氮肥对紫色土夏玉米N2O排放和反硝化损失的影响

利用原状土柱-乙炔抑制法对不同施氮量和不同氮肥品种下紫色土种植玉米期间的N2O排放量和反硝化损失量进行测定.结果表明:①施氮处理的反硝化损失量和N2O排放量显著高于不施氮肥处理;施氮量间反硝化损失量和N2O排放量差异不显著.不施氮肥、中氮和高氮的反硝化损失量分别是4.11 kg·hm-2、11.84 kg·hm-2、10.02 kg·hm-2,N2O排放量分别是1.29 kg·hm-2、4.84 kg·hm-2和4.53 kg·hm-2;中氮和高氮的反硝化损失量分别占施氮量的5.16%和2.36%,N2O排放量分别占施氮量的1.3%和3.98%.②不同氮肥品种处理间的反硝化损失量和N2O排放量也有显著差异.尿素、硫酸铵、硝酸钾反硝化损失量分别为14.27 kg·hm-2、10.51 kg·hm-2、12.79 kg·hm-2,反硝化损失占施氮量的6.61%、4.11%和5.62%;N2O排放量分别是7.15 kg·hm-2、4.35 kg·hm-2和4.34 kg·hm-2,占施氮量的3.17%、1.30%和1.30%.施用尿素(酰胺态氮肥)的反硝化损失量和N2O排放量显著高于施用硫酸铵(铵态氮肥)和硝酸钾(硝态氮肥).③土壤中无机氮含量是影响本区土壤硝化和反硝化作用的限制因子;降雨是影响该区土壤N2O排放和反硝化损失的主要因素.④反硝化作用是紫色土夏季氮素损失的主要途径.     

氮肥用量对设施滴灌栽培番茄产量品质及土壤硝态氮累积的影响

为了明确滴灌条件下设施番茄适宜的氮肥施用量,选择北京市顺义区代表性日光温室进行田间试验,设置0、90、180、270、360、450 kg·hm-2 6个氮肥水平,研究不同氮肥用量对设施滴灌栽培番茄产量、品质及土壤硝态氮累积分布的影响。结果表明：氮肥施用量为0~360 kg·hm-2时,随氮肥施用量的增加番茄产量增高;当施氮量超过360 kg·hm-2时,番茄产量随施氮量增加却呈下降趋势。番茄品质随施氮量的增加而提高,当施氮量为450 kg·hm-2时,番茄果实的糖酸比最高,风味较佳。随着施N量的增加,各层土壤硝态氮含量明显增加,尤其当施氮量大于270 kg·hm-2时,土壤硝态氮含量显著增加。施氮量360 kg·hm-2为0~100 cm土壤硝态氮累积量增加的拐点,土壤硝态氮累积量与0~360 kg·hm-2施氮量呈线性相关。结合北京郊区土壤肥力状况,番茄氮肥推荐施用量为270~360 kg·hm-2,在当前农民习惯施氮量450 kg·hm-2条件下,减少氮肥用量20%~40%,可以达到设施番茄高产、优质,且环境风险较小的目的。     

不同氮肥处理对桑园土壤酶活性的影响

【目的】研究不同氮肥施用水平对桑园土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖转化酶酶活性的影响,为桑园合理施氮和生产优质桑叶提供依据。【方法】采用田间小区试验,按不同氮肥施用水平：N1（120．75kg／ha）、N2（172．50kg／ha）和N3（207．00kg／ha）设3个处理。测定不同处理的土壤酶活性,并与桑叶产量进行相关性分析。【结果】土壤脲酶和蔗糖转化酶活性均随着施氮量的增加而增加,其中N2处理的过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性较大。土壤蔗糖转化酶与脲酶活性、转化酶与磷酸酶活性均呈显著正相关,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶活性与桑叶产量呈极显著正相关。【结论】合理施用氮肥能提高桑园土壤蔗糖转化酶、磷酸酶、脲酶活性;土壤脲酶和蔗糖酶活性可作为评价桑园土壤性质的指标。     

不同氮肥处理对桑园土壤酶活性的影响

【目的】研究不同氮肥施用水平对桑园土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖转化酶酶活性的影响,为桑园合理施氮和生产优质桑叶提供依据。【方法】采用田间小区试验,按不同氮肥施用水平：N1（120.75 kg/ha）、N2（172.50 kg/ha）和N3（207.00 kg/ha）设3个处理。测定不同处理的土壤酶活性,并与桑叶产量进行相关性分析。【结果】土壤脲酶和蔗糖转化酶活性均随着施氮量的增加而增加,其中N2处理的过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性较大。土壤蔗糖转化酶与脲酶活性、转化酶与磷酸酶活性均呈显著正相关,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶活性与桑叶产量呈极显著正相关。【结论】合理施用氮肥能提高桑园土壤蔗糖转化酶、磷酸酶、脲酶活性;土壤脲酶和蔗糖酶活性可作为评价桑园土壤性质的指标。     

15N标记和土柱模拟的夏玉米氮肥利用特性研究

 【目的】定量分析夏玉米氮肥利用特性以及肥料氮的去向。【方法】采用15N标记和土柱模拟技术,设置4个施氮水平（0、90、180、270 kgN·hm-2）,在人工防雨棚条件下对平水降雨年型进行了模拟研究。【结果】施氮处理均显著提高了玉米的生物量和籽粒产量,植株和籽粒吸氮量也显著增加。氮肥生理利用效率表现为随施氮量增加先升高后降低,但处理间差异不显著。氮肥农学效率与氮肥表观利用率则随施氮量增加而显著降低。夏玉米对15N标记氮肥的回收率为41.2%—47.8%,2 m土体各土层中的15N残留量随施氮量的增多而显著增加（P＜0.05),15N残留率为40.7%—47.5%。在空间分布上,土壤中残留15N总体表现为随土壤层次加深而明显下降。15N的损失量随施氮量的增加而显著增加,损失率为9.0%—13.1%。【结论】施氮量90—180 kg·hm-2有利于提高玉米籽粒产量和氮肥利用率,减少土体（尤其是深层土壤）中的肥料氮残留量,从而减轻对生态环境的压力。     

生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响

为探讨生物炭与氮肥配施对烤烟生长及植烟土壤生物学特性的影响,通过田间试验,研究了生物炭与氮肥配施对烤烟不同生育阶段干物质积累、土壤酶活性、微生物量碳（MBC）、有机碳含量的影响。结果表明：N1（22.5 kg·hm-2）、N2（37.5 kg·hm-2）和N3水平（52.5 kg·hm-2）下,增施24 t·hm-2生物炭显著提高了烤烟生育中后期的干物质积累量和烟株移栽后90 d的氮肥利用率,且氮肥利用率以低氮（N1）水平下提高效果最明显。3个氮水平下,施用生物炭对转化酶活性整体表现为抑制作用;N1和N2水平下,增施生物炭可分别显著增加脲酶和过氧化氢酶活性。此外,在N1和N2水平下,增施2.4 t·hm-2生物炭还显著提高了烤烟生育后期的MBC含量。生物炭与氮肥配施还显著提高了烤烟全生育期的土壤有机碳含量。总之,生物炭与氮肥配施可以改善土壤生物学性状,促进烤烟生长,且以低氮水平下增施2.4 t·hm-2生物炭效果较好。     

施氮量对不同肥力土壤氮素转化及其利用率的影响

【目的】评价不同施氮量下不同肥力土壤在小麦孕穗期的土壤活性氮组分（土壤矿质氮、可溶性有机氮和微生物量氮）的转化与氮肥利用率的变化。【方法】以长期（37年）定位试验下不同施肥处理土壤（贫瘠土壤-NF：长期不施肥;低肥力土壤-LF：长期施用化肥;中肥力土壤-MF:长期施用低量有机肥配施无机肥;高肥力土壤-HF：长期施用高量有机肥配施无机肥）为研究对象,通过盆栽试验,利用¹⁵N示踪法,研究添加外源硫酸铵氮肥（N0：0、N1：135 kg·hm^-2、N2：180 kg·hm^-2）之后,小麦生长旺盛时期（孕穗期）土壤活性氮组分在不同肥力土壤中的变化以及与土壤供氮效应之间的联系。【结果】随施氮量增加,不同肥力土壤的可溶性氮均呈先增加后降低的趋势,在N1处理最高,而各处理的土壤微生物量氮在N2达到最大,N1最低;不同肥力土壤可溶性氮变化均为高肥力土壤＞中肥力土壤＞低肥力土壤＞贫瘠土壤,而微生物量氮变化均为高肥力土壤＞中肥力土壤＞贫瘠土壤＞低肥力土壤（P＜0.05）;施氮对不同肥力土壤可溶性氮和微生物量氮的影响在低肥力土壤最大,而在高肥力土壤增幅最小。不同肥力土壤供氮量、氮肥利用率以及吸氮总量和吸15N量的变化均为高肥力土壤＞中肥力土壤＞低肥力土壤＞贫瘠土壤（P＜0.05）,其中,吸收15N量所占小麦吸收总氮的百分比大小变化为低肥力土壤＞中肥力土壤＞高肥力土壤＞贫瘠土壤（P＜0.05）。相同肥力不同处理下,土壤供氮量、氮肥利用率以及小麦吸氮量和吸15N肥料的量随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,均以N1处理显著高于其他处理（P＜0.05）,总体上施氮处理下小麦吸肥料氮所占吸收总氮的百分比的平均值为44%;各肥力土壤中肥料损失量均为贫瘠土壤＞低肥力土壤＞中肥力土壤＞高肥力土壤（P＜0.05）,而且氮肥损失量均随施氮量的增加而增加,在N2处理最大;土壤活性氮组分与土壤供氮、氮肥利用率、小麦吸氮之间均具有显著的正相关关系（P＜0.05）。【结论】在高肥力土壤上添加适宜氮量（135 kg·hm^-2）利于土壤中活性氮组分的转化,能更好地协调土壤供氮与作物需氮间的关系,提高氮肥利用率,减少氮素在土壤中的损失。     

施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0 (0 kg·hm^-2) ,N1 (125 kg·hm^-2) ,N2 (250 kg·hm^-2) 和N3 (375 kg·hm^-2) 对玉米/马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮 (N1、N2、N3) 处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2 处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3 处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率 (AWCD) 、Shannon-Wiener (H) 、Simpson 指数 (D) 、均匀度指数 (E) 及碳源利用丰富度指数 (S) 最高,而马铃薯在N2 处理时最高,但对6 类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。     

稻菜轮作下不同施氮处理对土壤微生物多样性的影响

【目的】分析稻菜轮作模式下不同施氮处理对土壤微生物多样性的影响,为氮肥减量施用提供理论支撑。【方法】设置氮肥全量施用(T1)、氮肥减施(T2)、氮肥配施有机肥(T3)、不施氮肥(CK)4个处理,利用高通量测序技术和生物信息学手段,研究其对土壤真菌和细菌群落结构和多样性的影响。【结果】土壤细菌和真菌群落Alpha多样性分析表明,T1处理的细菌群落Chao1指数和Observed指数低于CK处理,T2、T3处理高于CK,但处理间差异不显著;T1、T2、T3处理的细菌Shannon指数和Simpson指数均高于CK处理,差异不显著。T1、T2、T3处理的真菌Chao1指数和Observed指数均高于CK处理,而Shannon指数和Simpson指数均低于CK处理,差异不显著。微生物群落Beta多样性分析表明4个处理的土壤细菌群落组成基本相似,处理间差异不显著;T3处理的真菌群落组成与CK、T1、T2处理有一定的差异。土壤细菌群落组成基本相似,4个处理的细菌优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloronexi)和酸杆菌门...     

不同品种小麦下土壤微生物量和可溶性有机物对不同施氮量的响应

【目的】辽春10号和辽春18号小麦是常见的两个小麦品种,但是关于这两个小麦品种在不同施氮量下对维持土壤肥力的差异性方面还未知,因此探讨土壤中活性有机库（微生物量碳氮和土壤可溶性有机碳氮）在各生育期的动态变化,以此来评价土壤活性有机库对不同施氮量的响应以及转化。【方法】以不同品种盆栽小麦为研究对象,在不同施氮量（N0:0 kg·hm^-2、N1:45 kg·hm^-2、N2:90 kg·hm^-2、N3:135 kg·hm^-2、N4:180 kg·hm^-2、N5:225 kg·hm^-2）的设定下,探究土壤活性有机库在小麦生育期内的动态变化及相互关系。【结果】小麦生育期以及氮水平对土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量有显著影响（P＜0.01）;除可溶性有机碳和有机碳外（P＞0.05）,小麦品种对土壤微生物量碳氮和可溶性有机氮均有显著影响（P＜0.01）。施用氮肥能够显著提高土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮的含量（P＜0.05）,并且随施氮量的增加,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在N3处理达到最大,然后随施氮量的增加而降低,特别是在N5处理下,土壤可溶性有机碳氮的含量均低于不施氮肥处理（N0）;与微生物量氮和可溶性有机碳相比,施用氮肥对土壤微生物量碳和土壤可溶性有机氮含量的增幅更大;土壤微生物量碳/土壤微生物量氮在N5处理下最大（平均值分别为13.28和11.45）,而在N3处理下最低（平均值分别为7.94和7.83）。在小麦整个生育期内,土壤微生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量均在开花期最大,其次为收获期、拔节期和分蘖期,苗期最小,总的来说,在各个时期土壤可溶性有机碳与微生物量碳以及土壤可溶性有机氮与微生物量氮之间均有着显著的正相关关系（P＜0.01）;两个不同品种小麦之间,其地上生物量均没有显著差异（P＞0.05）,但随施氮量的增加,呈先增加后降低的趋势,并且随小麦生育期而增加;而土壤有机碳和土壤全氮也在N3处理达到最大,并且随生育期而增加,在收获期达到最大。【结论】适宜氮量（N3）能够更好地协调土壤中微生物量碳氮和可溶性有机碳氮在小麦生育期内的转化及维持土壤生产力。     

黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤微生物性质的影响

通过测定黑土长期定位试验原状土整体搬迁前后四种处理(CK、NPK、M、MNPK)土壤可培养微生物数量、土壤微生物量含量及土壤酶活性变化,探讨搬迁的特定条件对土壤微生物性质的影响。结果表明,1搬迁前后5年各处理三大类微生物数量、微生物量碳、氮含量和四种土壤酶活性在0~20 cm土层中均高于20~40 cm土层;2每年在两个土层中MNPK处理的三大类微生物数量和微生物量碳、氮含量均最高,CK处理均最低,而每年在两个土层中土壤过氧化氢酶和转化酶活性CK和M处理均明显高于NPK和MNPK处理,而磷酸酶活性CK和M处理则低于NPK和MNPK处理,脲酶活性在4个处理中差异不大;3比较搬迁前后5年间各项微生物指标变化发现,各项指标年际间虽存在变化但程度不大,搬迁后2011年和2012年相对较高,同为小麦茬的搬迁前2010年和搬迁后2013年各项指标较为接近。研究说明,土壤深度和施肥对土壤各项生物指标影响较大,年际间变化也受到轮作方式的影响,搬迁对土壤微生物扰动影响远小于施肥和耕作方式等的影响。     

昆明近郊水稻土、菜园土、大棚土养分调查

2002年5月对昆明近郊水稻土、菜园土、大棚土136个土壤样品进行了测试分析,了解昆明近郊水稻土、菜园土、大棚土3种土壤肥力现状。结果表明:有机质、全N、全P、碱解N、速效P在耕作中不存在缺乏现象。全K3种土壤全层都缺乏。速效K在水稻土、菜园土的20～40cm、40～60cm土层中缺乏,其余土壤的土层不缺乏。     

白浆土的水分性质和水分动态

通过试验和调查研究,发现大部分白浆土的干燥度在1.00～1.27之间,各土层的水分性质差异显著。白浆土水分变化可分为冻结凝聚期,融冻返浆期,初夏干旱期,伏雨湿涝期和秋夏稳定期。研究表明,调节土壤水分是利用改良白浆土的首要问题。     

水田自然免耕土壤结构状况研究

本文研究了自然免耕土壤的水稳性团聚体、微团聚体和土壤结构的稳定性及其与水分的关系。结果表明:自然免耕促进了>25mm的水稳性团聚体形成,团聚水平、团聚度和结构系数增加,结构稳定性提高,土壤容重稳定。因此,浸润水分有利于土壤结构的形成和稳定。     

侵蚀土壤酶活性与土壤养分的关系

通过对泥河沟侵蚀试验小区表层(0～10 cm)土壤酶及土壤养分的测定,研究了侵蚀土壤和泥沙中酶活性与土壤养分的关系.结果表明,水土流失使土壤酶损失,造成了泥沙中除脲酶外其它酶活性均高于表土层,呈现出高肥力土壤高流失的现象;流失泥沙中各种酶活性,以及它们与流失养分间呈现出显著或极显著关系,这种关系表明土壤流失不仅造成了土壤养分的损失,也造成了各种酶活性的降低.     

湘东丘陵4种林地深层土壤颗粒有机碳及其组分的分配特征

选取湘东丘陵区4种典型母质发育的林地土壤(花岗岩红壤、板岩红壤、第四纪红土红壤、酸性紫色土),分层次采集土壤剖面样品,采用物理分组方法,研究深层土壤颗粒有机碳(POC)及其组分(粗颗粒有机碳CPOC、细颗粒有机碳FPOC)的数量分布和分配比例,探讨POC及其组分与土壤有机碳、质地的关系。结果表明,4种土壤剖面POC储量介于2.63-11.59 t/hm2,以花岗岩红壤最高,其次为板岩红壤,第四纪红土红壤和酸性紫色土相对最低。4种土壤POC占SOC的比例(POC/SOC)介于1.5%-13.9%,花岗岩红壤POC/SOC随剖面加深而升高,板岩红壤和第四纪红土红壤则降低,紫色土POC/SOC在40-60 cm土层达到最大值后迅速降低。在40 cm以下的深层土壤中,花岗岩红壤和紫色土保存有数量可观、比例更高的POC。第四纪红土红壤POC储量相对较少、POC/SOC也在表土层较高。花岗岩红壤POC中以CPOC为主,而紫色土以FPOC为主,板岩红壤和第四纪红土红壤中CPOC和FPOC比例接近。所选4种土壤POC组分中,FPOC数量更能代表SOC数量的变化。SOC储量和质地是影响不同母质土壤POC及其组分分配差异的重要因素,在林地开发利用中也应重视深层土壤(40 cm)中储藏的活性碳组分。     

Bacterial diversity and community composition changes in paddy soils that have different parent materials and fertility levels

Parent materials and the fertility levels of paddy soils are highly variable in subtropical China. Bacterial diversity and community composition play pivotal roles in soil ecosystem processes and functions. However, the effects of parent material and fertility on bacterial diversity and community composition in paddy soils are unclear. The key soil factors driving the changes in bacterial diversity, community composition, and the specific bacterial species in soils that are derived from different parent materials and have differing fertility levels are unknown. Soil samples were collected from paddy fields in two areas with different parent materials(quaternary red clay or tertiary sandstone) and two levels of fertility(high or low). The variations in bacterial diversity indices and communities were evaluated by 454 pyrosequencing which targeted the V4–V5 region of the 16 S r RNA gene. The effects of parent material and fertility on bacterial diversity and community composition were clarified by a two-way ANOVA and a two-way PERMANOVA. A principal coordinate analysis(PCo A), a redundancy analysis(RDA), and multivariate regression trees(MRT) were used to assess changes in the studied variables and identify the factors affecting bacterial community composition. Co-occurrence network analysis was performed to find correlations between bacterial genera and specific soil properties, and a statistical analysis of metagenomic profiles(STAMP) was used to determine bacterial genus abundance differences between the soil samples. The contributions made by parent material and soil fertility to changes in the bacterial diversity indices were comparable, but soil fertility accounted for a larger part of the shift in bacterial community composition than the parent material. Soil properties, especially soil texture, were strongly associated with bacterial diversity. The RDA showed that soil organic carbon(SOC) was the primary factor influencing bacterial community composition. A key threshold for SOC(25.5 g kg~(–1)) separated low fertility soils from high fertility soils. The network analysis implied that bacterial interactions tended towards cooperation and that copiotrophic bacteria became dominant when the soil environment improved. The STAMP revealed that copiotrophic bacteria, such as Massilia and Rhodanobacter, were more abundant in the high fertility soils, while oligotrophic bacteria, such as Anaerolinea, were dominant in low fertility soils. The results showed that soil texture played a role in bacterial diversity, but nutrients, especially SOC, shaped bacterial community composition in paddy soils with different parent materials and fertility levels.     

土壤质量管理：〈Ⅰ〉土壤功能和土壤质量

土壤质量管理是对土壤功能、土壤质量、土壤退化、土壤修复及其关系的研究和成果应用的科学实践活动.各种土壤的不同功能有其空间分异、历史演替和强弱序列;土壤质量及其评价建立在土壤功能之上.本文阐述了土壤功能、土壤质量及其评价指标和方法,并对今后的土壤评价研究提出了建议.     

土壤改良剂对酸性水稻土pH值、交换性钙镁及有效磷的影响

选取酸性水稻土进行土壤培养试验和水稻盆栽试验,分别施用生石灰(Q)、白云石粉(DP)、钙镁磷肥(CMP)以及土壤改良剂1号(M1)、2号(M2)、3号(M3)和4号(M4),分析其土壤pH值、交换性钙、交换性镁、有效磷含量的变化,探讨土壤改良剂对酸性水稻土理化性质的影响。结果表明,与不施改良剂(CK)比较,使用改良剂均显著提高了土壤pH(P0.05);Q、DP和M2处理交换性钙含量增加显著(P0.05),DP、M2、M3和M4处理交换性镁含量增加显著(P0.05);M1、M3和M4处理显著降低了有效磷含量(P0.05)。盆栽试验与土培试验相比较,施相同改良剂的土壤pH、交换性钙、镁、有效磷的变化幅度差异大,交换性钙含量除M3处理降低4.9%外,其余处理均升高,升高最多的有20.9%;交换性镁含量除DP处理升高14.9%外,其余均下降,M2处理降低最多,为9.2%;所有处理有效磷含量均升高,增加最多是M2处理,达114.6%。研究阐明了土壤改良剂在短期内能够影响土壤pH值、交换性钙、镁、有效磷含量的变化,但土培和盆栽两种方式造成的效果有差异。     

营养型土壤改良剂对酸性土壤的改良

营养型上壤改良剂施入3种不同理化性状和不同肥力水平的酸性土壤进行恒温培养，20和40d后，测定土壤的pH值以及交换性酸总量、H^ 、K^ 、Na^ 含量。试验结果表明，营养型土壤改良剂提高了土壤的pH值，降低了土壤中交换性H^ 和AP^ 含量。说明营养型土壤改良剂对酸性土壤具有明显的改良作用。