施用有机肥对我国作物氮肥利用率影响的整合分析

【目的】化肥配施有机肥是提高作物氮肥利用率（NUE）的重要措施之一。但由于作物的氮肥利用率受到施氮量、土壤性质和气候条件等因素的影响,且多数研究只在某一特定区域或条件下进行,对于全国不同区域施用有机肥对氮肥利用率影响的研究缺乏系统分析和比较。因此,探明化肥配施有机肥对氮肥利用率的影响,量化不同土壤和气候条件下氮肥利用率对有机肥施用的响应,可指导区域性的有机肥施用,为化肥减施增效提供重要的理论依据。【方法】本研究收集了公开发表的文献110篇,建立了412组包含化肥配施有机肥（NPKM）和单施化肥（NPK）处理的氮肥利用率的数据库。采用整合分析（Meta-analysis）和随机森林（Random Forest）方法分析了全国不同区域的氮肥利用率在NPK和NPKM处理下的差异,定量化了施氮量、土壤性质和气候条件等因素对有机肥正效应的贡献率。【结果】全国来说,相比NPK,NPKM处理下氮肥利用率提高了3.6个百分点。除东北地区外,在其他地区NPKM均显著提高了氮肥利用率,提高幅度依次为西北>华北>南方>华东。土壤性状中影响有机肥“增效”作用的主要因素是有机质、pH、速效钾和全氮含量,其中土壤有机质含量越低,配施有机肥后氮肥利用率的提高幅度越大;在碱性土壤上配施有机肥对氮肥利用率的提高幅度分别是中性土壤和酸性土壤的1.3和1.8倍。另外,不同气候类型下配施有机肥对氮肥利用率的提高幅度存在差异,表现为温带大陆性气候区>温带季风性气候区>亚热带季风性气候区。【结论】施用有机肥可显著提高作物的氮肥利用率,且在有机质含量较低、降雨量较少的西北地区配施有机肥后氮肥利用率的提高幅度最大。     

长期施用有机肥情景下华北平原旱地土壤固碳及N2O排放的空间格局

[目的]研究施用有机肥对农田土壤固碳及温室气体排放的综合影响,为减缓全球气候变暖提供理论指导.[方法]基于长期定位试验点观测数据,利用验证后的机理过程模型——SPACSYS,结合区域数据库及ArcGIS,模拟2010-2050年华北平原旱地3种施肥情景(等氮量)即单施化肥情景(NPK)、50％化肥配施50％有机肥情景(...     

施肥对红壤有机碳矿化特征的影响

为阐明不同肥料施用对红壤有机碳矿化及几种碳形态的影响,对长期定位试验红壤单施有机肥(M)、施用化肥(NPK)、化肥十有机肥(NPKM)、不施肥(CK)4个处理的土样进行室内培养,在培养期间定期采样红壤CO2释放量及土壤微生物生物量碳(SMBC)和可溶性有机碳(WSOC)的含量进行分析.结果表明:1)不同施肥处理CO2释...     

不同利用方式下土壤矿物结合态有机碳特征与容量分析

【目的】土壤矿物结合态有机碳是土壤有机碳固持的重要机制之一。探讨不同利用方式下土壤有机碳及矿物结合态有机碳（＜53 µm）的含量、分配比例及其差异性特征,对于深刻认识土壤碳的固持状态、固碳潜力及其可持续管理均具有重要意义。【方法】通过从中国知网、万方、Science Direct和Springer link等4个文献数据库,设定检索条件“2000-2014年”、“中国土壤有机碳”和“＜53 µm团聚体分组”3个关键词,筛选出已发表的111篇目标文献,收集901组土壤有机碳和矿物结合态有机碳含量与比例的相关数据集。其中,土地利用方式分为4类：农田（n=580）、草地（n=98）、林地（n=193）和其他（果园、茶园等,n=31）。农田包括黑土、水稻土、棕壤、潮土、红壤和灰漠土等六大土壤类型。不同利用方式及土壤类型中有机碳含量与分配比例的差异性均采用Kruskal-Wallis H单向显著性检验。【结果】不同利用方式下土壤总有机碳和矿物结合态有机碳含量的中值均存在显著差异（P＜0.05）。其中,林地土壤总有机碳含量的中值为18.2 g·kg^-1,显著高于草地（12.0 g·kg^-1）和农田（10.3 g·kg^-1）;且林地矿物结合态有机碳含量（12.0 g·kg^-1 soil）也显著高于农田和草地（8.0-7.6 g·kg^-1 soil）。3种利用方式下土壤矿物结合态有机碳与总有机碳之间均呈现极显著的正相关关系（P＜0.001）,农田土壤矿物结合态有机碳所占比例的中值为74.8%,显著高于林地（70.3%）和草地（67.8%）。农田中不同土壤类型的矿物结合态有机碳占总有机碳的比例也存在显著差异。其中,黑土中矿物结合态有机碳的比例最高,中值为87.4%,其次是水稻土（76.7%）和红壤（74.0%）,而灰漠土最低（62.5%）。相关分析表明,土壤有机碳水平相对较高的黑土、水稻土和棕壤,矿物结合态有机碳分配比例随着土壤有机碳含量的增加而显著降低（P＜0.05）。农田、草地和林地中土壤矿物结合态有机碳含量与土壤细颗粒（＜53 µm）含量均呈极显著的正相关关系,与Six等（2002）的估算结果相比,其饱和程度分别为68.4%、58.7%和91.5%。【结论】农田和草地中,土壤矿物结合态有机碳还未达到饱和,仍有一定的提升空间,土壤细颗粒（＜53 µm）仍具有一定的固碳潜力。     

施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析

【目的】施用有机肥能促进农田土壤微生物的生长和繁殖,进而提高土壤肥力。然而,在全国尺度上量化施用有机肥对农田土壤微生物生物量碳（SMBC）和氮（SMBN）含量的影响研究极其缺乏。因此,探明不同气候和土壤条件下有机肥施用后农田SMBC和SMBN的变化规律,可为不同地区合理施用有机肥、提高土壤肥力和微生物活性提供理论依据。【方法】本研究搜集1990年至2017年已发表的文献共70篇（336和222个相对独立的数据分别涉及SMBC和SMBN）,结合整合分析（Meta分析）从不同气候类型、土地利用类型和土壤pH水平3个方面定量阐述了有机肥施用相比不施肥或化肥对中国农田SMBC和SMBN含量的影响程度。【结果】与不施肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN的含量分别提高128.1%和70.2%;与施用化肥比较,施用有机肥后土壤SMBC和SMBN含量分别提高57.1%和34.2%。与施用化肥比较,在亚热带季风区施用有机肥可以大幅度提高SMBC（66.7%）和SMBN含量（57.5%）,且显著高于温带大陆气候区（SMBC：26.0%;SMBN：20.9%）,而在温带季风气候区SMBC和SMBN含量则分别提高了37.0%和56.7%。不同土地利用类型下,施用有机肥比施用化肥能显著提高水田SMBC和SMBN的含量（69.1%和67.1%）,且提高幅度均高于旱地（34.7%和26.4%）和水旱轮作（50.2%和63.9%）。此外,与施用化肥比较,中性土壤（6＜pH＜8）上施用有机肥后SMBC含量提高了64.4%,显著高于pH＞8的碱性土壤和pH＜6的酸性土壤（29.4%和44.4%）;SMBN含量提高了63.7%,亦显著高于碱性和酸性土壤（分别为21.9%和45.5%）。同时,SMBC和SMBN含量分别与来自有机肥的年均碳、氮投入量呈显著正相关。【结论】施用有机肥可显著提高SMBC和SMBN的含量,但不同土地利用类型、气候类型和土壤pH下的提升幅度不同,因此,施用有机肥时应综合考虑不同地区的气候和土壤条件。