生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布的影响

本研究以番茄–黄瓜轮作下的设施土壤为研究对象，共设4个处理（1/2化肥氮+1/2生物有机肥氮，COF；全部施用生物有机肥氮，OF；全部施用化肥氮，CF；不施肥处理，CK），探讨生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布和稳定性的影响。研究结果表明，相较于单施化肥处理，施用生物有机肥均提高了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾养分含量和土壤pH，分别提高了9.61%~54.28%、7.38%~35.45%、31.86%~98.53%、40.88%~96.40%、3.02%~15.99%、0.96%~18.23%和0.73%~7.03%；单施生物有机肥或与化肥配施均可使土壤大团聚体（>0.25 mm）比例上升，微团聚体（<0.25 mm）比例下降，显著提高了土壤团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和>0.25 mm团聚体含量（R_0.25）（P<0.05），且土壤团聚体稳定性随着施入生物有机肥年限的增加而增加；相关分析表明，MWD、GMD和R_0.25均与>2 mm和0.25~2 mm团聚体质量分数呈显著正相关（P<0.05），与<0.053 mm团聚体组成呈极显著负相关（P<0.01），与0.053~0.25 mm团聚体组成呈显著负相关（P<0.05）。生物有机肥替代化肥更有利于提高土壤养分含量、大团聚体的数量及团聚体的稳定性。     

减施化肥和配施有机肥对酿酒葡萄梅鹿辄产量和品质的影响

[目的] 针对河西灌区土壤肥力贫瘠,酿酒葡萄产量与品质低下及无机氮肥过量施用造成的环境问题,通过探究有机氮替代部分无机氮肥对酿酒葡萄生长、产量及品质的影响,以确定酿酒葡萄适宜的有机无机氮肥配施用量。[方法] 于2018年在甘肃省张掖市临泽县进行田间试验,采用随机区组设计,设6个处理：单施化肥（C）,单施有机肥（O）,70%化肥+有机肥（0.7 CO）,50%化肥+有机肥（0.5 CO）,30%化肥+有机肥（0.3 CO）,不施肥（CK）,探究不同有机无机肥配施对酿酒葡萄梅鹿辄（Merlot）生长、产量及品质的影响。[结果] 有机肥替代部分化肥可使酿酒葡萄的产量与品质不同程度的改善,其中0.5 CO效果最优;在相同的有机肥施用量下,化肥减施50%有助于平衡酿酒葡萄营养生长与生殖生长;与CK与C处理相比,0.5 CO处理下,葡萄产量分别提高了120.76%和32.59%（p<0.05）,果实可溶性固形物分别提高了46.72%和25.21%（p<0.05）,还原糖含量分别提高了39.36%和37.46%（p<0.05）,单宁含量分别提高了23.05%和39.06%（p<0.05）,总酚含量分别提高了72.07%和54.77%（p<0.05）,花色苷含量分别提高了44.42%和48.48%（p<0.05）,糖酸比分别提高了50.42%和40.78%（p<0.05）,总酸含量降低了33.96%和16.98%（p<0.05）。[结论] 化肥减半配施有机肥（0.5 CO）既有效抑制酿酒葡萄的营养生长,又提高了葡萄产量和果实品质,在试验区的推荐施肥量为9 000 kg/hm²有机肥配施化肥（N 150 kg/hm²,P₂O₅ 135 kg/hm²及K₂O 180 kg/hm²）。     

有机覆盖对城市森林土壤有机碳矿化及其氧化稳定性特征的影响

为探究有机覆盖对城市森林土壤有机碳矿化及其氧化稳定性特征的影响，采集北京市鹫峰国家森林公园土壤，进行室内培养，研究不覆盖(CK)、木片覆盖(M_w)、堆肥覆盖(M_c)、上层木片覆盖+下层堆肥覆盖(M_w+c) 4种条件下土壤有机碳矿化特征及氧化稳定组分变化。结果表明，不同有机覆盖方式均显著影响了土壤有机碳(SOC)矿化(P<0.05)，M_c、M_w+c、M_w处理的有机碳累积矿化量分别是CK的1.77倍、2.93倍和3.98倍，M_w处理累积矿化量分配比和Cp/SOC值(土壤有机碳矿化潜能占土壤有机碳含量的比重)显著高于M_c和M_w+c处理(P<0.05)，说明M_c和M_w+c处理的固碳潜力好于M_w处理。不同有机覆盖方式显著提升了土壤有机碳及其氧化稳定组分含量(P<0.05)，M_w+c处理的增幅最明显，土壤有机碳含量比CK提高了29.14%；高活性有机碳组分和低活性有机碳组分含量较CK分别提高了20% 和37.14%。有机覆盖提高了土壤有机碳稳定指数，降低了活性指数，表明有机覆盖增强了土壤有机碳稳定性。有机碳累积矿化量与高活性有机碳组分呈极显著正相关(P<0.01)，与土壤有机碳和低活性有机碳组分呈显著正相关(P<0.05)。综合土壤有机碳矿化特征及其氧化稳定组分的变化来看，上层木片+下层堆肥的覆盖模式，既能提高土壤的固碳潜力，又能协调有机碳矿化与稳定性特征。     

深松施肥对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响

探究不同深松深度下施肥后对黑土碳排放与活性碳氮组分的影响，在黑龙江省绥化市试验点开展为期两年的大田试验， 共设5个处理：免耕+单施化肥（T1）、深松25cm+单施化肥（T2）、深松25cm+化肥有机肥配施（T3）、深松35cm+单施化肥（T4）和深松35 cm +化肥有机肥配施（T5）处理，主要分析了各处理的土壤呼吸动态、有机碳（Soil organic carbon, SOC）与全氮（Total nitrogen, TN）、活性碳氮组分包括溶解性有机碳（Dissolved organic carbon, DOC）、微生物量碳（Microbial biomass carbon, MBC）、易氧化有机碳（Readily organic carbon, ROC）、颗粒有机碳（Particulate organic carbon, POC）和微生物量氮（Microbial biomass nitrogen , MBN）、颗粒有机氮（Particulate organic nitrogen, PON）与酶活性包括乙酰基β-葡萄糖胺酶（N-acetylglucosaminnidase, NAG）、纤维素酶（Cellobiohydrolase, CBH）、β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase, BG）和木聚糖酶（β-xylosidase, BXYL）变化。结果表明：春玉米生育后期土壤呼吸速率逐渐下降，深松35cm（T4）显著提高碳排放36.82%，土壤温度与土壤呼吸呈极显著指数相关，免耕处理（T1）下土壤呼吸对土壤温度和水分变化最为敏感。深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性碳氮组分，相对免耕（T1）处理，深松25cm（T2）显著降低MBC、POC、DOC 和PON含量20.49%、40.56%、7.94%和33.43%（P<0.05），深松35cm（T4）显著降低SOC、MBC、POC、DOC、TN和PON含量9.44%、33.29%、77.62%、18.14%、14.60%和41.80%（P<0.05）；增施有机肥显著增加土壤碳氮组分含量，深松25cm时，有机无机配施（T3）相对单施化肥（T2）显著增加SOC、POC、ROC和PON含量8.37%、46.64%、35.10%和42.39%（P<0.05）；深松35cm时，有机无机配施（T5）相对单施化肥（T4）显著增加SOC、POC和PON含量8.45%、57.36%和44.83%（P<0.05）。深松25cm和深松35cm均显著降低土壤MBC/SOC、POC/SOC比例（P<0.05），深松35CM显著降低PON/TN比例（P<0.05），说明深松可以提高土壤碳氮稳定性。相对免耕处理（T1），深松后（T2和T4处理）土壤NAG、CBH、BG和BXYL 酶活均没有显著差异，而增施有机肥（T3相对T2处理）显著提高了土壤CBH酶活性。综合来看，深松25cm下化肥有机肥配施处理（T3）的土壤碳氮库组分含量较高，且土壤呼吸碳排放量低于同等施肥下的深松35cm处理（T5），T3处理更适宜在试验地区推广。     

磷肥在旱地红壤上的后期效应及其作用机制

红壤地区施入的磷肥很容易被吸附固定而留存于土壤中,降低磷肥利用效率,留存于土壤中的磷对土壤生态功能和作物养分供应的后续效应值得关注。基于旱地红壤长期施肥定位试验,探讨常规施肥处理（CK）以及短期施入不同磷肥量（P₂O₅,0、50、100、150和1 000 kg·hm^–2）多年后土壤养分、土壤氮循环过程和作物产量的变化特征。通过多元统计分析方法探讨不同磷肥处理下,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳和氮转化过程的潜在速率以及产量等因子间的相互关系及其与磷的后期效应的关系。结果表明,在短期投入高剂量磷肥（1 000 kg·hm^–2,P1000）27年后,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳与常规施肥处理相比无明显差异,但显著提高了土壤pH和氮循环相关过程速率,包括氮矿化速率（Nitrogen mineralization rate,N_min）、固氮酶活性（Soil nitrogenase activity,SNA）、潜在硝化速率（Potential nitrification rate,PNR）（P <0.05）,同时降低了净N₂O排放潜能（Net N₂O production rate,N_N2O）（P<0.05）。与不施磷（P0）和短期投入低剂量磷肥处理（50,100,150 kg·hm^–2）相比,P1000处理中,土壤有效磷（AP）、氮矿化速率、固氮酶活性、潜在硝化速率和潜在N₂O产生速率（P_N2O）分别增加了33.3%～76.4%、88.2%～388.1%、111.4%～4 826.3%、22.6%～152.4%和13.8%～78.9%（P <0.05）,同时净N₂O排放潜能也降低了64.6%～78.9%（P<0.05）,表现出明显的磷后效,且在作物生长季更为明显。相关分析和冗余分析表明AP和pH是影响以上土壤生物化学活性最主要的因子。近三年作物平均产量在所有处理中无显著差异,但与土壤TP、AP和pH呈显著正相关;但在长期尺度上（1992—2019年）,P1000处理相对于其他低磷处理累积增产效应达3%～23%。以上结果表明,酸性红壤中短期大量施用磷肥多年后,由于大量磷肥投入导致的土壤pH提升和磷的缓释效应,使得磷肥在促进土壤肥力、微生物活性和土壤氮循环转化活性方面表现出较明显的后期效应。     

不同液体有机肥对新疆棉花生长及土壤养分的影响

为研究不同液体有机肥对新疆棉花生长及土壤养分的影响，进而确定滴灌棉田最适宜的液体有机肥类型，为优化新疆滴灌棉花施肥技术提供理论依据，采用盆栽试验，设置5个处理包括不施肥（CK）、常规施肥（化肥，CF）、含氨基酸液体有机肥（AF）、含腐殖酸液体有机肥（HF）、酸性有机肥浸提液（BF），考察了不同施肥处理对棉花生长、叶片光合能力、产量构成、土壤养分以及养分利用率的影响。结果表明：与CF处理相比，不同液体有机肥均能促进棉花生长，提高土壤有效养分含量。其中，AF处理较CF处理显著提高了棉花叶片气孔导度（G_s），增加7.18%；与CF处理相比，HF处理对棉花株高、茎粗、叶片蒸腾速率（T_r）、总根表面积的促进作用最显著，分别增加了6.38%、3.92%、11.01%和14.52%~11.84%，棉花茎和地下部干物质量最高；BF处理棉花总根长显著提高41.21%~49.48%，同时叶片净光合速率（P_n）最强，棉花单株成铃数、衣分最高，棉花蕾铃、籽棉和整株干物质量显著提高了27.91%、11.83%和9.76%。对于土壤理化性质，AF、HF和BF处理较CF处理均显著提高了土壤有效磷含量；BF处理显著降低了土壤pH，且土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于其他处理。BF处理棉花肥料偏生产力、肥料农学效率和肥料贡献率较CF处理提高了5.83%~19.33%，显著高于其他处理。总之，3种液体有机肥均能促进棉花生长，增加棉花干物质积累，提高土壤有效养分含量以及肥料利用率，其中以酸性有机肥浸提液效果最佳。因此，在滴灌棉田应用酸性有机肥浸提液可以获得更高的棉花产量及肥料利用率，有利于新疆滴灌棉田可持续发展。     

不同磷源对设施菜田土壤速效磷及其淋溶阈值的影响

土壤中磷的移动性不仅取决于磷的数量且与磷肥形态有关。了解不同磷源（有机肥和化肥）对设施菜田土壤磷素的影响对于指导科学施肥和面源污染防治至关重要。本文选取河北省饶阳县3种不同磷含量的农田土壤（未种植过蔬菜的土壤、种植蔬菜30年的塑料大棚土壤和种植蔬菜4年的日光温室土壤）为研究对象,采用室内培养试验和数学模型模拟方法研究有机无机磷源对设施菜田土壤磷素的影响,确定无机肥和有机肥源土壤磷素淋溶的环境阈值。结果表明添加有机肥和无机磷肥都会显著增加3种不同种植年限设施菜田土壤速效磷（Olsen-P）和氯化钙磷（CaCl₂-P）含量,但增加速度不同。对于未种植过蔬菜的低磷对照土壤,磷投入量高于50 mg·kg^-1（干土）后,无机肥比有机肥显著提高了土壤Olsen-P含量。对于已种植蔬菜30年的塑料大棚土壤,高磷投入时[300 mg·kg^-1（干土）和600 mg·kg^-1（干土）],无机肥比有机肥显著提高了土壤Olsen-P含量,低于此磷投入量时有机肥和无机肥处理之间没有显著差异。3种不同农田土壤CaCl₂-P的含量所有处理均表现出无机肥显著高于有机肥处理,尤其是在高磷量[>300 mg·kg^-1（干土）]投入时表现更加明显。两段式线性模拟结果表明,设施菜田土壤有机肥源磷素和无机肥源磷素淋溶阈值分别为87.8 mg·kg^-1和198.7 mg·kg^-1。随着土壤Olsen-P的增加,添加无机肥源磷对设施菜田土壤CaCl₂-P含量的增加速率是有机肥源磷的两倍。因此,建议在河北省高磷设施菜田应减少无机磷肥的投入,特别是土壤速效磷高于198.7 mg·kg^-1的设施菜田应禁止使用化学磷肥和有机肥,在土壤速效磷低于198.7 mg·kg^-1的设施菜田应加大有机肥适度替代无机肥技术的推广。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

基于中国知网的有机无机配施对烤烟产量与品质影响的整合分析

为在全国及区域尺度上，定量评价烤烟产量和品质对有机无机肥料配施的响应及其影响因素，为烤烟科学施肥以及提高生产效益提供依据，通过中国知网数据库，选择“烤烟”“有机肥”和“产量”为主要关键词检索期刊文献，将单施化肥处理作为对照，选择反应比作为效应量，采用文献整合分析方法进行了研究。结果表明：与单施化肥处理相比，有机无机配施处理下的烤烟产量平均增幅E为4.68%，并显著提高了上等烟叶比例13.55%；有机无机配施对氯离子（E=0.55%）的影响没有达到显著效应，但显著降低了烟碱（E=-3.9%）和总氮含量（E=-1.37%），显著提高了还原糖（E=3.69%）和钾离子含量（E=6.77%），且有机无机配施较单施化肥更能协调烟叶化学成分，达到优质烤烟化学成分适宜范围内。烤烟产量效应的亚组分类分析结果显示，试验时间、种植密度和植烟区域对烤烟产量效应影响显著，且随着有机无机配施时间的推移，有机无机配施烤烟产量呈线性增加趋势；当无机氮投入量>60 kg/hm²时，有机无机配施对烤烟产量表现为显著的正效应，且无机氮投入量>90 kg/hm²时增产幅度最高（E=4.1%）。有机无机配施对烤烟产量在潮土上没有达到显著效应，在紫色土上增产幅度最高（E=13.85%）。总体上，有机无机配施对烤烟产量与品质的效果积极明显，可以推广应用。     

长期施肥对稻田土壤活性有机碳和氮的影响

土壤活性有机碳、氮是土壤有机碳、氮中最活跃的组分,在土壤碳、氮循环过程中具有重要作用。以湖南3个长期定位试验点（桃源、宁乡、桃江）为研究对象,分析测定表层土壤MBC、MBN、DOC、DON,研究长期施肥对土壤活性有机碳、氮（MBC＋DOC,MBN＋DON）的影响。结果表明,长期施用化肥及配施有机肥均能提高土壤活性有机碳、氮的含量。与对应的无肥处理（CK）相比,长期单施化肥（NPK）使土壤活性有机碳、氮的提高幅度分别为3.3%~21.0%和3.3%~27.1%,长期有机肥施用提高幅度分别为48.7%~84.8%和17.9%~105.8%,且土壤活性有机碳、氮含量随有机肥施用量的提高而增加,3个试验点活性有机碳大小顺序为桃源〉宁乡〉桃江。土壤活性有机碳与土壤有机碳（SOC）的累积速率呈显著正相关关系（P〈0.05）,而与SOC的含量关系不大。桃源土壤粘粒含量较高可能是土壤SOC累积速率快的主要原因;宁乡和桃江的粘粒含量和有机碳投入量相差不大,桃江较高的初始SOC水平影响了SOC积累速率;桃源和宁乡试验点的土壤活性氮含量相差不大,约是桃江的1.8倍。与土壤全氮（TN）相比,全氮的积累速率与土壤活性氮的关系更为密切,两者间有极显著的相关关系（P〈0.01）。     

Release and migration of colloidal phosphorus from a typical agricultural field under long-term phosphorus fertilization in southeastern China

Purpose

Colloid-facilitated migration of phosphorus (P) is a widely accepted phenomenon in surface and subsurface environment. Release and migration of colloidal P (P_coll) in agricultural fields are closely related to P fertilization regimes. In this study, a site-specific experiment with rice/oilseed rape rotation was conducted to determine the export potential of P_coll from the field and literatures reporting the impact of P fertilization regimes on release and migration of P_coll in other agricultural fields were compared.

Materials and methods

In this 2-year field experiment, four P fertilization regimes (no fertilizer control, inorganic P fertilizer of low and high rates, and swine manure treatment) with three replicates were conducted. Floodwater and runoff samples were collected in flooding season and the 100-cm-depth soil samples were collected after both crops’ harvest seasons. Colloidal particles were separated by microfiltration and ultracentrifugation processes and determined gravimetrically. The P_coll value was calculated as the difference between the concentration of total P in non-ultracentrifuged and ultracentrifuged samples. The same method was applied for the colloidal mineral elements (Fe and Al) and organic carbon.

Results and discussion

Total P concentration in paddy floodwater significantly increased after fertilization but decreased quickly in the following days, maintaining at 6.0 mg m^?2. In soil extracts, concentration of P_coll was low but stable, which ranged from 6 to 22 % of total P after oilseed rape season and from 7 to 18 % after rice season. In runoff samples, there were positive correlations between P_coll, colloidal Fe (Fe_coll), colloidal Al (Al_coll), and colloidal TOC (TOC_coll); the majority of P forms was molybdate reactive P. In both crops’ seasons, the amount of colloids increased with soil depth. Content of soil P_coll was low and occupied 0.1–2 % of total P. The literature review showed that P_coll in soil solution, runoff, and leachate ranged from 1.4 to 94 % of total P.

Conclusions

These results suggested that although the concentrations of P_coll were not high, they widely distributed in paddy floodwater, runoff, and soil profile. Fertilization regimes and planting systems had a significant influence on the contents of P_coll. Moreover, the P_coll binding with Fe/Al minerals and organic carbon might be an alternative route of P loss in paddy field.

     

Soil Colloidal P Release Potentials under Various Polyacrylamide Addition Levels

Anionic polyacrylamide (PAM) can prevent soil erosion, but its effect on fine particulate phosphorus (P), such as colloidal P, has not been thoroughly examined. The effects of PAM on the release potentials of water‐dispersible colloids (WDC) and total P, molybdenum‐reactive P (MRP), and molybdenum‐unreactive P (MUP) in the colloidal and truly dissolved phases (i.e., TP_coll, MRP_coll, MUP_coll, TP_truly, MRP_truly, and MUP_truly) from six soils across South China were tested in this study. The results showed that the release potentials of TP_coll in the control treatments were 6·9–46·1 mg kg⁻¹ and generally highest in sandy loam soil. Following low (12·5 kg ha⁻¹), middle (25 kg ha⁻¹), and high (50 kg ha⁻¹) levels of PAM application, the release potential of TP_coll decreased by 41·7, 63·2, and 77·4% compared to the control group, respectively. Additionally, PAM may trigger MRP_coll and TP_truly releases in sandy loam and/or silt soils, and for most soils, MRP_truly and MUP_truly showed the highest release potentials at middle or high PAM levels. A significant PAM application level by soil site interaction for the release potentials of WDC and colloidal P was observed. Multiple linear regression showed that the PAM rate combined with soil sand content can successfully predict the release potentials of WDC (R² = 0·552, p  < 0·001) and TP_coll (R² = 0·738, p  < 0·001). Our results suggest that PAM can effectively reduce the loss of soil colloids and colloidal P, while its effects are related to both application level and soil texture. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nitrous oxide emission,global warming potential,and denitrifier abundances as affected by long-term fertilization on Mollisols of Northeastern China

ABSTRACT

A long-term field experiment was performed to assess the effects of fertilization regimes on greenhouse gas emissions, soil properties, soil denitrifies, and maize (Zea mays) grain yield on Mollisols of Northeastern China. Chemical nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) fertilizers plus pig manure (MNPK) treatment significantly increased soil N₂O emissions by 29.9–226.4% and global warming potential (GWP) by 29.8–230.7% compared to unfertilized control (CK), chemical N fertilizer only (N), chemical N, P, and K fertilizers (NPK) and chemical N, P, and K fertilizers plus corn straw (SNPK) treatments. However, the MNPK treatment yielded similar greenhouse gas intensity (GHGI) as compared with other treatments, mainly due to higher maize grain yield. There were also higher gene copy numbers of nirK, nirS, and nosZ in topsoil (0–20 cm depth) under MNPK treatment. Automatic linear modeling analysis indicated that main factors influencing soil N₂O emissions were soil organic carbon (SOC), NO₃^? content, and nirK gene abundance. Although the application of chemical fertilizers plus organic manure increases N₂O emissions due to higher N and C availability and nirK gene activity in the soil, this is still a promising fertilizer management due to its notable enhancement of maize grain yield and SOC content.     

Long-term fertilization and residue return affect soil stoichiometry characteristics and labile soil organic matter fractions

Ecological stoichiometry provides the possibility for linking microbial dynamics with soil carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) metabolisms in response to agricultural nutrient management. To determine the roles of fertilization and residue return with respect to ecological stoichiometry, we collected soil samples from a 30-year field experiment on residue return (maize straw) at rates of 0, 2.5, and 5.0 Mg ha^-1 in combination with 8 fertilization treatments:no fertilizer (F0), N fertilizer, P fertilizer, potassium (K) fertilizer, N and P (NP) fertilizers, N and K (NK) fertilizers, P and K (PK) fertilizers, and N, P, and K (NPK) fertilizers. We measured soil organic C (SOC), total N and P, microbial biomass C, N, and P, water-soluble organic C and N, KMnO₄-oxidizable C (KMnO₄-C), and carbon management index (CMI). Compared with the control (F0 treatment without residue return), fertilization and residue return significantly increased the KMnO₄-C content and CMI. Furthermore, compared with the control, residue return significantly increased the SOC content. Moreover, the NPK treatment with residue return at 5.0 Mg ha^-1 significantly enhanced the C:N, C:P, and N:P ratios in the soil, whereas it significantly decreased the C:N and C:P ratios in soil microbial biomass. Therefore, NPK fertilizer application combined with residue return at 5.0 Mg ha^-1 could enhance the SOC content through the stoichiometric plasticity of microorganisms. Residue return and fertilization increased the soil C pools by directly modifying the microbial stoichiometry of the biomass that was C limited.     

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。      

长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究

为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积, PSI显著降低, DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。     

长期施肥对栗褐土有机碳含量及其组分的影响

【目的】作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。本文以25年长期定位施肥试验为依托,分析了不同施肥处理对栗褐土有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及栗褐土有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验开始于1988年,设置8个施肥处理为不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷肥合施(NP);单施低量有机肥(M1);低量有机肥与氮肥合施(M1N);低量有机肥与氮磷肥合施(M1NP);高量有机肥与氮肥合施(M2N);高量有机肥与氮磷肥合施(M2NP)。于第25年玉米播种前,采集以上处理的耕层(0—20 cm)土壤样品。借助有机碳物理分组方法和化学分析方法,测定了土壤总有机碳和有机碳各组分的含量。【结果】长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土总有机碳、游离态颗粒有机碳以及闭蓄态颗粒有机碳含量,其中有机肥与化肥配施尤其是高量有机肥与化肥配施的作用更加明显。与不施肥相比,高量有机肥与无机肥配施(M2N、M2NP)总有机碳含量增加了121.1%、166.8%,游离态颗粒有机碳增加了239.2%、359.2%,闭蓄态颗粒有机碳增加了288.4%、289.9%。单施氮肥(N)及有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)可显著提高矿物结合态有机碳含量,增幅分别为27.8%、34.8%、33.3%。不施肥条件下,栗褐土有机碳中颗粒有机碳与矿物结合态有机碳所占的比例相当,长期施肥提高了颗粒有机碳特别是闭蓄态颗粒有机碳的比例,降低矿物结合态有机碳所占的比例,闭蓄态颗粒有机碳成为栗褐土有机碳的主要贮存库。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈极显著正相关,矿物结合态有机碳含量与总有机碳及其他组分的有机碳之间均无明显相关。【结论】化肥、有机肥以及有机肥与化肥配施能够提高栗褐土游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳以及总有机碳含量。高量有机肥与化肥配施更有助于栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳的积累,有利于土壤养分有效性的提高和有机碳品质的改善。氮肥单施、有机肥与氮磷肥配施则是提高矿物结合态有机碳含量的有效措施。     

The role of non‐crystalline Fe in the increase of SOC after long‐term organic manure application to the red soil of southern China

Because of the important role of soil organic carbon (SOC) in nutrient cycling and global climate changes, there has been an interest in understanding how different fertilizer practices affect the SOC preservation and promotion. The results from this study showed that long‐term application of manure (21 years) could increase significantly the content of SOC, total nitrogen (N) and soil pH in the red soil of southern China. The chemical structure of SOC was characterized by using solid‐state cross‐polarization magic angle spinning (CPMAS) ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and the aromatic C, ratio of alkyl C : O‐alkyl C, aromaticity and hydrophobicity of mineral fertilizers N, P and K plus organic manure (NPKM) and organic manure (M) treatments were less than those of mineral fertilizer nitrogen (N) and mineral fertilizers N, P and K (NPK) treatments. Both poorly crystalline (Fe_o) and organically complexed (Fe_p) iron contents were influenced significantly (P < 0.05) by different fertilizers, and it was observed that NPKM and M treatments increased the non‐crystalline Fe (Fe_o‐Fe_p) content. There was a significant (P < 0.01) positive correlation between soil organic C and non‐crystalline Fe in both the surface (0–20 cm) and subsurface (20–40 cm) soils. The results suggested that non‐crystalline Fe played an important role in the increase of SOC by long‐term application of organic manure (NPKM and M) in the red soil of southern China.     

长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系,可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明,作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高,32年的持续施肥,施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量,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(P0.01),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);且有机肥施用29年后,高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%,并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(R2)达到0.78和0.84(P0.01),相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%),表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证,高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数;随着有机肥施肥年限的增加,土壤肥力提升,有机肥替代率逐渐增加。     

施肥对喀斯特地区植草土壤活性有机碳组分和牧草固碳的影响

通过盆栽试验,研究施肥对喀斯特地区植草土壤不同活性有机碳组分和牧草固碳的影响。试验处理包括CK（不施肥）、 N1 （N 150 mg/kg）、 N2 （N 250 mg/kg）、 N1P1 （P2O5100 mg/kg）、 N2P2 （P2O5150 mg/kg）、 N1P1K1 （K2O 70 mg/kg）、 N1P1K2 （K2O 105 mg/kg）和N2P2K1和N2P2K2。结果表明,与对照（不施肥）相比,施肥处理增加植草土壤有机碳、 微生物量碳和易氧化碳,有机碳日矿化量和累积矿化量以及牧草固碳量。其中N1P1K1处理土壤有机碳和易氧化碳最高,N1P1处理土壤微生物量碳最高,N2P2K1处理土壤可溶性碳最高,N2P2K2处理牧草地上部及根系固碳量、 有机碳日矿化量和累积矿化量均最高。综上,低量氮磷钾肥配施有利于土壤活性有机碳的积累,高量氮磷钾平衡配施牧草固碳效果最佳。