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。     

长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮

【目的】微生物量碳、氮是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和矿化的动力,与土壤养分循环密切相关,其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化。本研究旨在揭示长期施肥对贵州黄壤稻田土壤微生物生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物生物量氮 (SMBN) 的影响,并探讨其合理培肥模式。【方法】以贵州黄壤肥力与肥效长期定位监测基地为依托,采用氯仿熏蒸—K₂SO₄提取法,重点研究不同施肥条件下土壤微生物生物量碳氮的变化及其与全量有机碳氮的关系。试验处理包括不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M)、低量有机无机肥配施 (0.5MNPK) 和高量有机无机肥配施 (MNPK)。【结果】长期不同施肥处理下,SMBC的变化范围在423.87～695.04 mg/kg之间,SMBN的变化范围在44.36～91.65 mg/kg之间。施用化肥 (NPK) 和施用有机肥及两者配施 (M、0.5MNPK和MNPK) 能增加SMBC和SMBN含量,其中MNPK处理较CK处理SMBC含量增幅最高,达64.0%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与M处理差异不明显;M处理较CK处理SMBN含量增幅最高,达106.6%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与MNPK处理差异不明显;长期单施化肥 (NPK) 仅对SMBN含量有显著提高作用 (44.1%),对SMBC作用不明显。SOC、TN和微生物熵 (qMB) 的变化与SMBC一致,均表现为MNPK处理最高,其次为M和0.5MNPK处理,NPK处理最低;所有施肥处理下的SMBC/SMBN无显著性差异且均低于CK处理。【结论】土壤微生物碳、氮量和微生物熵的显著提高均与土壤有机质和全氮的含量变化呈正相关,单施有机肥和高量有机无机肥配施是提高土壤微生物生物量的有效途径。     

长期不同比例有机肥-化肥配施下红壤性水稻土氮素矿化特征

土壤有机氮的矿化是土壤氮素肥力的重要指标之一,也是影响作物产量至关重要的因素。以33年长期定位试验为依托,对红壤性双季稻田土壤氮累积、矿化动力学特征等进行系统研究。定位试验始于1984年,选取其中5个施肥处理:不施肥(CK),施氮磷钾肥(NPK),施50%化肥+50%有机肥(50F+50M),施30%化肥+70%有机肥(30F+70M),施70%化肥+30%有机肥(70F+30M),于2017年早稻种植前采集耕层(0～20 cm)土壤样品,采用淹水密闭间歇淋洗法,对土壤氮矿化量和速率进行测定,并采用一级动力学方程拟合土壤氮矿化势(N_0)、矿化速率常数(k)等。结果表明,长期施肥显著提高土壤有机碳、全氮、碱解氮含量,以有机无机肥配施提升效果最为显著,且随有机肥投入量增加而递增,30F+70M处理较NPK处理显著提高铵态氮、硝态氮及总矿质氮含量,分别提高了47.0%、64.6%和49.7%。连续施肥33年后,施肥显著提高了土壤净矿化速率和土壤矿化氮释放量,排序为30F+70M50F+50M70F+30MNPKCK,配施有机肥较施化肥处理显著提高了土壤矿化氮累积释放量和土壤氮素矿化率,分别是化肥处理的2.70和1.41倍。长期施肥均显著提高了土壤氮素矿化势(N_0),提高幅度为65.9%～196.0%,配施30%有机肥(70F+30M)较施化肥处理(NPK)可显著增加水稻土氮素矿化势,降低氮矿化速率常数。土壤有机质、全氮、碱解氮及铵态氮含量显著影响N_0、N_0/N、累积矿化量及矿化率,土壤氮矿化速率常数(k)与C/N呈现极显著负相关。长期化学氮肥与低比例有机肥配施,使水稻土供氮缓慢而持久,在水稻的生长发育过程中能够不断地补充氮素。     

长期施肥水稻土氮素剖面分布及温度对土壤氮素矿化特性的影响

利用太湖地区26a的水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面氮素分布和C/N的影响,分析了10℃和30℃下不同施肥处理土壤氮素矿化过程的差异,拟合了30℃下土壤累积矿化量与有效积温的方程式。结果表明:(1)长期施肥使表层土壤氮素累积量明显增加,0～20cm土层,施有机肥处理的含氮量普遍高于施化肥处理。20～30cm土层,化肥氮+磷处理(CNP)、化肥氮+磷+钾处理(CNPK)、秸秆+氮处理(CRN)及不施肥对照CK的含氮量高于有机肥+氮+磷处理(MNP)、有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)、秸秆+有机肥+氮处理(MRN)和仅施有机肥处理(M0),而40～50cm土层含氮量差异较小;(2)施有机肥或秸秆还田使表层土C/N值有降低趋势。0～10cm表层土壤的C/N,CNPK>MNPK,CK>M0,而施秸秆处理MRN的C/N最低。20～50cm土层,施有机肥处理的C/N普遍高于化肥处理,施化肥土壤下层的有机质分解程度较高。(3)在30℃下,土壤矿化过程达到稳定状态需要时间较短,且累积矿化量较高。在10℃下,培养后期的矿化速率高于30℃下的速率,但累积矿化量较低,低温条件引起了土壤氮素矿化率的降低。土壤累积矿化量与有效积温的关系符合有效积温方程式(p<0·01),K值较接近反应矿化初期各处理的矿化潜力,n值的差异反应MRN、MNP以及CNPK、CNP处理在矿化后期有更高潜力。     

不同施肥措施对冬小麦灌浆期氮素吸收分配的影响

以黄淮海平原国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站为平台,研究了长期不施肥(CK)、氮钾配施(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施有机肥(MNPK)或秸秆(SNPK)5种施肥措施对灌浆期冬小麦吸收利用氮素的影响.研究结果表明,在等氮量条件下,施氮量为N 165 kg/hm2时,NPK、MNPK、SNPK处理有利于小麦在灌浆阶段维持田间较高的群体数和干物质的积累量;其中MNPK、SNPK处理较NPK处理有利于小麦灌浆阶段在茎、鞘器官的生长和干物质积累.在氮素吸收方面,NPK、MNPK、SNPK处理有利小麦灌浆期茎、叶、鞘、穗等器官对氮素的吸收、分配和累积.与CK处理相比,施无机氮、有机氮分别为N 49.5、115.5 kg/hm2时,MNPK、SNPK处理可以延长灌浆高峰期7天左右;而施无机氮为165 kg/hm2时,与CK处理相比,NPK、NK处理可以延长14天左右.在花后1 ～ 14天,MNPK、SNPK处理在茎、穗部位氮素吸收累积量要高于NPK处理,其中穗部差异分别达到P≤0.05显著水平、P≤0.01极显著水平;在花后21 ～ 35天,NPK处理在叶、籽粒部位氮素吸收累积量要高于MNPK、SNPK处理,其中叶部差异均达到P≤0.05显著水平或P≤0.01极显著水平.此外,在灌浆期MNPK处理在穗部氮素累积量要高于SNPK处理.总之,在本试验条件下,无机有机肥配施应适当加大无机氮肥的供应量以弥补小麦灌浆中后期起氮肥供应不足的现象.     

等氮条件下长期有机无机配施对春玉米的氮素吸收利用和土壤无机氮的影响

【目的】研究等氮量投入条件下,长期使用不同有机物料替代无机肥的适宜比例对玉米氮养分累积、运移和氮肥利用效率和产量的影响,可以为吉林黑土区春玉米高效施肥,维持并提高土壤肥力提供理论依据。【方法】以国家(公主岭)黑土肥力与肥料效益长期定位试验为研究平台,玉米品种郑单958为供试作物,设5个不同处理,即:不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷钾化肥(NPK)、粪肥+NPK(MNPK)、秸秆还田+NPK(SNPK)。在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽丝期、灌浆期和成熟期采集地上部植株样品,分析玉米植株不同部位的氮含量和累积量以及运移比例,计算氮肥利用效率。【结果】在玉米各生育时期,MNPK处理氮素累积量均高于NPK和SNPK处理;拔节期至大喇叭口期氮素累积量为19.67~86.44 kg/hm2,其中MNPK氮素累积量达到86.44 kg/hm2,为氮素累积量增加最多、吸收速率最快的时期;在成熟期,MNPK、NPK、SNPK、N和CK处理植株氮素总累积量分别达到286.2、276.2、249.4、151.7和63.6 kg/hm2,SNPK处理氮素累积量略低于NPK处理,MNPK显著高于NPK和SNPK(P0.05)。MNPK、SNPK、NPK和N处理中,叶和茎鞘总氮素转移量分别为99.0、79.7、87.2和41.8 kg/hm2,总的转移氮素对籽粒的贡献率分别为51.0%、47.7%、47.2%和43.4%,以MNPK处理的总氮素转移量和转移氮素对籽粒贡献率最高,与其他处理差异显著。在各处理中,MNPK、NPK和SNPK三个处理的氮肥偏生产力(PFP)均大于60kg/kg,以MNPK最高,达到65.4 kg/kg。与化肥NPK处理比较,SNPK氮素偏生产力和收获指数差异不显著。MNPK处理土壤无机氮的含量在玉米整个生育期一直高于化肥NPK处理,并在玉米大喇叭口期达到最高,达到60.83 mg/kg,并与其他处理差异显著。【结论】长期有机无机配合施用,不仅能有效调节氮素积累和转运,还能提高氮肥利用效率。在适宜氮用量为165 kg/hm2时,以农家肥氮替代70%,或秸秆氮替代30%化肥氮素,既减少化肥氮投入,又增加了土壤供氮能力,因此,有机肥氮替代部分化肥氮是吉林省黑土区春玉米氮素管理的有效途径之一。     

小麦-玉米轮作体系下氮肥对长期不同施肥处理土壤氮含量及作物吸收的影响

以长期不同施肥处理土壤为对象,研究了不同施肥土壤中施用氮肥后土壤氮素含量、微生物固持及释放和作物吸收及利用特性。结果表明,施用氮肥显著增加长期不施肥土壤(NF)矿质氮含量,对长期施用化肥土壤(NPK)和有机无机配施土壤(MNPK)矿质态氮含量无显著影响;施用氮肥对NF中土壤微生物生物量氮(SMBN)含量无显著影响,使拔节期NPK和MNPK中SMBN含量分别增加了4.3倍和0.8倍。从小麦拔节期到开花期,NPK和MNPK中土壤微生物生物量氮含量分别显著降低51%和56%。小麦收获时NPK和MNPK土壤氮肥的利用率分别为36%和45%;而NF土壤所施入的氮素几乎未被小麦吸收利用,但在玉米季有34%被吸收。小麦收获时,NF土壤施入的氮肥有50%以上淋溶至土壤30 cm以下土层,施氮也显著提高了NPK土壤30～50 cm土层硝态氮含量,但施用氮肥对MNPK土壤0～100 cm剖面硝态氮含量无显著影响。说明长期有机无机配施增强了土壤氮素的缓冲能力,协调了土壤氮素固持与作物吸氮间的关系,为提高氮素利用率,减少氮素对环境影响的有效手段。     

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。     

基于长期定位试验的水稻土氮素剖面分布及养分供应特性研究

基于已持续26年的水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,不同施肥方式下土壤氮素矿化曲线和硝化强度变化,以及累积矿化量与有效积温的关系,结果表明:(1)长期施肥使土壤表层氮素累积量明显增加,土壤剖面含氮量分布曲线呈"S"形。0-20 cm土层,施有机肥处理的含氮量普遍高于施化肥处理,20-30 cm土层,化肥氮 磷处理(CNP)、化肥氮 磷 钾处理(CNPK)、秸秆 化肥氮处理(CRN)和不施肥对照C0的含氮量高于有机肥 氮 磷处理(MNP)、有机肥 氮 磷 钾处理(MNPK)、秸秆 有机肥 氮处理(MRN)和仅施有机肥处理(M0),而40-50 cm土层含氮量差异较小;(2)土壤矿化曲线在前期差异明显,7 d后的矿化量普遍达最大,28 d后趋于稳定,施有机肥处理7 d后的矿化量明显高于施化肥处理。土壤累积矿化量与有效积温的关系符合有效积温方程式,矿化常数K和n值反映了施有机肥土壤氮素的矿化潜力较大,而施化肥土壤的矿化过程达稳定状态需更长时间;(3)长期施肥使土壤的硝化强度明显提高,施有机肥处理普遍高于施化肥处理。MNPK最高,比C0提高了6.44倍,秸秆还田处理CRN高于CNP和CNPK;(4)施有机肥或秸秆使表层土C/N值有降低趋势。0-10 cm表层土壤的C/N值,CNPK>MNPK,C0>M0,而秸秆还田处理MRN的C/N值最低。20-50cm土层,施有机肥处理的C/N普遍高于化肥处理,施化肥土壤下层的有机质分解程度较高。     

长期施肥对黄壤性水稻土有机碳矿化的影响

以贵州省农业科学院内黄壤性水稻土长期(22年)定位施肥试验为对象,采用室内模拟培养试验研究了不施肥(对照,CK)、施化肥(NPK)、低量有机无机肥配施(0.5MNPK)、施牛粪(M)和常量有机无机肥配施(MNPK)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:NPK处理土壤有机碳含量(21.6 g kg~(-1))与CK处理(22.8 g kg~(-1))基本相同,而0.5MNPK、M和MNPK处理的土壤有机碳含量较CK处理分别提高了30.6%、72.9%和62.2%,其中,M和MNPK处理差异达显著水平(p0.05)。模拟培养条件下,CO2产生速率在培养的第2天达到最大值,然后迅速下降,而后缓慢下降(第4~24天),后期(第24~30天)趋于稳定;各处理土壤有机碳矿化速率大小依次为:MMNPK0.5MNPKCKNPK,各处理土壤有机碳矿化速率随时间的动态变化均符合对数函数关系(p0.01)。培养结束(30 d)时,各处理土壤有机碳累积矿化量为1.23~2.37 g kg~(-1),以M处理和MNPK处理较高,较CK处理(1.46 g kg~(-1))分别增加了62.6%和44.2%(p0.05);各施肥处理土壤有机碳的累积矿化率(土壤有机碳累积矿化量/土壤有机碳含量)较CK处理(6.4%)均有所下降,以M处理和MNPK处理下降较多,降幅分别为1.2%和0.9%。土壤有机碳累积矿化量随培养天数的动态变化可以用一级动力学方程拟合(p0.01),模拟结果表明,CK处理土壤潜在可矿化有机碳量为1.55 g kg~(-1),与CK处理相比,NPK处理下降了11.6%,但差异不显著(p0.05),而有机肥处理(0.5MNPK、M和MNPK)有不同程度的提高(21.3%~73.6%),其中,M和MNPK处理提高幅度较大(p0.05);同时,MNPK处理能够提高土壤有机碳的周转速率,减少周转时间。上述结果指示黄壤性水稻土长期施用有机肥(0.5MNPK、M和MNPK)能够提高土壤有机碳的矿化速率,在促进土壤有机碳积累的同时降低其累积矿化率(单位有机碳矿化水平),增强土壤固碳能力。     

Effect of long-term fertilization on 15N uptake and retention in soil

We did a pot experiment with three different fertilized soils (no fertilizer (No-F), inorganic fertilizer nitrogen, phosphorus and potassium (NPK), manure plus inorganic fertilizer (MNPK)) from a 19-year fertilizer trial. Three N treatments, (1) no N, (2) 100 mg/kg urea-¹⁵N (N), (3) 50 mg/kg urea-¹⁵N + 50 mg/kg corn straw-N (1/2N + 1/2S), were applied to each soil. The residual soil from the same treatments was used to grow second wheat crop. The MNPK soil had significantly higher nitrogen use efficiency (NUE) in the first growing season, and lower N loss than the NPK, and No-F soils. The 1/2N + 1/2S treatment decreased NUE on each soil, even though the MNPK soil still had highest NUE and lowest N loss. The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) in 1/2N + 1/2S treatment of MNPK soil was higher than NPK and No-F soils. We concluded that long-term application of manure plus inorganic fertilizer increased NUE and decreased N loss.     

Fate of residual 15N-labeled fertilizer in dryland farming systems on soils of contrasting fertility

Abstract

Up to 50% of nitrogen (N) fertilizer can remain in soil after crop harvest in dryland farming. Understanding the fate of this residual fertilizer N in soil is important for evaluating its overall use efficiency and environmental effect. Nitrogen-15 (¹⁵N)-labeled urea (165 kg N ha^?1) was applied to winter wheat (Triticum aestivum L.) growing in three different fertilized soils (no fertilizer, No-F; inorganic nitrogen, phosphorus and potassium fertilization, NPK; and manure plus inorganic NPK fertilization, MNPK) from a long-term trial (19 years) on the south of the Loess Plateau, China. The fate of residual fertilizer N in soils over summer fallow and the second winter wheat growing season was examined. The amount of the residual fertilizer N was highest in the No-F soil (116 kg ha^?1), and next was NPK soil (60 kg ha^?1), then the MNPK soil (43 kg ha^?1) after the first winter wheat harvest. The residual fertilizer N in the No-F soil was mainly in mineral form (43% of the residual ¹⁵N), and for the NPK and MNPK soils, it was mainly in organic form. The loss rate of residual ¹⁵N in No-F soil over summer fallow was as high as 48%, and significantly (P < 0.05) higher than that in the NPK soil (22%) and MNPK soil (19%). The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) by the second winter wheat was 13% in the No-F soil, 6% in the NPK soil and 8% in the MNPK soil. These were equivalent to 9.0, 2.0 and 2.2% of applied ¹⁵N. The total ¹⁵N recovery (¹⁵N uptake by crops and residual in 0–100 cm soil layer) in the MNPK and NPK soils (84.5% and 86.6%, respectively) were both significantly higher than that in the No-F soil (59%) after two growing seasons. The ¹⁵N uptake by wheat in two growing seasons was higher in the MNPK soil than in NPK soil. Therefore, we conclude that a high proportion of the residual ¹⁵N was lost during the summer fallow under different land management in dryland farming, and that long-term combined application of manure with inorganic fertilizer could increase the fertilizer N uptake and decrease N loss.     

Fate of 15 N-labeled fertilizer in soils under dryland agriculture after 19 years of different fertilizations

This study addressed if long-term combined application of organic manure and inorganic fertilizers could improve the synchrony between nitrogen (N) supply and crop demand. ¹⁵?N-labeled urea was applied to micro-plots within three different fertilized treatments (no fertilizer, No-F soil; inorganic NPK fertilizers, NPK soil; and manure plus inorganic NPK fertilizers, MNPK soil) of a long-term field trial (1990–2009) in a dryland wheat field in the south Loess Plateau, China. After one season of wheat harvest, ¹⁵?N use efficiency was 20, 58, and 65 % in the No-F, NPK, and MNPK soil, respectively. During the early wheat growth stage, microbial immobilization of applied ¹⁵?N was significantly (P?<?0.05) highest in the MNPK soil (15.3 %), higher in the NPK soil (12.6 %), and lowest in the No-F soil (7.4 %). Of the ¹⁵?N immobilized by the soil microbial biomass, 69 % (NPK soil) to 83 % (MNPK soil) was released between the stem elongation and flowering of wheat. Compared with the NPK soil, the MNPK soil had significantly (P?<?0.05) higher grain yield. Our findings highlight that long-term application of organic manure with inorganic fertilizers cannot only improve the synchrony of N supply for crop demand but also increase N use efficiency and grain yield.     

不同培肥处理对土壤溶解性有机碳含量及特性的影响

以黄土高原南部地区的长期肥料定位试验为研究对象,通过室内测定及培养试验研究了不施肥(CK)、撂荒(FA)、施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾配施有机肥(MNPK)和氮磷钾配施秸秆(SNPK)培肥处理土壤中溶解性有机碳(DOC)的含量、结构特性及其降解特性。结果表明,在0～20 cm耕层土壤中,不同培肥处理土壤中DOC的含量变化范围在4.65～8.94 mg kg-1之间,平均为6.42 mg kg-1,各培肥处理间差异明显,其大小顺序为MNPKSNPKNPKFACK。由DOC溶液的UV280吸收值和腐殖化指数(HIXem)可以得出,不同培肥处理土壤中溶解性有机物中结构相对复杂的芳香化合物所占的比例明显不同,其大小顺序为SNPKMNPKFANPKCK。经过7d的生物降解培养,不同培肥处理土壤DOC溶液的降解率变化范围在19.3%～48.5%之间,平均为28.6%,其大小顺序为CKFANPKSNPKMNPK。随着培养的进行,DOC溶液中结构较为复杂的溶解性有机物的比例上升。     

不同有机肥施用模式下黄壤稻田根际和非根际土壤有机碳的矿化特征

【目的】研究长期施用有机肥对土壤有机碳矿化特征的影响,为提高土壤碳库稳定性和培肥土壤提供理论依据。【方法】贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验始于1994年,种植制度为单季水稻。2021年水稻收获后,选取不施肥(CK),平衡施用化肥(NPK),25%和50%有机肥氮替代化肥氮(0.25MNPK、0.5MNPK)和单施有机肥(M) 5个处理的水稻植株,用抖根法采集根际和非根际土壤样品,分析活性碳组分含量,以采集的土样进行室内培养试验,研究有机碳矿化特征。【结果】1)与NPK相比,3个有机肥处理的根际土壤有机碳(SOC)含量提升了26%～43%,非根际土壤SOC含量提高了24%～32%;根际土壤微生物量碳(MBC)含量提升了16%～31%,且比非根际土壤高148%;非根际土壤易氧化有机碳(LOC)含量显著提升了36%～75%;0.5MNPK处理非根际土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著提升了54%,且根际土壤的DOC含量平均高于非根际土壤10%。2)有机肥施用可明显增加黄壤稻田根际及非根际土壤有机碳矿化量,非根际土壤有机碳矿化量和矿化率分别高于根际土壤30%和33%;较CK和NPK处理,有机肥施用...     

Long‐term field fertilization affects soil nitrogen transformations in a rice‐wheat‐rotation cropping system

Mineralization and nitrification are the key processes of the global N cycle and are primarily driven by microorganisms. However, it remains largely unknown about the consequence of intensified agricultural activity on microbial N transformation in agricultural soils. In this study, the ¹⁵N‐dilution technique was carried out to investigate the gross mineralization and nitrification in soils from a long‐term field fertilization experiment starting from 1988. Phospholipid fatty acids (PLFA) analysis was used to determine soil microbial communities, e.g., biomasses of anaerobic bacterial, bacterial, fungi, and actinobacteria. The abundance of ammonia‐oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) were measured using real‐time quantitative polymerase chain reaction. The results have demonstrated significant stimulation of gross mineralization in the chemical‐fertilizers treatment (NPK) ([6.53 ± 1.29] mg N kg^–1 d^–1) and chemical fertilizers–plus–straw treatment (NPK+S1) soils ([8.13 ± 1.68] mg N kg^–1 d^–1) but not in chemical fertilizers–plus–two times straw treatment (NPK+S2) soil when compared to the control‐treatment (CK) soil ([3.62 ± 0.86] mg N kg^–1 d^–1). The increase of anaerobic bacterial biomass is up to 6‐fold in the NPK+S2 compared to that in the CK soil ([0.7 ± 0.5] nmol g^–1), implying that exceptionally high abundance of anaerobic bacteria may inhibit gross mineralization to some extent. The gross nitrification shows upward trends in the NPK+S1 and NPK+S2 soils. However, it is only significantly higher in the NPK soil ([5.56 ± 0.51] mg N kg^–1 d^–1) compared to that in the CK soil ([3.70 ± 0.47] mg N kg^–1 d^–1) (p < 0.05). The AOB abundance increased from (0.28 ± 0.07) × 10⁶ copies (g soil)^–1 for the CK treatment to (4.79 ± 1.23) × 10⁶ copies (g soil)^–1 for the NPK treatment after the 22‐year fertilization. In contrast, the AOA abundance was not significantly different among all treatment soils. The changes of AOB were well paralleled by gross nitrification activity (gross nitrification rate = 0.263 AOB + 0.047 NH ‐N + 2.434, R² = 0.73, p < 0.05), suggesting the predominance of bacterial ammonia oxidation in the fertilized fields.     

添加生物炭对酸性红壤中玉米生长和氮素利用率的影响

Biochar added to soil can improve crop growth through both direct and indirect effects, particularly in acidic, highly weathered soils in subtropical and tropical regions. However, the mechanisms of biochar improving crop growth are not well understood. The objectives of this study were i） to determine the crop responses to biochar addition and ii） to understand the effect of biochar addition on N use efficiency. Seven acidic red soils varying in texture, p H, and soil nutrient were taken from southern China and subjected to four treatments： zero biochar and fertilizer as a control（CK）, 10 g kg-1biochar（BC）, NPK fertilizers（NPK）, and 10 g kg-1biochar plus NPK fertilizers（BC＋NPK）.15N-labeled fertilizer was used as a tracer to assess N use efficiency. After a 46-d pot experiment,biochar addition increased soil p H and available P, and decreased soil exchangable Al3＋, but did not impact soil availabe N and cation exchange capacity（P 〉 0.05）. The N use efficiency and N retained in the soil were not significantly affected by biochar application except for the soil with the lowest available P（3.81 mg kg-1） and highest exchanageable Al3＋（4.54 cmol kg-1）. Greater maize biomass was observed in all soils amended with biochar compared to soils without biochar（BC vs. CK, BC＋NPK vs. NPK）. This agronomic effect was negatively related to the concentration of soil exchangeable Al3＋（P 〈 0.1）. The results of this study implied that the liming effect of biochar improved plant growth through alleviating Al toxicity and P deficiency, especially in poor acidic red soils.     

西南黄壤性水稻土长期不同施肥模式下作物产量及氮肥利用率演变特征

为了解西南黄壤性水稻土长期施肥效应,通过连续19年长期定位试验,分析了西南黄壤性水稻土单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥和1/2化肥配施(0.5MNPK)、全量有机肥和全量化肥配施(MNPK)4种施肥模式对作物产量、氮肥利用率的影响及变化特征。结果表明:长期施用化肥或有机肥可显著增加作物产量,NPK、M、0.5MNPK、MNPK比CK分别显著增产56.2%、57.8%、65.0%、74.0%;各施肥处理氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥内部利用率(IE_N)、氮肥回收利用率(RE_N)、氮肥累积利用率(ARE_N)分别为10.9~20.7kg·kg~(-1)、44.7~53.8 kg·kg~(-1)、13.6%~19.6%、12.0%~16.9%,均以0.5MNPK最高,MNPK最低,高量氮肥施用导致氮肥利用率较低;长期单施化肥处理氮肥利用率随时间保持持平或呈下降趋势,施用有机肥的各处理氮肥利用率随时间呈显著上升趋势,尤其是氮肥累积利用率呈极显著上升趋势。长期施用有机肥尤其是有机无机配施作物产量稳定且氮肥利用率稳步提高。因此,常年高量施氮的黄壤性水稻土可适量减少氮肥用量,相应的进行有机无机肥料的合理配施是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。