氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

  【目的】  土壤微生物数量和结构普遍受到碳 (C),氮 (N)、磷 (P)等养分有效性的影响,研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响,深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律,为提高土壤生物肥力提供理论依据。  【方法】  试验设在黑龙江省哈尔滨市,土壤类型为黑土,种植制度为玉米单作。试验开始于2019年,共设9个处理:不施肥 (CK)、习惯施肥 (FP)、推荐施肥 (OPT)、推荐施肥不施氮 (–N);有机氮替代推荐施氮量的10% (M1)、20% (M2)、30% (M3)、40% (M4) 和50% (M5)。玉米收获后,采集0—20 cm土壤样品,测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶 (酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  与OPT处理相比,有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量 (可溶性有机碳、有效磷、速效钾) 和微生物量 (微生物量碳、微生物量氮),其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%;MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理 (FP、OPT、–N) 和有机氮替代化肥氮处理 (M1、M2、M3、M4、M5) 下的土壤酶活性具有显著差异;RDA分析进一步表明有效磷 (F = 14.1,P = 0.002) 是影响酶活性变化的主要理化因子,解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制,FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外,与CK相比,有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值,但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。  【结论】  在本试验区中,未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制,习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力,解除土壤微生物的碳限制,并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加,考虑到有机肥养分释放较为缓慢,具体的有机替代比例还需开展长期试验。     

长期施肥对植烟土壤微生物的影响

【目的】微生物是土壤的重要组成分,与土壤养分转化供应密切相关。本研究利用12年肥料定位试验研究了云南植烟土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、标记性磷脂脂肪酸（PLFAs）、微生物种群特征及有益微生物的变化。【方法】试验设置不施肥（CK）、单施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CFM）处理,在烟株旺长期,采集020 cm耕作层土壤,测定了微生物量碳、氮含量,微生物标记磷脂脂肪酸（PLFAs）含量和可培养微生物数量;鉴定自生固氮菌、磷细菌和钾细菌的数量;根据PLFAs计算了微生物种群特征值。【结果】有机无机肥配施处理的土壤中,可培养细菌比不施肥土壤增加了6.14倍、 真菌增加了2.30倍、 放线菌增加了1.56倍,增幅显著高于化肥处理;施肥显著提高土壤微生物量碳、氮量。化肥和有机无机肥配合处理土壤的微生物量碳分别比CK增加了71.8%和246%;不同施肥处理土壤微生物量碳/氮比值显著不同,分别为14.8（CK）、13.3（CF）和11.2（CFM）。微生物标记性PLFAs含量以化肥有机肥配合处理最高,化肥处理次之,CK最低。化肥、化肥配施有机肥处理土壤细菌PLFAs比对照分别增加了25.41%和87.66%,真菌PLFAs分别增加了15.59%和39.24%,化肥处理代表放线菌的PLFAs降低了24.63%,化肥配施有机肥处理增加了83.86%,表明施肥尤其是化肥配施有机肥改善了土壤环境,促进了微生物的生长繁殖,并改变了土壤微生物种群结构;施肥处理土壤中微生物群落多样性指数上升,化肥处理还提高了微生物的优势度指数,说明施肥有益于增加微生物的种群数量, 化肥配施有机肥处理显著提高了无机磷细菌和钾细菌的数量,两者分别比对照增加了1.15倍和1.02倍,化肥处理则相反,自生固氮菌和无机磷细菌数量分别比CK降低了56.69%和41.30%;化肥配施有机肥处理土壤中的自生固氮菌、磷细菌和钾细菌共有20个属,CK土壤有19个属,化肥处理土壤仅16个属。 【结论】CFM促进微生物生长繁殖,增加种群多样性,有益于微生物固氮、溶磷、解钾,对于提高肥料利用率和保持土壤健康有重要意义。在烟叶栽培过程中,提倡化肥与有机肥配合施用很有必要。     

施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。     

长期施肥砂姜黑土微生物学特征差异及评价

【目的】作为安徽省主要中低产土壤类型之一,砂姜黑土不良属性严重制约旱地粮食作物稳产增产,因此本研究利用长期定位试验研究砂姜黑土微生物特征对不同施肥模式的响应,为改善砂姜黑土生态功能、提高地力可持续性等提供理论依据。【方法】基于安徽省杨柳长期定位试验(始于1981年),研究5种施肥模式不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(等氮)(MNPK)、有机肥与化肥配施(高氮)(HMNPK)砂姜黑土耕层土壤可培养微生物数量、微生物生物量及酶活性等微生物学性状的变化规律,并通过主成分分析方法对不同施肥模式下的土壤微生态进行综合评价。【结果】与不施肥相比,长期施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可显著增加土壤微生物总数量(15.68~22.80倍),尤其是细菌和放线菌数量二者分别于M、MNPK处理达最高值(30.50×10~5cfu/g和15.50×10~4 cfu/g);长期单施有机肥对土壤真菌有明显抑制作用,单施化肥有利于土壤真菌数量的增加。施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可有效增加土壤微生物生物量碳、氮含量,其中MNPK处理微生物量碳含量增幅最高,达119.74%但与M、HMNPK处理差异不明显,微生物量氮含量增幅达88.46%,显著高于M、HMNPK处理;长期单施化肥仅对微生物量碳含量有提增作用(38.87%)对微生物量氮作用不明显,其对微生物量碳的提增作用显著低于其他施肥处理。长期单施有机肥可显著提高土壤脲酶与转化酶活性,抑制磷酸酶活性,长期单施化肥的作用则相反。用主成分分析方法将9个生物指标降维提取出2个主成分,第一主成分以细菌、放线菌、微生物量碳、微生物量氮、脲酶和转化酶为主要影响因子,第二主成分以为真菌、酸性和中性磷酸酶为主要影响因子分别代表了与碳、氮和磷循环密切相关微生物影响因子。通过综合得分把不同施肥模式下砂姜黑土微生物生态划分为3个等级,一等包括长期有机肥与化肥配施(等氮与高氮),二等包括长期单施有机肥,三等为长期单施化肥与不施肥。【结论】通过综合评价可得砂姜黑土的微生物生态状况在长期有机肥与化肥配施条件下最佳单施有机肥次之而长期单施化肥与不施肥的较差。     

不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮的影响

【目的】 本文利用天津日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜田土壤微生物量碳、氮含量的影响,为设施蔬菜高效施肥和菜田土壤可持续利用提供依据。 【方法】 调查在第 9 茬蔬菜 (秋冬茬芹菜) 和第 10 茬蔬菜 (春茬番茄) 进行。定位试验设 8 个处理,分别为:1) 不施氮;2) 全部施用化肥氮 (4/4CN);3) 3/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 (3/4CN + 1/4PN);4) 2/4 化肥氮 + 2/4 猪粪氮 (2/4CN + 2/4PN);5) 1/4 化肥氮 + 3/4 猪粪氮( 1/4CN + 3/4PN);6) 2/4 化肥氮 + 1/4 猪粪氮 + 1/4 秸秆氮 (2/4CN + 1/4PN + 1/4SN);7) 2/4 化肥氮 + 2/4 秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN);8) 农民习惯施肥 (CF),除不施氮肥和农民习惯施肥外,其余处理为等氮磷钾处理。在不同生育时期,采 0—20 cm 土壤样品,测定土壤微生物量碳、氮含量,并分析其与蔬菜产量之间的关系。 【结果】 两茬蔬菜不同施肥模式土壤微生物量碳、氮含量总体上均随生育期的推进呈先增后降的趋势。芹菜季较高土壤微生物量碳含量出现在定植后 90 d,土壤微生物量氮较高含量出现在定植后 60 d;番茄季分别出现在定植后 20～80 d 和 60 d。芹菜季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 185.0～514.6 和 34.3～79.1 mg/kg 之间,较化肥(4/4CN)模式平均分别增加 15.1%～81.7% 和 24.5%～100.0%,其中以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量相对较高,平均分别增加 62.0%～81.7% 和 81.1%～100.0%;番茄季 5 个有机无机肥料配施模式土壤微生物量碳、氮含量分别在 120.7～338.0 和 25.5～68.8 mg/kg 之间,较 4/4CN 模式平均分别增加 16.9%～86.9% 和 12.2%～109.3%,又以配施秸秆模式土壤微生物量碳、氮含量最高,平均分别增加 61.4%～86.9% 和 78.2%～109.3%。两季蔬菜不同生育期土壤微生物量碳、氮含量与当季蔬菜产量和定位试验开始以来蔬菜总产量之间均呈极显著正相关关系。 【结论】 同等养分投入量下,有机无机肥料配合施用提高土壤微生物量碳、氮的效果显著好于单施化肥,又以化肥配施秸秆效果更佳;土壤微生物量碳、氮含量与设施蔬菜产量之间呈极显著正相关关系。证明有机无机肥配施,特别是配施一定量的秸秆可有效提高土壤微生物量碳、氮含量,维持较高的菜田土壤肥力,有利于设施蔬菜的可持续和高效生产。      

酒糟生物炭与化肥配施对土壤理化特性及作物产量的影响

【目的】以酿酒废弃物(酒糟)为原料热解制备可燃气体和生物炭,研究生物炭对土壤及作物产量的影响,为酒糟的无害化处理与资源化利用,以及合理施用生物炭提供理论依据。【方法】利用电子显微镜观察比较400°C、480°C和600°C裂解得到的生物炭表面结构,分析其理化性质。在四川泸州设置油菜–高粱轮作田间试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)和化肥与生物炭配施(CF+BC)处理的作物产量和土壤理化性质及生物学性状。【结果】在480°C热裂解条件下,酒糟生物炭的表面孔隙结构最佳,pH 10.1,阳离子交换较大(33.41cmol/kg),保蓄了较多的碳、氮、磷、钾,理化性质最优。在CF+BC处理中,田间土壤碳含量增加,土壤微生物生物量碳氮提高,蔗糖酶和磷酸酶活性及有效氮、磷、钾含量显著高于或相似于CF,说明部分生物炭能被微生物利用,促进其生长繁殖,增强土壤酶活,提高土壤养分的生物有效性。与单施化肥相比,化肥配施生物炭使油菜和高粱产量分别增加9.3%和9.5%,油菜磷和钾的经济效率分别提高15.1%和30.7%。【结论】采用480℃低温热裂解制备的酒糟生物炭理化性质优良,与化肥配施有利于提高油菜...     

不同养分管理措施下常年菜地蔬菜生长及氮素径流特征

【目的】蔬菜生产超量施肥现象十分普遍,由此导致的面源污染问题日益严重。研究探讨常年菜地的合理施肥技术,明确蔬菜合理的氮肥投入阈值范围,从污染源头控制氮的迁移、流失,对于降低氮肥对水体的污染风险具有积极意义。【方法】本试验采用大田小区试验方法,设置不施肥对照和不同用量化肥配施有机肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾),研究了不同养分管理措施对常年菜地甘蓝—茄子—甘蓝轮作模式下蔬菜生长及氮素径流流失的影响。【结果】连续三茬、为期一年的蔬菜试验,共采集径流样品18次。整个试验期间,不同处理的菜地地表径流铵态氮浓度均低于2.0mg/L的地表水V类水标准限值,且施肥对铵态氮的影响无明显规律性。地表径流硝态氮和总氮具有相似的浓度变化特征,浓度范围分别为0.03 28.43 mg/L和1.06 31.79 mg/L,硝态氮是土壤矿质氮流失的主要氮素形态。施氮不同程度增加总氮和硝态氮浓度,且化肥氮的作用尤为明显。几乎所有径流样品的总氮浓度均超过2.0 mg/L的地表水V类水的标准限值,OPT+NPK处理总氮浓度及硝态氮超标率均最高。对照处理的菜地总氮年流失负荷为30.8 kg/hm2,化肥氮空白处理与对照间无显著差异。其他有机无机肥配施处理中CON、OPT、OPT+N、OPT+P和OPT+NPK处理总氮年流失负荷分别为69.81、54.95、76.6、55.45和90.73 kg/hm2,分别较对照显著提高126.51%、78.29%、148.54%、79.92%和194.39%,且以OPT+NPK处理的流失负荷(90.73 kg/hm2)最高、OPT处理负荷较低(54.95 kg/hm2)。菜地施肥处理的氮肥流失系数在1.47%3.44%之间,总体随化肥氮用量增加而升高。施肥显著增加蔬菜产量,化肥氮空白处理的甘蓝和茄子产量较相应对照处理分别增加67.50%和114.20%,其他有机无机肥配施处理下两种蔬菜产量的增幅分别为5.1 5.5倍和4.5 5.9倍。相同有机肥用量条件下,施用氮、磷、钾化肥对蔬菜的增产作用明显,且以氮、磷、钾肥用量均最高的OPT+NPK处理的蔬菜产量增幅最大。【结论】从兼顾经济效益和环境效益角度出发,综合分析蔬菜产量、肥料投入成本及总氮流失负荷,优化施肥(OPT)处理可作为常年菜地推荐施肥技术方案。     

施肥对中国农田土壤微生物群落结构与酶活性影响的整合分析

【目的】 施肥能直接或间接改变农田生态系统的养分平衡,从而影响土壤的物理、化学和生物学特性。本研究探讨不同种植制度和土壤条件下施肥对农田土壤生物学特性的影响程度,为合理施肥和土壤肥力提升提供科学依据。 【方法】 通过收集近10年 (2008—2018年) 来发表的文献,建立了包含185组微生物量及群落结构等相关内容的数据库。采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析了施肥对土壤微生物量、群落结构以及酶活性的影响。 【结果】 与不施肥相比,施肥显著提高了土壤微生物磷脂脂肪酸 (PLFA) 和微生物量碳、氮含量,提高幅度分别为28.5%、30.9%和41.6%。施用 (单施或配施) 有机物料对土壤微生物总PLFA含量及微生物量碳、氮含量的提高幅度分别为47.3%、50.4%和58.7%,相当于施用化肥的2.8、2.4和3.9倍。与不施肥相比,施肥均能增加各类微生物菌群PLFA含量,对细菌、真菌及放线菌的提高幅度为23.8%～30.4%,对革兰氏阴性菌(G–)和革兰氏阳性菌 (G+) 的提高幅度为37.8%～43.2%,且施用有机物料处理对各类微生物菌群PLFA含量的提高幅度显著高于施化肥处理。施用化肥对土壤微生物总PLFA含量的提高幅度在一年两熟制区为17.9%,在水田和水旱轮作条件下为18.3%～27.6%,而在一年一熟制区及旱地条件下对土壤微生物总PLFA含量无显著影响。在不同pH的土壤中,施用有机物料对微生物总PLFA的提高幅度均显著高于施化肥处理。在pH < 6与pH > 8的土壤上施用化肥对微生物总PLFA含量无明显影响。施肥显著提高了与土壤有机质分解相关的β-葡萄糖苷酶(42.4%)和乙酰氨基葡萄糖苷酶(174.5%)的活性,对与氮循环相关的亮氨酸氨基肽酶活性无显著影响。统计分析还表明,施肥并未改变土壤微生物的真菌细菌比(F∶B)和革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌比(G +∶G–)。 【结论】 在不同种植制度、土地利用类型和土壤pH下,施肥显著改变了土壤微生物量和与有机质分解相关的酶活性,但未改变土壤微生物的真菌细菌比(F∶B)和革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌比(G+∶G–)。单施或配施有机物料均有利于提高农田土壤微生物总量及各类菌群的生物量,效果显著好于单施化肥。      

双季稻—绿肥种植系统下长期施肥对赤红壤性状的影响

为阐明双季稻-绿肥种植模式下长期施肥对赤红壤肥力性状的影响,探讨土壤持续利用的培肥模式。通过长期定位田间试验,研究了长期不同施肥处理对赤红壤性水稻土土壤养分、酶活性及微生物性状的影响。结果表明:与不施肥相比,长期施肥显著增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量,提高了土壤蔗糖转化酶、脲酶、磷酸酶活性以及土壤微生物量碳氮含量和土壤微生物群落物种丰富度、优势度、均匀度。其中土壤养分含量增加了4.5%~117.2%,酶活性提高了4.9%~68.1%,微生物多样性提高了3.2%~71.9%,微生物量碳氮的含量分别增加了7.8%~36.9%,21.4%~65.7%,且以单施有机肥(M)效果最为显著,其次为有机无机肥配施处理(NPKM)及氮磷钾肥+秸秆还田处理(NPKS)。土壤养分与土壤酶活性、微生物多样性及微生物量碳氮含量之间存在显著的相关性(P0.05)。总体上,长期单施有机肥或有机无机配施对于双季稻-绿肥种植系统土壤具有良好的培肥效果。     

长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮

【目的】微生物量碳、氮是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和矿化的动力,与土壤养分循环密切相关,其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化。本研究旨在揭示长期施肥对贵州黄壤稻田土壤微生物生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物生物量氮 (SMBN) 的影响,并探讨其合理培肥模式。【方法】以贵州黄壤肥力与肥效长期定位监测基地为依托,采用氯仿熏蒸—K₂SO₄提取法,重点研究不同施肥条件下土壤微生物生物量碳氮的变化及其与全量有机碳氮的关系。试验处理包括不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M)、低量有机无机肥配施 (0.5MNPK) 和高量有机无机肥配施 (MNPK)。【结果】长期不同施肥处理下,SMBC的变化范围在423.87～695.04 mg/kg之间,SMBN的变化范围在44.36～91.65 mg/kg之间。施用化肥 (NPK) 和施用有机肥及两者配施 (M、0.5MNPK和MNPK) 能增加SMBC和SMBN含量,其中MNPK处理较CK处理SMBC含量增幅最高,达64.0%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与M处理差异不明显;M处理较CK处理SMBN含量增幅最高,达106.6%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与MNPK处理差异不明显;长期单施化肥 (NPK) 仅对SMBN含量有显著提高作用 (44.1%),对SMBC作用不明显。SOC、TN和微生物熵 (qMB) 的变化与SMBC一致,均表现为MNPK处理最高,其次为M和0.5MNPK处理,NPK处理最低;所有施肥处理下的SMBC/SMBN无显著性差异且均低于CK处理。【结论】土壤微生物碳、氮量和微生物熵的显著提高均与土壤有机质和全氮的含量变化呈正相关,单施有机肥和高量有机无机肥配施是提高土壤微生物生物量的有效途径。     

基于产量反应和农学效率的白菜推荐施肥方法可行性研究

  【目的】  我国白菜生产中普遍存在施肥过量和不平衡的问题,采用基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法,研究优化施肥对白菜产量和肥料利用率的影响,旨在验证该方法的科学性和可行性。  【方法】  于2018年秋季分别在北京市大兴区魏善庄镇和长子营镇基地布置2个白菜田间试验,共设置6个处理:农民习惯施肥处理 (FP)、基于产量反应和农学效率的优化施肥处理 (OPT)、有机肥替代30%化肥氮处理 (OPT+OM)、基于优化施肥的减氮处理 (OPT-N)、基于优化施肥的减磷处理 (OPT-P)、基于优化施肥的减钾处理 (OPT-K)。测定比较了不同施肥管理措施对白菜产量、养分吸收量、肥料利用率和纯收益的影响。  【结果】  与FP处理相比,魏善庄镇和长子营镇两个试验地OPT处理的白菜产量分别增长了13.3%和18.0%;魏善庄镇试验地白菜植株氮、磷和钾养分吸收量分别增加了35.1、24.1和165.1 kg/hm2,长子营镇试验地分别增加了92.7、29.6和123.3 kg/hm2,均达显著差异水平。魏善庄镇试验地OPT+OM较FP处理白菜增产9.8%,与OPT处理产量相比略有降低;长子营镇试验地OPT+OM较OPT处理白菜产量显著减少22.3 t/hm2,比FP处理增产1.8%但差异不显著。两个试验地点OPT处理白菜纯收益较FP处理和OPT+OM处理提高了12.7%～58.5%。与FP处理相比,两个试验地OPT和OPT+OM处理的氮肥和磷肥偏生产力、回收利用率和农学效率均有所提高。由于FP处理施钾量偏低,导致其钾肥农学效率显著高于OPT处理和OPT+OM处理。除长子营镇OPT+OM处理的钾肥偏生产力显著高于OPT处理外,两个试验地OPT+OM处理的氮肥、磷肥和钾肥效率指标均与OPT处理相当或者显著低于OPT处理。  【结论】  在不同地力和施肥水平的两个地块上,采用基于产量反应和农学效率的优化施肥处理均取得了显著提高白菜产量、效益及氮磷肥利用率的效果,证明该方法是简便易行且效果良好的推荐施肥方法。如果用有机肥替代化肥氮,其推荐施肥方法还需进一步研究。     

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

不同腐秆剂施用对安徽沿淮稻田土壤养分及活性有机碳库的影响

为探明安徽沿淮地区麦秆粉碎还稻田时配施不同的腐秆剂对土壤养分以及活性有机碳的影响,遴选出适合该区域使用的腐秆剂,通过安徽省霍邱县的秸秆促腐还田定位试验,比较了秸秆还田+优化平衡施肥+不施腐秆剂（SF）、秸秆还田+优化平衡施肥+腐秆剂1号（SFD1）、秸秆还田+优化平衡施肥+腐秆剂2号（SFD2）和秸秆还田+优化平衡施肥+腐秆剂3号（SFD3)4个处理在耕层土壤养分、总有机碳、活性有机碳、微生物生物量碳、不同形态碳素有效率和碳库管理指数等方面的差异。结果表明,配施腐秆剂处理中SFD1和SFD2的土壤碱解氮含量显著高于不施腐秆剂处理SF(P<0.05）,分别增加了14.3%和15.6%;SFD1和SFD2处理较SF处理活性有机碳、微生物生物量碳、活性有机碳有效率和微生物生物量碳有效率分别显著提高了18.8%、48.0%、6.5%、33.3%和18.0%、51.0%、5.2%、37.5%(P<0.05),SFD3较SF处理微生物生物量碳及有效率显著降低了52.2%和41.7%(P<0.05）;配施腐秆剂SFD1和SFD2处理的土壤碳库管理指数（CPMI）值整体显著高于不施腐...     

化肥减施下有机物料对砂姜黑土有机碳组分和养分含量的影响

为探明氮、磷、钾化肥减施下有机物料对砂姜黑土固碳培肥的影响,于2018—2020年开展大田试验,设置常规单施化肥(F)、常规施肥+生物炭(F+B)、化肥减量20%+生物炭(80%F+B)、常规施肥+秸秆还田(F+S)、化肥减量20%+秸秆还田(80%F+S)5个处理,分析水稻季化肥减量配施生物炭或秸秆还田对土壤总有机碳和活性有机碳含量、所占比例,碳库管理指数及养分含量的影响。结果表明,相较于单施化肥,常规施肥下增施生物炭土壤总有机碳含量显著提高19.6%。化肥减量配施有机物料显著提高了土壤水溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,较F处理分别增加21.6%~28.6%、46.2%~61.1%和16.2%~36.3%,其中80%F+S处理土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量、所占比例及土壤碳库管理指数均最高。F+B处理土壤有效磷和速效钾含量最高,较F处理分别提高11.1%和30.8%,其他处理有效磷含量则降低6.5%~15.7%。主成分分析表明,活性有机碳组分和碳库管理指数在80%F+S处理中具有较高载荷,而F+B处理土壤有效磷、pH和速效钾因子得分较高。化肥减施下秸秆还田有利于提高砂姜黑土活性有机碳含量、所占比例及碳库管理指数,而常规施肥下配施生物炭能够促进土壤总有机碳积累和磷、钾有效性。本研究结果可为沿淮平原稻麦轮作区化肥减量增效、农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

长期有机培肥提高红壤性水稻土生物学特性及水稻产量的微生物学机制

  【目的】  依托位于江西红壤研究所的有机肥长期定位试验,探究长期施用紫云英、猪粪和秸秆还田对土壤微生物量、酶活性和产量的影响,阐明土壤微生物学特性对土壤肥力的生物指示功能,揭示影响作物产量和微生物学特性的关键环境因子。  【方法】  长期定位试验始于1981年,选取的6个处理分别为:CK (不施肥)、NPK (单施化肥)、M1 (早稻施绿肥)、M2 (早稻加倍施绿肥)、M3 (早稻施绿肥+晚稻施猪粪) 和M4 (早稻施绿肥+晚稻秸秆还田),此外,有机处理 (M1、M2、M3和M4) 在施用有机物料的基础上,每季还补充一定量化肥（N 69 kg/hm2、P₂O₅ 30 kg/hm2、K₂O 67.5 kg/hm2）。于每季收获后测定水稻产量。2018 年早稻收获后,采集耕层 (0—20 cm)土壤,测定土壤化学指标、微生物量碳氮、脲酶及其他参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性。  【结果】  1) 2009—2018年间,长期施肥处理明显提高了水稻产量,其中M3处理的产量最高,其次为M2处理,二者均明显高于NPK处理;2) 土壤微生物量及酶活性均以有机处理 (M1、M2、M3和M4) 较高,其中M3处理土壤微生物量碳含量及各类土壤酶活性最高,M2处理土壤微生物量氮含量最高。有机处理较CK和NPK处理提高了土壤微生物熵。此外,微生物量碳氮和土壤酶活性与有机碳、全氮间存在显著或极显著相关关系;3) 有机碳与土壤微生物量 (0.895)、碳循环相关酶活性 (0.903)、氮循环相关酶活性 (0.854) 及水稻产量 (0.827) 呈显著正影响 (P < 0.05);土壤pH与土壤碳循环相关酶活性 (0.378) 和氮循环相关酶活性 (0.365) 呈显著正影响 (P < 0.05),对水稻产量 (0.211) 也表现为正影响,但不显著 (P > 0.05)。相较于pH,土壤有机碳含量在提高水稻产量、改善土壤微生物学特性上发挥了更为重要的作用。  【结论】  土壤微生物量碳氮和参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性均可作为土壤微生物学指标表征土壤肥力的变化。土壤有机碳含量是提高作物产量、调控土壤微生物量和酶活性的关键因子。在供试条件下,长期实行早稻施绿肥+晚稻施猪粪的有机培肥,是提高土壤微生物量及酶活性并提高水稻产量的最佳选择。     

施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响

  【目的】  以2年田间定位试验为依托,研究小麦秸秆及其生物炭连续施用对植烟土壤理化性状和有机碳组分的影响,为烟区土壤质量提升提供依据。  【方法】  田间试验在山东省诸城市潮褐土烟田上进行。试验设4个处理,分别为:常规施肥且秸秆不还田(CK),常规施肥+小麦秸秆还田(FS),常规施肥+小麦秸秆生物炭2.25 t/hm2 (FB1)和4.50 t/hm2 (FB2)。在烟叶收获后,采集0—20 cm耕层土样,测定了土壤基础理化指标和总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、活性有机碳(LOC)及轻组有机碳(LFOC)含量,并计算土壤碳库管理指数(CPMI)。  【结果】  连续施用小麦秸秆或其生物炭2年后,FB1和FB2处理TOC含量显著高于CK,增幅分别为74.9%和116.0%,而FS与CK处理间差异不显著。LFOC含量的变化趋势与TOC类似,FB1和FB2处理LFOC含量分别较CK处理显著增加154%和326%。FS处理HWC含量显著高于CK和FB1处理,而与FB2处理差异不显著。与CK相比,FS处理HWC含量增加了107%。FS和FB2处理MBC含量较CK分别增加了252%和144%,而FB1处理与CK相比差异不显著。FS处理LOC含量较CK显著增加了68.9%,而FB1、FB2处理LOC含量与CK相比差异不显著。FS处理还能显著降低土壤容重、增加土壤含水量及有效磷含量,其对部分土壤理化特性的改良效果优于生物炭处理(FB1和FB2)。此外,CPMI也以FS处理最高,较CK显著增加了73.5%,而FB1、FB2处理与CK处理差异不显著。  【结论】  连续秸秆还田有利于提升烟田土壤活性有机碳(MBC、HWC和LOC)含量,降低土壤容重,提高有效磷含量,提高土壤CPMI。而同量秸秆转化为生物炭后连续还田能够提高土壤总有机碳和轻组有机碳含量,更有利于土壤有机碳的长期固存。     

有机–无机肥配施比例对双季稻田土壤质量的影响

【目的】利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤质量状况,明确提升红壤性双季稻田土壤质量的优化施肥措施。 【方法】长期定位试验设置 8 个处理,分别为不施肥处理 (CK),施磷钾肥处理 (PK),施氮磷肥处理 (NP),施氮钾肥处理 (NK),施氮磷钾肥处理 (NPK),施 70% 化肥 + 30% 有机肥处理 (70F + 30M),施 50% 化肥 + 50% 有机肥处理 (50F + 50M),施 30% 化肥 + 70% 有机肥处理 (30F + 70M),于 2012 年晚稻收获后测定 2 个土壤物理性质指标 (容重和总孔隙度)、7 个基础化学性质指标 (有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和 pH 值) 及 3 个生物学性质指标 (细菌、真菌和放线菌数量),分析长期不同施肥对各土壤性质的影响,并运用主成分分析对各处理土壤质量进行综合评分,最后将综合得分进行聚类分析,以评价长期不同施肥措施对红壤性双季稻田土壤质量的影响。 【结果】经 28 年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。化肥配施有机肥处理较化肥处理土壤容重降低 12.7%～20.6%,土壤孔隙度增加 2.3%～17.4%,有机质增加 22.5%～41.8%,全氮和碱解氮分别提高 9.8%～20.9% 和 11.1%～30.3%,全磷和有效磷分别提高 11.1%～71.7% 和 1.31～1.75 倍,pH 值提高 0.19～0.48 个单位;主成分分析方法将原 12 个土壤性质指标降维、提取出 2 个主成分,反映了原信息量的 87.4%,有机质、容重、真菌、全氮、有效磷、放线菌、总孔隙度、细菌、全磷和碱解氮在第一主成分上有较高载荷值,pH 值和速效钾在第二主成分上有较高载荷;各施肥处理下土壤质量综合水平高低排序为:30%F + 70M > 50F + 50M > 70F + 30M > NPK > NP > NK > PK > CK;聚类分析方法将长期不同施肥制度下稻田土壤质量划分为一级 (30F + 70M),二级 (50F + 50M、70F + 30M),三级 (NPK、NP),四级 (NK、PK、CK) 4 个等级。 【结论】与单施化肥相比,有机无机配施可有效增加土壤养分含量,改善土壤物理性质,缓解土壤酸化,提高土壤微生物数量,是提高红壤性双季稻田土壤质量的有效施肥措施。     

优化施肥对琯溪蜜柚产量、品质和碳排放的影响

明确减量优化施肥和增施钙镁肥对平和琯溪蜜柚产量、品质和碳排放的影响,为琯溪蜜柚绿色提质增效施肥技术提供科学依据。在蜜柚主产区平和县坂仔镇布置6个田间试验点,设置农户常规施肥(FFP)、优化施肥(OPT,减量施用氮磷钾肥)和优化施肥+钙镁肥(OPT+Ca Mg)处理,研究不同施肥处理对蜜柚产量、品质、肥料偏生产力、经济效益和碳排放的影响。结果表明:①与FFP处理相比,OPT和OPT+Ca Mg处理减肥不减产,且OPT+Ca Mg处理可以显著降低果实的可滴定酸含量(降幅7.0%)、提高固酸比(增幅8.8%),部分试验点可溶性固形物含量存在显著差异,但平均可溶性固形物含量无显著差异,不同处理的果实可食率无显著差异;     

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。     

接种AMF提高干旱胁迫下土壤微生物活性和燕麦抗旱能力

【目的】研究接种AMF (arbuscular mycorrhiza fungi)提高干旱胁迫下土壤微生物生物量和酶活性，及提高土壤养分有效性的效果，为旱作区作物生产提供菌根调控技术。【方法】盆栽试验连续进行了两年，供试燕麦品种为‘坝莜18号’，栽培基质为生土与河沙以3∶1混合，每盆添加N 0.315 g、P₂O₅ 0.087 g。试验设两个土壤相对含水量(田间持水量的75%和55%)，并分别设接种AMF和不接种AMF处理，共4个处理。在燕麦抽穗期取样测定土壤微生物特性指标和养分含量，及燕麦各器官氮、磷积累量；成熟期测定燕麦籽粒产量。【结果】接种AMF条件下，55%土壤相对含水量处理的燕麦根系AMF侵染率比75%土壤相对含水量处理显著降低23.28%～33.35%。与正常水分条件相比，干旱胁迫显著降低了土壤微生物生物量碳和酶活性，降低了土壤有效氮、磷含量，pH和有机碳含量升高。干旱胁迫下，与未接种AMF相比，接种AMF显著提升了土壤微生物生物量碳、氮和磷含量，提高了土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性，速效磷含量显著增加了4.92%～5.41%，...