不同施肥制度下褐土微团聚体有机碳活性变化

通过8年田间定位试验,研究了不同施肥制度下褐土及其微团聚体有机碳活性变化规律。结果表明,褐土微团聚体有机碳活性随粒级的减小而增强,不同施肥制度下土壤微团聚体组成变化各异,不施肥主要是由于10~50μm粒级总有机碳和<10μm粒级易氧化有机碳储量减少而造成土壤有机碳活性降低,土壤肥力下降;单施常量NPK化肥处理呈同样的趋势;增量NPK化肥可保持有机碳活性和肥力不降低,但投入较高;有机肥(物)料配施常量NPK化肥主要是通过增加大粒级特别是10~50μm粒级总有机碳和易氧化有机碳储量而使有机碳活性和土壤肥力水平得到提高。采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥是改善褐土肥力的有效措施。     

长期施肥对褐土有机无机复合性状演变及其与肥力关系的影响

通过8年长期定位试验,研究了不同施肥方式对褐土有机无机复合状况及腐殖质结合形态的影响。结果表明,长期不施肥使土壤有机碳、重组有机碳、原土复合量、松结态和紧结态有机碳含量明显下降,松/紧值降低,原土复合度上升;长期单施常量NPK化肥有同样的趋势;长期单施增量NPK化肥可大体保持土壤肥力水平不下降,但成本较高;采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥,可明显提高土壤有机碳、重组有机碳含量和原土复合量以及土壤松、稳、紧各级结合态有机碳含量,增加松结态占重组有机碳比率,提高松/紧值,增强土壤调控能力。土壤有机无机复合状况及腐殖质结合形态是评价褐土培肥效果和标志土壤肥力演变的重要指标。     

添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的影响及激发效应

为了探讨长期不同施肥潮土有机碳矿化对添加牛粪的响应特征及添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的激发效应,以始建于1986年的长期定位试验为平台,通过室内恒温培养的方法研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥(不施肥,CK;常量有机肥,SMA;常量化肥,SMF;常量有机无机配施,1/2(SMA+SMF))潮土有机碳矿化、土壤有机碳及活性碳库组分(微生物量碳、可溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳)含量的变化特征。结果表明:无论添加牛粪与否,长期不同施肥潮土有机碳矿化过程均符合一级动力学方程,而牛粪的添加显著增加了长期不施肥、长期单施化肥和长期有机无机配施土壤的有机碳矿化速率常数,增长幅度分别为21.74%、35.00%和45.00%;添加牛粪提高了长期不同施肥潮土有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,却显著降低了可溶性有机碳含量;牛粪对长期不施肥、长期施用常量有机肥、常量化肥和常量有机无机配施潮土有机碳矿化的正激发效应分别达到了48.56%、3.60%、48.43%和3.92%,且对长期不施肥及长期施用常量化肥潮土的激发效应显著高于对长期施用常量有机肥及长期有机无机配施土壤;冗余分析显示添加牛粪对长期不同施肥土壤有机碳矿化的激发效应与土壤活性组分碳氮比呈正相关,与土壤养分含量呈负相关。该研究不仅为合理施用有机肥和实现农田生态系统的可持续发展提供理论依据,还有利于实现农业资源再利用及其效益最大化。     

长期不同施肥模式下砂姜黑土的固碳效应分析

以安徽淮北32 a的定位试验为平台,运用土壤等质量方法对土壤耕层的固碳效应进行了研究。结果表明,较不施肥和单施化肥,施用有机肥显著降低了表层土壤容重。长期施用有机肥和单施化肥均对提高土壤有机质和活性有机质含量有显著作用,但以高量有机肥和化肥配施的效果最明显。土壤碳库管理指数以有机肥和化肥配施的效果显著,而长期单施化肥降低了土壤碳库管理指数,表明化肥长期施用下土壤肥力下降。0~20 cm土层的有机碳储量有机肥化肥配施的最高,其次为单施有机肥、单施化肥,不施肥最低。有机肥有助于提高土壤质量,且有机肥和化学氮肥分别以高于N262.5 kg hm-2 a-1配施的效果最佳。     

长期定位施肥对潮土腐植酸含量及其相关因素的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究不同施肥处理对春秋两季土壤腐植酸含量、微生物生物量碳及转化酶活性的影响。结果发现,与不施肥对照相比,单施NK或单施PK对土壤pH和有机碳含量均没有显著影响;单施有机肥、施NPK化肥、1/2 OM + 1/2 NPK有机无机配施以及施NP等4种处理均显著抑制了土壤pH的升高,提高了土壤有机碳与全氮含量;其中单施有机肥还显著提高了土壤腐殖质中胡敏酸的含量以及微生物生物量碳和转化酶活性,有机肥与化肥配施效果次之。结果表明,长期施用有机肥更有利于提高土壤肥力质量与健康质量。     

不同施肥制度对褐土及其微团聚体磷素肥力的影响

通过8年定位试验,研究了不同施肥制度下褐土及其微团聚体磷素肥力变化规律,从各级微团聚体全磷和有效磷储量角度探讨了不同施肥制度下土壤磷素肥力的变化实质。结果表明,不施肥处理主要是由于10～50μm粒级全磷储量和<10μm粒级有效磷储量减少而造成土壤磷素肥力下降;单施常量NPK化肥和增量NPK化肥处理主要通过提高<10μm粒级全磷和有效磷储量增加土壤磷素含量;有机肥(物)料配施常量NPK化肥处理则在提高小粒级微团聚体磷素贮备和供应能力的同时,增强了大粒级特别是10～50μm粒级全磷和有效磷储量,进而使土壤磷素肥力得到提高。采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥是改善土壤磷素肥力的有效措施。     

长期有机无机肥配施对红壤性水稻土微生物生物量和有机质结构的影响

为研究长期有机无机肥配施对红壤性水稻田作物产量、土壤微生物生物量及有机碳分子结构的影响,以始于1984年的江西红壤性水稻田长期定位试验为平台,选取的试验处理包括:不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和等养分条件下70%化肥配施30%有机肥(NPKM1)、50%化肥配施50%有机肥(NPKM2)、30%化肥配施70%有机肥(NPKM3),采用固体~(13)C核磁共振测定了土壤有机碳组分含量,分析了土壤化学指标和土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)。结果表明,连续34年的不同施肥处理显著影响了水稻产量、土壤微生物生物量及土壤有机碳(SOC)分子结构。与NPK处理相比,有机肥配施(NPKM1、NPKM2、NPKM3)提高了水稻产量,增幅为6.5%～7.7%(P0.05),中低有机肥配施比例(30%和50%)稳产效果更优。长期单施化肥使土壤严重酸化,而配施有机肥可减缓土壤酸化。长期施肥处理MBC和MBN较CK处理分别显著提高17.0%～71.1%和104.1%～267.0%,但MBC/MBN下降,有机无机肥配施处理较NPK处理提高了微生物熵。长期单施化肥主要提高了烷基碳的相对含量,而配施有机肥同时提高烷基碳和烷氧碳(甲氧基/含氮烷基碳)含量,有利于土壤活性有机质累积。Pearson相关性分析表明土壤微生物生物量与SOC、氮磷养分指标及甲氧基/含氮烷基碳呈显著或极显著正相关,与芳基碳和羧基碳呈显著负相关。冗余分析显示SOC、有效磷、速效钾及烷基碳等对水稻产量的影响较大。研究表明,在供试条件下,长期实行中低比例有机肥配施化肥有利于提高土壤养分和土壤微生物生物量,并改善土壤有机质结构,是维持作物高产和提升土壤质量的有效施肥措施。     

长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究平台,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明:耕层土壤团聚体占比随着粒径的减小呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒径减小呈增加趋势。施肥显著影响马铃薯农田土壤团聚体分布及有机碳含量。长期化肥与有机肥配施(NPK+OM)和单施有机肥(OM)较单施化肥(NPK)显著增加>0.25 mm团聚体含量(R0.25)和平均质量直径(MWD),显著提高大团聚体(>1 mm)对有机碳的贡献率。长期施用有机肥(NPK+OM和OM)较单施化肥(NPK)显著增加0～20 cm土层土壤团聚体有机碳储量,增幅达63.5%～82.8%。长期覆膜导致>2 mm粒径的大团聚体数量和MWD显著下降,覆膜与单施化肥(NPK)对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区和黄绵土质地条件下,长期化肥与有机肥配施(NPK+OM)或单用有机肥(OM)可显著提高耕层土壤大团聚体含量(R0.25)及其稳定性,促进新碳向大团聚体富集,增加团聚体有机碳储量,有利于农田土壤固碳。地膜覆盖影响土壤团聚体的分布和稳定性,但对团聚体有机碳影响不明显。     

不同施肥制度下褐土及其微团聚体内酸解性氮分布变化

通过8年定位试验,研究不同施肥制度下褐土及其徽团聚体内酸解性氦变化规律,从各级微团聚体全氮和酸解性氮储量角度探讨不同施肥制度下土壤氮素肥力的变化实质.结果表明,不施肥处理主要是由于10～50μm粒级全氯和酸解性氮储量降低而造成土壤氮素肥力下降;单施常量NPK化肥处理有同样趋势;增量NPK化肥处理主要通过提高<10μm粒级全氯和酸解性氯储量使土壤全氮和酸解性氮含量不下降;有机肥(物)料配施常量NPK化肥处理则主要通过增加大粒级特别是10～50μm粒级全氮和酸解性氮储量、降低<10μm粒级酸不溶性氮储量而使土壤氮素肥力水平得到提高,猪厩肥效果好于玉米秸和麦秸直接还田.采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥是改善土壤氮素肥力的有效措施.     

长期不同施肥管理对稻田土壤有机碳库特征的影响

以19年的长期定位施肥土壤为材料,研究不同施肥管理:不施肥(CK),施无机肥(N、NP、NK、NPK),施有机肥(OM),有机-无机配施(F、F')下稻田耕层土壤有机碳库组分及含量变化.结果表明:不同施肥方式对土壤有机碳及其组分有显著影响,土壤总有机碳(TOC)变化趋势为有机无机配施(平均12.34g/kg)>单施有机肥(平均12.15 g/kg)>无肥(平均10.56 g/kg)>化肥(平均9.78 g/kg);有机肥和化肥配施土壤徽生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及SMl3(2/TOC、WSOC/TOC、LFOC/TOC均显著高于单施化肥土壤的.与不施肥相比,化肥、有机肥的施用均显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC,其中,化肥的施用更有利于土壤重组有机碳(LFOC)的积累.单施有机肥或有机无机配施显著增加了较大粒级(>0.25 mm)水稳性团聚体及其TOC含量,而单施化肥则显著增加了较小粒级(<0.25 mm)及其TOC含量.因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤质量和持续生产力.     

长期秸秆还田对土壤肥力质量的影响

从20世纪80年代开始,分别在江苏常熟和江西进贤布置长期定位试验,研究秸秆还田对乌栅土及红壤性水稻土土壤肥力的影响.结果表明:无论是乌栅土还是红壤性水稻土,秸秆与化肥配合施用下,土壤全N、全P、速效P和速效K含量与不施肥的CK处理相比显著提高;另外,红壤性水稻土的秸秆还田土壤全N、全P、速效P含量与单一施用化肥处理相比显著提高(P＜0.05).同样,上述两种土壤的土壤有机质含量较单一施用化肥的处理显著增加,而且从腐殖质的组分分析可知:腐殖酸C、胡敏酸C与富里酸C的比值均显著提高,表明土壤有机质品质得以改善.因此,长期的秸秆与化肥配合施用是提高土壤肥力的有效措施之一.     

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。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

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。     

长期施肥对红壤性水稻土颗粒有机质和矿物结合态有机质含量与化学组成的影响

以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响。结果表明:施肥处理全土、POM和MinOM组分中有机碳、全氮含量均显著高于CK处理(P<0.05);与CK处理相比,施肥提高了POM组分质量分布,其中中、高量有机肥配施(MM、HM)分别显著提高POM组分质量分数15.7%和25.1%;施肥处理POM有机碳对土壤有机碳贡献率显著增加13.4%~42.6%;施肥处理未显著影响全土和MinOM组分碳氮比,但显著降低了POM组分碳氮比,降低量为16.8%~25.0%。与NPK处理相比,有机无机配施处理显著提高POM-C/MinOM-C值27.7%~70.2%,提高了土壤有机质活性。红外光谱分析显示,施肥处理较CK处理分别提高全土烷基碳和芳香碳相对含量5.4%~33.2%和0~12.2%;而施肥处理提高了POM烷基碳含量并降低了其芳香碳含量,但几乎不影响POM羧基碳含量,其中MM、HM处理POM烷基碳含量分别较CK处理显著提高12.4%和40.6%;除NPK处理降低了MinOM烷基碳含量外,施肥均提高了MinOM烷基碳和羧基碳含量并降低了其芳香碳含量,其中NPK处理较CK处理显著提高MinOM羧基碳含量70.8%。研究结果说明施肥能提高供试土壤全土及各土壤组分有机碳、全氮含量,与单施化肥相比,有机无机配施更有利于提高土壤POM数量及其结构活性,改善稻田土壤质量。     

长期施肥对潮土不同层次活性有机质及碳库管理指数的影响

为探索长期不同施肥下潮土不同土层活性有机质和碳库管理指数变化特征,选取不施肥对照(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、NPK配施有机肥(NPKM)和NPK配施秸秆还田(NPKS)4个典型施肥处理,测定并分析土壤高、中、低活性有机质含量以及碳库管理指数(CMI)变化特征。结果表明:各处理土壤有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小。施肥处理相对不施肥对照(CK)均明显提升了不同土层的有机质含量,以NPKM处理最高,达到13.91～33.55 g/kg。各处理以非活性和低活性有机质为主,且其比例随着土层加深而增加,其中CK处理比例最高,分别为35.6%～56.6%和17.7%～50.7%。施肥处理对土壤CMI均有提高,在0—40 cm土层,NPKS的高活性CMI最高,分别为149.54,147.01,237.65;而在40—60 cm土层,以NPKM处理的高、中活性CMI最高,达到237.65,537.67。综上所述,各处理土壤有机质和活性有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小;氮磷钾配施有机肥提升总有机质及活性有机质处理效果最佳。在上层土层(0—40 cm)氮磷钾配施秸秆有助于提升高、中活性有机质的碳库管理指数;而在下层土层(40—60 cm)则以氮磷钾配施有机肥最优。整体来看,NPK配施有机肥(NPKM)对土壤的肥力提升效果最好,NPK配施秸秆还田(NPKS)次之。     

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     

不同施肥措施对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

为探究不同施肥对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分及碳库管理指数(CPMI) 的影响,以及提高旱区土壤碳“汇”能力提供理论依据,研究基于中科院安塞水土保持试验站长期定位试验,采用5种不同施肥设置[种植作物不施肥(CK)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥中配施氮磷肥(MNP)]对土壤有机碳组成及碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明：不同施肥处理能增加不同土层土壤有机碳及其组分含量,且土壤有机碳及其组分含量随土层深度增加而逐渐降低；施用有机肥处理(M和MNP)下0-20cm土壤有机碳及其组分含量高于化肥(NP和NPK)和CK处理,与CK处理为对照,M和MNP处理下有机碳含量分别增加133.59%、118.52%(P<0.05),易氧化有机碳含量分别增加51.73%、48.20%(P<0.05),可溶性有机碳含量分别增加61.54%、53.21%(P<0.05),土壤微生物碳含量分别增加68.34%、113.04%(P<0.05)；除土壤微生物碳以外,20-40cm土壤有机碳及其组分含量均无显著差异；不同施肥处理显著提高0-20cm 土壤CPMI,M处理下CPMI在所有施肥处理中最高,20-40cm 土壤中M处理下CPMI在所有施肥处理中最大,但各施肥处理间差异不显著。总体来讲,施用有机肥可以提高旱区土壤水土保持能力和土壤肥力,增强土壤碳“汇”功能及其土壤有机碳的稳定性。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.