有机滴灌肥对酿酒葡萄园土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响

针对宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄产区土壤贫瘠、肥料种类少、利用率低等问题,通过田间试验设置常规施肥(CK)、常规施肥+生物有机肥提取液(T1)、常规施肥+氨基酸肥(T2)、常规施肥+海藻肥(T3)、常规施肥+沼液肥(T4),分析不同有机滴灌肥处理的土壤肥力状况。通过主成分和聚类分析,综合评价不同施肥处理的土壤肥力差异,采用最短距离法对各施肥处理进行系统聚类。结果表明,土壤生物学指标和化学指标表现出显著或极显著的正相关关系。土壤肥力质量排序为T4T2T3T1CK。不同施肥处理的土壤肥力质量可聚为3类,常规施肥和常规施肥+生物有机肥提取液两个处理聚为一类,土壤肥力质量为三等,常规施肥+海藻肥处理单独聚为一类,土壤肥力质量为二等,常规施肥+氨基酸和常规施肥+沼液肥两个处理聚为一类,土壤肥力质量为一等,最好。追施有机滴灌肥处理的土壤肥力质量要高于常规处理。因此,应提倡追施其他种类有机滴灌肥以提高土壤肥力质量,实现农田可持续利用。     

有机无机肥配施对生态重建先锋植物类芦生长的影响

采用主成分分析、方差分析和多重判别分析等方法,对比研究不同施肥条件下盆栽类芦植株的生长和养分累积特征。结果表明:除施50g稻秆处理外,施肥处理后类芦植株株高、分蘖数、根系形态学特征以及植株养分累积量均显著高于对照(CK),不同施肥处理之间差异显著(P0.05),且随着施肥量增加而增大,呈现出"稻秆+化肥"蚯蚓粪稻秆CK的趋势。有机无机配施的"稻秆+化肥"处理类芦植株生长和养分累积远高于单施有机肥的蚯蚓粪和单施无机肥的处理,有机无机配施是最高效的施肥方式。施肥处理后类芦植株叶片叶绿素荧光参数差异不大,PSⅡ光合反应中心在不同肥力水平下均能正常进行光合作用,类芦植株具有极强的耐贫瘠能力。     

基于主成分和聚类分析的黑土肥力质量评价

【目的】 以吉林省农业科学院 (公主岭) 国家黑土长期定位试验基地为研究平台,定量评价不同施肥措施对土壤肥力质量的影响,为建立东北黑土区合理施肥模式和土壤肥力质量定量评价体系提供科学依据。 【方法】 通过主成分和聚类分析,综合评价了长期不同培肥措施的土壤肥力质量差异。以欧氏距离作为衡量不同处理肥力差异的大小,采用最短距离法对各定位施肥处理进行系统聚类。 【结果】 长期不同施肥处理的玉米产量与土壤酶活性、土壤全量养分、速效养分、有机质、微生物碳和微生物量氮都表现出显著或极显著正相关,与土壤pH值表现出负相关趋势。玉米产量与土壤硝态氮、铵态氮没有明显的相关性。土壤生物肥力与化学肥力呈极显著的正相关关系。土壤肥力质量排序为 1.5 (NPK + M1) > NPK + M2 > NPK + M1 > NPK + M1 (R) > NPK + S > NPK > CK,其中R表示轮作。不同培肥措施的土壤肥力质量可聚为4类, 1.5 (NPK + M1) 和CK单独聚为一类,分别为土壤肥力质量最好 (一等) 和最差 (四等); NPK + M2、NPK + M1、NPK + M1 (R) 三个处理聚为一类,土壤肥力质量为二等; NPK + S和NPK聚为一类,土壤肥力质量为三等。 【结论】 长期有机肥与化肥配施土壤肥力质量明显优于秸秆还田和单施化肥处理,秸秆还田的土壤肥力质量优于化肥单施。因此,应提倡长期有机无机肥配施以提高土壤肥力质量,实现农田的可持续利用。      

转基因抗虫棉对赤子爱胜蚓生长、生殖及SOD活性的影响

转基因抗虫棉给人类带来经济效益的同时,也存在生物安全性问题。蚯蚓通过影响土壤的物理和生物性质使土壤肥力发生变化。目前国内外针对转基因抗虫棉对蚯蚓的影响研究十分有限,本研究通过室内喂养试验研究了转基因抗虫棉对赤子爱胜蚓生长、生殖及超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。试验设置5个处理:100 g牛粪+500 g土壤(CK)、50 g转基因抗虫棉叶+550 g土壤(50T)、100 g转基因抗虫棉叶+500 g土壤(100T)、50 g非转基因抗虫棉叶+550 g土壤(50NT)、100 g非转基因抗虫棉叶+500 g土壤(100NT)。结果表明,喂养同等剂量转基因抗虫棉叶与非转基因抗虫棉叶的蚯蚓体重变化趋势基本一致,总体来说喂养100 g棉叶(100T和100NT处理)的蚯蚓体重高于喂养50 g棉叶(50T和50NT处理)和喂养牛粪(CK)的蚯蚓。在培养试验结束时,喂养100 g转基因抗虫棉叶(100T处理)蚯蚓体重下降为前一次测定时的23.8%。喂养同等剂量的转基因抗虫棉叶和非转基因抗虫棉叶的蚯蚓茧数和新产生的小蚓数无显著差异(在0 27和0 57之间变化),但喂养100 g转基因抗虫棉叶(100T处理)的小蚓数低于其他处理。在大多数培养时间内,同等剂量转基因抗虫棉叶处理对蚯蚓体内SOD活性的影响与非转基因抗虫棉叶处理差异不显著,但是在试验结束时(201 d),喂养50 g棉叶(50T和50NT处理)的蚯蚓体内SOD活性显著高于喂养100 g棉叶(100T和100NT处理)的蚯蚓。     

施肥对黑土活性有机碳和碳库管理指数的影响

运用更有效的量化指标来了解和表征土壤碳库的变化是研究土壤碳库动态平衡的基础,也是评价土壤肥力和生态系统的可持续性的必要手段。我们采用土壤碳库管理指数,讨论了国家黑土肥力监测区内的不同施肥情况下土壤碳库的变化。结果显示:施肥与否、施肥种类和数量均对土壤活性有机碳和土壤碳库管理指数有非常显著的影响,施肥尤其高量有机肥与化肥(NPK)配施。更有助于土壤活性有机碳的增加,相应地也就提高了土壤碳库管理指数(CMPI),M2+CK、M4+CK、MO+NPK、M1+NPK、1.5M1+NPK、M2+NPK、M4+NPK各施肥处理对土壤活性有机碳提高的贡献率分别高达15.6％、24.8％、63.6％、135.1％、144.2％、185.9％和256.5％,对土壤碳库管理指数的提高系数达0.48、0.72、1.17、3.21、4.70、7.86和10.44。农业生产中必须切实地重视高量有机肥与化肥(NPK)的配施,以求保持土壤肥力,提高土壤质量,使土壤碳库处于良性状态,最终达到维持土壤的可持续利用之目的。     

蚯蚓粪对豇豆土壤活性有机碳及微生物活性的影响

为探讨施用蚯蚓粪对豇豆土壤活性有机碳与微生物活性的作用效果,通过大田试验,研究CK(对照,不施肥)、CF(单施化肥)、VC(蚯蚓粪)和VC+CF(蚯蚓粪和化肥各提供50%的氮)等处理对豇豆土壤活性有机碳、碳库管理指数(CPMI)、微生物量碳氮及微生物呼吸、代谢熵的影响。结果表明,与CF相比,施用蚯蚓粪处理的活性、中活性和高活性有机碳含量均显著升高。VC+CF的活性有机碳含量与CPMI明显高于其它处理,较CF分别高出30.38%和36.69;同时,微生物量碳、氮含量亦显著高于其它处理。此外,VC+CF还明显增强了土壤微生物呼吸作用,但降低了代谢熵,其中土壤微生物呼吸分别比CK、CF和VC提高64.91%、36.23%和16.05%,而代谢熵分别下降10.85%、9.06%和5.32%。与VC+CF相比,VC对豇豆土壤的影响作用较小。相关性分析表明,土壤不同程度的活性有机碳、CPMI与微生物活性之间呈显著或极显著的相关性,各指标之间具有密切的内在联系。综上所述,蚯蚓粪与化肥配施能明显提高豇豆土壤的活性有机碳含量,且能显著增强土壤微生物活性。该研究为豇豆的合理施肥提供了理论依据。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

[目的]研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据.[方法]田间定位试验连续进行了5年.试验设不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPK+ST)、化肥配施生物炭(NPK+BR)以及化肥配施堆肥(NPK+CP)5个处理,各...     

不同施肥处理对梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响

通过连续3 a (2014—2017年)的田间试验,以10 a生梁平柚为研究对象,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)、50%化肥+50%有机肥(CF+OF)和单施有机肥(OF)下梁平柚产量、品质和土壤肥力的影响。结果表明,在不同施肥处理中,CF+OF、OF和CF的单果重均无显著性差异(P0.05),但CF+OF的柚子单株果实数最高,柚子产量分别高出OF、CF和CK 8.2%、31.2%和11.82%;CF+OF处理中,柚子果实中的果汁含量、总糖、游离氨基酸和维生素C比CK分别提高20.40%、18.95%、64.34%和27.06%,而柚子果皮厚度、种子数和总酸度显著降低,品质改善;施肥显著提高土壤微生物生物量碳氮,在不同施肥处理中,微生物生物量碳氮比介于7.39～13.89,且差异显著(P0.05)。CF+OF处理中,柚子成熟期土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量显著高于或相似于单施化肥,说明化肥和有机肥配施能促进微生物生长繁殖,协调土壤养分供应,改善柚子营养。虽然不同施肥处理对土壤pH无显著影响(P0.05),但是与CK相比,OF和CF+OF处理有机质和速效钾含量增加,CF处理无显著差异(P0.05);CF、OF和CF+OF处理有效磷含量分别比CK增加6.53%、22.74%和34.72%,且差异显著(P0.05);CF+OF碱解氮含量最高,CF和OF次之,CK最低。此外,有机无机配施还可提高土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,有益于土壤有机质循环、氮磷养分转化、活性氧消除。总之,在不同施肥处理中,有机无机配施显著提高柚子产量,品质得到明显改善,且土壤养分供应协调,土壤微生物数量增加,土壤酶活性增强,有益于土壤养分转化和保持健康。因此,在梁平柚施肥中,提倡有机无机配施很有必要。     

基于土壤肥力质量综合指数评价化肥与有机肥配施对红壤稻田肥力的提升作用

[目的]准确评价有机肥料提高农田土壤肥力的效果,是正确选择土壤培肥措施的基础.通过比较两种土壤肥力质量综合指数的计算方法评价有机肥培肥效果的可行性.[方法]3年田间定位试验(2015—2017)在长江中下游的红壤双季稻田进行.共设7个处理:不施肥(CK),等氮磷钾投入量下的单施化肥(CF)和一半化肥氮配施一半的牛粪(+...     

施肥方式对稻麦轮作土壤团聚体分布的影响

土壤是人类赖以生存的重要资源,团聚体作为土壤结构的基础单元,不仅提高土壤肥力、调节养分的生物有效性,而且增强土壤抗侵蚀能力。通过6年试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、秸秆+缓释肥(SRF)和有机无机混施(OCF)4种施肥方式对土壤养分含量及各粒级团聚体分布的影响,为揭示施肥措施对土壤地力形成演变的影响机制提供理论基础。结果表明:SRF和OCF处理0—20,20—40 cm土层土壤的SOC含量较CF显著增加10.06%,19.23%和9.84%,16.79%;3种施肥处理0—20,20—40 cm土层的TN差异不显著,但均高于CK处理;OCF处理中0—20 cm土层的C/N比较CF增加16.44%(p0.05)。SRF处理较CK显著提高了0—20 cm土层R_(0.25)(10.93%);20—40 cm土层,OCF处理中R_(0.25)显著高于其他3个处理,分别高出32.62%(CK),19.75%(CF),19.44%(SRF)(p0.05)。相比CF处理,SRF和OCF提高了0—20,20—40 cm土层的平均质量直径MWD(1.54%～16.92%,2.17%～28.26%)和平均几何直径GMD(5.88%～14.71%,13.04%～39.13%),降低了分形维数D(1.11%～2.09%,4.99%～5.44%),且OCF处理更为显著(p0.05)。可见,秸秆+缓释肥和有机无机混施处理均有利于土壤肥力提升,且后者效果更为显著。MWD和GMD与土壤SOC和TN的相关性较高,均适合用于揭示团聚体与土壤总有机碳、总氮含量之间的关系;但分形维数D与之无显著相关性关系。     

长期施肥土壤不同粒径颗粒的固碳效率

【目的】探讨不同施肥措施土壤有机碳在不同粒级颗粒中的分配及变化情况,可揭示各级颗粒中有机碳与外源有机碳输入之间的定量关系。【方法】依托南方红壤连续20年长期定位施肥试验,依据外源有机碳累积输入梯度选择不施肥(CK)、氮磷钾化肥配施(NPK)、氮磷钾化肥与秸秆配施(NPKS)、轮作条件下氮磷钾化肥与有机肥配施(NPKMR)、氮磷钾化肥与有机肥配施(NPKM)、单施有机肥(M)、增量氮磷钾化肥与增量有机肥配施(1.5NPKM)7个处理,并采用物理分组方法将土壤颗粒分为砂粒(53~2000μm)、粗粉粒(5~53μm)、细粉粒(2~5μm)和粘粒(2μm)4个组分。【结果】与不施肥相比,长期施肥均能显著增加土壤总有机碳及各级颗粒中的有机碳的储量,其中以施用有机肥的效果最明显。不同施肥处理各级颗粒中以粘粒的有机碳储量最高,平均为16.26 t/hm~2。施用有机肥和秸秆还田均能显著增加砂粒中有机碳的分配比例,降低粘粒有机碳的分配比例而对粗粉粒和细粉粒无显著影响。土壤砂粒所占的质量百分比及其与粗粉粒、细粉粒和粘粒的比值均与粗粉粒、细粉粒和粘粒组分中有机碳的浓度呈显著正相关关系表明小颗粒(粗粉粒、细粉粒和粘粒)中有机碳的固持和富集促进了大颗粒(砂粒)的形成与稳定。各级颗粒之间,施用有机肥处理的土壤粘粒组分的固碳速率最快,为0.29~0.52 t/(hm~2·a),其次为砂粒[0.30~0.40 t/(hm~2·a)]而粗粉粒和细粉粒的固碳速率基本相当为0.09~0.16t/(hm~2·a)。分析结果还表明土壤总有机碳及各级颗粒有机碳与外源有机碳的输入呈显著正线性相关关系,其中土壤总固碳效率为10.57%而各级颗粒之间,粘粒和砂粒组分的固碳效率(4.25%和3.60%)相当于粗粉粒和细粉粒(1.73%和1.00%)的2倍以上。【结论】南方红壤各级颗粒中有机碳均没有出现饱和现象,有机碳主要在土壤粘粒和砂粒组分中富集,细颗粒中有机碳的富集会促进大粒径土壤颗粒的形成而粘粒是土壤固碳效率最重要的矿物颗粒组成部分。表明长期配施有机肥不仅是红壤有机质提升的重要措施,也是改善红壤结构的重要途径。     

有机培肥显著提升矿区复垦土壤活性有机碳含量

  【目的】  土壤有机碳作为土壤肥力的核心,其不同组分间具有高度异质性。研究不同施肥措施对煤矿区复垦土壤有机碳及其各组分提升的差异特征,可为煤矿区土壤修复提供理论依据。  【方法】  田间试验在山西煤矿复垦区进行,复垦始于2014年,种植作物为大豆 (1年) 和玉米 (2年) 轮作,采样时 (2018年) 种植作物为玉米。试验共设5个处理分别为未复垦自然恢复 (ZH)、不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 和有机肥配施化肥 (MNPK)。使用物理?化学联合分组方法,将土壤有机碳分为游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护4个组分,分析了不同施肥处理下土壤各组分有机碳的含量,计算了各组分有机碳与总有机碳含量间的相关关系。  【结果】  相较于自然恢复处理,CK、NPK、M、MNPK处理中土壤总有机碳含量分别提高了11.8%、24.0%、49.3%和38.8%,有机肥处理又显著高于CK和NPK处理。M、MNPK处理下,游离活性有机碳含量分别为2.11 和1.68 g/kg,物理保护有机碳含量分别为0.70 和0.49 g/kg,均显著高于CK和NPK处理;化学保护和生物化学保护组分的有机碳含量在各处理间差异不显著。除了微团聚体内的轻组和粘、粉粒外,各组分质量比例在不同施肥处理间均存在显著差异,施用有机肥主要增加了大团聚体 (游离活性态和物理保护态) 的质量比例,改善了土壤结构。相关分析表明,游离态的粗颗粒和细颗粒有机碳及物理保护有机碳与总有机碳含量间呈现极显著正相关关系 (P < 0.01),其中拟合方程的斜率表示组分碳含量随单位总有机碳含量增加而引起的变化值,最高的为游离粗颗粒有机碳组分,达到39.7%,游离细颗粒和物理保护有机碳组分的变化率分别为18.6%和21.7%;而化学保护粘、粉粒和生物化学保护粘粒组有机碳与总有机碳含量无显著相关性。  【结论】  施肥和轮作与自然恢复状态相比,短期可显著提高土壤有机碳含量,施用有机肥效果好于单施化肥。单施或者与NPK配合施有机肥主要促进了土壤大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳含量的提升,单施有机肥效果更佳。由于新增的土壤有机碳活性高,需要长时间持续投入才可能恢复土壤有机碳的稳定性。     

油/麦-稻轮作和施肥对土壤养分及团聚体碳氮分布的影响

通过田间定位试验探究油菜-水稻与小麦-水稻轮作在不同施肥措施下的土壤养分及团聚体碳氮分布差异,为长江中游油麦交错区水旱轮作模式选择及培肥地力提供依据。利用湖北沙洋的定位试验,选择油-稻和麦-稻轮作的不施肥（CK）、施用化肥（NPK）、化肥与秸秆还田相结合（NPK+S）3个处理,在试验布置的第4年于油菜和小麦收获后取0～20 cm土壤样品,测定土壤有机质和氮磷钾养分含量、孔隙度、团聚体分布和稳定性、团聚体有机碳和全氮贡献率等指标。结果表明：（1）与麦-稻轮作相比,油-稻轮作土壤有机质和有效磷含量在各施肥处理中分别提高了13.1%～19.2%和18.8%～59.5%,土壤全氮含量在秸秆不还田时提高了28.1%(CK处理)和29.2%(NPK处理);（2）秸秆不还田时,油-稻轮作土壤总孔隙度较麦-稻轮作显著提高了8.1%(CK处理)和10.3%(NPK处理),相应的毛管孔隙度分别提高了11.7%和10.5%;(3)与麦-稻轮作相比,油-稻轮作土壤团聚体的平均重量直径（MWD）、平均几何直径（GMD）和大团聚体含量（WSMA）在各施肥处理中均显著提高,且提高了大团聚体有机碳和全氮贡献率;（4）...     

有机物覆盖对核桃园土壤有机碳库及酶活性的影响

【目的】 地面覆盖是重要的地面管理措施,简单省力,不仅可以提高土壤肥力,还可以促进土壤微域生态系统的可持续发展。研究核桃园有机物覆盖对土壤有机碳库及酶活性的影响,可为推广有机覆盖管理措施提供理论依据。 【方法】 基于核桃园连年有机物覆盖试验,采用随机区组设计,以不覆盖为对照,研究了地面覆盖有机肥、碎木屑后,土壤有机碳库、碳库管理及酶活性的变化及三者间的关系。 【结果】 1) 有机物覆盖处理提高了土壤各有机碳组分含量,随着土层的加深效应下降,覆盖有机肥效果优于覆盖碎木屑。在0—20 cm土层,覆盖有机肥处理的总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量分别为对照的1.66倍、1.33倍、6.99倍,覆盖碎木屑处理的稳定性有机碳含量为对照的1.42倍。2) 有机物覆盖处理在一定程度上提高了土壤碳库活度、碳库活度指数、碳库指数及碳库管理指数,随土层的加深处理间差异减小。在0—80 cm土层,覆盖有机肥处理的碳库活度及碳库活度指数为对照的2.9～5.9倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.3～2.5倍;覆盖有机肥处理的碳库指数为对照的1.1～1.7倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.1～1.5倍;覆盖有机肥处理的碳库管理指数是对照的3.3～9.8倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.6～2.8倍。3) 有机物覆盖处理提高了核桃生长期内的土壤过氧化氢酶活性、中性蛋白酶活性、脲酶活性和纤维素酶活性,覆盖有机肥处理的提高幅度为4.2%～103.0%,覆盖碎木屑的提高幅度为3.5%～47.3%。4) 土壤总有机碳含量与碳库指数、碳库活度指数、碳库管理指数均呈显著正相关,土壤脲酶活性、土壤纤维素酶活性与土壤总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量呈极显著正相关。 【结论】 地面覆盖有机肥、碎木屑可以提高核桃园土壤的碳库活度及土壤酶活性。      

植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响

【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。     

秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、酶活性及产量的短期效应

【目的】秸秆还田作为一种有效的秸秆处理方式不仅能够提高土壤肥力,增加作物产量,还可以缓解农田生态压力。研究稻麦轮作系统下不同秸秆还田量对土壤活性有机碳库、酶活性和作物产量的短期影响,可为提出适宜当地生产的秸秆还田量提供理论依据。【方法】利用稻麦轮作农田定位试验进行了研究。采用随机区组设计,设7个处理,以稻麦季秸秆均不还田为对照处理(CK),6个不同秸秆还田量处理。测定了秸秆还田后土壤活性有机碳库和土壤酶活性的变化,稻麦产量以及三者之间的相关关系。【结果】1)与秸秆不还田处理相比,试验范围内的秸秆还田量能在一定程度上提高土壤活性碳组分的含量和土壤酶活性,并能增加水稻和小麦的产量及其构成因素;2)土壤总有机碳和微生物生物量碳的含量随着秸秆还田量增加,增幅呈先增大后减小的趋势,以连续两季50%秸秆还田量处理下显著较高,而水溶性有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数在连续两季25%秸秆还田量处理下最高;3)相比秸秆不还田处理,连续两季25%秸秆还田量对土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响均最显著;4)水稻和小麦的产量均为在连续两季25%和50%秸秆还田量处理下增产较显著,与秸秆不还田相比,水稻增产达9.0%,小麦增产达11.45%;5)土壤碳库、土壤酶活性以及水稻和小麦产量之间均存在显著相关。【结论】在本试验条件下,连续两季25%和50%秸秆还田量表现出显著提高土壤碳汇能力和增加作物产量的优势。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

河北省表层土壤有机碳和全氮空间变异特征性及影响因子分析

【目的】在陆地生态系统中, 土壤全氮和有机碳是重要的生态因子。本研究基于土壤调查获得大量土壤剖面的空间和属性信息,研究河北的土壤有机碳和全氮的空间分布特征,为河北的土壤养分监测和管理提供科学依据,同时也为其他类似地区土壤采样提供参考,减少采样成本。【方法】运用传统统计学和地统计学分析方法,以变异函数为工具,初步分析了河北土壤全氮和有机碳的空间变异特征,并应用普通克立格法和回归克里格法进行插值, 得出全氮和有机碳含量的分布格局。【结果】研究区土壤有机碳和全氮的平均值分别为15.25 g/kg和1.23 g/kg,变异系数分别为0.73和0.63,属于中等强度变异。经对数转换后,土壤有机碳和全氮均符合正态分布。选择球状模型作为土壤有机碳和全氮的半方差函数理论模型,土壤有机碳和全氮的块金值/基台值的比值分别为1.8%和1.2%,有机碳和全氮的块金系数均小于25%,表明有机碳和全氮具有强烈的空间相关性。有机碳和全氮空间变异的尺度范围不同,分别为50.400 km和59.200 km。研究区的有机碳总体空间分布规律是有机碳在北部较高、南部较低,呈自北向南递减趋势,土壤全氮与有机碳的空间分布趋势相似,但有机碳的空间变异特征较全氮明显,这种空间分布格局主要受环境因子、 土壤质地、 土壤类型以及土地利用类型等的影响,其中环境因子中的气温和海拔对有机碳和全氮的影响较大。通过比较普通克里格和回归克里格的预测结果,回归克里格能较好地反映东南部有机碳和全氮较低地区的局部变异外,对于西北部的山区也能更好地反映碳、 氮与地形及气候等因素的关系。【结论】河北土壤有机碳和全氮的空间变异和分布特征较为类似,受地形地貌、 气候等因素的影响。通过比较普通克里格法和回归克里格法的空间预测结果,回归克里格法可以消除环境因子的影响,从而得到更准确的空间预测结果,因此建议使用回归克里格法进行预测,以期获得一个更为准确的土壤有机碳和全氮的空间预测结果。     

蚯蚓与菌根提高玉米生长和氮磷吸收的互补效应

【目的】蚯蚓和丛枝菌根真菌处于不同的营养级,但在促进植物生长和提高土壤肥力等方面却都发挥着积极作用。研究蚯蚓菌根互作及其对玉米吸收土壤中的氮、磷养分的影响,可为提升土壤生物肥力及促进农业的可持续发展提供理论依据。【方法】本研究采用田间盆栽方式,以玉米为供试作物,研究蚯蚓(Eisenia fetida)与丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)互作及其对玉米养分吸收的影响。试验设置P 25和175 mg/kg两个水平。每个磷水平进行接种与不接种菌根真菌以及添加与不添加蚯蚓,共8个处理。调查了玉米生长、养分吸收以及真菌浸染和土壤养分的有效性。【结果】两个磷水平下,蚯蚓和菌根在增加玉米地上部和根系生物量方面有显著正交互作用(P0.05)。接种菌根真菌的各处理显著增加了玉米的侵染率及泡囊丰度、根内菌丝丰度等菌根指标。同时添加蚯蚓和接种菌根真菌的处理(AM+E)显著提高了菌根的侵染率、菌丝密度、丛枝丰度和根内菌丝丰度但是泡囊丰度有所下降。两种磷水平下,AM+E处理玉米地上部和地下部含氮量和含磷量均显著高于其他三个处理。在低磷条件下,地上部氮磷总量的增加分别是添加蚯蚓和接菌的作用;而地下部磷总量的增加主要是菌根真菌的作用。在高磷条件下,单加蚯蚓显著增加玉米氮磷的总量,而接种菌根真菌对玉米氮磷吸收的影响未达显著性水平。在高磷条件下,单加蚯蚓的处理显著提高玉米地上地下部生物量(P0.05),而单接菌的处理效应不显著,蚯蚓菌根互作通过提高土壤微生物量碳、氮实现对玉米生长和养分吸收的调控。在低磷条件下,单接菌显著提高了玉米的生物量(P0.05),单加蚯蚓的处理具有增加玉米生物量的趋势。菌根真菌主要促进玉米对磷的吸收,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮磷养分增加土壤养分的有效性,蚯蚓菌根互作促进了玉米根系对土壤养分的吸收并形成氮磷互补效应。【结论】无论在高磷还是低磷水平下,蚯蚓菌根相互作用都提高了玉米地上地下部生物量、氮磷吸收量同时提高了土壤微生物量碳、氮。蚯蚓菌根相互作用对植物生长的影响取决于土壤养分条件。在高磷条件下(氮相对不足),蚯蚓菌根互作通过调控土壤微生物量碳、氮调控玉米生长和养分吸收。低磷条件下,菌根主要发挥解磷作用,蚯蚓主要矿化秸秆和土壤中的氮素,蚯蚓和菌根互补调控土壤中氮、磷,从而促进植物的生长和养分吸收。     

不同施肥制度下我国东部典型土壤易分解与耐分解碳的组分特征

【目的】土壤易分解碳库(labile organic carbon,Lab-C)和耐分解碳库(recalcitrant organic carbon,Rec-C)是土壤有机质的重要组分,其组分大小与比例可反映土壤有机碳的周转与固存特性。因此,研究长期不同施肥制度下土壤易分解碳库与耐分解碳库的大小与比例,对土壤养分管理及肥力培育具有重要的意义。【方法】利用我国东部23年长期不同施肥制度下的黑土、潮土、红壤和32年水稻土共四类土壤的典型土样为代表,以不施肥(CK)、施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKM)4个处理土壤,采用颗粒密度相结合的方法,将土壤有机碳分为易分解碳和耐分解碳2个组分,分析了其不同组分碳含量及比例的变化特征。【结果】土壤经该方法分组后,四种土壤的平均质量回收率和碳回收率均超过95%,是一种测定土壤易分解碳和耐分解碳的可行方法。旱作土壤(黑土、潮土和红壤)易分解碳的平均含量为1.91 g/kg低于水田的2.42 g/kg,而易分解碳占总有机碳的平均比例为15.4%,高于水田的9.9%。NPKM处理下,黑土、潮土和红壤易分解碳含量显著高于NPKS、NPK及CK处理(P0.05),较NPK处理增加的比例分别为98.4%、43.7%和71.2%,同时提高了易分解碳占总有机碳的比例,但无显著差异性;NPK和NPKS处理下黑土与潮土易分解碳的含量较不施肥无显著变化,而红壤易分解碳含量较不施肥显著降低(P0.05),降低的比例分别为33.1%和29.6%;水稻土4个处理间易分解碳的含量及其占全碳的比例无显著差异性。四类土壤耐分解碳的含量与总有机碳含量的变化一致,均表现为NPKMNPKSNPKCK。NPKM处理下,四种土壤耐分解碳含量显著增加(P0.05),黑土、潮土、红壤和水稻土较NPK处理增加的比例分别为68.8%、42.7%、17.6%和17.2%,同时耐分解碳占全碳的比例降低;NPKS处理下黑土、潮土和水稻土耐分解碳的含量较NPK处理也增加,对应增加的比例分别为10.9%、15.1%和18.0%。同时,易分解碳和耐分解碳的含量与土壤总有机碳含量之间有极显著的正相关关系。【结论】旱作土壤易分解碳含量比水田土壤更易受不同施肥处理的影响,有机无机配施(NPKM与NPKS)可提高旱作与水田土壤易分解碳与耐分解碳的含量,同时相对提高了易分解碳占全碳的比例,且NPKM处理的效果优于NPKS处理,更优于化肥处理。