长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响

【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N₁)、高量氮肥 (N₂)、氮磷肥 (N₁P)、氮磷钾肥 (N₁PK)、高量有机肥 (M₂)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M₂N₁)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M₂N₁P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M₂N₁PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N₂ 处理的土壤 pH 最低,M₂ 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106～5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106～1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M₂ 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988,共设置 8 个施肥处理: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 2013 年玉米播种前,采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品,采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定,并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比,M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降。5 d 后,下降趋缓,不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后,各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg,以 M₂NP、M₁N 的累积量较高,为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理 M₂NP 下降最明显,与对照相比,降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照,M₁N、M₂NP 最高,为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg,较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累,提高有机碳的矿化速率和周转速率,降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率),加强了土壤的固碳能力,以 M₂NP 处理的效果更佳。      

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

土壤有机碳储量与外源碳输入量关系的建立与验证

  【目的】  土壤有机碳是土壤肥力的核心，外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一。建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系，对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义。  【方法】  利用我国南方红壤典型农田长期 (25年) 和短期 (8年) 定位试验平台，选择25年长期施肥试验中CK (不施肥)、NP (氮磷化肥配施)、NPK (氮磷钾化肥配施)、NPKM₁ (NPK与有机肥配施)；1.5NPKM₁ (1.5倍NPKM₁) 和M₂ (单施有机肥) 6个处理的数据，建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系；选择8年短期施肥试验中T₀ (氮磷钾配施)、T₁ (NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T₂ (NPK与30 t/hm2有机肥配施) 和T₃ (NPK与45 t/hm2有机肥配施) 4个处理的数据，对长期试验建立的关系进行验证。  【结果】  与CK相比，长期施用化肥 (NP和NPK) 处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45～0.75 t/hm2；长期单施有机肥 (M₂) 及有机肥配施化肥 (NPKM₁和1.5NPKM₁) 处理下年均根茬碳输入量为1.59～9.36 t/hm2，显著高于CK、NP和NPK处理 (P < 0.05)；而短期化肥 (T₀) 和有机肥配施化肥 (T₁、T₂和T₃) 处理间年均根茬碳输入量没有显著差异。长期NP、NPK、NPKM₁、1.5NPKM₁和M₂处理下，土壤有机碳储量均能达到稳定值 (即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化)，分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2。长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2，维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2；通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17%的误差，并低估了土壤有机碳储量的增加量；在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3%的误差；根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，维持初始有机碳储量 (SOC_a) 所需外源碳的量为54.35 × [34.62/(48.71 ? SOC_a) ? 1]，提升土壤有机碳储量到SOC_b时所需外源碳的量为1881.60 × (SOC_b ? SOC_a) / [(48.71 ? SOC_b) × (48.71 ? SOC_a)]。  【结论】  根据初始土壤肥力状况，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量。     

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

【目的】探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。【方法】以38年长期定位试验为研究平台,选择6个施肥处理:不施肥 (CK),氮磷钾配施 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2,NPK),常量有机肥 (有机肥30 t/hm2,折纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 135 kg/hm2、K₂O 45 kg/hm2,M₂),常量有机肥配施氮磷钾肥 (M₂NPK),高量有机肥 (有机肥60 t/hm2,M₄),高量有机肥配施氮磷钾肥 (M₄NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。【结果】玉米籽粒产量以M₄NPK处理最高,平均产量为9637 kg/hm2,其次是M₂NPK处理,平均产量为9422 kg/hm2,CK处理产量最低,平均产量为3551 kg/hm2,且显著低于其他各处理。前10年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,M₂与M₄处理的籽粒产量与NPK处理均无显著差异。之后至2017年,单施有机肥处理玉米产量较NPK处理平均提高3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。在培肥30年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为19.3%,产量可持续性指数SYI为0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在10年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M₄NPK和M₄处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关 (r = 0.826**),土壤有机碳每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。【结论】在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为0.35～0.47 g/kg,全氮含量增加46.3%～84.2%,玉米产量稳定系数 (SYI = 0.58) 达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。     

污泥堆肥施用对土壤单位有机碳矿化及温度敏感性的影响

[目的]揭示污泥堆肥施用后土壤单位有机碳矿化及温度敏感性(Q₁₀)对于市政污泥资源化利用和土壤碳库稳定性的主控因素,并进而为市政污泥处理及土壤有机碳固持提供理论支撑。[方法]以黄土丘陵区退化草地土壤为研究对象,测定了不同污泥堆肥添加比例(0,2.0%,5.0%,10.0%,15.0%,20.0%)和培养温度(15℃,25℃和35℃)下土壤有机碳矿化速率,探讨了污泥堆肥添加对土壤有机碳矿化特征和Q₁₀的影响。[结果](1)与CK相比,不同污泥堆肥添加在培养初期土壤单位有机碳矿化速率显著增加(p<0.01),之后迅速下降直至趋于稳定;而施用污泥处理组的土壤单位累积矿化量是CK的1.6～4.2倍,在施用比例达到10.0%～20.0%时其有机碳矿化速率与累积矿化量均差异不显著。(2)运用一级动力学方程,拟合不同温度不同污泥添加土壤单位有机碳矿化动态均达到较好效果(R²>0.95),潜在矿化势(C₀)值在6.92～39.60 mg C/g差异显著(p<0.05),土壤有机碳矿化速率常数(k)...     

地下水位和长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化特征的影响

以1982年开始的长期定位试验红壤性水稻土为对象,采用室内模拟培养试验方法,对耕层土壤有机碳矿化特征进行分析,以探究两个地下水位(20 cm、80 cm)下,长期不同施肥处理(高量有机肥+化肥(2/3OM)、常量有机肥+化肥(1/3OM)、单施化肥(NPK))红壤性水稻土有机碳矿化特征和差异。结果表明,较高的地下水位促进土壤有机碳累积,提高了高量有机肥和常量有机肥处理的土壤有机碳矿化速率,且增加了其有机碳累积矿化量(C_t)及潜在可矿化有机碳量(C_0),但土壤有机碳累积矿化率在施用化肥的条件下表现为减少。长期不同施肥的红壤性水稻土土壤有机碳矿化特征在不同地下水位条件下变化明显,2个地下水位的土壤有机碳含量、土壤有机碳矿化速率及有机碳累积矿化量高低排序均表现为:2/3OM1/3OMNPK;20cm地下水位长期施用2/3OM和1/3OM土壤有机碳累积矿化率分别较NPK高出53.32%(P0.05)、15.44%,80 cm地下水位则分别低出5.56%、17.95%(P0.05);20 cm地下水位2/3OM和1/3OM处理的土壤潜在可矿化有机碳量(C_0)显著高于NPK处理,而80cm地下水位C_0表现为1/3OM处理显著低于NPK处理;地下水位对相同施肥处理土壤有机碳周转常数(k)影响不明显,而在同为80 cm的地下水位条件下,长期施用有机肥可显著提高k。因此,长期不同施肥对红壤性水稻土有机碳累积矿化率、潜在可矿化有机碳量及周转常数的影响在不同地下水位条件下发生变化。     

东北黑土有机硫矿化动力学特征及其影响因素

利用开放培养系统分别在20℃和30℃条件下,研究了不同地区(北安、海伦、公主岭)黑土和黑土在不同施肥条件下有机硫的矿化特征。结果表明:在好气培养条件下,黑土有机硫累积矿化量随培养时间的增加不断增加,两者之间的数量关系遵从一级动力学模式,前4周的矿化量占14周矿化总量的50%~62%。公主岭黑土有机硫的供硫潜力最大,且矿化速率快,供硫强度较北安、海伦高。温度越高土壤有机硫矿化势值越大,矿化化学反应速率常数也越大,半衰期越短。长期肥料定位试验地土壤有机硫的矿化势依次为施用有机肥(M)>有机肥+NPK(MNPK)>NPK(NPK)>未施肥(CK),表明施用有机肥可提高土壤供硫潜力。可见,施用有机肥对维持黑土有机硫肥力具有重要作用。     

长期不同施肥下褐土养分及酶活性的生态化学计量特征

  【目的】  研究长期不同施肥条件下褐土养分含量和与土壤有机质水解、碳氮磷有效性相关的酶活性及其化学计量变化特征,以深刻认识农田土壤元素循环的生物地球化学特征。  【方法】  依托1992年开始的山西寿阳旱地农田生态系统野外长期定位试验,选取其中不施肥对照(CK),4个单施无机肥处理(N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄),3个无机肥和有机肥配施处理 (N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂) 和1个单施有机肥处理 (M₆) 进行研究。于1992、2001、2006和2016年,分析了表层土壤 (0—20 cm) 中有机碳(C)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮 (AN) 和有效磷 (AP) 含量及与碳氮磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶 (β-1,4-glucosidase, BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosidase, NAG)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性。计算土壤养分之间和酶之间的化学计量比 (C∶TN、C∶TP、TN∶TP和lnBG/lnNAG、lnBG/lnALP、lnNAG/lnALP)。计算酶向量角度 (vector angle) 和向量长度(vector length)。以向量角>45°或者<45°的多少来评价微生物受磷、氮限制的程度,向量角>45°越多表示微生物受磷限制越强,向量角<45°越多表示微生物受氮限制越强。以向量长度评价微生物受碳限制的程度,向量长度越长表示微生物受碳限制越强。  【结果】  1) 除N₄P₄处理土壤C : TN显著高于M₆处理外,其他化肥和有机肥处理之间C : TN和C : TP不存在显著差异,而土壤TN : TP在各施肥处理下显著低于M₆处理 (P<0.05)。与CK相比,M₆处理C∶TN显著降低了30.2% ,TN∶TP显著升高了41.0%;N₄P₄处理C∶TP显著降低了23.3%,TN∶TP降低了17.6% (P>0.05)。土壤C∶AN平均为2.11～2.29,处理之间无显著差异;土壤C∶AP和AN∶AP随化肥和有机肥投入量增加而降低,4个有机肥处理的土壤C∶AP和AN∶AP降幅大于4个化肥处理。2)长期N₂P₂、N₃P₃和N₄P₄处理下,土壤lnBG/lnNAG、酶向量角度和酶向量长度略高于各有机肥处理(P>0.05),而lnNAG/lnALP略低于各有机肥处理(P>0.05);与1992年 (试验开始年)相比,施肥处理后土壤lnBG/lnNAG均升高,lnNAG/lnALP均降低,向量角整体>45°,向量长度增加了11.1%～52.4%。3)相关性分析表明, AN与BG、NAG、ALP活性、lnBG/lnNAG及lnNAG/lnALP之间存在显著相关性;土壤C∶TN、C∶AN与酶活性lnBG/lnNAG、土壤TN∶TP与lnNAG/lnALP之间存在显著正相关,lnBG/lnALP与任何环境因子间都不存显著相关性。  【结论】  长期单施化肥易增加作物对有机碳的消耗和土壤稳定态磷素固持,微生物面临的碳、磷限制加剧;有机肥带入土壤的有机氮,加速了有机质分解,显著提高了土壤有效磷含量,有效缓解资源限制,促进褐土元素周转。综上,长期施肥显著改变了褐土元素化学计量特征,引起酶化学计量非稳态变化,土壤酶活性表现出强烈的资源依赖性。     

长期施肥潮土在玉米季施肥初期的有机碳矿化过程研究

以黄淮海平原长期定位试验地2007年玉米播种期土壤为研究对象,通过室内37天的培养实验并选择4个应用比较广泛的方程对土壤有机碳矿化过程进行拟合,其目的主要是为了比较研究长期不同施肥土壤在玉米季施肥初期有机碳矿化过程及主要矿化参数的差异,并评估矿化参数和主要土壤性质之间的相关关系.结果表明,37天培养期内各施肥处理土壤CO2-C累积释放量与土壤有机碳、全氮含量和微生物活度均呈显著正相关,大小依次为OM＞1/2OM+1/2NPK＞NPK＞NP＞PK＞CK＞NK,有机碳矿化过程均呈曲线形式,与Jones(1984)改进的一级动力学方程拟合效果最好.拟合所得土壤潜在可矿化有机碳量(C0)、易矿化有机碳量(C1)和初始潜在矿化速率(C0k)均表现出有机肥处理高于化肥处理,施肥处理高于不施肥处理(NK处理除外),与土壤有机碳、全氮和土壤微生物活度均呈显著正相关;有机碳矿化速率(k)和土壤潜在可矿化有机碳占土壤总有机碳的比例在处理间差异均不显著,除k与有机碳呈显著负相关外,其他与土壤性质均无显著相关性.因此,我们推测有机肥和化肥的平衡施用均能显著增强土壤有机碳的矿化作用,有利于土壤无机养分的释放,同时使部分有机碳在土壤中积累.     

覆膜栽培与施肥对秸秆碳氮在土壤团聚体中固持特征的影响

  目的  土壤中秸秆碳氮的分解与固定受栽培方式（包括覆膜）和施肥的影响。关于不同覆膜与施肥下秸秆碳氮在团聚体中固持特征仍不很明确。  方法  将表层土壤（0 ~ 20 cm）与13C15N双标记秸秆混合后在田间进行原位培养150 d,分析土壤团聚体有机碳中秸秆来源碳（13C-SOC）和氮中秸秆来源氮（15N-TN）的含量。  结果  施肥、栽培方式及二者交互作用显著影响（P < 0.05）> 0.25 mm团聚体中有机碳含量和 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮含量。不覆膜栽培下,与有机肥配施氮肥（M₂N₂）处理和不施肥（CK）处理相比,单施氮肥（N₄）处理使 > 0.25 mm团聚体中13C-SOC含量分别增加了36.36%和20.69%。覆膜栽培下,N₄与其他处理（M₂N₂和CK）相比,各级团聚体中13C-SOC含量增加了22.87% ~ 53.37%。不覆膜CK与覆膜CK处理相比,0.25 ~ 0.053 mm和 < 0.053 mm团聚体中13C-SOC含量增加了16.00%和46.15%（P < 0.05）。不覆膜栽培下,CK和M₂N₂处理与N₄处理相比,< 0.053 mm团聚体15N-TN含量分别增加了44.85%和28.60%。同一施肥处理,不覆膜栽培下秸秆来源碳氮对 < 0.053 mm团聚体中有机碳和氮的贡献率平均分别比覆膜栽培增加了55.06%和21.35%。秸秆碳氮在团聚体中的分配比例随团聚体粒径的增加而增加,其中秸秆碳和氮分配到 > 0.25 mm团聚体比例平均分别为22.22%和42.14%。  结论  土壤添加秸秆后秸秆碳氮主要固定于 > 0.25 mm团聚体,且单施氮肥促进了秸秆碳在各级团聚体中固存,不覆膜有利于 < 0.053 mm团聚体中碳氮的更新。     

长期施肥褐土不同磷组分对磷素盈余的响应

  【目的】  研究褐土区玉米田长期不同磷源投入对土壤磷素形态和磷素累积的影响，通过对不同磷组分与磷素盈余之间进行相关性分析，研究不同施肥措施对土壤磷素形态转化的影响，为探索合理的磷肥调控措施，促进土壤中磷素向作物易于吸收的水溶态和碳酸氢钠溶解态转化，提高磷素利用效率提供依据。  【方法】  试验依托始于1992年位于山西省寿阳县北坪旱塬上的长期定位试验。9个施肥处理包括:无肥对照 (CK)、N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄、N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂、N₀P₀M₆，其中N₁、N₂、N₃、N₄分别为尿素N 60、120、180、240 kg/hm2，P₁、P₂、P₃、P₄分别为过磷酸钙P 16、33、49、66 kg/hm2，M为腐熟厩肥，M₁、M₂、M₃、M₆分别折合为施P量14、28、42和83 kg/hm2。1992—2016年，收获后取0—20 cm耕层土壤样品，分析土壤磷素形态及盈余量，并计算不同形态磷素与磷盈余量之间的相关性。  【结果】  连续施肥25年后，土壤磷组分发生了不同的变化，不施肥处理除H₂O-Pi、Residual-P外，各形态磷较试验初均有降低。施用无机肥各处理主要增加了土壤中HCl-P含量，以N₄P₄处理提高幅度最大，比试验初提高了127.7%。有机肥投入可以显著提高土壤中的活性磷含量，高量施用有机肥后，H₂O-P总含量较试验初提高了8倍之多，NaHCO₃-Pi年增加速率为11.50 mg/(kg·a)。不同施肥各处理土壤磷素盈余量为N₀P₀M₆ > N₃P₂M₃ > N₄P₄ > N₄P₂M₂ > N₃P₃ > N₂P₂ > N₂P₁M₁ > N₁P₁ > CK。磷素盈余是土壤磷组分变化的重要影响因素，各形态磷组分对磷素累积量响应大小为NaHCO₃-Pi > NaOH-Pi > HCl-P > NaHCO₃-Po > Residual-P > H₂O-Po > NaOH-Po > H₂O-Pi。  【结论】  长期施肥使土壤各组分磷素含量发生了显著变化，有机无机肥配施有利于土壤中活性磷的转化，过量施磷导致磷素在土壤中大量盈余，高量施用有机肥磷素盈余量最大。当以无机肥投入时，施用过磷酸钙P 33 kg/(hm2·a)基本可以满足作物生长发育的要求。当有机无机肥配施时，施用过磷酸钙P 16 kg/(hm2·a)，配施厩肥P 14 kg/(hm2·a) 时，土壤磷素盈余量最小。     

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

洱海流域减氮施肥条件下水稻产量和土壤剖面氮磷变化特征

[目的]研究实现水稻稳产和土壤氮磷淋失低风险的肥料管理措施,以减少农田养分进入流域水域的风险,并提高农业生产的效益.[方法]田间试验在云南大理国家农田生态系统野外观测研究站进行,种植制度为水稻–大蒜–水稻–蚕豆轮作,试验连续进行了两年.设置8个水稻施肥处理:不施肥(CK);常规施肥(CF);减施20％常规肥(T1);等...     

不同有机肥及用量对矿区复垦土壤有效磷含量及供磷特性的影响

为研究有机肥培肥复垦土壤过程中磷的有效性如何变化、不同有机肥在什么施磷水平下能使作物取得最大生产效率以及合理培肥土壤,依托采煤塌陷定位培肥试验基地(山西省孝义市偏城村),在4个磷水平下(0,25,50,100 kg/hm²)研究不同肥料(鸡粪、猪粪、牛粪和化肥)对玉米产量及土壤速效磷含量的动态变化。经过2年的田间试验,结果表明:(1)施用有机肥和化肥均能显著提高玉米籽粒产量,随着施磷量的增加,玉米籽粒产量呈先增加后基本不变的趋势,通过构建2年磷肥效应方程发现,化肥、鸡粪、猪粪和牛粪处理的最佳施磷量范围分别为67.54~83.02,24.91~38.65,26.10~29.26,50.33~58.38 kg/hm²,可见,3种有机肥推荐施磷量均小于化肥处理;(2)玉米吸磷量和磷肥利用率在各施磷水平下均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪>化肥。玉米吸磷量随施磷水平的增加呈先增后基本不变的趋势,磷肥当季回收率表现为随施磷水平的增加呈下降趋势;(3)连续施肥2年后,不同施肥处理在采煤塌陷区复垦土壤上影响的土壤有效磷深度不同。其中,化肥处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—60 cm土层Olsen-P含量;鸡粪处理在50 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量,而100 kg/hm²磷水平下显著提高Olsen-P含量到60 cm土层;猪粪处理在50,100 kg/hm²磷水平下显著提高0—40 cm土层Olsen-P含量;牛粪处理仅对表层Olsen-P含量有影响。总之,不同有机肥处理之间对作物生长和土壤Olsen-P含量的影响均表现为鸡粪≥猪粪>牛粪,且不同有机肥对于新复垦土壤的推荐施肥量不同,鸡粪和猪粪的推荐施磷量最少,其次为牛粪处理。     

不同有机肥与化肥配施对氮素利用率和土壤肥力的影响

【目的】不同类型畜禽粪便有机肥在成分和性质上存在明显差异，本文研究了华北地区主要有机肥与化肥以不同比例配施后，对作物氮素吸收利用及土壤养分的影响，以期为本地区有机肥的科学利用提供理论依据和数据支撑。【方法】在华北平原冬小麦–夏玉米种植区进行田间试验。以推荐养分施用量 (每季作物N 225 kg/hm2) 为基础，设置了1个常规单施化肥处理 (CF)，12个鸡粪、猪粪和牛粪氮分别与化肥氮配比处理 (有机肥氮素占比25%、50%、75%、100%)，化肥及3种有机肥的加倍单施处理，同时设1个不施肥处理为对照，共18个处理。分析了作物的氮素吸收量、氮素利用效率，测定了0—20、20—40 cm土层土壤氮、磷、钾含量。【结果】常规施肥量下，单施鸡粪、猪粪、牛粪处理的氮素收获指数 (NHI) 均与化肥处理相当，平均为79.06%；单施牛粪处理的氮素生理利用率 (NPE) 为64.42 kg/kg，显著高于化肥处理；而单施鸡粪、猪粪处理的NPE与化肥处理相当，平均为55.14 kg/kg。与常规施肥量相比，加倍施用鸡粪、猪粪和化肥处理的显著降低NHI值和NPE值，而加倍牛粪处理的NHI与NPE值没有降低。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥配施的处理间NHI与NPE值均未表现出显著性差异，且与单施化肥的处理相当。常规施氮量下，单施猪粪、鸡粪处理的氮素偏生产力 (PFP) 和回收率 (NRE) 接近，均值为分别39.67 kg/kg和41.85%，达到了单施化肥处理的水平，而牛粪处理的氮素PFP以及NRE仅为29.08 kg/kg和15.6%，显著低于化肥、鸡粪和猪粪处理。与常规施氮量相比，加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥处理的氮素的PFP值平均降低了49.1%，氮肥NRE值平均降低了23.2%。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥各配施比例处理的氮素PFP和NRE值均达到了单施化肥的水平。与单施化肥相比，单施有机肥以及有机无机配施没有明显提高土壤全氮含量，但显著提高有效磷和速效钾含量，单施鸡粪、猪粪处理土壤表层有效磷含量分别是单施化肥处理的5.82和7.06倍。【结论】推荐施肥量下，鸡粪或猪粪单独施用或配施少量化肥氮，牛粪配施75%左右的化肥氮可实现与化肥相当的氮素利用效率，同时提升土壤肥力。在实际生产中应根据有机肥特性调节有机肥与化肥配施比例，实现有机肥的科学利用。     

不同有机肥对采煤塌陷区土壤氮素矿化动态特征研究

为揭示不同有机肥对煤矿复垦土壤氮素矿化特性的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,采用室内好气培养法,研究在40%含水量和30℃培养条件下,施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)后在0~161天的氮素矿化动态特征,以明确不同有机肥对该矿区复垦土壤氮素矿化特征,从而预估不同有机肥的供氮特性,为合理施用有机肥进行低产农田的培肥改造提供科学依据。结果表明:(1)各处理0~14天铵态氮含量均随培养时间的延长迅速下降,与培养时间呈极显著负相关关系(P<0.01),14~161天土壤铵态氮含量维持在较低水平,培养结束时,各处理铵态氮含量均低于1.31mg/kg。(2)各处理土壤硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量变化均呈近似的“S”形曲线递增,表现为0~56天缓慢增加,56~84天迅速增加,84天至培养结束(161天)其含量基本不变。培养结束时不同处理间硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量整体上均表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白,且鸡粪较猪粪和牛粪处理间存在显著差异,猪粪和牛粪较空白处理间存在显著差异(P<0.05)。(3)不同施肥处理出现氮素净矿化的时间点不同,其中鸡粪处理在第14天时最早出现净矿化现象,而猪粪和牛粪在培养28天后才出现明显的氮素净矿化。(4)不同施肥处理在培养的不同阶段硝态氮和矿质氮累积速率不同,但整体趋势一致,表现为培养0~84天各处理土壤累积矿化波动较大,56~84天达到峰值,培养84~161天各处理矿化速率平稳下降。总体来看,有机肥的施入能有效促进煤矿复垦土壤氮素矿化,从而提高土壤氮素有效性。其中,施鸡粪较猪粪和牛粪对提高矿区复垦土壤有效氮效果更好。4种处理的氮素矿化效果总体表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白。