Meta分析中国保护性耕作对土壤微生物多样性的影响

为了探明中国不同气候类型、土壤肥力和试验年限下,保护性耕作[免耕秸秆不还田(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕秸秆还田(NTS)]对土壤微生物多样性的影响,对42项已发表的相关研究进行了Meta分析,以检验土壤微生物多样性对保护性耕作的响应,同时评估了土壤微生物多样性的影响因素.结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作显著提高了土壤微生物Shannon和Simpson指数(P ＜ 0.05),其中免耕秸秆还田效果最好,增幅分别为8.4％和3.7％;保护性耕作土壤中细菌的Shannon和Simpson多样性指数均高于传统耕作,真菌的Shannon和Simpson多样性指数仅在免耕秸秆不还田下显著增加4.4％和5.3％(P＜ 0.05);土壤微生物多样性在传统耕作+秸秆还田处理下受年均气温和种植作物影响明显,在土壤环境质量较好的非中性土壤中进行免耕处理显著增加土壤微生物多样性(P＜0.05),并且在我国北方区域施行免耕对土壤微生物多样性的增加效果较其他区域好.因此,建议在中国北方构建以免耕为核心的保护性耕作技术体系,在不同区域因地制宜的选择秸秆还田管理措施,且进一步对保护性耕作处理下的土壤真菌多样性及更多土壤微生物多样性指数进行相关研究.     

施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量（0（CK）、52.5（N1）、105（N2）、157.5（N3）、210（N4）kg N·hm^-2）春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言,N2处理土壤供氮潜力最高,全氮和蛋白酶是影响该区春小麦土壤有机氮组分转化的关键因子。氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量,不同施氮量条件下土壤有机氮组分变化差异明显,改变了氮素相关转化酶的活性。     

施磷对陇中黄土高原春小麦耕层土壤磷组分及有效性的影响

利用2017年设置在定西市李家堡镇麻子川村的长期定位施肥试验,设置4个施磷水平:P1(0 kg·hm~(-2))、P2(75 kg·hm~(-2))、P3(115 kg·hm~(-2))、P4(190 kg·hm~(-2)),测定收获后耕层土壤(0～20 cm)无机磷组分(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca_(10)-P)、有机磷组分(LOP、MLOP、MROP、HROP)。研究结果表明:土壤磷组分含量变化顺序为Ca_(10)-P Ca_8-P MLOP O-P HROP Fe-P Al-P Ca_2-P MROP LOP。随着施磷量的增加,Ca_2-P、Ca_8-P、O-P、LOP、MLOP、MROP、HROP、有效磷、全磷含量增加,增幅为8.41%～56.95%;Al-P、Fe-P、Ca_(10)-P含量先增加后降低,最大值分别为43.45(P2)、37.64(P2)、341.63(P3)mg·kg~(-1),最小值分别为28.63、33.06、321.96 mg·kg~(-1)。随着施磷量的增加,Ca_2-P、Ca_8-P和MLOP占比增加,增幅分别为28.00%、24.46%、6.37%;Al-P、LOP先分别增加至6.00%(P2)、2.67%(P2)后减小至4.31%(P4)、2.11%(P4);Fe-P、Ca_(10)-P、MROP、HROP减小,减幅分别为5.75%、12.64%、21.37%、6.75%;O-P由9.17%(P1)先减小至8.08%(P3)之后增加至8.80%(P4);PAC(磷活化系数)增加,增幅最大为26.40%(P4);无机磷占全磷的相对含量和无机磷与有机磷之比先增大后减小,分别由增幅的80.41%、4.10%减小至76.32%、3.21%,有机磷占全磷的相对含量先减小至19.59%后增加至23.75%。土壤磷形态对有效磷的直接影响大小顺序为:Ca_8-PCa_2-PMLOPLOPHROPMROPFe-PAl-PO-PCa_(10)-P。相关分析和逐步回归结果表明,Ca_2-P是陇中黄土高原春小麦农田土壤有效磷的最主要磷源,长期施磷肥主要通过提高可供作物直接利用的Ca_2-P、LOP和具有缓效作用的Ca_8-P、Al-P、MLOP比例,降低土壤中难溶性Fe-P、O-P、Ca_(10)-P、MROP、HROP的比例从而增加有效磷的含量,进而提升了土壤潜在供磷能力。     

Meta分析有机肥施用对中国北方农田土壤CO2排放的影响

为了探明中国北方地区不同气候类型、施肥措施、有机肥类型和试验年限下,有机肥施用(单施有机肥、有机无机肥配施)对生育期农田土壤CO_2排放量的影响,该研究以不施肥、施用无机肥分别作为对照,根据已发表的相关田间试验数据,采用Meta分析方法,定量研究有机肥、有机肥配施无机肥对农田土壤CO_2排放量的影响。结果表明:与不施肥、施用无机肥相比,有机肥施用总体上显著提高了农田土壤CO_2排放量,分别提高了50.6%和36.3%;有机肥施用下,农田土壤CO_2排放量依次减少的顺序为:单施有机肥、有机无机配施、无机肥+有机肥+缓释肥;采用有机肥+无机肥+缓释肥配施,土壤CO_2排放量未显著增加;相比牛粪、猪粪和商品有机肥,鸡粪类有机肥对土壤CO_2排放正效应最大;有机肥施用下,灰漠土农田土壤CO_2排放量相对高;农田土壤CO_2排放量与年均气温正相关,与年均降水量负相关。从环境的角度考虑,建议在中国北方采用无机肥+有机肥+缓释肥配施技术,不建议鸡粪大量施用及在灰漠土农田大量施用有机肥。该研究成果可为有机肥替代部分化肥在中国北方地区的推广应用提供参考。     

氮磷配施对黄土高原旱作农业区典型农田土壤无机磷形态的影响

  【目的】  探讨不同氮磷配施条件下土壤无机磷组分转化特征和无机磷组分转化的影响因素，为陇中黄土高原旱作农业区农田磷素的高效利用及农田养分平衡提供参考。  【方法】  基于2017年布设在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同氮磷配施春小麦长期定位试验，氮 (N)、磷 (P₂O₅) 各设4个水平，分别为0、75.0、115.0、190.0 kg/hm2，两两正交共16个处理。使用顾益初-蒋柏藩法测定收获后耕层 (0―20 cm) 土壤中各形态无机磷组分含量以及环境因子 (土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、pH、籽粒产量、地上部生物量、磷肥回收利用率、微生物量碳、氮、磷和碱性磷酸酶)。  【结果】  土壤无机磷组分变化顺序为Ca₁₀-P > Ca₈-P > O-P > Fe-P ≈ Al-P > Ca₂-P，无机磷含量主要以Ca-P为主，Al-P、Fe-P、O-P 3种形态占无机磷总量的20%左右。施磷显著增加土壤各无机磷组分含量，施氮显著降低除O-P、Ca₈-P外其它无机磷组分含量，使O-P显著增加。施氮对各无机磷组分比例变化影响较小，Ca₂-P、Ca₈-P占无机磷总量的比例随着施磷量的增加而增加，Ca₁₀-P、O-P所占的比例随着施磷量的增加呈下降趋势。Fe-P占无机磷的比例随着施磷量的增加基本无变化。本研究土壤有效磷与Ca₂-P、Ca₈-P、Fe-P、O-P之间呈极显著正相关 (P < 0.01)，与Al-P呈显著正相关 (P < 0.05)，与Ca₁₀-P相关性不显著 (P > 0.05)。通径分析结果显示，各形态无机磷对有效磷的直接贡献顺序为Ca₂-P > O-P > Al-P > Ca₁₀-P > Fe-P > Ca₈-P，在本区Ca₂-P是土壤有效磷的主要磷源，Ca₈-P、Fe-P是潜在磷源。施氮显著提高了土壤有机碳、全氮、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷及碱性磷酸酶活性和磷肥回收利用率，降低了全磷、有效磷、pH。施磷显著提高了全氮、全磷、有效磷、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷及碱性磷酸酶活性，降低了有机碳。冗余分析结果显示，土壤有机碳是影响陇中黄土高原旱作春小麦农田耕层土壤无机磷组分变化的关键因子；Ca₈-P与全氮、Al-P与磷肥回收利用率、O-P与籽粒产量、Fe-P与地上部生物量和碱性磷酸酶活性以及微生物量氮呈极显著正相关，土壤有机碳与各无机磷组分均呈负相关。  【结论】  氮磷配施能够促进土壤磷素的活化，提高可供植物直接利用的Ca₂-P和具有缓效作用Ca₈-P、Al-P的比例，降低了土壤中难溶性Ca₁₀-P、O-P的比例，提升了土壤潜在供磷能力。土壤有机碳是调控该区耕层土壤磷组分转化的关键因子。     

氮添加对黄土高原春小麦耕层土壤磷组分及植株磷分布的影响

以旱作农田春小麦为研究对象,设置4个氮添加梯度,分别为0(CK)、75、115、190 kg·hm^-2,利用顾益初-蒋柏藩法和Bowman-Cole法于2019年和2020年连续测定收获后0～20 cm耕层土壤的无机磷组分和有机磷组分,综合分析氮添加对土壤磷组分、植株器官磷含量的影响和驱动土壤磷转化的关键因素。结果表明：氮添加增大了土壤无机磷占全磷的比例,2019年增幅为1.02%～4.93%、2020年增幅为1.31%～4.92%;同时也降低了土壤有机磷占全磷的比例,降幅分别为0.74%～4.92%(2019年)和2.50%～4.92%(2020年)。与对照处理相比,N115处理显著(P<0.05)降低了缓效和难以吸收利用的磷源,其中在2019年和2020年无机磷组分Ca₈-P分别降低了8.55%和19.53%,Al-P分别降低了9.26%和12.88%,Fe-P分别降低了10.34%和39.21%,Ca₁₀-P分别降低了2.87%和16.27%;有机磷组分MROP分别降低了18.18%和16.53%,MLOP分...