有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。     

长期施肥对土nirS型反硝化细菌的影响及其与N2O排放的关系

土壤反硝化作用是土壤N₂O产生的重要过程,亚硝酸盐还原酶(NIR)催化的亚硝态氮(NO^-₂)还原为一氧化氮(NO)是反硝化作用的关键环节,研究长期施肥对反硝化微生物的影响及其与N₂O排放的关系对于全面理解土壤反硝化过程具有重要意义。基于28年的旱作雨养长期施肥试验,通过常规监测、定量PCR和高通量测序等探讨了长期不同施肥(不施肥CK、偏施肥的单施氮肥N和氮钾配施NK、以及氮磷钾平衡施肥NPK)下土N₂O排放和nirS反硝化细菌群落特征及两者之间的关系。结果表明:长期化肥施用(N,NK和NPK)均显著提高了N₂O累积排放量,其中平衡施肥(NPK)最高。长期化肥施用对nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌的α-多样性无显著影响,但长期平衡施用化肥提高了uncultured_bacterium_2303和Rhodanobacter_sp._D206a的相对丰度,降低了unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_p_Proteobacteria的相对丰度,从而改变了nirS型反硝化细菌的群落结构组成。雨养旱作条件下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和pH等土壤性质是土nirS型反硝化细菌群落结构组成变化的主要影响因素。土nirS型反硝化细菌群落结构组成对土壤N₂O排放具有显著影响,而nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌多样性并没有显著影响。     

秸秆与地膜覆盖对旱作土娄土碳氮组分的影响

为探明不同覆盖方式对土壤有机碳氮组分的影响及其机制,为旱作农田覆盖措施的选择提供理论和实践依据。在陕西关中土娄土地区冬小麦-夏玉米轮作体系下进行田间试验,设置秸秆覆盖(SM)、半膜覆盖(HFM)、全膜覆盖(FM)和不覆盖(NM)4种处理,研究不同覆盖措施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、微生物量碳氮(MBC、MBN)、可溶性有机碳氮(DOC、DON)以及0~200cm土壤剖面硝态氮和水分分布的影响。结果表明,与不覆盖处理相比,秸秆覆盖处理的土壤SOC、MBC、MBN、DOC质量分数提高3.9%、67.5%、56.2%和18.0%(P0.05),但土壤DON质量分数显著下降。全膜覆盖处理显著降低土壤DOC、DON质量分数及100~200cm土层水分储量(P0.05),但对MBC、MBN、SOC以及TN无显著影响。半膜覆盖显著降低SOC和DON的质量分数,对TN、MBN和DOC影响不显著,但显著提高MBC质量分数;半膜覆盖处理膜间的土壤MBC、MBN以及DOC质量分数均显著高于膜下,而膜间土壤DON质量分数及0~20cm、20~100cm、0~200cm土层硝态氮质量分数与累积量均低于膜下。秸秆覆盖处理与全膜覆盖处理均显著提高表层土壤(0~20cm)硝态氮质量分数和累积量,显著降低20~100cm和100~200cm土层硝态氮累积量。总体而言,秸秆覆盖提高SOC、MBC、MBN以及土壤表层硝态氮累积量,有利于提高土壤肥力,是西北土娄土区值得推广的覆盖栽培模式;薄膜覆盖降低硝态氮向深层土壤淋溶的风险,但对土壤肥力的长期影响尚不明确。