不同施肥及杂草处理下半湿润冬小麦田NO3——N的动态变化

以中等肥力土垫旱耕人为土为供试土壤,在冬小麦（Triticum aestivum）不同生育期采集0-100 cm土层土壤样品,研究不同施肥及杂草处理对半湿润农田生态系统土壤NO3--N动态变化的影响。结果表明,1）土壤剖面NO3--N含量随施氮量增加而显著增加,0-100 cm土层NO3--N累积量与施氮量线性相关;在越冬期、返青期和拔节期,相关系数r分别为0.995、0.971和0.949。2）冬小麦生长过程中,土体NO3--N含量先降低后回升,在拔节期最低;成熟期土壤有机氮矿化产生的NO3--N是收获后土壤剖面残留NO3--N的主要贡献者。3）在越冬期、返青期、拔节期和成熟期,施磷（PN135）与不施磷（P0N135）处理相比,施磷可显著减少土体NO3--N累积量,减少量分别为N 61.4、26.9、36.6和5.5 kg/hm2;磷肥对减少土壤NO3--N残留累积量的影响以越冬期表现最为显著,成熟期表现不显著。4）在施磷的基础上,不同杂草处理土壤剖面NO3--N累积量在每公顷施氮45 kg（PN45）及施氮90 kg (PN90)时存在一定差异,但不显著;而在每公顷施氮180 kg（即PN180）的高氮处理下,差异显著。每公顷施氮135 kg（PN135）,的中氮处理,在越冬期清除杂草后土壤剖面中NO3--N累积量在拔节期显著高于其它杂草处理。     

长期施肥对红壤性水稻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,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理：不施肥处理（CK）,施氮磷钾化肥处理（NPK）,施70%化肥+30%有机肥处理（70F+30M）,施50%化肥+50%有机肥处理（50F+50M）,施30%化肥+70%有机肥处理（30F+70M）,于 2017 年早稻种植前采集耕层 （0—20 cm） 土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放 CO₂-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理（70F+30M、50F+50M 和30F+70M）土壤有机碳显著高于NPK处理（P<0.05）,平均较NPK处理提高了31.31%,以50F+50M和30F+70M处理较为显著。各处理有机碳矿化速率均在培养后的第1天达到峰值且差异显著,排序为50F+50M>30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量（P>0.05）,70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理（P<0.05）,分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率（累积矿化量占有机碳总量的比率）变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理（P<0.05）。施肥处理均不同程度地提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以30F+70M处理最高,较NPK提高了1.19倍。不同施肥处理较不施肥均未明显改变土壤有机碳周转速率及半周转期。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）、累积矿化量及累积矿化率均显著受土壤有机碳含量及投入碳量的影响,且呈现正相关关系。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）/土壤有机碳比值与所投入碳量呈现显著正相关（P<0.05）;土壤有机碳的周转速率常数（k）与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。     

不同施氮水平和杂草清除时间对氮肥利用及平衡的影响

以半湿润区中等肥力土垫旱耕人为土为供试土壤,在冬小麦不同生育期采集0~100 cm土层土壤样品、作物及杂草的样品,研究不同施肥及杂草处理对半湿润农田生态系统氮肥损失及氮素平衡的影响。试验结果表明,土壤中残留NO3--N累积量均随施氮量增加而增加;NH4 -N累积量随施氮量变化不显著,总矿质氮随施氮量的变化趋势与硝态氮基本一致;农田系统中杂草的存在,能在一定程度上增加土体残留矿质氮(Nmin)累积量,且在高施氮处理下影响较大;在全生育期不清除杂草(A)、越冬前清除杂草(B)、返青期清除杂草(C)和拔节期清除杂草(D)等杂草处理下,杂草吸氮量平均值分别为2.38、1.60、4.72和4.54 kg N/hm2,占农田植物地上部分(作物 杂草)总吸氮量的1.97%、1.38%、3.98%和3.76%,返青期杂草吸氮量最高,其值是越冬期杂草吸氮量的2.94倍;氮肥损失随施氮量增加而呈线性相关,考虑杂草时,相关系数R2=0.9802。不同杂草处理间氮素表观损失量为59.9~96.1 kg/hm2,不同施氮处理间表观损失量为32.9~128.0 kg/hm2;不同时期清除杂草对氮损失和氮肥利用率影响显著,而越冬期清除杂草的影响效果最大;本试验条件下,杂草的存在对氮素平衡影响不显著。     

长期有机无机肥配施对红壤性水稻土微生物生物量和有机质结构的影响

为研究长期有机无机肥配施对红壤性水稻田作物产量、土壤微生物生物量及有机碳分子结构的影响,以始于1984年的江西红壤性水稻田长期定位试验为平台,选取的试验处理包括：不施肥（CK）、单施化肥（NPK）和等养分条件下70%化肥配施30%有机肥（NPKM1）、50%化肥配施50%有机肥（NPKM2）、30%化肥配施70%有机肥（NPKM3）,采用固体¹³C核磁共振测定了土壤有机碳组分含量,分析了土壤化学指标和土壤微生物生物量碳（Microbial biomass carbon,MBC）和微生物生物量氮（Microbial biomass nitrogen,MBN）。结果表明,连续34年的不同施肥处理显著影响了水稻产量、土壤微生物生物量及土壤有机碳（SOC）分子结构。与NPK处理相比,有机肥配施（NPKM1、NPKM2、NPKM3）提高了水稻产量,增幅为6.5%~7.7%（P>0.05）,中低有机肥配施比例（30%和50%）稳产效果更优。长期单施化肥使土壤严重酸化,而配施有机肥可减缓土壤酸化。长期施肥处理MBC和MBN较CK处理分别显著提高17.0%~71.1%和104.1%~267.0%,但MBC/MBN下降,有机无机肥配施处理较NPK处理提高了微生物熵。长期单施化肥主要提高了烷基碳的相对含量,而配施有机肥同时提高烷基碳和烷氧碳（甲氧基/含氮烷基碳）含量,有利于土壤活性有机质累积。Pearson相关性分析表明土壤微生物生物量与SOC、氮磷养分指标及甲氧基/含氮烷基碳呈显著或极显著正相关,与芳基碳和羧基碳呈显著负相关。冗余分析显示SOC、有效磷、速效钾及烷基碳等对水稻产量的影响较大。研究表明,在供试条件下,长期实行中低比例有机肥配施化肥有利于提高土壤养分和土壤微生物生物量,并改善土壤有机质结构,是维持作物高产和提升土壤质量的有效施肥措施。     

长期施肥对红壤性水稻土颗粒有机质和矿物结合态有机质含量与化学组成的影响

以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响。结果表明:施肥处理全土、POM和MinOM组分中有机碳、全氮含量均显著高于CK处理(P<0.05);与CK处理相比,施肥提高了POM组分质量分布,其中中、高量有机肥配施(MM、HM)分别显著提高POM组分质量分数15.7%和25.1%;施肥处理POM有机碳对土壤有机碳贡献率显著增加13.4%~42.6%;施肥处理未显著影响全土和MinOM组分碳氮比,但显著降低了POM组分碳氮比,降低量为16.8%~25.0%。与NPK处理相比,有机无机配施处理显著提高POM-C/MinOM-C值27.7%~70.2%,提高了土壤有机质活性。红外光谱分析显示,施肥处理较CK处理分别提高全土烷基碳和芳香碳相对含量5.4%~33.2%和0~12.2%;而施肥处理提高了POM烷基碳含量并降低了其芳香碳含量,但几乎不影响POM羧基碳含量,其中MM、HM处理POM烷基碳含量分别较CK处理显著提高12.4%和40.6%;除NPK处理降低了MinOM烷基碳含量外,施肥均提高了MinOM烷基碳和羧基碳含量并降低了其芳香碳含量,其中NPK处理较CK处理显著提高MinOM羧基碳含量70.8%。研究结果说明施肥能提高供试土壤全土及各土壤组分有机碳、全氮含量,与单施化肥相比,有机无机配施更有利于提高土壤POM数量及其结构活性,改善稻田土壤质量。