玉米豆科覆盖作物间作对潮土酶活性和真菌群落特征的影响

黄淮海地区土地复种指数高，不具备休闲条件，致使土壤养分消耗严重，土壤微生物群落多样性下降。为改善土壤状况，本研究基于两年的玉米豆科覆盖作物（紫花苜蓿、大豆、花生）间作试验，探讨玉米豆科覆盖作物间作对土壤养分、酶活性以及真菌群落特征的影响，同时分析黄淮海平原潮土区玉米豆科覆盖作物间作的可行性。结果表明：间作条件下土壤碱解氮含量提高，土壤有机质含量无明显变化，玉米紫花苜蓿间作处理和玉米花生间作处理土壤有效磷含量表现上升趋势。所有间作处理土壤脲酶活性都高于单作玉米处理，间作花生处理和间作大豆处理的酸性磷酸酶活性较单作玉米处理分别增加了30.53%和18.70%；间作紫花苜蓿处理土壤碱性蛋白酶活性和蔗糖酶活性对比单作玉米处理有显著提高。间作紫花苜蓿处理和间作大豆处理对土壤优势菌门子囊菌门和被孢霉门的相对丰度有积极作用，其中间作紫花苜蓿处理子囊菌门的相对丰度提高了11.88%，间作大豆处理被孢霉门相对丰度增幅达45.39%，优势菌门丰度的提升有助于补充土壤氮源和碳源。玉米豆科覆盖作物间作可以补充土壤养分，改善土壤微生物群落结构，提高土壤酶活性，可能成为提高黄淮海平原潮土地区土壤质量、维持土壤稳定性的有效措施。     

天津地区不同冬绿肥培肥土壤的效果

  【目的】  研究天津地区长期冬绿肥–春玉米轮作体系对土壤性质的影响,探讨该模式对土壤综合肥力的贡献。  【方法】  田间定位试验于2012—2019年在天津进行,供试作物为春玉米,冬绿肥处理包括冬绿肥二月兰(Orychophragmus violaceus L.)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth L.)、黑麦(Secale cereale L.)、黑麦草(Lolium L.)、毛叶苕子二月兰混播、毛叶苕子黑麦混播及冬闲对照,共7个处理。测定土壤理化性质及酶活性,并通过主成分分析方法分析种植不同冬绿肥及其组合对土壤综合肥力的贡献。  【结果】  冬绿肥–春玉米轮作均显著增加了土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾、微生物量碳、微生物量氮含量,同时增加了土壤饱和持水量,降低了土壤EC值。与冬闲–春玉米处理相比,冬绿肥–春玉米轮作土壤细菌数量、真菌数量、放线菌数量分别提高26.67%～75.89%、61.9%～97.9%和51.4%～92.1%,土壤脲酶活性显著增加6.59%～20.47%。毛叶苕子黑麦混播、毛叶苕子、黑麦处理显著提高土壤磷酸酶活性,黑麦、黑麦草处理显著提高土壤蔗糖酶活性,毛叶苕子二月兰混播、毛叶苕子处理显著提高土壤过氧化氢酶活性,毛叶苕子、黑麦草、二月兰和黑麦处理显著提高土壤多酚氧化酶活性。主成分分析结果表明冬绿肥种植显著提高土壤综合肥力,特别是冬绿肥混播种植,提升效果从高到低排序为毛叶苕子二月兰混播>毛叶苕子黑麦混播>毛叶苕子>二月兰>黑麦草>黑麦。  【结论】  华北春玉米种植区,长期冬绿肥种植显著改善了土壤理化性质和生物学性质,提高了土壤综合肥力水平,冬绿肥混播处理对土壤综合肥力贡献高于冬绿肥单播处理。     

葛藤覆盖对幼龄橡胶园表层土壤理化性状和酶活性的影响

  【目的】  绿肥覆盖是解决土壤有机质含量低、土壤酸化和养分不平衡的有效途径之一，葛藤作为一种常见的豆科绿肥，研究其覆盖对胶园土壤性状和土壤酶活性的影响，可为绿肥的应用推广、胶园地力提升和橡胶增产增效提供理论依据和技术支撑。  【方法】  以海南儋州幼龄胶园中葛藤覆盖4年的土壤为研究对象，以相同区域无葛藤覆盖的幼龄胶园土壤为对照，采集0—10 cm (上层) 和10—20 cm (下层) 土样，测定了土壤容重、pH、土壤含水量、有机碳、总氮、总磷、总钾、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和6种土壤酶 (蔗糖酶、过氧化氢酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、脲酶、L-亮氨酸氨基肽酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  1) 与无葛藤覆盖相比，种植葛藤提高了土壤有机碳、全氮和全磷含量，增幅分别为4.2%～5.9%、9.1%～11.8%和12.0%～38.1%，上层有机碳和全氮增幅 (5.9%、11.8%) 高于下层 (4.2%、9.1%)，而全磷含量上层增幅 (12.0%) 低于下层 (38.1%)；上层土壤pH明显提高，而下层土壤pH显著下降；2) 种植葛藤显著增加了上层土壤过氧化氢酶和脲酶活性，增加幅度分别为同一土层裸地的327.8%和108.1%，但显著减低了上层土壤蔗糖酶活性 (活性下降为裸地的50.8%)。种植葛藤对两个土层的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和L-亮氨酸氨基肽酶活性的影响均不显著；3) 种植葛藤后土壤过氧化氢酶活性与全氮、全钾含量之间呈显著正相关，与速效钾之间呈显著负相关 (P < 0.05)；土壤蔗糖酶活性与全氮、pH、全钾和速效磷均呈显著负相关。裸地土壤中，过氧化氢酶活性与铵态氮呈显著负相关；脲酶活性与有机碳和速效钾分别呈极显著和显著负相关，与pH和全钾分别呈极显著和显著正相关；蔗糖酶活性与pH、全钾呈显著负相关，与速效钾和有机碳呈显著正相关；β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性与硝态氮含量均呈显著负相关。  【结论】  葛藤覆盖能有效缓解胶园上层土壤酸化，改善土壤养分状况，提高幼龄胶园0—10 cm土层土壤过氧化氢酶和脲酶的活性，具有一定的改土增效作用。因此，葛藤覆盖是一种提高幼龄胶园表层土壤熟化和综合肥力水平可行的管理措施。     

覆盖作物对猕猴桃园土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

  【目的】  果园行间播种覆盖作物有利于改善土壤理化性状,改变氮循环过程中的氨氧化微生物群落结构。因此,我们分析不同覆盖作物下猕猴桃园土壤氨氧化微生物的群落结构和基因丰度,以探究其与土壤硝化作用的关系。  【方法】  选择湖北十堰的一个5年生猕猴桃果园进行了种植多年生覆盖作物试验,供试覆盖作物有白三叶草 (Trifolium repens L,W)、毛苕子 (Vicia villosa Roth,V)、黑麦草 (Lolium perenne L,R) 和高羊茅 (Festuca elata Keng ex E. Alexeev,F)。设置单种 (W)、两种混种 (WR)、3种混种 (WRV)、4种混种 (WRVF) 和清耕对照 (CK) 共5种试验处理。在覆盖作物种植后的第2年,取0—20 cm土层样品,利用荧光定量PCR (fluorescence quantitative PCR)、限制性末端片段长度多态性 (terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP) 以及克隆测序技术,测定了土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea, AOA) 与氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria, AOB) 基因丰度、群落多样性及组成。  【结果】  4种覆盖作物处理的果园地上部生物量没有显著差异。除两种混种处理显著提高了土壤含水率、铵态氮和硝态氮含量和降低了土壤pH外,其他3个处理的土壤理化指标之间也没有显著差异。与清耕对照相比,单种处理的AOA-amoA基因丰度显著提高了2.85%,单种和两种混种处理的AOB-amoA基因丰度分别显著提高了4.95%、6.42%。不同 T-RFs 所代表的AOA在不同种植模式中所占比例发生变化,但AOA群落结构未发生明显改变;不同T-RFs所代表的AOB在不同种植模式下发生改变,其AOB群落结构可能发生变化。两种混种处理显著降低了AOA的多样性指数,两种混种和4种混种处理显著降低了AOA均匀度指数,而3种混种和4种混种处理显著提高了AOB的多样性指数。4个处理土壤中,AOA的优势菌属为Nitrososphaera (44.2%) 和Nitrosotalea (45.8%),AOB的优势菌属为Nitrosospira (96.98%) 和Nitrosomonas (3.02%)。Pearson相关分析和冗余 (RDA) 分析表明,土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。  【结论】  土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。白三叶草和黑麦草混种模式 (WR处理) 可显著提升土壤的水分含量、铵态氮和硝态氮含量,降低土壤pH,但是不同覆盖作物对土壤中AOA和AOB的群落结构尚未显现出显著影响。     

轮作提高土壤磷生物有效性改善后茬作物磷素营养

  【目的】  豆科作物与禾本科作物轮作能够提高轮作体系的磷效率,本研究调查了前茬作物收获后的土壤磷状况,并尝试采用基于生物有效性的磷素分级方法 (BBP) 评价其对后茬玉米磷营养状况的影响。  【方法】  设置室内模拟盆栽试验,前茬作物处理包括蚕豆 (Vicia faba)、小麦(Triticum aestivum)、黑麦草 (Lolium perenne) 和毛叶苕子 (Vicia villosa Roth),以不种植作物为对照。作物收获后,后茬均轮作玉米。每个轮作前茬作物处理均分为基施P₂O₅ 60 mg/kg和不施磷肥两个处理。在前茬作物收获后,测定土壤Olsen-P含量,并将土壤磷分为CaCl₂-P、Citrate-P、Enzyme-P、HCl-P,评价土壤的有效磷状况。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量及吸收累积量。  【结果】  轮作显著提高了后茬玉米地上部生物量,前茬不施磷肥处理对后茬玉米的增产效果高于施用磷肥处理。不施磷肥条件下,与对照相比,蚕豆后茬玉米的地上部生物量增加最多 (185.7%),且增幅显著高于小麦和毛叶苕子的后茬;施磷条件下,蚕豆、黑麦草后茬玉米的地上部生物量之间没有显著差异,但均显著高于小麦和毛叶苕子后茬。不施磷条件下,轮作显著提高了后茬玉米地上部含磷量,以黑麦草茬口的增幅最高,达到66.7%,且显著高于蚕豆和毛叶苕子;施磷条件下,4个茬口玉米地上部磷含量与无前茬作物对照没有显著差异,但黑麦草茬口仍显著高于蚕豆、小麦和毛叶苕子茬口的。前茬不施磷肥条件下,Enzyme-P在蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子茬土壤显著高于对照土壤;施磷肥条件下,只有蚕豆和黑麦草茬土壤显著高于对照土壤,这与轮作处理的促生效应相吻合。不施磷蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子土壤Citrate-P含量比其对照显著低20.99%、13.30%、5.05%和10.66%,而施磷土壤降幅更大,分别比对照低32.56%、22.86%、20.32%和27.62%。不论是否施磷肥,蚕豆与毛叶苕子均显著降低了土壤的HCl-P含量,而小麦茬对土壤的HCl-P含量无显著影响。  【结论】  不论是否施用磷肥,轮作显著降低了土壤中Olsen-P的含量,但是却显著促进了后茬玉米的生长。依据BBP分级方法,轮作不同程度地降低了土壤中Citrate-P和HCl-P含量,而增加了Enzyme-P的含量,进而提高了土壤中磷的生物有效性,增加了玉米吸磷量。在4种前茬作物中,黑麦草挖掘土壤供磷能力的潜力最大。     

玉米?水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性

【目的】以水稻连作为对照,研究玉米?水稻水旱轮作模式对稻田作物根际和非根际土壤氮素含量及酶活性的影响,为稻田系统玉米?水稻轮作对土壤氮素转化与稻田土壤质量的影响提供科学依据。【方法】利用根际袋盆栽试验进行水稻连作与玉米?水稻轮作,在玉米喇叭口期、抽穗期及成熟期,水稻分蘖期、孕穗期及成熟期分别采取根际与非根际土样,测定土壤铵态氮、硝态氮、全氮含量与脲酶、硝酸还原酶活性变化。【结果】两种种植模式及作物生育期对土壤氮素含量和酶活性均有显著影响。不同种植模式下土壤酶活性变化趋势基本相同。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作土壤铵态氮减少了24.7%;土壤硝态氮含量增加了153.4%,主要表现在第一季。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作条件下两季作物成熟期土壤全氮含量降低,土壤脲酶活性整体提高24.3%,土壤硝酸还原酶活性整体降低34.6%。水旱轮作对各个指标的影响可持续到第二季。根际土壤铵态氮含量及脲酶活性整体低于非根际土壤,玉米根际土壤硝态氮含量低于非根际,水稻根际土壤硝态氮含量高于非根际土壤,根际土壤硝酸还原酶活性高于非根际土壤。【结论】在本试验中,轮作在第一季对土壤氮素及酶活性的影响可持续至第二季。与水稻连作相比,玉米?水稻轮作可以提高作物根际与非根际土壤的脲酶活性及硝态氮含量,有利于氮素有效性的提高。     

渭北旱塬坡耕地玉米-苜蓿间作对土壤养分和产量的影响

选取5°,10°和15°共3个不同坡度的耕地,对玉米-苜蓿间作模式和玉米单作模式(对照处理)下的土壤养分含量以及作物产量进行了对比,以研究坡耕地粮草间作在保持土壤肥力和提高作物产量方面的作用。结果表明,间作和单作的土壤养分在播前差异不显著,在收获后差异显著,间作的养分损失量要小于单作,有机质、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速磷和速钾含量分别相对减少了0.04g/kg,0.05g/kg,0.01g/kg,1.6mg/kg,1.2mg/kg,0.1mg/kg和3.2mg/kg;两种种植模式坡上的土壤养分含量均小于坡下,且间作坡上与坡下的养分含量差值比单作的小,其中有机质、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮、速磷和速钾含量分别相差了0.13g/kg,0.05g/kg,0.01g/kg,0.5mg/kg,0.3mg/kg,0.2mg/kg和0.4mg/kg;各坡度下间作的玉米产量均高于单作的玉米产量,5°~15°间作地的玉米产量分别为7 426.3,7 280.3和6 802.5kg/hm²,比单作玉米的产量分别提高了1.35%,0.92%和0.89%,且间作地的苜蓿产量达到了当地单产水平,表明在渭北旱塬区玉米-苜蓿间作措施是可行的。     

覆盖作物翻压对华北平原春玉米产量和土壤养分的影响

冬季覆盖作物-春玉米种植模式是减缓华北平原冬小麦减少导致的耕地裸露及其环境影响的新型农业生产方式,但其翻压后对华北平原下一季春玉米生长季作物产量和土壤养分及微生物学性质的影响研究鲜见。本研究以华北平原冬闲田-玉米(WFM)为对照,设置毛叶苕子-玉米(VrM)、二月兰-玉米(OvM)以及冬油菜-玉米(BcM)3个覆盖作物处理,通过盆栽试验研究了冬季种植覆盖作物翻压对玉米生长季土壤理化性质、微生物量和玉米生长特性的影响。结果表明:(1)翻压覆盖作物显著提高了玉米产量以及作物养分吸收量。与WFM处理相比,OvM处理秸秆产量和籽粒产量提高幅度最大,分别为33.3%和35.5%(P0.05);BcM处理地上部氮、磷、钾和地下部磷素吸收量显著提高(P0.05),分别为30.7%、74.7%、57.6%和171.4%。(2)翻压覆盖作物能显著提高0～10和10～20 cm土层有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和全钾含量(P0.05)。此外,翻压覆盖作物能显著降低玉米幼苗期土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量(P0.05),范围为0.50～3.52和21.40～33.13mg·kg~(-1)。(3)在玉米的不同生育期,覆盖作物翻压处理的SMBC、SMBN和SMBP均显著高于冬闲处理(P0.05)。综合翻压覆盖作物对华北平原玉米产量及土壤理化性质和微生物量含量的影响,华北平原冬油菜-玉米和二月兰-玉米轮作模式效果较好。     

白三叶草和鼠茅草对果园土壤微生物和线虫群落的影响差异

  【目的】  覆盖作物影响果园土壤的微生物和线虫群落,研究不同覆盖作物对土壤微生物和线虫群落的影响特征可为生态果园管理提供理论依据。  【方法】  试验于2016年在湖北十堰的猕猴桃园内进行,供试品种为美味猕猴桃 (Actinidia deliciosa),2015年定植。覆盖作物处理为白三叶草、鼠茅草,以清耕为对照 (CK)。连续进行3年试验后,于2019年采集土壤样品,测定土壤水分、全氮、硝态氮和有机碳含量,测定细菌、真菌和线虫数量,并分析微生物、线虫群落结构变化及其影响因素。  【结果】  与清耕对照相比,覆盖白三叶草显著提高了土壤含水量、硝态氮、总氮和有机碳含量,降低了土壤C/N值;覆盖鼠茅草显著提高了土壤含水量,但硝态氮、总氮和有机碳含量没有显著变化,且均显著低于白三叶草处理。覆盖白三叶草较清耕显著增加了土壤微生物总量、细菌生物量,而覆盖鼠茅草与清耕没有显著差异。覆盖白三叶草和鼠茅草均显著提高了土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数,但均没有改变土壤的真菌/细菌值和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌值。土壤中线虫总量、食真菌线虫和植食线虫数量均表现为白三叶草 > 鼠茅草 > 清耕处理,并且白三叶草处理线虫数量显著高于清耕,线虫群落物种丰富度也显著高于清耕。冗余分析 (RDA) 表明,土壤含水量、总氮、有机碳含量是影响土壤微生物、线虫群落的主要环境因子。  【结论】  覆盖白三叶草和鼠茅草均影响猕猴桃园土壤的水分、养分含量和生物多样性。与种植鼠茅草相比,种植白三叶草可显著提高土壤碳、氮含量,更有利于增加果园土壤生物多样性,提高线虫数量,形成健康的微生物结构。     

在不同作物覆盖条件下免耕玉米地土壤的生物生化特性

在免耕制度中,进行作物覆盖,尤其采用豆科作物覆盖,可进一步改善土壤性质,增加表土有机质含量,改善土壤生物特性,为土壤微生物活动提供一个良好的生存环境。在施氮量为０和１６８ｋｇ／ｈｍ２、小区覆盖作物为毛野豌豆、冬小麦和未覆盖作物的条件下,研究了免耕玉米地的土壤生物特性。结果表明,毛野豌豆覆盖小区有机碳累积量最高,冬小麦覆盖小区和无作物覆盖小区在施氮后有机碳含量也有所增加。施氮与否对野豌豆覆盖区有机碳含量没有影响,但施氮后土壤ｐＨ值明显下降。野豌豆覆盖区对微生物数量有较大影响,其不施氮时细菌含量最高。不施氮的野豌豆覆盖区酸性磷酸酶、芳香基硫酸酯酶,β—糖苷酶和Ｌ—天门冬酰胺酶活性比其余处理方式都高。在小麦覆盖区和无作物覆盖区,施氮量为１６８ｋｇ／ｈｍ２时酶活性较高。土壤有机碳含量的增加,可增强土壤微生物活性,并为土壤中微生物分泌酶的固持,提供一个良好的环境。作物覆盖除了减少土壤流失外,还能显著地改善土壤生物特性,从而提高土壤肥力。     

绿肥生产利用方式对云南高原红壤理化性状及玉米产量的影响

[目的]比较不同绿肥作物及其不同翻压方式对云南高原红壤理化性状的作用,为云南高原红壤持续高产稳产制定简易高效的绿肥利用技术提供理论依据.[方法]2011—2019年以玉米为主要作物,在云南高原红壤上进行了绿肥生产利用田间定位试验,试验设冬闲–玉米(CK)、种植并翻压肥田萝卜–玉米(R)、种植并翻压光叶紫花苕子–玉米(V...     

氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

  【目的】  土壤微生物数量和结构普遍受到碳 (C)，氮 (N)、磷 (P)等养分有效性的影响，研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响，深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律，为提高土壤生物肥力提供理论依据。  【方法】  试验设在黑龙江省哈尔滨市，土壤类型为黑土，种植制度为玉米单作。试验开始于2019年，共设9个处理:不施肥 (CK)、习惯施肥 (FP)、推荐施肥 (OPT)、推荐施肥不施氮 (–N)；有机氮替代推荐施氮量的10% (M1)、20% (M2)、30% (M3)、40% (M4) 和50% (M5)。玉米收获后，采集0—20 cm土壤样品，测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶 (酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  与OPT处理相比，有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量 (可溶性有机碳、有效磷、速效钾) 和微生物量 (微生物量碳、微生物量氮)，其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%；MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理 (FP、OPT、–N) 和有机氮替代化肥氮处理 (M1、M2、M3、M4、M5) 下的土壤酶活性具有显著差异；RDA分析进一步表明有效磷 (F = 14.1，P = 0.002) 是影响酶活性变化的主要理化因子，解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制，FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外，与CK相比，有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值，但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。  【结论】  在本试验区中，未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制，习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力，解除土壤微生物的碳限制，并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加，考虑到有机肥养分释放较为缓慢，具体的有机替代比例还需开展长期试验。     

尿素融合葡萄糖对潮土中尿素的水解及相关酶活性的影响

  【目的】  研究小分子有机物葡萄糖对尿素在石灰性潮土中的转化特征及相关土壤酶活性的影响，为小分子有机物在提高氮肥利用效率中的应用提供理论依据。  【方法】  将葡萄糖按0.5%、1%、5%和10%的比例与尿素熔融制成4种含葡萄糖尿素试验产品:GU0.5、GU1、GU5和GU10。采用土壤培养法，设置6个处理:不添加尿素对照 (CK)、普通尿素 (U) 和4种含葡萄糖尿素 (GU0.5、GU1、GU5、GU10)，除CK外，其它处理施氮量均为N 0.3 g/kg, 干土。肥料与土壤混匀装入培养瓶，于25℃下恒温培养，于培养第0.5、1、3、5、7、14及21天进行采样，进行土壤pH、铵态氮含量、硝态氮含量以及土壤脲酶活性的测定。另外，第0.5、1、3与5天采集的土壤样品测定尿素态氮含量；第3、5与14天采集的土壤样品测定β-葡萄糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性。  【结果】  1) 培养第0.5天，含葡萄糖尿素 (GU) 处理的土壤尿素态氮含量较普通尿素处理高了1.9%～12.2%；培养至第3天，含葡萄糖尿素加快了尿素的水解，且葡萄糖用量最高的尿素 (GU10) 水解最快；2) 培养至第3～7天，4种含葡萄糖尿素处理的土壤铵态氮含量较普通尿素处理提高了19.0%～26.2%，硝态氮含量提高了16.5%～30.9%；3) 与普通尿素处理相比，在培养至第3～14天，含葡萄糖尿素处理的土壤脲酶活性平均提高了6.9%～8.5%；培养至第3天，GU处理的土壤β-葡萄糖苷酶活性显著提高了6.3%～9.0%，GU10处理的土壤亮氨酸氨基肽酶活性显著提高了21.3%；培养至第5天，GU5和GU10处理的土壤乙酰氨基葡萄糖苷酶活性显著提高了47.8%和52.4%；4) 在培养至第3天时，土壤铵态氮、矿质态氮含量与脲酶、β-葡萄糖苷酶以及乙酰氨基葡萄糖苷酶活性呈显著或极显著正相关，硝态氮含量与β-葡萄糖苷酶活性呈极显著正相关，pH与β-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性呈极显著负相关。  【结论】  将葡萄糖与尿素熔融结合为含葡萄糖尿素，可先减缓后促进尿素在潮土中的分解转化，增加了土壤矿质氮含量；施入土壤3～5天内对土壤脲酶、β-葡萄糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性影响最大；矿质态氮在培养前期与相关土壤酶活性存在显著正相关关系，而土壤pH与相关土壤酶活性存在显著负相关关系。     

Effects of Cover Crops on Soil Quality: Selected Chemical and Biological Parameters

Cover crops improve soil quality properties and thus land productivity. We compared soil chemical and biological changes influenced by hairy vetch (Vicia villosa Roth.) and cereal rye (Secale cereal) cover crops grown in Menfro silt loam (fine-silty, mixed, superactive, mesic Typic Hapludalfs), Mexico silt loam (fine, smectitic, mesic Vertic Epiaqualfs), or sand in the greenhouse. Cover crop biomass, soil β-glucosidase, β-glucosaminidase, and fluorescein diacetate (FDA) hydrolase activities, and soil chemical properties were measured at six, nine, and twelve weeks after planting. Cover crop biomass increased with highest (p < 0.0001) yields for hairy vetch and cereal rye in Menfro and Mexico soils, respectively. β-glucosaminidase, FDA, organic carbon (C), total nitrogen (N), and total phosphorus (P) contents significantly decreased in all soils for both cover crops. However, β-glucosidase activity significantly increased (p < 0.0001). Long-term field studies are needed to evaluate soil quality improvement under cover crops, especially for soils with marginal organic matter and fertility.     

Compost,Manure and Synthetic Fertilizer Influences Crop Yields,Soil Properties,Nitrate Leaching and Crop Nutrient Content

From 1993 to 2001, a maize-vegetable-wheat rotation was compared using either 1) composts, 2) manure, or 3) synthetic fertilizer for nitrogen nutrient input. From 1993 to 1998, red clover (Trifolium pratense L.) and crimson clover (Trifolium incarnatum L.) were used as an annual winter legume cover crop prior to maize production. From 1999 to 2001, hairy vetch (Vicia villosa Roth.) served as the legume green manure nitrogen (N) source for maize. In this rotation, wheat depended entirely on residual N that remained in the soil after maize and vegetable (pepper and potato) production. Vegetables received either compost, manure, or fertilizer N inputs. Raw dairy manure stimulated the highest overall maize yields of 7,395 kg/ha (approximately 140 bushels per acre). This exceeded the Berks County mean yield of about 107 bushels per acre from 1994 to 2001. When hairy vetch replaced clover as the winter green manure cover crop, maize yields rose in three of the four treatments (approximately 500-1,300 kg/ha, or 10-24 bu/a). Hairy vetch cover cropping also resulted in a 9-25 % increase in wheat yields in the compost treatments compared to clover cover cropping. Hairy vetch cover crops increased both maize and wheat grain protein contents about 16 to 20% compared to the clover cover crop. Compost was superior to conventional synthetic fertilizer and raw dairy manure in 1) building soil nutrient levels, 2) providing residual nutrient support to wheat production, and 3) reducing nutrient losses to ground and surface waters. After 9 years, soil carbon (C) and soil N remained unchanged or declined slightly in the synthetic fertilizer treatment, but increased with use of compost amendments by 16-27% for C and by 13-16% for N. However, with hairy vetch cover crops, N leaching increased 4 times when compared to clover cover crops. September was the highest month for nitrate leaching, combining high rainfall with a lack of active cash crop or cover crop growth to use residual N. Broiler litter leaf compost (BLLC) showed the lowest nitrate leaching of all the nutrient amendments tested (P= 0.05).     

西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性

  【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法，研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行盆栽试验，供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子，设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作等共5个处理，所有处理不施用氮肥，利用15N自然丰度技术，分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量，分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比，间作处理明显降低两地小麦和豆科绿肥的地上部干物质量，但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后，小麦和箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外)，但绿肥单作、小麦||绿肥间作模式下总氮素积累量均明显高于小麦单作。与单作相比，间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变，但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外)，其中，西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24、0.48 g/pot) 较单作 (0.88、0.78 g/pot) 分别显著降低了82.1%和38.5%，西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/pot) 较单作 (0.81 g/pot) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威；两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大，间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下，两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移，西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13、0.19 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%；毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09、0.06 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明，地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下，间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响，但显著降低豆科绿肥的地上部生物量，进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%～31.6%来自于豆科绿肥，箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都会影响豆科绿肥的总生物固氮量，因此，还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥的种类和品种，以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。     

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

  【目的】  研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。  【方法】  采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。  【结果】  VWS处理与VS处理相比,CO₂和N₂O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH₄累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential, GWP)显著降低76.1% (P<0.05);与WS处理相比,CO₂累积排放量增加33.7%,CH₄累积吸收量与N₂O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO₂和CH₄排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N₂O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N₂O排放的主要功能菌群。  【结论】  麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO₂排放,减少CH₄吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N₂O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。