长期定位施肥对潮土微生物活性和小麦养分吸收的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究长期不同施肥对土壤微生物区系、土壤呼吸强度以及小麦养分吸收的影响。结果表明,施有机肥或无机肥均有利于提高土壤细菌和放线菌数量,且有机肥优于无机肥、平衡施肥优于缺素施肥,但只有施有机肥处理显著提高土壤真菌数量。此外,施有机肥也显著提高土壤呼吸强度,有机无机配施、NPK平衡施肥、NP、PK等处理效果次之,缺P施肥(NK处理)效果最差,但施有机肥或有机无机配施均会显著降低微生物个体的CO2呼吸强度。不同施肥处理小麦幼苗对养分N、P、K的吸收累积存在显著差异,其中施有机肥处理小麦对N、P、K的吸收较为均衡,而无机肥因为所供化学养分的速效性而更易于被小麦幼苗高水平吸收;与NPK平衡施肥处理相比,缺素(N、P或K)施肥均直接导致小麦植株体内相应养分的明显亏缺,且缺N施肥(PK处理)还同时制约了小麦对K素的吸收。     

长期不同施肥下杂交稻与常规稻的产量与土壤养分平衡

肥料长期定位试验设在浙江金华市农业科学研究所和金华市石门农场。试验设6个肥料处理和2个品种对比处理。结果表明,水稻产量与土壤养分供应能力和养分吸收量紧密相关;缺肥处理的土壤养分为负值,其它各处理N和P都有积累。随着连续种植水稻,缺肥区土壤所缺养分的耗损速度与试验前土壤该种养分状况和种植水稻品种有关;杂交稻的总产量平均比常规稻增加10.8%,氮、磷、钾总量分别平均比常规稻增加5.2%、8.8%、12.8%,对土壤中养分消耗比常规稻强。在种植水稻的养分管理中,必须考虑种植前的土壤养分状况以及施肥和种植不同水稻品种对土壤养分平衡的中长期效应。     

长期施有机肥与缺素施肥对潮土微生物活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮士农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究长期施有机肥或缺索施肥对农田土壤呼吸强度及酶活性的影响.结果发现,与不施肥对照(CK)相比.施肥处理均不同程度地提高了土壤的呼吸强度及转化酶、脲酶与磷酸酶活性;从N、P、K平衡施肥角度比较,施有机肥[OM)与有机无机配施(1/20M+1/2NPK)的效果均显著高于施无机肥(p<0.05);从缺素施肥角度分析,缺P显著低于NPK处理(p<0.05),缺N次之,缺K影响较小.结果表明,长期配施有机肥更有利于提高潮土的微生物活性,长期缺施P肥最不利于保育潮土的微生物学质量.     

长期施用化肥对塿土微生物多样性的影响

【目的】土壤微生物在土壤有机质分解、营养循环、植物生长等方面都发挥着重要作用,研究长期施用化肥对其产生的影响可为农田合理施用化肥、培肥土壤和高产高效可持续性农业生产提供理论依据。【方法】以陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用BIOLOG分析并结合常规分析研究了6种长期不同化肥施用方式不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、磷钾配施(PK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)对土土壤微生物量和微生物功能多样性的影响。【结果】与不施肥CK相比,长期单施氮肥(N)的SMBC、SMBN没有显著变化,但明显降低了土壤微生物商和土壤微生物对氮素的利用;NP和NPK配施能够显著增加土SMBC和SMBN含量,明显提高了土壤微生物商,使土壤微生物种群结构发生了明显变化但土壤微生物对氮素的利用没有显著提高;长期偏施肥处理(NK、PK)的SMBC、SMBN和微生物商虽轻微增加,但土壤微生物种群结构没有显著改变。BIOLOG分析结果显示施磷处理(PK、NP和NPK)对微生物代谢活性的促进作用较大且在培养初期代谢活性较不施磷处理(CK、N和NK)增加显著。长期单施氮肥(N)对于提高土壤微生物多样性没有显著作用而其他化肥施用处理可以提高土土壤微生物群落的碳源利用能力、物种的丰富度和优势度,其中NP和NPK处理配施效果最好。化肥施用对土土壤微生物群落的均匀度没有显著影响。主成分分析的结果表明不同处理的土壤微生物对碳源利用表现出显著差异,氮磷养分的差异是产生分异的主要原因。【结论】土区小麦玉米轮作下,平衡施肥(NP或NPK配施)对于改善农田土壤微生物特性具有良好作用。     

长期不同施肥条件下红壤性水稻土微生物群落结构的变化

以位于江西省红壤研究所内长期定位试验的水稻土(始于1981年)为研究对象,运用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)和BIOLOG分析技术研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及有机肥与化肥混施(NPKM)三种施肥方式对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:长期施化肥和有机肥与化肥混施处理的PLFA总量均高于未施肥处理,两者分别较未施肥处理高91%和309%;PLFA主成分分析(PCA)显示施肥促进了土壤微生物群落结构的变化,其中NPKM处理增加了革兰氏阴性细菌(G-细菌)、真菌、放线菌和原生动物的数量,NPK处理增加了革兰氏阳性细菌(G+细菌)的数量,不施肥处理较施肥处理提高了真菌/细菌比例,CK和NPK处理的微生物群落结构更为相似;各施肥处理间土壤的AWCD值(平均每孔颜色变化率,average well color development,AWCD)表明,NPKM处理能够促进土壤微生物群落对碳源的利用能力,进而增加土壤中微生物的整体活性,而NPK处理减弱了土壤微生物的活性。代谢功能多样性分析同时表明,NPKM处理增加了微生物群落的多样性,而NPK处理使土壤微生物的多样性降低;土壤PLFA与土壤养分的相关性分析显示,土壤总PLFA量与土壤有机质和全氮呈极显著相关(p0.01),与速效养分相关性不大。     

长期平衡施肥对潮土微生物活性和玉米养分吸收的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(NK、PK、NP)对土壤微生物生物量、酶活性、呼吸强度以及玉米养分吸收的影响。结果发现,与不施肥对照(CK)相比,NPK处理玉米根系与茎叶生物量、籽粒产量以及植株氮磷钾吸收量均大幅提高,NP处理次之,PK与NK处理则无显著影响;同一处理玉米茎叶与根系养分含量接近,而籽粒的全氮和全磷含量较高、全钾含量偏低;与NPK处理相比,缺施氮、磷或钾肥均直接导致玉米植株相应养分的明显亏缺或其他养分的过量富集,但在根系、茎叶和籽粒部位的累积情况存在一定差异。与CK相比,所有施加磷肥的处理(NPK、NP、PK)土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、脱氢酶、转化酶、脲酶与碱性磷酸酶活性以及土壤微生物代谢活性和土壤基础呼吸强度均显著升高(p<0.05),土壤微生物代谢熵则显著下降(p<0.05),而缺施磷肥的NK处理除显著提高脲酶活性外(p<0.05),对其他指标均无显著影响。结果表明,氮磷钾平衡施肥在促进土壤微生物繁育和保育微生物代谢活性以及促进作物生长和保证养分吸收等方面显得非常重要,而缺素施肥中以缺施磷肥的不利影响最为突出。     

不同施肥处理对长期不施肥区稻田土壤微生物生态特性的影响

采用室内恒温培养方法,研究了不同施肥处理对水稻长期肥料试验中不施肥区（CK）和全肥区（NPK）土壤酶活性及微生物群落结构的变化。结果表明,施肥处理（单施化肥、施猪粪和施秸杆）可以显著提高土壤的微生物量碳以及脲酶、酸性磷酸酶的活性,施用有机肥的效果明显大于单施化肥; 有机肥在无肥区（CK）的施用效果与在全肥区（NPK）的效果接近。PLFA分析表明,施肥使无肥区（CK）土壤微生物群落结构发生了显著的变化,施用有机肥显著增加了土壤微生物群落结构的多样性。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥主要增加了细菌和真菌的特征脂肪酸如不饱和脂肪酸、环状脂肪酸cy19∶0等的相对含量,而降低了放线菌标记性脂肪酸10Me18∶0的相对含量。     

施入~(15)N标记氮肥在长期不同培肥土壤的残留及其利用

采用盆栽试验和短期矿化培养相结合的方法,研究了施入15N标记氮肥(+N)及其与秸秆配施(+1/2N+1/2S)在3种长期(19年)不同培肥土壤(即:No-F,长期不施肥土壤;NPK,长期施用NPK化肥土壤;MNPK,长期有机无机肥配施土壤)中的残留及其矿化和作物吸收特性。结果表明,第一季小麦收获后,+1/2N+1/2S处理下三供试土壤和+N处理下的NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)中有82.6%~95.1%以有机态存,而+N处理下No-F土壤残留15N有47.7%以矿质态存在。经过28 d矿化培养后,与NPK土壤相比,MNPK土壤氮素净矿化量显著增加,增幅为39%~49%;NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)矿化量为1.23~1.90 mg kg-1,占总残留15N的2.78%~5.53%,均显著高于No-F土壤。与+N处理相比,+1/2N+1/2S处理显著提高了3供试土壤氮素净矿化量,但两施肥处理对NPK和MNPK土壤残留15N矿化量无显著影响。+N处理下No-F土壤残留15N的利用率为20%,显著高于NPK(9%)和MNPK(12%)土壤。两种施肥处理下,MNPK土壤残留15N的利用率均显著高于NPK土壤。短期培养期间土壤氮素矿化量和第二季小麦生育期作物吸氮量呈显著性正相关,而残留15N矿化量和第二季小麦吸收残留15N量间无显著性相关关系。长期有机无机配施可以提高土壤残留肥料氮的矿化量及有效性。     

西湖平原区连续13年定位施肥对麦、稻产量及土壤肥力的影响

以浙江省水网平原水稻主产区土壤为对象,通过定位试验,研究了连续13年的不同施肥处理对麦稻产量、土壤养分状况和物理性状的影响。结果表明,化肥配施有机肥可显著提高麦、稻产量; 不同施肥处理的长期定位试验土壤有机质含量和全氮均呈上升趋势,增幅依次为: 栏肥+NPK秸秆+NPKNPK秸秆栏肥CK处理; 土壤碱解氮和速效磷也呈增加趋势,以栏肥+NPK处理的增幅最为明显。土壤物理性状的分析表明,长期施肥均能明显增加土壤水稳性团粒含量和土壤孔隙度。经土壤养分平衡分析,栏肥+NPK、秸秆+NPK和NPK处理的氮和磷呈现盈余,秸秆和CK处理氮和磷亏缺; 栏肥+NPK和秸秆+NPK处理钾基本平衡,NPK、秸秆、栏肥和CK处理钾严重亏缺。长期定位试验进一步证明有机肥与氮、磷、钾化肥长期配合施用可实现当地农作物持续稳产,农田施肥管理要注意适当减少氮、磷投入,增加钾肥施用量,保持农田土壤养分平衡。     

不同配方施肥对长期缺施钾肥的红壤性水稻土微生物特性的影响

为了验证平衡施肥对长期缺施钾肥的南方红壤性水稻土的修复效果,通过2年盆栽试验,以五种不同施肥处理（NPK、NPKSi、NPKOM、NPhK、NPhKOM）,研究了长期缺施钾肥的水稻土的微生物特性,结果发现,在对照（NPK）基础上增施硅肥（NPKSi）、钾肥（NPhK）能促进细菌和放线菌数量的增长,提高微生物活度,加速微生物量N、P的转化,同时也能提高微生物量C。相反,在淹水条件下配施有机肥（NPKOM）,由于降低了水稻根际环境的氧化还原电位,使根际微生物生长萎缩,微生物活度、微生物量C无显著提高;虽然土壤微生物量N、P随之增加,但有机N的矿化减弱,植株可吸收的有效态养分减少。增施钾肥的同时配施有机肥（NPhKOM）具有增施钾肥的优点,即可提高微生物活度、提高微生物量C,加速有机N、P的矿化,但同时也会减少微生物数量。因此在缺钾水稻土的修复实践中,常规施肥的基础上对水稻增施硅肥、钾肥应是有效举措,而配施有机肥则须谨慎:有机肥或须适量酌施,或须结合增施钾（硅）肥。     

集约水稻系统下施肥对土壤有机氮形态及供氮的影响

Changes of soil organic nitrogen forms and soil nitrogen supply under continuous rice cropping system were investigated in a long-term fertilization experiment in Jinhua, Zhejiang Province, China. The fertilizer treatments included combination of P-K, N-K, N-P, and N-P-K as well as the control. After six years of continuous double-rice cropping, total soil N and hydrolysable N contents remained stable in plots with N treatments, while the hydrolysable N contents were substantially reduced in those plots without N application. Compared to the unbalanced fertilization treatments, P and K increased the percentage of hydrolysable ammonium N in the total soil N with the balanced application of N, and also maintained higher rice grain yields and nitrogen uptake. Grain yield was positively correlated with total N uptake （r = 0.875^＊＊）, hydrolysable N （r = 0.608^＊＊）, hydrolysable ammonium N （r = 0.560^＊＊） and the hydrolysable unknown N （r = 0.417^＊＊）. Total N uptake was positively correlated with hydrolysable N （r = 0.608^＊＊）, hydrolysable ammonium N （r = 0.440^＊＊） and hydro, lysable unknown N （r = 0.431^＊＊）. Soil nutrient depletion and/or unbalanced fertilization to rice crop reduced N content in soil microbial biomass, and therefore increased C/N ratio, suggesting a negative effect on the total microbial biomass in the soil.     

Soil organic C,nutrients, microbial biomass,and grain yield of rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.) after 18 years of fertilizer application to an infertile paddy soil

We have studied the influence of long-term fertilization on organic C, nutrients, microbial biomass of soil, and grain yield of rice (Oryza sativa L.) after 18 years of inorganic and organic fertilizer application to an infertile paddy field under subtropical conditions. After 18 years of fertilization, soil organic C and total N contents were 9.56~12.17 and 1.01~1.25 g kg⁻¹, which were 190~269% and 135~191% higher than those of the initial soil, respectively. Organic manure application increased soil organic C, total N, available N, and available P contents by 19.2%, 14.4%, 13.2%, and 78.3% on average compared with organic manure-omitted treatments. Phosphorus fertilizer application increased soil available P content more significantly than organic manure application, and it was an average 385% higher than P-omitted treatments. Soil microbial biomass C, N, and rice yield were 48.9%, 33.2%, and 133% higher in organic manure application treatments and 36.8%, 38.8%, and 239% higher in P fertilizer application treatments than organic manure-omitted or P-omitted treatments, respectively. Incorporation of organic manure-enhanced and P fertilizer-enhanced rice yields by 382% compared with the unfertilized treatment and yield increment index was 123% compared with that observed during 1991–1994, implying that organic manure application combined with P fertilizer was needed to ensure high and sustainable productivity. Rice yield was significantly correlated with all soil chemical properties except available K content, and stepwise regression analysis showed that soil available P content was the limiting factor to rice yield.     

水稻秸秆还田配施肥料对小麦产量和氮素利用的影响

为了解高C/N比秸秆还田与肥料施用对金坛地区小麦产量和氮素利用的影响，通过设置大田试验，研究了稻秸还田与肥料施用对麦季土壤养分、微生物生物量、作物产量和氮肥利用率的影响。结果表明：稻秸还田配施肥料能够提高土壤速效养分含量。单施肥仅显著影响拔节期微生物生物量碳，单施稻秸显著影响拔节期和抽穗期微生物生物量氮，稻秸还田和肥料施用的交互作用在拔节期显著影响土壤微生物生物量和微生物熵。单施肥、稻秸配施肥料处理的氮肥表观利用率分别为31%和37%，稻秸配施肥料后的氮肥农学利用率和偏生产力表明每kg纯氮增产幅度约为6.86 kg籽粒。单施肥和稻秸配施肥料显著增加了小麦每穗粒数及千粒重，并且理论产量分别增加211%和319%，实际产量则分别增加119%和231%，而单施稻秸处理的实产却减产21%。综合分析认为，稻秸还田搭配肥料施用，能够保证当季土壤有效氮供应，促进土壤有机质转化为更易被微生物利用的形态，提高养分有效性，促进小麦对氮素的吸收利用，有利于每穗粒数和千粒重的增加，从而最终提高小麦的产量。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.     

长期施肥对红壤旱地土壤活性有机碳和酶活性的影响

以江西进贤长期肥料定位试验为平台,研究了红壤旱地不同施肥措施对土壤微生物生物量、活性有机C、C库管理指数以及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与不施肥和单施化肥土壤相比,施有机肥处理土壤的pH、CEC、有机C、全N、全P、无机N、速效P、速效K及土壤微生物生物量均显著增加,土壤活性有机C和C库管理指数也较试前土壤和其他处理土壤明显提高,此外,土壤的转化酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性也较其他处理显著增加。土壤微生物生物量、活性有机C以及4种土壤酶活性之间的相关关系显著,且它们均与土壤有机C、全N、全P、无机N、速效P等土壤养分呈显著正相关。因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤微生物生物量和酶活性,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力。     

豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响

  【目的】  研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100% (GN100)、80% (GN80)、60% (GN60)、40% (GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。  【结果】  与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm2;GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm2,磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。  【结论】  在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。     

西藏中部退化农田土壤肥力的变化特征及其重建

通过田间定位试验 ,就西藏中部退化土壤化学和生物学肥力的变化等进行了研究。结果表明 ,无肥状态下土壤养分的变化具有极大的不平衡性 ,不同土层全钾、有效钾的下降速率均甚显著。有机肥 ,特别是有机—无机肥在促进土壤细菌繁殖和土壤有机质形成、改善腐殖质结构等方面具有显著作用 ,CEC、交换性盐基总量以及土壤氮、磷库容及其有效性亦呈明显提高 ,全钾、有效钾的亏缺程度逐渐下降 ,土壤氮、磷、钾的年均平衡量与其年均变化量间均呈不同程度的正相关 ,但土壤微生物区系仍处于极不协调的状态。在有机肥持续投入的基础上 ,增施氮肥、适施磷肥、重施钾肥对退化土壤的肥力恢复与重建具有重要作用     

长期施钾对红壤水稻土水稻产量及土壤钾素状况的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年（1981～2007）施用钾肥对水稻产量和土壤钾素状况的影响。本试验选择了其中5个处理:CK（不施肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NP+RS（施氮、磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮、磷、钾肥和稻草）。结果表明,施钾能明显提高水稻产量,施钾肥的NPK和NPK+RS处理27年的早稻平均产量分别比NP和NP+RS处理增加15.2%和10.9%;晚稻增产17.2%和9.1%;在27年54季水稻种植期间,不同施肥处理早、晚稻产量的变化趋势不同。CK、NP处理的早、晚稻产量随时间的推移呈负变化趋势,而NPK、NP+RS和NPK+RS处理的早、晚稻产量呈正变化趋势。施钾的NPK和NPK+RS处理不同土层中土壤全钾、缓效钾和速效钾含量均高于NP和NP+RS处理的相同土层;除NPK+RS处理外,其它各处理表观钾平衡均为负值,其中CK和NP处理钾的负平衡值最大。长期施用钾肥能提高水稻产量和维持土壤钾素肥力。