均分别增加 15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加 62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%;番茄季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 120.7～338.0 和 25.5～68.8 mg/kg 之间,较 4/4CN 模式平均分别增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%,又以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加 61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。两季蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈极显著正相关关系。 【结论】 同等养分投入量下,有机无机肥料配合施用提高土壤微生物量碳、氮的效果显著好于单施化肥,又以化肥配施秸秆效果更佳;土壤微生物量碳、氮含量与设施蔬菜产量之间呈极显著正相关关系。证明有机无机肥配施,特别是配施一定量的秸秆可有效提高土壤微生物量碳、氮含量,维持较高的菜田土壤肥力,有利于设施蔬菜的可持续和高效生产。      

Microbial Properties of a Loess Soil as Affected by Various Nutrient Management Practices in the Loess Plateau of China

Microbial biomass phosphorus (MBP) and its relationships with other biological and chemical properties were studied on loess soil with an 11-year long-term fertilization experiment. The results indicated that inorganic fertilizers (F) improved soil microbial biomass carbon (MBC), nitrogen (MBN), and MBP levels and F plus maize stalk (SNPK) improved MBC and MBN. Manuring markedly increased soil MBC, MBN, and MBP levels. Fertilization decreased the ratios of MBC/MBN, MBC/MBP, and MBN/MBP. Microbial biomass phosphorus was positively and linearly correlated with MBC, MBN, organic carbon (SOC), total phosphorus (TP), water-soluble P, and Olsen P but negatively correlated with soil pH. Microbial biomass phosphorus constituted 2% of TP on control (CK) and inorganic fertilizer treatments and 12% on manure plots. Microbial biomass phosphorus to Olsen P ratios were 50% on CK, F, and SNPK and 80% on manure treatments. Measurements of MBP in soil containing high Olsen P were subject to analytical problems of unknown reasons.