平衡施肥对大棚茄子-水稻轮作土壤中作物生产和土壤养分的影响

通过田间试验研究平衡施肥对长期大棚茄子-水稻轮作制中2季作物生长和土壤养分的影响。结果表明:N是现阶段土壤的主要养分限制因子,P、K则不成为土壤养分限制因子,连续2季不施用P、K对作物产量、养分含量和吸收量无显著影响;轮作周期内最佳施肥量处理(OPT)的地上部N总累积量为314.2kg.hm-2,其中土壤N供应量分别占大棚茄子季和水稻季N累积量的63.0%和72.9%,N肥的当季利用率仅为10.85%和24.9%;2季地上部P2O5和K2O的总累积量分别为159.5和543.9kg.hm-2,土壤P和K的供应量均超过了90%,P肥和K肥的2季总表观利用率分别为11.5%和8.6%;减少总施N量和N肥后移至水稻季的施肥措施均可增加作物地上部养分累积量,大棚茄子季和水稻季的适宜施N量分别是450和150kg.hm-2,可比常规施肥量分别减少55%和33.3%;水旱轮作可有效地消耗土壤养分,但大棚茄子长期高量施肥累积的养分仍有向下层土壤迁移的趋势。     

北方稻蟹共作对水体氮素淋溶损失的影响

为探索稻蟹共作系统水体氮(N)素的淋溶损失,在辽宁省盘锦市开展田间试验。试验采用二因素裂区设计,以养蟹为主因素,施N肥为副因素,设置4个处理,即单作稻不施N肥(R0M),稻蟹共作不施N肥(R0C),单作稻施N肥(施N量为160 kg/hm~2,R1M)和稻蟹共作施N肥(160 kg/hm~2, R1C)。结果表明:铵态氮(NH_4~+-N)是田面水中N素存在的主要形态,占田面水中总N(total nitrogen, TN)含量的50.8%;硝态氮(NO_3~--N)是淋溶水N素的主要形态,占TN淋溶量的58.5%。施肥可以显著提高土壤微生物量N(microbial biomass nitrogen, MBN)含量、田面水N素和淋溶水N素含量(P0.05)。养蟹稻田的土壤MBN含量较单作稻田提高了17.7%。养蟹可以显著降低淋溶水NO_3~--N含量(P0.05),但是对田面水N素、淋溶水铵态氮(NH_4~+-N)和可溶性有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)含量影响较小。淋溶水NO_3~--N含量与田面水NO_3~--N含量呈线性正相关(P0.01),淋溶水DON含量与土壤MBN含量呈线性负相关(P0.01)。R1M和R1C处理的TN淋溶量分别占当季施肥量的7.6%和6.3%,N淋溶不是肥料中N素损失的主要途径。在施肥条件下,养蟹降低了15.0%的TN淋溶量(P0.05),而在不施肥条件下,降低了7.2%的TN淋溶量(P0.05)。说明稻蟹共作模式可以有效地降低稻田肥料N素的淋溶损失。     

蚯蚓-甜高梁复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探

为了有效地修复土壤镉污染,解决植物修复的二次污染问题,本试验以北京西南郊衙门口污灌土(土壤全镉含量为3.45mg·kg-1)为供试土壤,采用蚯蚓-甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理进行了研究.试验设置对照、种植甜高梁(每盆5株)、接种蚯蚓(每盆12条)和种植甜高粱并接种蚯蚓4个处理,研究了杜拉蚓对能源植物甜高粱在镉污染土壤修复中的调控作用.结果表明;杜拉蚓能显著增加甜高粱的生物量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部干重生物量分别增加了16.02%和31.52%;投加蚯蚓的处理提高了甜高粱对Cd的吸收量,45 d时添加蚯蚓较未加蚯蚓的处理,地上部与地下部总镉含量平均每盆分别提高了8.89和43.18×10-3 mg;蚯蚓处理提高了土壤中NH4Ac-Cd的含量,加蚯蚓较未加蚯蚓的处理45 d后使土壤有效镉提高了9.8%.此研究对植物修复重金属污染土壤有重要意义.     

长期定位施肥31年后紫色水稻土碳、氮含量及储量变化

【目的】了解长期施肥对紫色土碳、氮的影响,为该区合理施肥提供依据。【方法】以31年长期定位施肥试验为基础,研究了中国西南紫色水稻土表层(0~20 cm)及亚表层(20~40 cm)土壤碳、氮的含量与积累对长期不同施肥模式的响应特征。【结果】不施肥土壤有机碳含量年下降速率为0.033 g/kg,单施化肥(N、NP、NPK)和化肥配施有机肥(MN、MNP、MNPK)土壤有机碳含量年增加速率为0.047和0.085 g/kg,不施肥、单施化肥和有机肥配施化肥土壤氮含量年增加速率分别为0.0058、0.011和0.018g/kg。肥料的施入显著提高了表层和亚表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量及储量,其中有机无机肥配施效果优于单施化肥。与不施肥相比,单施化肥和有机无机肥配施分别增加了表层和亚表层SOC含量30.40%、44.69%、11.83%和19.29%,分别增加了SOC储量32.30%、42.87%、19.09%和24.96%;表层和亚表层土壤TN含量分别增加了13.39%、29.92%、8.33%和1.04%,土壤TN储量分别增加了15.43%、28.29%、15.22%和5.07%。且土壤碳、氮间存在着极显著线性关系。【结论】紫色水稻土区有机无机肥配合施用对土壤培肥效果较好。     

腐植酸、蚯蚓粪及蚯蚓蛋白肥料对滨海盐碱土壤的改良效应

为改良滨海盐碱地土壤性状,保证作物良好生长发育,拟通过调控土壤的化学性状(添加腐植酸)、土壤的生物学性状(添加蚯蚓粪、蚯蚓蛋白菌肥)进行盐碱地的改良,采用盆栽试验方法,以玉米为试验材料,做了相关研究。结果表明添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥3种物料相对于单施化学肥料都能不同程度地增加玉米幼苗地上部和地下部的生物量及对养分的吸收量,但降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;添加腐植酸或蚯蚓粪2个处理的玉米地下部生物量都与单施化学肥料处理分别增加了24.2%和18.2%(P0.05);添加菌肥处理可增加土壤速效养分含量,使碱化度和pH分别下降了9.5%和1.1%(P0.05);添加蚯蚓粪处理使土壤CEC含量增加了3.2%,且能降低土壤中全盐含量;添加腐植酸使有机质提高了4.3%,并降低pH(P0.05);添加菌肥或蚯蚓粪处理可显著增加土壤中的微生物量碳和微生物量氮的含量(P0.05);添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥处理的土壤脲酶和碱性磷酸酶活性都低于单施化学肥料处理。因此,在滨海盐碱地上施用化学肥料添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥能够改善土壤的性状,促进作物的生长。     

干旱胁迫和施肥对巨能草生物量及 C、N、P积累与分配的影响

【目的】研究干旱胁迫和施肥对巨能草生物量及C、N、P积累与分配的影响,为巨能草栽培中的水肥管理提供理论依据。【方法】以巨能草为研究对象,采用盆栽试验,利用控水、控肥的试验方法,设计干旱(田间持水量的25%)和正常水分(田间持水量的75%)2个水分梯度以及低肥(复合肥施肥量为2g/盆)、中肥(复合肥施肥量为4g/盆)、高肥(复合肥施肥量为8g/盆)3个养分水平,进行完全随机组合试验,共计6个处理,研究不同处理下巨能草生物量及其分配比例,C、N、P积累与分配特征,N、P吸收和利用效率,以及C∶N、C∶P、N∶P的变化。【结果】在正常水分条件下,随着施肥量的增加,巨能草的地上、地下生物量和总生物量都显著增加;干旱胁迫后,巨能草地上和地下生物量的积累显著降低,施肥对巨能草的地上、地下生物量和总生物量也有显著影响。在正常水分条件下,施肥对巨能草地上和地下生物量的分配比例没有显著影响;在干旱条件下,除低肥处理外,中施肥量和高施肥量均能显著提高巨能草地下生物量的分配比例。施肥和干旱胁迫处理对C、N、P积累量及分配比例也有一定的影响,与正常水分条件相比,干旱胁迫后巨能草的C、N、P积累总量均降低。在正常水分条件下,尽管低肥处理的N、P吸收效率显著低于中、高肥处理,但其N、P利用效率却显著高于中、高肥处理;干旱条件下,不同施肥处理的N、P吸收效率和P利用效率并无显著差异,但N的利用效率随着施肥量的增加而降低。正常水分条件下,施肥处理对地上部分的C∶P、N∶P无显著影响,但高肥处理显著降低了地下部分的N∶P,中、高肥处理显著降低了地上部分的C∶N和地下部分的C∶P;干旱条件下,施肥处理对地上和地下部分的C∶P及N∶P的影响都不显著,但高肥处理显著降低了地上和地下部分的C∶N。【结论】干旱胁迫处理减少了巨能草的生物量及其对C、N、P的积累,影响了C、N、P的分配,施肥在一定程度上降低了干旱胁迫对植物生长的影响,在巨能草的施肥管理中,应更多地注重对N素的管理。     

生物炭对土壤氮磷流失和油菜产量的影响

明确生物炭对土壤氮磷流失和作物产量的影响是生物炭应用技术中的关键问题。采用测筒试验,在20 cm土壤中添加不同比例(0.5%、1.0%、1.5%)的生物炭,并模拟降雨淋溶后收集测筒淋溶液分析氮磷含量,研究生物炭对土壤氮磷淋溶流失和油菜产量的影响。结果表明:(1)与不施用生物炭处理相比,1.5%生物炭处理极显著降低了TN淋溶损失量、TN淋溶浓度比率、NO~-_3-N淋溶损失量、NO~-_3-N淋溶浓度比率、TP淋溶损失量和TP淋溶浓度比率;各处理间NH~(+2)_4-N和PO~-_4-P淋溶损失量差异不显著。(2)油菜生长期间,TN、NO~-_3-N的淋溶损失量随生物炭施用量增加而减少,且以NO~-_3-N的淋溶流失为主;受施肥和作物生长吸收利用的影响,NH~+_4-N、TP和PO~(2-)_4-P的淋溶流失规律不明显。(3)施用生物炭增加了油菜的产量,主要表现为油菜一次有效分支数、单株有效角果数和每果粒数的增加。     

钾硅肥施用对水稻吸收铅、镉的影响

为探讨钾硅肥施用对水稻铅、镉吸收及土壤中铅、镉生物有效性的影响,将施肥和重金属钝化修复良好结合在一起提供依据,采用盆栽试验,研究了钾硅肥施用对水稻生物量、钾素积累量、铅/镉含量和土壤中有效态铅/镉含量及其变化的影响。结果表明,钾硅肥施用可以显著提高水稻植株各部位生物量和钾素累积量,与不施钾处理相比,水稻生物量和钾素积累量分别增加了40.4%~47.0%和170.0%~252.0%;钾硅肥的施用显著降低了水稻茎、叶和籽粒中铅和镉的含量,与施用硫酸钾处理相比,水稻茎、叶、籽粒中铅和镉的含量分别降低了23.6%、35.6%、28.7%和15.6%、29.7%、26.8%,且随着钾硅肥用量的增加,水稻地上各部位铅和镉的含量显著降低,但水稻根部重金属含量并无显著差异。土壤中有效态铅、镉经过一季水稻种植后均有不同程度降低,钾硅肥处理和硫酸钾处理土壤有效铅、镉含量并无明显差异。钾硅肥的施用既满足了水稻对钾素的需求,又降低了水稻地上各部位对土壤重金属的吸收。     

不同施肥方式对菜园土壤环境质量及作物产量的影响

通过田间试验,研究了不同施肥方式对菜园土壤环境质量及作物产量的影响。结果表明:在试验设计范围内,施肥增加了土壤pH值和重金属Cu和Zn的含量,使土壤硝态N含量增加了9.85%⁸5.56%;在同一施肥条件下,施用养分促进剂或生物农药可降低土壤中硝态N的含量;施肥量的增多能显著增加辣椒产量,施用氮肥525kg/hm2+化学农药处理的产量最高,与对照相比增加了78.93%。     

不同施肥方式对菜园土壤环境质量及作物产量的影响

通过田间试验,研究了不同施肥方式对菜园土壤环境质量及作物产量的影响。结果表明:在试验设计范围内,施肥增加了土壤pH值和重金属Cu和Zn的含量,使土壤硝态N含量增加了9.85%~85.56%;在同一施肥条件下,施用养分促进剂或生物农药可降低土壤中硝态N的含量;施肥量的增多能显著增加辣椒产量,施用氮肥525kg/hm2+化学农药处理的产量最高,与对照相比增加了78.93%。     

施氮后蚯蚓对植物吸氮及微生物固氮的影响

为探讨尿素施用后蚯蚓对植物吸氮量及微生物固氮量的影响,通过盆栽试验,以威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)为试验材料,对比有、无蚯蚓作用下15N标记的尿素施入后植物氮素含量的差异及土壤微生物量的变化过程。结果表明:培养结束后对植物进行取样测定,发现不同处理间植株氮含量并无显著差异,但接种蚯蚓的处理增加了植株生物量,进而导致蚯蚓作用下的植株总吸氮量提高了约30.8%。从分配比例上看,接种蚯蚓显著增加了植物吸收土壤氮的比例,却显著降低了植物吸收肥料氮的比例。在整个试验过程中,两处理的全氮(TN)含量均无显著变化,但土壤中来源于肥料的氮却随着培养的进行逐渐降低,且接种蚯蚓使其下降速度更快。微生物生物量氮(M BN)先下降后上升,且接种蚯蚓处理的MBN含量在试验初期(第5d)与试验末期(第30d)较高,但MBN中固定的肥料氮含量始终低于不接种蚯蚓的对照处理。试验过程中,土壤可溶性有机氮(D ON)的含量先下降后上升,与MBN变化趋势一致。与对照处理相比,接种蚯蚓处理的铵态氮(N H4+-N)含量降低,硝态氮(N O-3-N)含量则差异不显著。综上,蚯蚓可通过调节微生物生物量形成氮素缓冲库,从而促进植株对土壤氮而非尿素氮的吸收。     

Increasing soil microbial biomass nitrogen in crop rotation systems by improving nitrogen resources under nitrogen application

Soil microbial biomass nitrogen(MBN) contains the largest proportion of biologically active nitrogen(N) in soil,and is considered as a crucial participant in soil N cycling.Agronomic management practices such as crop rotation and monocropping systems,dramatically affect MBN in agroecosystems.However,the influence of crop rotation and monocropping in agroecosystems on MBN remains unclear.A meta-analysis based on 203 published studies was conducted to quantify the effect of crop rotation and mono-...     

秸秆还田与水分管理对双季水稻氮素吸收及氮肥?利用率的影响

秸秆还田是促进农田养分循环的重要方式,也对提升农田地力有较好效果。以南方典型双季稻田为研究对象,设置三个秸秆还田水平和两种水分管理方式的两因子田间定位试验,于定位试验开展后的第5年通过测定早稻和晚稻季稻田土壤无机氮、微生物生物量氮动态、植株吸氮量动态以及收获期主要土壤肥力因子、水稻产量和植株各部分氮素累积量,分析秸秆还田与水分管理制度下水稻氮素吸收和氮肥利用率的特征及其影响因素。结果表明:秸秆还田提高了土壤有机碳和全氮含量以及土壤p H,长期淹水较之间歇灌溉降低了土壤有机碳、全氮和全磷含量。在氮肥用量一致条件下,早稻季秸秆还田降低了分蘖期土壤氮素有效性,导致水稻生育期内氮素吸收量显著下降,且显著降低水稻籽粒产量及氮肥利用率;氮肥利用率较对照下降2.0~7.6个百分点,且随秸秆还田量的增加而降低。晚稻季秸秆还田提高了生育期内土壤氮素有效性,显著提高了水稻生育期内氮素吸收量,增加水稻产量且显著提高氮肥利用率;氮肥利用率较对照提高8.6~13个百分点,且随秸秆还田量的增加而增加。研究表明,间歇灌溉和长期淹水灌溉两种水分管理方式对水稻氮素吸收、籽粒产量及氮肥利用率的影响差异不显著。早稻季秸秆还田配合长期淹水灌溉将加剧水稻产量和氮肥利用率下降。双季稻稻田实行间歇灌溉下的早稻季秸秆不还田、晚稻季秸秆全量还田(6 t/hm2)有利于获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

土壤活性氮动态变化及氮素可利用性对紫云英翻压量的响应

通过田间定位试验,研究了减量化肥紫云英不同翻压量下土壤活性氮的含量、动态变化及氮素可利用性,探讨了紫云英鲜草的适宜翻压量和土壤氮素利用效率,为双季稻合理施用氮肥提供理论依据。在稻-稻-紫云英轮作体系典型时期紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期分别采集土壤样品,监测稻田土壤微生物量氮（MBN）、可溶性有机氮（DON）含量动态变化及氮素可利用性,并分析晚稻成熟期土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照（CK）处理相比,各施肥处理均提高了土壤全氮（TN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,增幅分别为10.4%~21.2%、10.3%~44.1%和14.7%~52.9%。在翻压紫云英15.0~22.5 t·hm^-2时,土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均随紫云英还田量增多而提高,之后则随还田量的增多而降低。与常规施肥处理相比,化肥减施下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBN、DON及活性氮含量,增幅分别为7.0%~28.7%、8.5%~22.5%和5.8%~26.6%,且随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的变化趋势,MBN和活性氮含量均在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON含量在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。MBN/TN在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON/TN在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。各处理不同时期土壤MBN、DON含量及MBN/TN、DON/TN有明显波动,总体来看,土壤MBN含量及MBN/TN在早稻分蘖盛期明显降低,早稻成熟期有所回升,至晚稻成熟期又逐渐降低;土壤DON含量及DON/TN在早稻成熟期降至最低,至晚稻成熟期再次上升。研究表明,减施40%化肥条件下长期翻压紫云英不仅能增加土壤活性氮含量,同时有利于提高土壤氮素可利用性,紫云英翻压量22.5~30.0 t·hm^-2时效果最好。     

长期施肥对洞庭湖双季稻区水稻土有机碳、氮积累及其活性的影响

【目的】土壤有机质及其活性是评价土壤肥力的重要指标,研究洞庭湖区典型双季稻轮作水稻土总有机碳、全氮积累及其活性对长期不同施肥的响应特征,为稻田施肥管理和土壤培肥提供科学依据。【方法】依托国家稻田土壤肥力与施肥效应长期试验平台,以不施肥处理（CK）为对照,研究农户习惯施氮磷钾化肥（CF）、施氮钾化肥（NK）、均衡施氮磷钾化肥（NPK）、低量有机肥与氮磷钾化肥配施（LOM,有机肥氮比例为30%）、高量有机肥与氮磷钾化肥配施（HOM,有机肥氮比例为60%）影响下0-20和20-40 cm土层土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）含量及储量积累效应、有机碳氮活性组分含量及其比例的变化特征。【结果】26年不施肥0-20 cm土层土壤TOC含量基本稳定,仅较原始土壤增加0.64 g·kg^-1,持续植稻可能是其保持稳定的重要原因。两土层土壤TOC、TN含量在长期不同施肥后均有显著增加（P＜0.05）,但其储量仅仅在均衡施氮磷钾化肥特别是与有机肥配施后显著提升（P＜0.05）。0-40 cm土层土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）、溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）含量变幅分别为64.54-708.76、22.92-92.25、39.06-63.24、10.76-31.87 mg·kg^-1,均随土层加深而下降。施肥后0-20 cm土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量提高34.1%-81.8%、56.1%-134.4%、23.5%-42.0%、20.3%-83.2%,20-40 cm土层则分别提高-3.8%-38.1%、32.5%-78.2%、8.2%-37.5%、9.3%-56.8%,施肥对相同土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量的增加效应均表现出氮磷钾化肥配施有机肥明显优于化肥单施的处理效应,但不同化肥处理间0-20 cm土层土壤微生物量碳氮、溶解性有机碳氮含量差异不显著（P＞0.05）。随土层加深,土壤MBC/TOC、MBN/TN、DON/TN数值显著降低,而DOC/TOC值则有所增加。长期不同施肥有利于提升土壤总有机碳、全氮中活性组分比例,且以氮磷钾化肥配施有机肥处理效果最佳,其两土层土壤总有机碳、全氮中各活性碳氮组分的分配比例均较CK处理显著提高（P＜0.05）,且该效应随有机肥用量增加而增强。土壤MBC、MBN、DOC、DON两两之间及与土壤总有机碳、全氮、容重、pH具有显著或极显著相关性,与碳氮比、粘粒含量的相关关系不显著,但总体以土壤微生物量碳氮所获相关系数高于溶解性有机碳氮。施肥明显提高早、晚稻产量,两土层MBC、MBN、DOC、DON均与周年水稻产量呈现正相关性,但相关系数总体上随土层加深而明显降低（P＜0.05）。【结论】在洞庭湖双季稻区,长期不同施肥后,相同类型土壤活性有机质组分中活性氮组分含量增加较活性碳组分更明显,氮磷钾化肥配施有机肥能显著提高0-40 cm土层土壤有机碳、氮活性,更有利于土壤总有机碳氮积累及生产力提升,土壤微生物量碳氮可更敏感地预测长期施肥影响下土壤质量的变化。     

华北平原有机肥替代化肥条件下“粮-饲”轮作系统氮素表观平衡研究

为揭示有机肥替代化肥条件下华北平原不同轮作体系土壤-作物系统氮素表观平衡,布置田间试验,定量研究了不同施肥方式[化肥表施(C)、固态粪肥表施替代50%化肥氮(S)、液态粪肥注射施用替代50%化肥氮(L)]和不同轮作方式[籽粒玉米-小麦(T1)、青贮玉米/豇豆间作-填闲黑麦草(T2)、甜高粱-黑麦草(T3)、青贮玉米-黑麦草(T4)、高丹草-黑麦草(T5)]对作物地上部生物量及其氮携出量、0～200 cm土壤剖面硝态氮残留和土壤-作物系统氮表观损失的影响。结果表明:与轮作方式T1相比,T5夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量提高幅度最大,其次为T3和T4,而T2却有所降低;各轮作方式冬春季地上部生物量较T1均有所降低,而对其氮携出量无明显影响。与施肥方式C相比,S和L可显著降低夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量,降幅均小于15%,而对冬春季作物地上部生物量及其氮携出量无显著影响。与轮作方式T1相比,T3和T5可显著增加周年作物氮总输出量,且显著降低0～200 cm土层无机氮残留量和系统氮表观损失;与施肥方式C相比,S和L可显著降低周年作物氮总输出量和0～200 cm土层无机氮残留量,增加系统氮表观损失。研究表明,在华北平原农牧生产区,以养殖产生的固态和液态粪肥替代50%化肥氮条件下,甜高粱-黑麦草和高丹草-黑麦草轮作是氮肥偏生产力高、表观损失低的轮作方式。     

不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系

【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2012年大田设置5个氮肥梯度固定施肥样地（对照、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2,分别简写为CK、N180、N240、N300和N360）,并于2012、2013和2014年连续3年在玉米拔节、吐丝、成熟3个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、pH,同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量,重点分析CK、N240和N360 3个处理根际土壤特性以及植株氮素累积量与玉米籽粒产量之间的关系。【结果】与CK相比,4个施肥处理（N180、N240、N300和N360）3年产量的平均值分别增加了23.85%、36.40%、39.87%和34.78%;其地上部不同阶段氮素累积量均显著高于CK（2012年播种-拔节除外）,并随施肥量增加呈先增加后降低趋势。与CK相比,4个施肥处理根际土硝态氮含量分别增加23.38%、57.13%、57.87%和69.74%,非根际土壤硝态氮分别增加59.49%、92.01%、132.08%和179.35%。随施氮量的增加根际土铵态氮含量显著增加;与CK相比,4个施肥处理3年的非根际土壤铵态氮含量分别增加4.27%、3.51%、5.04%和26.26%。根际土壤pH和非根际土壤pH均随着氮肥施用量的增加而降低,其中根际土壤和非根际土壤pH的变化范围分别为4.5-6.7和5.5-7.2。与非根际土pH相比,根际土壤pH平均降低5%。根际土壤脲酶活性随氮肥用量的增加呈先增加后降低趋势。与对照相比,4个施氮处理3年非根际土壤脲酶活性平均值分别增加了4.02%、14.73%、24.55%和19.64%。根际土和非根际土过氧化氢酶活性均随氮肥用量的增加而降低,与CK相比,4个施氮处理3年的非根际土壤过氧化氢酶活性平均值分别降低了3.03%、5.09%、8.24%和12.67%。CK、N240和N360 3个处理不同生育时期玉米根际土壤特性以及植株氮素累积量与籽粒产量之间的相关分析结果表明,拔节期根际土壤硝态氮含量连续3年均与产量呈显著正相关。吐丝期玉米根际和非根际土壤硝态氮、根际土壤铵态氮和非根际土pH均与籽粒产量呈显著正相关;其中2013和2014年根际脲酶活性和根际土壤pH与产量的相关性也达到显著水平。2013和2014年成熟期根际和非根际土硝态氮含量也与玉米产量呈显著相关。主成分分析表明,玉米籽粒产量与拔节期土壤硝态氮含量、根际过氧化氢酶、地上部生物量和氮素累积量相关性较强;与吐丝期根际和非根际土壤硝态氮含量、根际土壤铵态氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累积量、根系生物量相关性较强;与成熟期地上部生物量和氮素累积量相关性较强。【结论】根据不同生育时期玉米根际土壤特性与籽粒产量之间的关系,进行合理施肥,能够保证玉米根际养分的有效供应,营造良好的根际土壤环境,提高氮素利用效率、增加玉米籽粒产量。     

小麦播量与减氮对潮土微生物量碳氮及土壤酶活性的影响

【目的】以我国黄淮平原粮食主产区潮土为研究对象,通过探讨小麦-玉米轮作体系下,不同小麦播量与减量氮肥下,土壤微生物量碳、氮和酶活性的差异和变化,以了解小麦播量和氮肥对土壤微生物量的影响。【方法】试验设4个处理,分别为：（1）常规播量+常规施氮肥（CK）;（2）增播30%+常规施氮（T1）;（3）增播30%+减氮20%（T2）;（4）常规播量+减氮20%（T3）。2016—2018年3季作物收获后,采取不同土层土壤,测定有机碳（SOC）、全氮（TN）、微生物量碳氮（SMBC、SMBN）及其相关酶活性。【结果】总体上,3季中各处理土壤微生物量碳氮、有机碳、全氮以及3种酶活性均随土壤深度增加而下降。常规施肥处理（CK和T1）的SMBC的含量在2017年的小麦和玉米季0—20 cm土层以及2018年小麦季则0—30 cm基本表现为显著高于减氮处理（T2和T3）,其中T1处理最高为170.89 mg?kg ^-1。SMBN与SMBC表现出类似的趋势,在3季中均以常规施肥处理显著高于减氮处理,其中CK处理的SMBN在3季中0—30 cm土层均表现较高,最高为57.24 mg?kg ^-1。各处理SOC含量的差异在前两季主要集中在0—20 cm土层,而第3季则集中在10—30 cm土层;其中2017年玉米季0—20 cm土层减氮处理的SOC含量显著高于常规施肥处理,以T3处理SOC含量最高,为12.85 g?kg ^-1。2017年小麦季各处理TN含量在0—30 cm土层基本差异不显著;而在2017年玉米季和2018年小麦季的0—20 cm土层均以CK处理TN含量显著高于其他处理,最高为1.57 g?kg ^-1。各处理土壤碳氮比（C/N）在2017年小麦季没有明显规律,而在2017年玉米季和2018年小麦季的0—20 cm土层基本表现为减氮处理的C/N显著高于常规施肥处理。各处理的微生物熵（C_mic/C_org）、微生物量氮/全氮（N_mic/N_total）分别在0.5%—2.5%、2%—6%之间,微生物量碳氮比（C_mic/N_mic）在5﹕1以下。各处理C_mic/C_org除2017年小麦季10—20 cm土层,其他作物季节和土层均表现为常规施肥处理显著高于减氮处理。各处理N_mic/N_total与C_mic/C_org类似,除2017年玉米季的10—20 cm和2018年小麦季处理间N_mic/N_total基本差异不显著,其他季节和土层则表现为常规施肥处理显著高于减氮处理。2017年T1处理的C_mic/N_mic在0—20 cm土层均显著高于其他处理;而在后两季的0—10 cm处理间C_mic/N_mic均差异不显著。土壤脲酶活性在2018年小麦季显示增播处理显著高于常播处理。各处理蔗糖酶活性在玉米季明显高于小麦季,其中在2017年玉米季10—30 cm土层的减氮处理高于常规施肥处理。减氮处理的土壤中性磷酸酶活性在2017年小麦季0—30 cm土层均显著高于常规施肥处理。减氮处理2018年小麦季产量显著高于常规施肥处理,同时提高了地上部氮素积累量,最高达到了322.30 kg?hm ^-2。 【结论】在黄淮平原小麦-玉米轮作区,在供试条件下,减氮处理降低了土壤微生物量和全氮含量,但提高了土壤酶活性和地上部氮素积累量,能增加或维持小麦产量,其中小麦常规播量下减氮20%处理综合效果较好。     

毛乌素沙地生物土壤结皮对油蒿群落土壤酶活性的影响

  目的  通过研究生物土壤结皮对毛乌素沙地油蒿群落土壤酶活性的影响，探究半干旱区不同类型生物土壤结皮对土壤养分周转的作用，为认识生物土壤结皮对沙地植被恢复的影响提供理论参考。  方法  以宁夏盐池毛乌素沙地油蒿灌丛间的裸地、地衣结皮和苔藓结皮为研究对象，分析油蒿灌丛间裸地土壤（0 ~ 5 cm）、地衣结皮层和苔藓结皮层（0 ~ 1 cm）及其下层土壤（1 ~ 5 cm）的土壤理化性质和土壤酶活性的变化特征。  结果  （1）地衣结皮层和苔藓结皮层均显著改善油蒿灌木群落的土壤理化性质，且苔藓结皮层改善作用更为明显。地衣结皮层和苔藓结皮层相比油蒿灌丛间裸地，土壤有机碳含量（SOC）分别提高3.30倍和6.51倍，微生物量碳含量（MBC）分别显著提高2.79倍和6.58倍，微生物量氮含量（MBN）分别显著提高3.49倍和12.73倍，全氮含量（TN）分别提高2.67倍和4.46倍，全磷含量（TP）分别显著提高1.82倍和2.06倍。生物土壤结皮下层土壤与灌丛间裸地相比微生物量氮（MBN）、TN和TP之间无显著差异，MBC显著降低。（2）与油蒿灌丛间裸地相比，地衣结皮层和苔藓结皮层显著提高了土壤转化酶和脲酶活性，其中，地衣结皮层分别提高转化酶和脲酶活性3.58倍和2.80倍。苔藓结皮层显著提高转化酶活性4.23倍。碱性磷酸酶活性则无显著影响。另外，生物土壤结皮层下土壤3种酶活性均无显著提高。（3）土壤理化性质显著影响3种土壤酶活性。SOC、MBC、MBN、TN和TP与土壤转化酶活性呈显著正相关，pH与土壤转化酶活性显著负相关。SOC、MBN和TP与土壤脲酶活性显著正相关。pH与土壤碱性磷酸酶活性显著负相关。  结论  地衣结皮和苔藓结皮均能加速油蒿灌丛土壤碳素周转；氮素周转则主要由地衣结皮调控。另外，仅结皮层能提高油蒿群落养分周转。研究结果表明，生物土壤结皮可以加速油蒿群落间土壤养分的周转和提高土壤质量，促进该区域植被和荒漠生态系统的恢复。