施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响,设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子,施氮量分别为0（N0）、100 kg·hm^-2（N100）、250 kg·hm^-2（N250）和400 kg·hm^-2（N400）,每个施氮水平下分别有覆膜（F）与不覆膜（B）处理,供试玉米品种为先玉335。2014年采集0~10 cm和10~20 cm土层土壤样品,测定土壤微生物量和酶活性,分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明,无论覆膜与否,土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加（除不覆膜时N400处理）,施氮量高于250 kg·hm^-2时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响,而显著增加土壤微生物量磷;覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比,施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0~10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加,但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性,0~10 cm和10~20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大,分别为1.49 mg·g^-1·d^-1和1.61 mg·g^-1·d^-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^-2时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否,250 kg·hm^-2的施氮量是该地区适宜的施氮量。     

施氮对关中地区冬小麦农田土壤呼吸的影响及基于植被指数的估算模型

为探寻不同施氮量对农田土壤呼吸（R_S）的影响并快速准确估算R_S,以关中地区冬小麦为研究对象,观测了5种施氮量下冬小麦农田R_S的变化,研究了环境因子（土壤温度、土壤湿度）及作物因素（叶面积指数、地上部生物量、SPAD值）对于R_S的影响,建立了适用于关中地区土壤温度与植被指数下的农田土壤呼吸估算模型。设置秸秆还田下的5种施氮量处理,分别为传统施氮量SN200（200 kg·hm^-2）、优化施氮量SN150（150 kg·hm^-2）、60%优化施氮量SN120（120 kg·hm^-2）、50%优化施氮量SN100（100 kg·hm^-2）以及不施氮肥SN0（0 kg·hm^-2）。结果表明：不同施氮量下R_S随生育期推进均表现为先升高再降低的趋势,同时添加氮肥促进了R_S排放。各处理观测期内R_S的均值为：SN200（3.68 μmol·m^-2·s^-1）>SN150（3.40 μmol·m^-2·s^-1）>SN120（3.06 μmol·m^-2·s^-1）>SN100（2.70 μmol·m^-2·s^-1）>SN0（2.21 μmol·m^-2·s^-1）。不同施氮量下冬小麦冠层近红外波段反射率在拔节期和抽穗期差异明显,反射率从高到低依次为SN200>SN150>SN120>SN100>SN0,而在灌浆期和成熟期差异不大。土壤温度显著影响了R_S（P<0.01）,土壤湿度与R_S没有显著相关关系（P0.05）。叶面积指数、地上部生物量、SPAD值和植被指数均与R_S呈显著相关关系（P<0.05）。通过多种模型评估,建立基于植被指数和土壤温度的最佳农田土壤呼吸估算模型,显著高于基于土壤温度的单因子模型,模型精度可达到0.6以上（n=120）。     

绿肥填闲种植对旱作冬小麦农田土壤团聚体有机碳含量的影响

依托黄土塬区4 a绿肥填闲种植田间定位试验,开展不同填闲作物对土壤团聚体组成及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明填闲种植措施下土壤有机碳库的物理保护机制提供依据。试验设置4个处理,即冬小麦夏闲期种植长武怀豆(SB)、苏丹草(SG)、怀豆/苏丹草混播(Mix)和裸地休闲(CK)。利用干筛法将全土筛分为>5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm等4个粒级,分别测定土壤和各粒级团聚体中有机碳和颗粒有机碳含量,进而计算团聚体平均重量直径及有机碳贡献率。结果表明：绿肥种植对土壤团聚体分布有显著影响,各绿肥处理均有利于0～10 cm土层土壤团聚体的形成,但对亚表层土壤团聚结构影响较小。与CK相比,在0～40 cm各土层,SB、SG和Mix处理均显著提高土壤有机碳含量、颗粒有机碳含量及团聚体平均重量直径,提高幅度分别为7.9%、8.0%和7.9%,其中SB更有利于表层土壤有机碳的固存,且土壤有机碳和颗粒有机碳含量之间呈显著正相关关系,这两者与团聚体平均重量直径之间均呈显著负相关关系。不同处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与CK相比,SB和Mix均显著...     

填闲种植和施氮量对旱作冬小麦农田土壤水分及作物产量的影响

田间试验研究了填闲种植和施氮对旱作冬小麦农田土壤水分和作物产量的影响。试验设双因素处理随机区组设计,填闲作物采用黑麦草单播(R)、长武怀豆单播(S)、黑麦草与怀豆混播(SR)以及裸地休闲(NC),氮肥水平设0、60、120 kg·hm-2三个水平。结果表明,与裸地休闲相比,长武怀豆单播和与黑麦草混播夏闲期降水贮存效率分别降低了9.2%和7.7%,小麦播前土壤含水量减少了19 mm和15 mm,进而导致后续小麦产量的显著下降;而黑麦草单播对土壤水分和后续小麦产量没有显著影响;种植小麦前施加氮肥可以提高粮食作物产量、收获指数和千粒重,同时可增加次年填闲作物生物量,但会加速土壤水分消耗、降低降水储存效率。从土壤水分和作物生产角度考虑,旱作冬小麦种植系统休闲期间可以考虑种植黑麦草以增加覆盖,提高肥力,但不建议填闲种植耗水量较高的怀豆等作物。     

青海高原长期复种绿肥毛叶苕子对土壤供氮能力的影响

利用绿肥的培肥效应,小麦收获后复种绿肥毛叶苕子。在复种绿肥毛叶苕子的情况下,研究后茬作物油菜生育期土壤全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮的时空变化。结果表明,油菜生育期0～100 cm土层全氮、碱解氮、铵态氮积累量均表现为有毛叶苕子处理高于无毛叶苕子处理,硝态氮积累量均表现为有毛叶苕子处理低于无毛叶苕子处理。毛叶苕子与化肥配施效果好,毛叶苕子施用对提高和保持土壤全氮、碱解氮、铵态氮含量,相比CK提高9.54%～18.33%,相比纯施化肥提高0. 94%～19. 28%。化肥配施毛叶苕子处理较单施化肥土壤硝态氮含量降低7.01%～38.51%。绿肥引入小麦(油菜)种植体系后,对小麦(油菜)生长季内土壤氮库、氮素循环及培肥土壤产生一定影响。     

施氮期对夏玉米土壤无机氮变化及净矿化量的影响

在夏播郑单958(9株／m^2)生长季,研究了不施氮、基施氮 10叶展氮、基施氮 吐丝氮和基施氮 乳熟氮共4个处理下2m土体的无机氮变化和净矿化量。结果表明：夏玉米生长季土壤NO3^- -N在含量、时空交化和受氮肥影响方面均与NH4^ -N不同,20cm以上土层NO3^--N以大口期为界、20cm以下以吐丝期为界前降后升;2m土层NH4^ -N在吐丝前均下降、吐丝后除20cm以上土层乳熟前上升而乳熟后略下降外其它土层无明显规律;NO3^--N的波幅明显大于NH4^ -N,NO3^--N在全生育期垂直分布明显,施氮后20cm以上和80cm以下土层其含量显著增加且受施氮期影响明显,如,推迟施氮能显著增加乳熟一成熟80cm以下NO3^- -N含量;NH4^ -N在吐丝前垂直分布近均匀、吐丝后明显,施氮仅增加0～20cm NH4^ -N含量、对20cm以下无明显影响。另外,土壤氮素净矿化发生在吐丝前且主要在大口期前,吐丝后发生净固定且乳熟前后各近一半,施氮后土壤氮变化平缓且施氮期影响明显。     

栽培模式、施氮量对旱作春玉米农田矿质氮和产量的影响

研究了旱地不同栽培模式(全膜双垄沟和传统种植模式)和施氮量(0、170、200、230 kg·hm~(-2))对春玉米生长期间矿质氮和产量的影响。结果表明:不同处理条件下,硝态氮主要分布在0~40 cm土层,施氮量越高土壤中硝态氮的含量也就越高,随土层深度增加硝态氮含量降低;不同栽培模式对土壤中硝态氮的分布有明显影响,全膜双垄沟模式有助于玉米植株高效吸收利用土壤中的氮素,施氮量为0、170、200、230 kg·hm~(-2)处理的吸氮量分别提高了89.3%、51.1%、66.6%和102.8%,所有处理的吸氮量平均提高77.4%,从而减少土壤硝态氮的残留,而传统种植模式的玉米植株利用土壤氮素效率低,易造成硝态氮残留在土壤中,当遇到强降雨时硝态氮的淋洗现象严重,将硝态氮迁至作物无法吸收利用的土壤深度,造成资源浪费;而铵态氮在土壤中不易迁移,施氮量、栽培模式及玉米不同生育时期对铵态氮在土壤剖面中的分布几乎没有影响;玉米的植株吸氮量与玉米产量成正比,施氮处理植株吸氮量与产量显著高于不施氮处理,但是不同施氮处理间的差异不显著。全膜双垄沟模式下春玉米的最佳施氮量为200 kg·hm~(-2),而传统种植模式下的最佳施氮量为170 kg·hm~(-2),且在干旱地区宜采用全膜双垄沟栽培模式种植春玉米。     

不同施氮量对土壤NO3－－N累积的影响

2个不同年限的施氮量试验和田间调查结果表明：施肥量对土壤NO3^-—N的累积影响非常大，对0m～2m土层NO3^-—N累积的影响尤为突出。0m～4m土壤剖面的NO3^-—N累积量随施氮量的增加而增加。蔬菜地70%以上NO3^-—N累积在1m～4m的土层中，1m以下累积的NO3^-—N很难被吸收而成为潜在的地下水污染源。作物吸氮量与化肥氮施用量呈非线性关系。超过正常施氮量，土壤NO3^-—N会大量累积。     

秸秆覆盖条件下不同施氮水平冬小麦氮素吸收及土壤硝态氮残留

通过田间定位试验研究秸秆覆盖条件下施氮量对小麦氮素吸收利用及土壤硝态氮残留的影响.试验包括覆盖(不覆盖和秸秆覆盖4500 kg/hm2)和施氮量(0,75,150,225和300 kg N/hm2)两个因素,共10个处理,重复3次.3年结果表明:秸秆覆盖对冬小麦吸氮量没有显著影响,但在偏旱年份,秸秆覆盖有利于提高氮肥利用效率.与不覆盖类似,秸秆覆盖冬小麦吸氮量在3年间呈持续增加趋势.不论秸秆覆盖还是不覆盖,施氮量小于等于150 kg/hm2时,对土壤硝态氮残留量均没有显著影响;施氮量高于150 kg/hm2时,土壤残留硝态氮量则显著增加,0～200 cm剖面出现明显的累积峰,秸秆覆盖土壤残留硝态氮累积峰较不覆盖处理深40 cm左右.     

控制性增温和施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)+冷蒿(Artemisia frigida)+无芒隐子草(Cleistogenes son-gorica)的荒漠化草原为研究对象,野外自然条件下进行的生态系统控制性增温与施肥实验,以研究温度和氮素的增加对荒漠化草原植物群落的土壤呼吸作用可能产生的影响。研究结果发现,实验期间内增温处理样地0cm,7.5cm,15cm,30cm和50cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了1.32℃,0.92℃,0.88℃,0.80℃,0.74℃,土壤温度呈现出上层变异性大于下层的规律,不同土层土壤温度的显著增加(P<0.05)说明模拟气候变暖实验的有效性。虽然增温和对照样地不同土层的土壤温度与土壤呼吸速率均呈正相关关系,但无论是季节还是日变化上,近两年的增温作用没有增加土壤的呼吸速率,施氮作用也没有使土壤呼吸作用明显加强。     

氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响

采用田间试验与室内分析相结合的方法,研究了氮肥形态对小麦不同生育期土壤酶活性的影响。结果表明： 脲酶、蛋白酶活性随小麦生育时期推进呈现出两个峰值,蔗糖酶先降后升再降,呈倒‘S’型曲线,脱氢酶在越冬、成熟期高,其它生育期低,曲线似‘U’型,过氧化氢酶活性在返青后呈急剧上升,拔节后缓降。0～20 cm酶活性普遍高于20～40 cm;施肥可以提高土壤酶活性,可使脲酶活性提高60.3%,蛋白酶活性平均提高36.0%,蔗糖酶活性平均提高36.7%,脱氢酶活性平均提高100%,过氧化氢酶平均提高33.8%;土壤酶活性变异系数的平均值大小顺序是：脲酶＞脱氢酶＞蛋白酶＞蔗糖酶＞过氧化氢酶;氮肥形态对小麦不同生育期5种土壤酶的影响各异,没有一定的规律性 。     

旱地夏闲期秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦水分利用及养分吸收的影响

以夏季裸地休闲为对照,研究了免耕条件下小麦秸秆覆盖和种植豆科绿肥及二者混合对旱地冬小麦产量、作物水分利用、氮磷钾养分吸收的影响。结果表明,秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响,但秸秆覆盖作物耗水量较对照增加10 mm,种植绿肥则减少11 mm,水分利用效率却无显著变化;夏闲期种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦籽粒吸氮量分别降低6.0%和6.6%,差异显著,吸磷量降低5.9%和6.2%,籽粒吸钾量降低了7.9%和7.9%。可见,一年的秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦产量没有显著影响,但秸秆覆盖使小麦生育期耗水量增加而种植绿肥使之降低,种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦对氮磷钾养分吸收有所降低。     

绿肥播前施肥和翻压方式对旱地麦田土壤水肥性状的影响

通过田间定位试验,研究种植并翻压绿肥3年以后渭北旱原不同施肥处理（不施肥、磷肥 P₂O₅ 40 kg·hm^-2、豆科绿肥专用肥30 kg·hm^-2）和夏季豆科绿肥翻压方式（提前翻压、提前覆盖、播前翻压和不种绿肥—即夏季休闲）对小麦播前和收获期麦田土壤性质的影响。试验结果表明：(1) 施豆科专用肥处理和施磷肥处理的绿肥生物量和养分还田量有高于不施肥处理的趋势,其中提前翻压时施专用肥处理与不施肥处理的差异达显著水平。(2) 小麦播前翻压绿肥由于有较高的绿肥生物量和养分还田量,从而显著提高了土壤有机质、活性有机质、全氮和速效钾含量,并增加土壤碳库管理指数（CPMI）。(3) 夏闲期种植绿肥显著提高了土壤剖面硝态氮的含量,并在160 cm左右的土层有明显的累积峰;绿肥提前翻压处理的土壤硝态氮含量有高于提前覆盖处理的趋势。(4) 绿肥翻压方式各处理160 cm以上土层水分含量没有显著差异,与夏季休闲相比,翻压绿肥时160～200 cm土层水分含量有降低的趋势,但只有绿肥提前覆盖土壤0～200 cm储水量显著低于休闲。     

长期氮磷配施对褐土细菌多样性及土壤酶活性的影响

为探明不同氮磷化肥配施对土壤细菌群落结构和酶活性的影响,以山西寿阳褐土长期施肥定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK（不施肥）、N₁P₁(N:60 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2)、N₂P₂(N:120 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2)、N₃P₃(N:180 kg·hm^-2;P:112.5 kg·hm^-2)和N₄P₄(N:240 kg·hm^-2;P:150.0 kg·hm^-2),采集玉米收获后耕层（0～20 cm）土样,通过Illumina HiSeq高通量测序技术,对土壤细菌16S rRNA的V3-V4区进行测序;采用比色法测定土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,分析细菌群落结构与土壤酶活性之间的相关性。结果表明,4...     

施肥和绿肥翻压方式对旱地冬小麦生长及土壤水分利用的影响

通过田间试验研究渭北旱原不同施肥处理(不施肥;40 kg P2O5/hm2;豆科绿肥专用肥30 kg/hm2)对夏闲期豆科绿肥生长和后茬小麦生长的效果,探讨了夏季豆科绿肥翻压方式(提前翻压、提前覆盖,播前翻压和不种绿肥即夏季休闲)对后茬冬小麦产量及水分利用的影响。研究表明:与不施肥处理相比,豆科绿肥专用肥显著提高绿肥盛花期地上部生物量,但对根系生长没有明显作用;施用磷肥则更有利于绿肥根系生物量的提高;施用绿肥专用肥和磷肥处理的后茬小麦产量较高,特别是绿肥提前翻压时。绿肥提前翻压时冬小麦分蘖数较高、春季总茎数较高、单位面积穗数较高,产量显著高于绿肥提前覆盖、播前翻压和不种绿肥处理,水分生产效率显著高于不种绿肥处理。从绿肥翻压、小麦播前直至小麦拔节期,绿肥翻压方式的3个处理土壤0~200 cm剖面水分含量与休闲处理始终有明显差异。提前翻压处理与提前覆盖、播前翻压处理的差异主要在40 cm以上土层。     

全膜覆土穴播种植技术对旱地冬小麦土壤微生物活性的影响

在甘谷地区采用田间试验方法,以传统耕作方式为对照,设全膜覆土穴播、全膜不覆土穴播2种不同覆膜方式,研究了全膜覆土穴播种植对冬小麦土壤微生物活性、养分及产量的影响。结果表明:1全膜穴播种植方式能明显提高冬小麦各生育期的土壤微生物量C、N。与传统耕作相比,全膜覆土穴播种植方式和全膜不覆土穴播种植方式土壤微生物量C、N含量平均提高29.87%,21.42%和20.59%,16.57%。2全膜覆土穴播种植方式各生育期小麦的土壤脲酶和蔗糖酶活性均明显高于传统耕作的,而碱性磷酸酶活性有所不同。3各处理土壤微生物量和酶活性与冬小麦的生长发育呈正相关。4全膜覆土穴播种植方式明显提高冬小麦产量和土壤速效养分含量。因此,全膜覆土穴播种植方式是适合该区旱作农业可持续发展的有效模式之一。     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平(对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm^-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1),开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明:与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶(βG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)和β-1,4木糖苷酶(βX)酶活性(P<0.05),N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),N3水平显著降低多酚氧化酶(PPO)活性(P<0.05),氮添加对亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05)。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳(SOC、NAG除外)和总磷(TP)显著相关,与土壤总氮(TN)不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。     

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子（Vicia villosa Rothvar）、毛叶苕子（Vicia villosa Roth）、紫云英（Astragalus sinicus）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%（P＜0.05）、24.3%（P＜0.05）、6.0%和11.6%。