长期施肥条件下红壤有机碳矿化对温度变化模式的响应

土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。土壤温度变化显著影响SOC的矿化特征,然而长期施肥条件下周期性温度变化和恒定温度这两种温度模式对SOC矿化影响的差异目前不清楚。本研究以湖南祁阳长期定位试验为平台,选取不施肥(CK)和有机无机肥配施(NPKM)2个处理,通过60 d室内控制培养试验,对比研究相同积温条件下,恒温(25℃)和变温(20～30℃,以25℃为均温)两种温度模式对CK和NPKM处理土壤有机碳矿化特征的影响。研究结果表明,各处理SOC矿化速率均在培养前期较高,且变温模式下SOC矿化速率显著高于恒温模式。培养结束后,各处理SOC累积矿化量变化范围为C 7.83～15.49 g·kg~(-1) SOC;相较于恒温模式,变温模式下CK和NPKM处理SOC累积矿化量分别增加了98%和57%(P0.05),说明变温模式相对于恒温显著促进了SOC矿化。在恒温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 7.83 g·kg~(-1) SOC)与NPKM处理(C 8.77 g·kg~(-1) SOC)相比无显著差异;而在变温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 15.49 g·kg~(-1) SOC)显著高于NPKM处理(C 13.76 g·kg~(-1) SOC),说明温度变化模式调控长期施肥对土壤有机碳矿化的影响。一级动力学方程模拟SOC矿化特征的结果表明,与恒温模式相比,变温模式下CK和NPKM处理SOC潜在矿化量分别显著提高了3.90和1.21倍,而SOC周转速率常数显著降低了71.6%和40.7%。以上研究结果表明变温模式相对于恒温模式显著促进了土壤有机碳矿化,且温度变化模式可以调控土壤有机碳矿化对长期施肥的响应。     

不同培养温度下长期施肥红壤水稻土有机碳矿化特征研究

以长期不同施肥处理红壤水稻土为研究对象,布置不同温度下(15、25和35℃)的室内培养试验,研究有机碳矿化的温度敏感性及施肥对土壤有机碳矿化的影响,并分析土壤有机碳矿化与土壤理化性质和不同形态碳素之间的关系。结果表明,培养前期(0～7 d),土壤有机碳矿化速率快速下降,之后逐渐降低并最终趋于稳定。温度升高提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。磷肥和有机肥的施用提高了土壤有机碳累积矿化量。各处理土壤有机碳矿化的温度敏感性系数Q10为1.31～1.75,施肥提高了土壤有机碳矿化的温度敏感性。Q10与有机碳、全量和速效氮磷、微生物生物量碳、易氧化有机碳和胡敏酸碳呈显著或极显著的正相关关系。3种培养温度下土壤有机碳累积矿化量均与pH呈显著负相关,与有机碳和全氮呈显著或极显著正相关。25℃和35℃培养时,土壤有机碳累积矿化量与微生物生物量碳、胡敏酸碳和富里酸碳显著或极显著正相关。     

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。     

炭基肥对老茶园土壤有机碳矿化温度敏感性的影响

采取室内恒温培养法,以施用炭基肥（BF）、不施炭基肥（CK）的40a茶园土壤为研究对象,设定15℃、25℃和35℃共3种不同温度场景,连续监测土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）矿化特征并分析有机碳矿化温度敏感性,为评估老茶园固碳减排及障碍消减提供参考。结果表明：（1）炭基肥提升了温变场景下茶园土壤pH值和SOC含量。15℃、25℃和35℃培养温度下,BF处理的土壤pH值较CK处理分别增加0.45、0.07和0.28个单位;BF处理的SOC含量较CK处理分别提高22.19%、16.65%和25.50%。（2）炭基肥增加了温变场景下茶园SOC累计矿化量、潜在矿化势（CS）及土壤呼吸强度,对SOC矿化呈现正激发效应。15℃、25℃和35℃培养温度下,BF处理的SOC累计矿化量较CK处理分别提高15.61%、46.51%和36.89%。BF处理的CS值随温度升高呈现先增加后减少的变化趋势,25℃培养温度下BF处理的CS值较15℃和35℃培养温度下分别提高147.11%和29.21%。（3）炭基肥降低温度升高处理下茶园SOC矿化温度敏感性。25～35℃温度范围内,BF处...     

恒温和变温模式下不同施肥黄壤有机碳矿化特征及其影响因素

【目的】土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,温度变化显著影响SOC矿化特征。研究长期不同施肥管理下SOC矿化特征及其对温度模式(恒温vs.变温)的响应,可为优化农田碳管理,减缓农业生产对气候变化的影响提供理论依据。【方法】基于贵州省农业科学院内旱作黄壤长期定位试验,在不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(NPKM) 4个处理小区采集耕层土壤样品用于室内培养实验。恒温处理为保持15℃;变温处理为10℃→15℃→20℃→15℃→10℃,每6 h匀速变化5℃,24 h为一个循环周期,两温度处理积温相同,共培养32天。采用碱液吸收法测定CO₂排放通量,并分析土壤物理化学及生物学性质,阐明不同温度模式下SOC矿化特征及其主要驱动因素。【结果】恒温培养条件下,CK、NPK、M和NPKM处理SOC累积矿化量分别为201、175、262和228 mg/kg,相对于CK,M和NPKM处理的SOC累积矿化分别显著增加了30.6%和13.3%,但NPK处理显著降低了12.7%。变温培养条件下,M处理SOC累积矿化量较CK显著增加了...     

干湿交替对东北温带次生林与落叶松人工林土壤有机碳矿化的影响

在中温带的黑龙江省帽儿山地区,采集次生林和落叶松人工林表层(0-10cm)土壤,进行室内有机碳矿化培养。先在不同温度(5,15,25,35℃)下干土培养3d,然后进行不同水平的增湿处理(土壤含水率为25%,50%,75%,100%)继续培养11d。结果表明:加水增湿后两林分土壤有机碳矿化速率均被激发并在短时间(1～4d)内达到最大值,不同处理次生林土壤有机碳矿化速率最大值变化范围为15.94～212.65μg CO2-C/(g.d),落叶松人工林土壤为16.75～110.85μg CO2-C/(g.d)。两林分土壤有机碳矿化速率和矿化量随处理湿度的增加而增大,但落叶松人工林100%湿度处理在培养温度超过5℃时,土壤有机碳矿化速率和矿化量却低于75%湿度处理。高温(≥25℃)和高湿(50%～100%)条件下次生林土壤有机碳矿化的激发效应明显大于落叶松人工林土壤,而且次生林土壤有机碳矿化的湿度敏感性系数(k)和温度敏感性系数(Q10)均大于落叶松人工林土壤。这表明随着温度的升高,干湿交替可导致次生林土壤较落叶松人工林土壤损失更多的碳。     

长期施肥对黄壤性水稻土有机碳矿化的影响

以贵州省农业科学院内黄壤性水稻土长期(22年)定位施肥试验为对象,采用室内模拟培养试验研究了不施肥(对照,CK)、施化肥(NPK)、低量有机无机肥配施(0.5MNPK)、施牛粪(M)和常量有机无机肥配施(MNPK)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:NPK处理土壤有机碳含量(21.6 g kg~(-1))与CK处理(22.8 g kg~(-1))基本相同,而0.5MNPK、M和MNPK处理的土壤有机碳含量较CK处理分别提高了30.6%、72.9%和62.2%,其中,M和MNPK处理差异达显著水平(p0.05)。模拟培养条件下,CO2产生速率在培养的第2天达到最大值,然后迅速下降,而后缓慢下降(第4~24天),后期(第24~30天)趋于稳定;各处理土壤有机碳矿化速率大小依次为:MMNPK0.5MNPKCKNPK,各处理土壤有机碳矿化速率随时间的动态变化均符合对数函数关系(p0.01)。培养结束(30 d)时,各处理土壤有机碳累积矿化量为1.23~2.37 g kg~(-1),以M处理和MNPK处理较高,较CK处理(1.46 g kg~(-1))分别增加了62.6%和44.2%(p0.05);各施肥处理土壤有机碳的累积矿化率(土壤有机碳累积矿化量/土壤有机碳含量)较CK处理(6.4%)均有所下降,以M处理和MNPK处理下降较多,降幅分别为1.2%和0.9%。土壤有机碳累积矿化量随培养天数的动态变化可以用一级动力学方程拟合(p0.01),模拟结果表明,CK处理土壤潜在可矿化有机碳量为1.55 g kg~(-1),与CK处理相比,NPK处理下降了11.6%,但差异不显著(p0.05),而有机肥处理(0.5MNPK、M和MNPK)有不同程度的提高(21.3%~73.6%),其中,M和MNPK处理提高幅度较大(p0.05);同时,MNPK处理能够提高土壤有机碳的周转速率,减少周转时间。上述结果指示黄壤性水稻土长期施用有机肥(0.5MNPK、M和MNPK)能够提高土壤有机碳的矿化速率,在促进土壤有机碳积累的同时降低其累积矿化率(单位有机碳矿化水平),增强土壤固碳能力。     

不同施肥措施对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

为探究不同施肥对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分及碳库管理指数(CPMI) 的影响,以及提高旱区土壤碳“汇”能力提供理论依据,研究基于中科院安塞水土保持试验站长期定位试验,采用5种不同施肥设置[种植作物不施肥(CK)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥中配施氮磷肥(MNP)]对土壤有机碳组成及碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明：不同施肥处理能增加不同土层土壤有机碳及其组分含量,且土壤有机碳及其组分含量随土层深度增加而逐渐降低；施用有机肥处理(M和MNP)下0-20cm土壤有机碳及其组分含量高于化肥(NP和NPK)和CK处理,与CK处理为对照,M和MNP处理下有机碳含量分别增加133.59%、118.52%(P<0.05),易氧化有机碳含量分别增加51.73%、48.20%(P<0.05),可溶性有机碳含量分别增加61.54%、53.21%(P<0.05),土壤微生物碳含量分别增加68.34%、113.04%(P<0.05)；除土壤微生物碳以外,20-40cm土壤有机碳及其组分含量均无显著差异；不同施肥处理显著提高0-20cm 土壤CPMI,M处理下CPMI在所有施肥处理中最高,20-40cm 土壤中M处理下CPMI在所有施肥处理中最大,但各施肥处理间差异不显著。总体来讲,施用有机肥可以提高旱区土壤水土保持能力和土壤肥力,增强土壤碳“汇”功能及其土壤有机碳的稳定性。     

地下水位和长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化特征的影响

以1982年开始的长期定位试验红壤性水稻土为对象,采用室内模拟培养试验方法,对耕层土壤有机碳矿化特征进行分析,以探究两个地下水位(20 cm、80 cm)下,长期不同施肥处理(高量有机肥+化肥(2/3OM)、常量有机肥+化肥(1/3OM)、单施化肥(NPK))红壤性水稻土有机碳矿化特征和差异。结果表明,较高的地下水位促进土壤有机碳累积,提高了高量有机肥和常量有机肥处理的土壤有机碳矿化速率,且增加了其有机碳累积矿化量(C_t)及潜在可矿化有机碳量(C_0),但土壤有机碳累积矿化率在施用化肥的条件下表现为减少。长期不同施肥的红壤性水稻土土壤有机碳矿化特征在不同地下水位条件下变化明显,2个地下水位的土壤有机碳含量、土壤有机碳矿化速率及有机碳累积矿化量高低排序均表现为:2/3OM1/3OMNPK;20cm地下水位长期施用2/3OM和1/3OM土壤有机碳累积矿化率分别较NPK高出53.32%(P0.05)、15.44%,80 cm地下水位则分别低出5.56%、17.95%(P0.05);20 cm地下水位2/3OM和1/3OM处理的土壤潜在可矿化有机碳量(C_0)显著高于NPK处理,而80cm地下水位C_0表现为1/3OM处理显著低于NPK处理;地下水位对相同施肥处理土壤有机碳周转常数(k)影响不明显,而在同为80 cm的地下水位条件下,长期施用有机肥可显著提高k。因此,长期不同施肥对红壤性水稻土有机碳累积矿化率、潜在可矿化有机碳量及周转常数的影响在不同地下水位条件下发生变化。     

外源碳输入对华北平原农田和湿地土壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响

研究外源碳输入和气候变暖对土壤有机碳矿化的影响,对于深入理解土壤有机碳的稳定和积累机制以及其对全球变化的响应具有重要意义。通过为期35 d的室内培养试验,利用~(13)C稳定同位素标记技术,研究了华北平原典型农田和湿地土壤在15℃和25℃下的土壤有机碳矿化及激发效应。结果表明,土地利用类型(农田/湿地)、温度(15℃/25℃)和葡萄糖添加[0.4mg(C)·g~(-1)]对土壤有机碳矿化均具有显著影响。在相同培养温度下,未添加葡萄糖的农田和湿地土壤有机碳矿化无显著差异,而添加葡萄糖处理下农田土壤有机碳矿化显著高于湿地土壤。除湿地土壤在15℃下培养外,添加葡萄糖显著促进了农田和湿地土壤有机碳矿化,农田土壤有机碳矿化的激发效应显著高于湿地土壤。温度升高显著促进了农田和湿地土壤有机碳矿化,培养过程中土壤有机碳矿化温度敏感性Q10为1.2～1.6,土地利用类型和葡萄糖添加对土壤有机碳矿化温度敏感性的影响都不显著。在温度升高和外源碳输入的共同作用下,农田土壤有机碳矿化显著高于湿地土壤。     

An assessment of various pools of organic phosphorus distributed in soil aggregates as affected by long-term P fertilization regimes

The phosphorus (P) forms in long-term fertilization determine the fate and transport of P in soil. However, the fate of various pools of organic P of added P in the long-term measured with sequential chemical fractionation is not well-understood. Four soil physical aggregates (>250, 125–250, 63–125 and <63 μm) from 0- to 20-cm depth after 35 years of long-term fertilization treatments including control (CK), nitrogen and phosphorus fertilizer (NP) and NP combined with farmyard manure (NPM) under continuous winter wheat were separated using settling tube apparatus. Results showed that the application of long-term P fertilization had no apparent effects on promoting the mass proportion of soil aggregates except for >250 μm, where the NP and NPM treatments significantly increased the mass proportion by 60% and 70% over CK, respectively. Compared with CK, P fertilizer (NP and NPM) treatments significantly increased organic P (Po) contents in each size aggregate. In particular, mean labile Po increased by 35% and 246%, moderately labile Po by 125% and 161%, nonlabile Po by 105% and 170% and total Po (TPo) by 101% and 178%, respectively, under NP and NPM treatments, respectively. There was a significant correlation between soil organic carbon (SOC) and Po fractions. SOC was exponentially positively correlated with labile Po but linearly positively correlated with moderately labile Po, nonlabile Po and TPo fractions among soil aggregates. A reduced C:Po ratio (<100) in soil aggregates among treatment indicates a large amount of available P accumulated in soils, and soil P loss risk in the study site is still high. Our results show that the Po pool measured by sequential chemical fractionation may represent an important, yet often overlooked, source of P in agriculture ecosystems. According to the result, long-term mineral P fertilizer combined with organic amendments better sustains soil structural stability in large aggregates, contributing more Po availability in the moderately labile P followed by labile P in soil aggregates.     

施肥措施对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳积累的影响

利用中国科学院长武农田生态试验站的长期田间试验（1984～2007年）,研究了小麦产量,耕层有机碳变化,评价了土壤管理和气候因素对土壤有机碳（Soil organic C,SOC）变化的影响。研究涉及6个处理:休闲地（F）、不施肥（CK）、有机肥（M）、氮肥（N）、磷肥（NP）和氮、磷、有机肥（NPM）处理。结果表明,施肥可以显著提高作物产量和SOC积累,CK、M、N、NP、NPM处理平均产量依次为1.5、2.6、2.0、3.3、4.0 t/hm2,2007年F、CK、M、N、NP、NPM处理0—20 cm土层SOC积累量依次为-1.09、0.76、8.59、1.02、3.42和9.5 t/hm2。作物产量与SOC含量呈显著的正相关关系（r=0.80）,有机碳输入量与SOC含量相关性更好（r=0.97）,外源有机碳的输入也是提高SOC的重要措施。施肥措施对作物固碳和SOC影响存在显著（P0.05）差异。土壤固碳速率（Y）与SOC输入量（X）符合线性方程Y=0.231X﹣0.0813（r=0.98）。施肥可以提高黄土高原半干旱地区土壤生产力和SOC的积累,且无机肥和有机肥配施效果最佳。     

长期施磷对土壤磷素吸附演变的影响

Knowledge of phosphorus （P） behavior in long-term fertilized soils is essential for programming fertilization practices and for sustaining environmental quality. The long-term （1984-1997） effects of various fertilization treatments on P changes and sorption isotherms as well as the relationship of soil properties to P sorption and P forms were evaluated in an Ustic Isohumisol, a calcareous soil, on the Loess Plateau, China. Compared to 1984, after 13 years of crop production, total soil P in the no-P treatments （control and N treatment） decreased by 5%-7%, but in the phosphorus fertilizer alone （P）, nitrogen and phosphorus fertilizers in combination （NP）, manure alone （M）, and nitrogen and phosphorus fertilizers and manure in combination （NPM） treatments, it increased by 22%, 19%, 28%, and 58%, respectively. Residual fertilizer P was found mainly in NH4Ac-soluble P （Cas-P）, followed by NaHCO3-soluble P （NaHCO3-P）, and NH4F-soluble P （Al-P）. Phosphorus sorption in the soils with different fertilization practices fit the Langmuir equations. Phosphorus sorption capacity in the no-P treatments increased, whereas it decreased in the P-included treatments （P, NP, and NPM treatments）. Phosphorus sorption maximum （Qm） was significantly and negatively correlated to inorganic P including NaHCO3-P, Cas-P, NaOH-Na2CO3-soluble P （Fe-P）, and Al-P （P ≤ 0.01）. Moreover, long-term fertilization increased soil organic carbon in the NP, M, and NPM treatments and decreased pH in the NP and NPM treatments. Thus, the ability of the soil to release sorbed P to the environment increased under long-term P fertilization.     

长期施肥及不同施肥条件下秸秆覆盖、灌水对土壤酶和养分的影响

以陕西省合阳县的28年定位试验为依托,通过主成分分析和聚类分析,研究了施肥及不同施肥条件下秸秆覆盖、灌水对土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性和土壤养分含量的影响。结果表明,NP肥施用对土壤脲酶无显著影响,而使磷酸酶、转化酶活性分别较对照提高119.6%和22.0%,NP有机肥(NPM肥)使脲酶、磷酸酶、转化酶活性分别较对照提高53.2%、130.8%和60.6%,NPM肥的作用大于NP肥;秸秆覆盖和灌水对脲酶、磷酸酶、转化酶活性的影响因施肥条件不同而表现不同;NP肥能提高土壤速效氮、速效磷和全氮含量,NP肥施用基础上灌水能提高土壤有机质、碱解氮和速效磷含量,NPM肥施量、NP肥及NPM肥施用基础上秸秆覆盖均能显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷含量,其中速效磷的提高幅度最大,NPM肥较对照提高64.4mg/kg,NPM肥基础上秸秆覆盖使速效磷含量较施用NPM肥提高44.0mg/kg,施肥、秸秆覆盖和灌水对土壤全钾含量和过氧化氢酶活性影响总体上不显著。主成分分析和聚类分析表明,NPM肥和NPM肥结合灌水更有利于土壤养分和酶活性综合因子的提高,提高土壤肥力;秸秆覆盖有利于提高土壤养分,不利于酶活性综合因子的提高;灌水的影响较小。生产上应注意大量秸秆覆盖对土壤酶活性的不利影响。     

温度和水分对华中地区菜地土壤氮素矿化的影响

为研究华中地区菜地土壤的矿化特征和矿化规律,拟定菜地土壤合理的氮肥施用量,本文以华中地区两种典型菜地土壤——黄棕壤和潮土为研究对象,利用室内连续培养试验研究了温度、水分对菜地土壤矿化的影响。结果表明,黄棕壤的矿化速率和氨化速率均随着温度的升高而升高;硝化速率在15%和25%含水量下随温度的升高而升高,而在35%含水量下随温度的升高而降低。潮土矿化速率在15%含水量时随温度的升高而升高,而在25%和35%含水量下随温度的升高先增加后减小;硝化速率在15%和35%含水量时随温度的升高而增加,25%含水量时随温度的升高先增加后降低;氨化作用随温度的升高而降低。黄棕壤的矿化量在含水量为25%、温度35℃时高达34.9 mg.kg 1;潮土的矿化量在含水量为25%、温度为25℃时最高,为63.9mg.kg 1。不同温度下潮土矿化量均大于黄棕壤。黄棕壤的氨化速率随含水量的增加而增加,硝化速率随含水量的增加而降低,矿化速率则在含水量25%时最大。潮土的氨化、硝化和矿化作用随水分变化不明显。本研究还发现,25%的含水量是黄棕壤微生物活性的水分临界点,潮土的水分临界点不明显。通过对土壤氮素的矿化速率与水分含量和温度之间的函数关系模拟发现,黄棕壤模拟效果好于潮土。     

长期施肥对黑土农田土壤微生物群落的影响

基于中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验区,应用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了无施肥(NF)、单施N、P化肥(NP)以及化肥配施有机猪粪肥(NPM)等3种长期施肥措施对黑土区玉米田土壤微生物群落密度和结构的影响.Real-time PCR方法定量NF、NP及NPM措施土壤细菌群落基因组DNA质量分别为381、1 351和1 773 ng g-1干土,真菌群落基因组DNA质量分别113.3、127.3和20.6 ng g-1干土,真菌与细菌的比率分别为0.31、0.09和0.01,NPM措施显著低于另两种施肥方式(p＜0.05).DGGE方法研究表明,NP和NPM措施不能改善土壤细菌和真菌群落的多样性、均匀性及优势菌优势程度;但主成分分析结果显示NP和NPM措施均可改变土壤细菌和真菌群落的构成,且真菌群落的变化更为显著;聚类分析结果显示NP和NPM措施下细菌群落结构较相近,其相似系数为0.89,真菌群落中NP措施与NF措施相近,相似系数为0.63,高于NP与NPM措施的相似系数0.51.上述结果表明有机猪粪肥的长期施用可以显著降低黑土农田土壤真菌与细菌的比率,且明显地改变土壤细菌和真菌群落的结构.     

长期施肥对水稻土碳氮矿化与团聚体稳定性的影响

水稻土有机碳、氮矿化过程对水稻土质量和作物养分吸收具有重要的作用,但是它们对施肥措施的响应及其与土壤结构之间的关系尚不清楚。本研究基于红壤性水稻土长期施肥定位试验,分析了不施肥(CK)、施用常量化肥(NPK)、2倍化肥(NPK2)和常量化肥配施有机肥(NPKOM)等处理下水稻土碳氮矿化特征,并研究了其与土壤团聚体稳定性的关系。结果表明NPKOM处理显著提高了土壤有机碳和全氮含量(P0.05),而单施化肥处理(NPK2和NPK)则同CK处理没有显著差异。土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率均为NPKOMNPK2NPKCK处理,其中NPKOM处理显著高于其他处理(P0.05),而后3个处理间没有显著差异。土壤氮矿化速率、累积矿化量和矿化率同土壤碳矿化的规律一致,NPKOM、NPK2和NPK处理累积矿化氮量较CK处理分别提高110.0%、29.4%和8.8%,矿化率分别提高110.8%、25.6%和13.0%。单施化肥处理(NPK和NPK2)的平均质量直径(MWD)分别降低了17.1%和15.5%,而NPKOM处理则增加了19.4%。相关分析表明,土壤碳氮矿化主要取决于土壤有机碳氮含量,而与土壤团聚体水稳定性无直接关系。在今后研究中,应重点分析土壤孔隙结构与有机碳氮周转的关系。     

长期定位施肥对两种小麦耕作系统土壤肥力的影响

为寻求既能提高土壤肥力又能改善土壤环境的科学施肥模式,本研究以黄土高原长武30 a长期小麦连作和小麦–豌豆两个轮作系统为研究对象,以长期肥料定位试验(包括氮磷+有机肥配施NPM、氮磷配施NP、单施磷肥P、单施氮肥N、单施有机肥M和CK)土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全磷和全钾为基础数据,应用土壤的综合肥力指标值(...     

Contrast effect of long-term fertilization on SOC and SIC stocks and distribution in different soil particle-size fractions

Purpose

The objectives of the study were (1) to quantify the long-term effects of nitrogen-phosphorus fertilizer (NP) and a combination of nitrogen-phosphorus with organic manure (NPM) on total soil organic carbon (SOC) and total soil inorganic carbon (SIC), (2) to identify the changes of SOC and SIC in soil particle-size fractions, and (3) to investigate the relationship between SOC and SIC.

Materials and methods

Two long-term field experiments (sites A and B) were performed in 1984 (site A) and 1979 (site B) in the North China Plain. The soil samples were collected in 2006 and separated for clay, silt and sand size particle fractions and then determined for SOC and SIC.

Results and discussion

The long-term fertilization significantly increased SOC in 0–20 cm soil layer by 9–68% but significantly decreased or had no effect on SIC. In total, soil carbon storage was little affected by NP, but significantly increased by NPM application (p < 0.05). Fertilization affected both SOC and SIC in sand- and silt-sized particles but not in clay-size fraction. Both NP and NPM increased SOC in sand- and silt-sized particles by 8.7–123.9% in the 0–20 cm layer but decreased SIC up to 80.4% in the 40–60 cm layer. The SOC concentration in the particle-size fractions was negatively correlated with SIC concentration, which may imply an antagonistic interaction between organic and inorganic carbon levels.

Conclusions

These results illustrate the importance of soil inorganic carbon pool in evaluating soil total carbon pool in semi-arid farmlands. Previous assessments of the effects of fertilizers on the soil carbon pool, using only SOC determinations, require re-evaluation with the inclusion of SIC determinations.