秸秆还田对瘠薄红壤水稻土团聚体内酶活性及养分分布的影响

【目的】研究秸秆还田配施粪肥与化肥对红壤水稻土水稳性团聚体粒级组成、团聚体微域空间内养分及酶活性分布的影响,为提高秸秆还田在改造中低产田中的利用效益提供理论依据。【方法】依托于鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站24年(1990—2014)的长期定位试验,施肥处理包括:不施肥处理(CK)、全量秸秆还田配施粪肥(SM)、全量秸秆还田配施粪肥与氮肥(NSM)、全量秸秆还田配施粪肥与氮磷钾肥(NPKSM)。利用湿筛的方法得到5个粒级的水稳性团聚体:2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm。测定水稳性团聚体内C、N、P养分含量以及转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。【结果】长期秸秆还田配施粪肥尤其是配施化肥显著增加了大团聚体(0.25 mm)含量,降低了微团聚体(0.25 mm)的含量,增大了水稳性团聚体平均当量直径,显著改善了土壤团粒结构。秸秆还田配施粪肥与化肥显著提高团聚体微域空间内的酶活性,NSM处理对团聚体内转化酶和脲酶的活性影响最为显著,NPKSM处理对团聚体各粒级内酸性磷酸酶活性影响最为显著。与CK相比,NSM处理的转化酶在5个粒级内增加量是20.3%—396.2%,脲酶的增加量是58.6%—372.1%。NPKSM处理的酸性磷酸酶在各粒级的增加量是48.9%—94.5%。与CK相比,NSM处理下,有机碳在各个粒级的增量是31.6%—65.1%;全氮在各粒级内的增加量是19.8%—51.9%;NPKSM处理下,速效磷含量在各粒级内的增加量最大是:7.4—10倍;集成推进树(ABT)分析表明,有机碳对转化酶活性影响最大,占40.6%。团聚体粒级组成对脲酶活性的相对影响最大,占44.9%;速效磷对酸性磷酸酶的活性影响最大,占41%。非度量多维尺度(NMDS)对团聚体样本排序结果显示,与CK、SM和NSM相比,NPKSM处理对土壤理化性质的影响更为显著,SM及NSM处理的肥效性相似。【结论】秸秆还田与粪肥、化肥配合施用显著提高了水稳性团聚体的平均当量直径,显著增加了团聚体内有机碳、氮和速效磷的含量以及土壤酶活性,是改善土壤团粒结构,提高红壤生物功能和生产力的有效措施。     

长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异

【目的】 研究长期不同施肥处理下,水稻不同生育时期土壤微生物量磷的动态变化与差异,揭示其变化特征与土壤磷素供应的关系。 【方法】 以长期试验小区为平台,设置对照（CK）、氮钾肥（NK）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）等4个不同施肥处理,在水稻的分蘖期、孕穗期、灌浆期、完熟期分别采集0—20 cm土层土壤,测定土壤全磷、有效磷、微生物量磷和酸性磷酸酶活性。 【结果】 与不施磷肥处理（CK、NK）相比,施磷肥处理（NP、NPK）显著提高了土壤全磷和有效磷含量,增幅分别达88%—118%和337%—903%。不同施肥处理对微生物量磷具有显著影响,除分蘖期外,施磷肥处理（NP、NPK）微生物量磷含量显著高于不施磷肥处理（CK、NK）,提高了103%—250%;微生物量磷的季节变化呈先上升后下降的趋势,在灌浆期达到最高。酸性磷酸酶活性以NK处理灌浆期最高,比CK高38%;同时,该处理微生物量磷的周转率最大,每个生育期内可循环1.31次。相关性分析表明,土壤微生物量磷与土壤全磷和有效磷显著正相关。 【结论】 微生物量磷随不同施肥处理和水稻生育时期变化规律明显,与土壤磷有效性密切相关。     

红壤水稻土累积酶活性及养分对长期不同施肥处理的响应

本研究基于鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站24年的长期定位试验,揭示对照(不施肥,CK)、有机肥(C)、化学氮磷钾肥(NPK)、化学氮磷钾肥+有机肥(NPKC)等不同施肥处理对红壤水稻土酶活性及土壤养分的影响。于晚稻收获后采集各小区耕层土壤,测定红壤水稻土中转化酶、脲酶活性(测定时并设加0.5 ml甲苯与不加甲苯处理)及转化酶动力学特征,同时测定土壤养分含量及微生物生物量碳,分析酶活性与养分含量及微生物生物量碳间的关系,明确土壤中累积酶活性及土壤养分对长期不同施肥处理的响应。结果发现,与对照相比,施肥处理下土壤转化酶活性显著提高了31.3%~131.7%,微生物生物量碳显著提高了84.9%~125.1%;在没有甲苯抑制微生物活性下,施肥处理的转化酶底物蔗糖转化速率增加量提高了89.5%~153.7%,脲酶底物尿素转化增加量提高了59.2%~98.9%,表明微生物显著影响两种累积酶表观酶活性;转化酶活性、脲酶活性与微生物生物量碳呈显著正相关。与对照处理相比,施肥处理显著增加了土壤有机碳(30.1%~36.3%)、全磷(28.6%~102.9%)、速效磷(62.2%~445.0%)、碱解氮(35.9%~56.4%)含量;统计分析显示,转化酶活性、脲酶活性均与碱解氮、有机碳含量显著正相关。与对照相比,各施肥处理土壤的转化酶米氏常数(Km)差异并不显著,而转化酶表观活性(Vmax)及转化系数(Vmax/Km)均显著增加。长期施肥处理增加了土壤养分含量和微生物生物量碳,提高了土壤中累积酶的活性。     

近40年余江县高产水稻土有机碳及养分含量的演变特征

土壤有机碳及养分是土壤肥力的重要指标,研究土壤肥力的演变规律对提升地力、维持农业可持续发展具有重要的理论指导意义。参照第二次土壤普查和2002年采样背景资料,通过田间采样分析及对比研究,探讨江西省余江县高产水稻土有机碳、养分、pH及阳离子交换量(CEC)的状况及其近40年的演变规律。结果表明,余江县域内上表层水稻土(0～10 cm)有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量分别是(27.3±1.3)g·kg~(–1)、(2.9±0.2)g·kg~(–1)、(40.5±3.8)mg·kg~(–1)、(148±7.9)mg·kg~(–1),土壤肥力处于较高水平。与1980年背景资料对比发现,有机碳和土壤养分均有显著提升;尤其自2002年以来,近15年0～10cm层次水稻土有机碳、全氮及速效钾的增幅分别达35%、40%和34%,但有效磷含量变化并不显著,而在10～20 cm层有效磷含量显著增加了56%。与2002年采样结果相比,0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm pH显著降低,而CEC显著增加。长期植稻过程中施用化肥,尤以近15年来,土壤有机碳、养分及CEC显著提高,但同时造成土壤pH下降。     

红壤水稻土上双季稻氮素减施增效方法比较

目前我国正在大力推进化肥零增长战略,各种减肥增效措施的实际应用效果越来越受到关注。本文通过连续3年的田间定位试验,探索在红壤地区双季稻种植模式下减氮增效的方法。在江西省典型的红壤水稻土上,设置不施氮肥(CK)、常规施氮量下的农民习惯施氮(C1)、减氮30 kg/hm_2下分次施氮(C2)、减氮30 kg/hm_2下20%缓释尿素一次施用(H1)、减氮30 kg/hm_2下50%缓释尿素一次施用(H2)和减氮30 kg/hm_2下80%缓释尿素一次施用(H3)共6个处理。结果表明:C2、H1、H2和H3处理在早晚稻上比C1处理减施氮素30 kg/hm_2的情况下,产量、秸秆生物量、有效穗数、千粒重、籽粒和秸秆的养分含量没有显著性差异(P0.05);同样除CK外,其他处理植株吸氮总量和氮收获指数也没有显著差异(P0.05);试验3年后各处理的土壤全氮和速效养分也没有显著性差异(P0.05)。但是C2、H1、H2和H3处理的氮肥偏肥生产力和氮肥吸收利用率都显著高于C1处理(P0.05),其中C2、H1、H2和H3处理的氮肥偏生产力6季平均分别提升了19.0%、17.8%、19.9%和24.5%,而氮肥吸收利用率6季平均分别提升了61.7%、44.9%、57.3%和72.3%。而C2处理的氮肥偏肥生产力和氮肥吸收利用率与H1、H2和H3处理之间无显著差异(P0.05)。分次施氮和施用缓释尿素两种方法均是红壤水稻土上减氮增效的有效方法。减氮30 kg/hm_2下,普通尿素配合施用20%比例的缓释尿素可以满足水稻生长的需求,而施用更高比例的缓释尿素(50%和80%)并不会提高水稻产量和氮肥利用率。综合考虑成本,一次性施用20%的缓释尿素是更为切实可行的减氮增效方法。     

近40年余江县高产水稻土有机碳及养分含量的演变特征

土壤有机碳及养分是土壤肥力的重要指标，研究土壤肥力的演变规律对提升地力、维持农业可持续发展具有重要的理论指导意义。参照第二次土壤普查和2002年采样背景资料，通过田间采样分析及对比研究，探讨江西省余江县高产水稻土有机碳、养分、pH及阳离子交换量（CEC）的状况及其近40年的演变规律。结果表明，余江县域内上表层水稻土（0~10 cm）有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量分别是（27.3±1.3）g·kg^-1、（2.9±0.2）g·kg^-1、（40.5±3.8）mg·kg^-1、（148±7.9）mg·kg^-1，土壤肥力处于较高水平。与1980年背景资料对比发现，有机碳和土壤养分均有显著提升；尤其自2002年以来，近15年0~10 cm层次水稻土有机碳、全氮及速效钾的增幅分别达35%、40%和34%，但有效磷含量变化并不显著，而在10~20 cm层有效磷含量显著增加了56%。与2002年采样结果相比，0~10 cm、10~20 cm和 20~40 cm pH显著降低，而CEC显著增加。长期植稻过程中施用化肥，尤以近15年来，土壤有机碳、养分及CEC显著提高，但同时造成土壤pH下降。