灰漠土农田长期碳投入与微生物商的关系

[目的]探讨由于长期施化肥和有机肥导致的碳投入差异对土壤微生物商的影响.[方法]依托国家灰漠土肥力与肥料效益长期监测试验中的5个典型化肥和有机肥料处理,分析长期不同施肥对小麦各生育期土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物商(qSMBC)的动态变化特征,揭示灰漠土微生物生物量碳(SMBC)、微生物商(qSMBC)、土壤有机碳(SOC)与碳投入量和小麦籽粒产量间的相关性.[结果]长期不同施肥措施下,灰漠土SMBC含量和qSMBC在冬小麦不同生育期存在显著差异,SMBC和qSMBC均在扬花期达到最大值,分别为37.5～ 106.0 mg/kg、0.41; ～0.61;.各施肥处理全生育期SMBC平均含量为:高量氮磷钾化肥与有机肥配施(hNPKM)＞常量NPK化肥与有机肥配施(NPKM)＞氮磷钾化肥配施秸秆(NPKS)＞不施肥(CK)＞氮磷钾配施(NPK),其中hNPKM与NPKM处理、CK与NPK处理之间差异不显著.全生育期qSMBC的变化趋势为:NPKS＞ NPKM＞ CK＞ hNPKM＞ NPK.在试验中,尽管化肥配施秸秆(NPKS)的SMBC含量低于化肥与有机肥配施(hNPKM或NPKM),但其提高qSMBC的作用优于化肥配施有机肥或单施化肥(NPK),能够增加土壤活性有机碳在土壤总有机碳中所占的比例.相关性分析表明,SOC、SMBC含量均与碳投入量呈极显著线性正相关(P＜0.01),小麦籽粒产量与灰漠土SOC含量呈显著线性正相关(P＜0.05),而qSMBC与碳投入量无明显相关性.[结论]长期有机(有机肥、秸秆)无机肥料配施是新疆绿洲灰漠土农田增加土壤有机碳、提升土壤质量的有效措施,长期大量单施化学肥料不利于土壤肥力的保持.     

施肥对宁夏主要类型土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

【目的】研究施肥对宁夏主要类型土壤碳氮磷、微生物生物量碳氮磷、胞外酶活性及其化学计量特征的影响，为农田养分调控和土壤可持续利用提供科学依据。【方法】以宁夏主要类型土壤（灌淤土、黄绵土、灰钙土）为研究对象，分析施肥（不施肥（对照）、单施化肥、化肥配施有机肥）对土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P），微生物生物量C、N、P（MBC、MBN、MBP）含量和胞外酶（β-葡糖苷酶（BG）、α-纤维素酶（CBH）、β-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、碱性磷酸酶（AKP））活性的影响，并且分析了土壤碳氮磷含量与微生物生物量碳氮磷、胞外酶活性及其化学计量特征的相关性。【结果】（1）施肥和土壤类型均对土壤C、N、P含量影响极显著，而二者的交互作用仅对土壤C影响显著。土壤类型对C/P、N/P影响极显著，施肥对C/N、C/P影响显著。与对照相比，化肥配施有机肥处理显著增加了黄绵土C含量以及各类型土壤N、P含量和N/P。（2）施肥对土壤MBC、MBN、MBP含量及其化学计量比影响显著或极显著，而土壤类型仅对MBP含量及MBC/MBP影响极显著，二者交互作用对MBP含量和MBC/MBP、MBN/MBP影响极显著。3个土壤类型中，化肥配施有机肥处理对黄绵土MBC、MBN、MBP含量的增加作用最为明显，而对黄绵土MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP的降低作用最为明显。（3）施肥和土壤类型对土壤胞外酶化学计量特征有极显著影响，二者的交互作用对CBH、NAG、LAP、AKP活性有极显著影响。与对照相比，化肥配施有机肥显著降低了灰钙土LAP、NAG、AKP活性。（4）相关性分析表明，土壤有机碳与（NAG+LAP）/AKP呈显著正相关，而与（BG+CBH）/（NAG+LAP）、（BG+CBH）/AKP呈显著负相关。土壤全P与（BG+CBH）/（NAG+LAP）、（BG+CBH）/AKP呈极显著正相关，而与（NAG+LAP）/AKP呈极显著负相关。土壤C/N与MBC/MBP、MBN/MBP呈显著或极显著正相关，而与MBP呈显著负相关。【结论】化肥配施有机肥有利于增加宁夏主要类型土壤全量养分和微生物生物量，维持土壤养分平衡，但在实际应用中应考虑土壤类型的差异。     

长期不同施肥处理对红壤水稻土微生物量氮周转的影响

【目的】土壤微生物生物量是土壤重要的活性养分库。研究长期不同施肥处理下土壤微生物生物量的周转特性,探究施肥对土壤养分转化与供应能力的影响。【方法】对田间长期单施或配施无机氮肥（N）、无机磷肥（P）、无机钾肥（K）、有机质循环（C）及1/2秸秆回田（S）的试验进行采样分析,研究不同施肥处理下土壤微生物生物量、微生物量氮周转及水稻产量变化。【结果】施用磷肥有利于提高土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物量氮周转速率以及作物产量,比未施用磷肥处理平均提高了13.2%、33.1%、31.2%及173.4%。单施有机肥也有利于提高土壤微生物量碳、微生物量氮和作物产量,比对照提高了36.1%、28.1%和68.1%,但微生物量氮周转速率降低了4.3%。有机无机肥配合施用显著提高了土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物量氮周转速率及水稻产量,NPKC和NPKS处理的土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物生物量氮周转速率及水稻产量分别比对照高40.1%、26.3%、177.1%、204.1%和36.1%、20.9%、192.9%、203.3%。【结论】有机无机肥配施能够提高土壤活性养分库,增强土壤养分转化和供给能力,提高稻田生产力。     

蚓粪和益生菌配施对土壤微生物生物量及酶活性的影响

为探究蚓粪和益生菌配施对土壤改良和微生物生长的影响,在野外试验大棚内设置6个不同施肥处理(单施化肥、单施蚓粪、化肥+巨大芽孢杆菌、蚓粪+巨大芽孢杆菌、化肥+解淀粉芽孢杆菌和蚓粪+解淀粉芽孢杆菌),分析不同处理下土壤微生物生物量和酶活性的变化规律.试验结果表明,与单施化肥相比,单施蚓粪可显著提高微生物生物量氮(MBN)、碳(MBC)、磷(MBP),吲哚乙酸(IAA),土壤呼吸,以及蔗糖酶(INV)、脲酶(UE)、磷酸酶(PHOS)、蛋白酶(PRO)、过氧化氢酶(CAT)活性(P<0.05).与单施蚓粪相比,蚓粪与益生菌配施能有效提高土壤MBN、MBC、MBP、IAA、土壤呼吸和土壤酶活性(INV、UE、PRO、CAT),而磷酸酶活性以配施蚓粪+解淀粉芽孢杆菌处理有效提升,配施处理含量反而减少.相关性分析表明,土壤微生物生物量与土壤酶活性均呈显著正相关(P<0.05).因此,推荐使用蚓粪配施益生菌来提高土壤微生物生物量及土壤酶活性,以改善土壤微生态环境,提高作物产量及品质,促进农业的可持续发展.     

长期施肥下灰漠土易氧化有机碳的变化特征研究

以长期定位施肥下灰漠土易氧化有机碳变化特征为研究对象,于2013年采集不同施肥处理的对照（CK）、单施氮肥（N）、化肥平衡配施（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）、化肥配施秸秆（NPKS）、撂荒（CK0）的土样,分析测定土壤易氧化有机碳及总有机碳含量.结果表明,24 a 后,化肥配施有机肥（NPKM）处理土壤有机碳含量达到17．42 g/kg,比1990年的基础值增加了80％;对照（CK）处理土壤有机碳含量最低,仅为6．46 g/kg 左右,比1990年下降了48％;单施氮肥（N）、化肥平衡配施（NPK）的土壤有机碳下降了30％;化肥配秸秆（NPKS）的土壤有机碳下降了10％;撂荒（CK0）处理的土壤有机碳增加了11％.配施有机肥（NPKM）处理土壤易氧化有机碳含量显著增加了188％;除化肥平衡配施（NPK）处理以外,CK、N、NPKM、NPKS、CK0处理的易氧化有机碳含量均有所增加,但与基础值差异不显著（P ＞0．05）,NPK处理比基础值下降了28％.各处理的活度、碳库管理指数和活度指数都较基础土壤值高（除 NPK处理）,NPKM处理明显提高了土壤碳库管理指数.易氧化有机碳与土壤有机碳的相关性达极显著水平（P ＜0．01）,与作物产量的相关性达显著水平（P ＜0．05）.长期化肥配施有机肥有利于土壤有机碳的积累.土壤易氧化有机碳是反映土壤碳素动态变化灵敏而有效的指标,该指标为培肥地力、增加土壤活性有机质含量提供了量化依据.     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物量碳、氮、磷的影响

为研究长期不同施肥方式对土壤微生物量碳、氮、磷含量的影响,以国家黄土高原农业生态试验站长期定位施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,应用氯仿熏蒸-浸提法和生态化学计量比,研究了30 a不同施肥方式下土壤微生物量碳、氮、磷含量变化及其与土壤基本理化性状的关系。结果表明:长期施肥较CK处理均能提高土壤微生物量氮、磷含量;与CK相比,施用化肥处理的微生物量碳含量均有所降低,而微生物量氮、磷含量显著提高;除NM处理外,施用有机肥处理的土壤微生物量碳、氮、磷含量较CK处理均显著提高。长期单施化肥、有机肥和化肥有机肥配施处理的微生物量C∶N显著低于CK处理,等量施磷处理(P、NP、PM、NPM)的微生物量C∶P、N∶P均低于CK和其余施肥处理,而NM处理的微生物量C∶P、N∶P显著高于其余处理。冗余分析显示,土壤全氮(F=13.9,P=0.002)对土壤微生物生物量影响最大,解释了微生物量变化的5.3%,各理化性质的影响顺序为全氮全磷pH有机质;相关性分析表明,土壤微生物量碳、磷分别与土壤有机质、全氮、全磷呈显著正相关,土壤微生物量氮与有机质、全氮呈显著正相关。长期单施化肥使土壤酸碱度发生改变,对微生物的生命活动产生抑制作用。而长期化肥配施有机肥能不同程度提高土壤养分含量,促进土壤微生物的生长繁殖,进而增强微生物对碳、氮、磷等元素的吸收利用,对于提高土壤肥力和肥料利用率具有重要意义。     

有机无机肥配施对麦-稻轮作系统土壤微生物学特性的影响

采用盆栽试验研究了不同比例有机无机肥配施对连续4茬麦-稻轮作后土壤微生物学特性的影响。结果表明,与对照相比,单施化肥处理促进了土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的增加,提高了土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶活性,降低了过氧化氢酶活性,提高了放线菌的数量,但对土壤细菌、真菌数量的影响不明显;有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵、土壤酶活性及3大类土壤微生物数量显著高于单施化肥及对照处理;土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵和3大类微生物数量随着有机肥配施比例的提高而增加,以配施30%有机肥处理的最高;土壤酶活性综合指数以配施20%有机肥处理的最高。可见,化肥配施有机肥特别是配施中高量有机肥更有利于改善土壤微生物学特性,提高土壤生产能力。     

不同模式长期定位施肥对土壤微生物区系的影响

【目的】研究不同模式长期定位施肥处理对土壤微生物数量及微生物量碳、氮、磷的影响。【方法】采用微生物培养法及氯仿熏蒸提取法,研究15种施肥模式对微生物数量及微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的影响,并进行了相关性分析。【结果】不同施肥处理对土壤微生物的影响:细菌放线菌真菌,对微生物量的影响:MBPMBNMBC;土壤细菌数量最大值出现在M1(有机肥)处理,土壤放线菌数量最大值出现在M2(有机肥)处理,土壤真菌数量最大值出现在M1NPK(有机肥和无机肥配施)处理。MBC和MBN最大值均出现在M1处理,MBP最大值出现在M2NPK(有机肥和无机肥配施)处理。相关分析的结果表明,MBC含量与土壤微生物数量呈显著正相关。【结论】有机肥的施入可明显地增加土壤微生物数量;有机肥和无机肥配施中,化肥的减量可增加MBC、MBN含量。氮、磷肥在合理范围内的施用可明显促进微生物对氮、磷的吸收,显著增加了MBN、MBP含量。氮肥的施入可明显加速土壤肥力的流失,使土壤由细菌型向真菌型转变;施用有机肥会使土壤更加肥沃。     

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。     

添加不同养分培养下水稻土微生物呼吸和群落功能多样性变化

 【目的】研究不同养分培养条件下水稻土（黄泥土）微生物量碳、氮,呼吸强度及微生物功能多样性等指标,为正确认识集约化农业利用条件下,施肥特别是大量施用化肥对土壤质量以及农业可持续发展的影响提供参考依据。【方法】采用发育于河湖相沉积物的黄泥土表层土壤,通过室内培育试验,观测了不同施肥处理下微生物量碳氮、呼吸强度,分析了不同施肥处理对水稻土微生物群落功能多样性的影响。【结果】整个培养过程中,微生物碳含量情况为：化肥配施2%秸秆或2%猪粪＞对照及化肥配施0.5%秸秆或0.5%猪粪＞单施化肥处理;土壤微生物量氮：化肥配施2% 秸秆＞对照、化肥配施2% 猪粪或0.5% 秸秆＞单施化肥处理;不同施肥处理的土壤呼吸强度和代谢熵总体上呈波动下降趋势;整个培养过程中,化肥配施2% 秸秆或者猪粪处理的土壤呼吸强度大于其它施肥处理;微生物代谢熵的关系为：化肥配施2%秸秆或者2%猪粪及单施3倍常规化肥＞化肥配施0.5% 秸秆或0.5%猪粪及单施0.5倍常规化肥＞对照及常规施肥量处理;BIOLOG分析表明,大量施肥,特别是大量施用化肥处理降低了微生物对碳源的利用能力和微生物多样性。【结论】土壤微生物生物量,土壤呼吸及微生物多样性可以灵敏地反映集约利用下土壤质量的变化,在高度集约利用农业下,大量的施肥,特别是化肥降低土壤的生物量及活性,不利于土壤肥力的保持和农业的可持续发展。     

Improvement of soil fertility and rice yield after long-term application of cow manure combined with inorganic fertilizers

Fertilization is an effective technique to improve soil fertility and increase crop yield. The long-term effects of different fertilizers on soil considerably vary. Over 38 consecutive years of different fertilization positioning experiments in a double cropping rice field of Qiyang Red Soil Experimental Station, seven different fertilization treatments including CK (no fertilization), NPK (nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer), M (cow manure), NPKM (nitrogen, phosphorus, and potassium with cow manure), NPM (nitrogen and phosphorus with cow manure), NKM (nitrogen and potassium with cow manure), and PKM (phosphorus and potassium with cow manure) were applied to study the effects on rice yield, soil fertility, and nutrient apparent balance in a paddy field. The results showed that the annual average yields of rice in NPKM, NPM, NKM, PKM, M, NPK and CK treatments ranged from 6 214 to 11 562 kg ha^–1. Yields under long-term organic and inorganic treatments (NPKM, NPM, NKM and PKM) were 22.58, 15.35, 10.53 and 4.41%, respectively, greater than under the NPK treatment. Soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), available nitrogen (AN) and available potassium (AK) concentration with long-term organic and inorganic treatment (NPKM, NPM, NKM and PKM) were significantly higher than in inorganic fertilizer (NPK) treatments. Soil total phosphorus (TP) and available phosphorus (AP) contentration with organic fertilizer combined with inorganic N and P fertilizer treatment (NPKM, NPM and PKM) were significantly higher than with inorganic fertilizer alone (NPK treatments). The average annual rice yield (11 562 kg ha^–1), SOC (20.88 g kg^–1), TN (2.30 g kg^–1), TP (0.95 g kg^–1), TK (22.50 g kg^–1) and AP (38.94 mg kg^–1) concentrations were the highest in the NPKM treatment. The soil AN concentration (152.40 mg kg^–1) and AK contentration (151.00 mg kg^–1) were the highest in the NKM treatment. N and P application led to a surplus of nitrogen and phosphorus in the soil, but NPKM treatment effectively reduced the surplus compared with other treatments. Soils under all treatments were deficient in potassium. Correlation analysis showed that SOC, TN, AN, TP, and AP contentration was significantly correlated with rice yield; the correlation coefficients were 0.428, 0.496, 0.518, 0.501, and 0.438, respectively. This study showed that the combined application of N, P, and K with cow manure had important effects on rice yield and soil fertility, but balanced application of N, P, and K with cow manure was required.     

Effects of Organic Manure Application with Chemical Fertilizers on Nutrient Absorption and Yield of Rice in Hunan of Southern China

To evaluate the effect of organic manure application with chemical fertilizers on rice yield and soil fertility under long-term double-rice cropping system, a six year field experiment was conducted continually in the paddy soil derived from Quaternary red clay in Hunan Province of southern China. Four different treatments, i.e., no nitrogen with chemical P and K （PK）, swine manure only （M）, N, P and K chemical fertilizers only （NPK）, and half chemical fertilizers combined with half swine manure （NPKM） with four replications were included. Each N, P and K application rate was the same at all the treatments （except the N application rate at PK） and N application rate was 150 kg N ha^-1. All fertilizers were applied to soil tillage layer with once application as baseal fertilizers. The nutrients uptake rate, grain yield, nitrogen use efficiency, and soil organic matter content at each treatment were investigated. The NPKM treatment achieved the highest mean annual yield of 12.2 t ha^-1 （68% higher than that of PK）. Higher dry matter accumulation and nutrients absorption were observed during the middle-late growth period in the NPKM treatment, with higher panicle number per unit and filled-grain number per panicle. Its average nitrogen use efficiency was 36.3% and soil organic matter increased by 18.5% during the experimental period in the NPKM treatment, which were significantly higher than those in the NPK treatment. Organic manure application with chemical fertilizers increased the yield and nitrogen use efficiency of rice, reduced the risk of environmental pollution and improved soil fertility greatly. It could be a good practical technique that protects the environment and raises the rice yield in this region.     

长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响

 【目的】研究长期有机无机肥料配施条件下土壤微生物学特性(土壤微生物量、土壤酶活性)与土壤质量的关系,阐明土壤微生物对土壤健康的生物指示功能。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4 提取法和化学分析法分析了长达15年不同施肥处理的农田土壤微生物量碳、微生物量氮（SMBC、SMBN）和土壤酶活性之间的差异及其调控土壤肥力的作用。【结果】长期不同施肥处理土壤中SMBC变化介于96.49～500.12 mg•kg-1之间,SMBN变化介于35.89～101.82 mg•kg-1之间;单施化肥（NPK）与不施肥的CK相比,SMBC、SMBN、微生物商（qMB）、微生物量碳/氮比（SMBC/SMBN）、脲酶（Urease）活性以及土壤有机质（SOM）、全氮（STN）、全磷（STP）含量都有所提高;化肥与猪厩肥或秸秆还田配合施用,上述土壤微生物学特性以及土壤养分状况比单施NPK处理得到进一步改善,猪厩肥增量处理（NPKM+）效果最明显。同时,在北京褐潮土石灰性土壤上（pH 8.0左右）长期施有机肥有一定降低土壤pH的效应。SMBC、SMBN、Urease活性与SOM、STN、STP含量呈极显著正相关关系;SMBC/SMBN与SOM、 STN含量呈显著正相关关系;qMB、过氧化氢酶（Catalase）活性与SOM、STN 、STP含量无显著相关关系;除过氧化氢酶外,土壤pH值与其它土壤微生物学特性指标呈极显著负相关关系。【结论】长期有机无机肥料配施可提高土壤微生物量碳氮、脲酶活性。化肥与增量猪厩肥配施对增强土壤肥力效果最好;土壤微生物学特性可以反映土壤质量的变化,并可用作评价土壤健康的生物指标。     

长期施肥对黄泥田碳和氮及氮素利用的影响

 【目的】研究长期施肥下南方黄泥田碳和氮的变异规律及其与硝态氮累积的关系,阐明影响硝态氮累积的主要因素。【方法】以25年定位试验为平台,通过室内分析和统计分析,研究不施肥、施化肥和有机无机肥配施处理条件下黄泥田有机碳（SOC）、全氮（TN）、微生物量碳、微生物量氮和氮素利用率的变化及与硝态氮累积的相关关系。【结果】（1）双季稻区,在提高土壤SOC、TN、碱解氮、微生物量碳和微生物量氮含量方面,有机无机肥配施明显优于单施无机肥,并以配施高量（70%）或低量有机肥（30%）效果最佳。（2）在等养分量条件下,与施无机肥处理相比,配施高量或低量有机肥处理在土壤硝态氮含量和累积量均有显著增加,有机无机肥等比例配施处理的硝态氮含量和累积量有大幅减少,与不施肥处理基本相当。【结论】提高土壤质量以配施高量有机肥效果最好,降低土壤中硝态氮累积量以等比例配施有机无机肥效果最佳。因此,从提高土壤质量和保护生态环境方面考虑,该区域有机无机肥配施应注意配施比例。影响硝态氮累积的因素主要有土壤有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮,其中最直接的影响因素是土壤微生物量碳。     

Long-term organic and inorganic fertilizations enhanced basic soil productivity in a fluvo-aquic soil

The improvement of soil productivity depends on a rational input of water and nutrients, optimal field management, and the increase of basic soil productivity(BSP). In this study, BSP is defined as the productive capacity of a farmland soil with its own physical and chemical properties for a specific crop season under local field management. Based on 19-yr data of the long-term agronomic experiments(1989–2008) on a fluvo-aquic soil in Zhengzhou, Henan Province, China, the decision support system for agrotechnology transfer(DSSAT ver. 4.0) crop growth model was used to simulate yields by BSP of winter wheat(Triticum aestivium L.) and summer maize(Zea mays L.) to examine the relationship between BSP and soil organic carbon(SOC) under long-term fertilization. Five treatments were included:(1) no fertilization(control),(2) nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers(NPK),(3) NPK plus manure(NPKM),(4) 1.5 times of NPKM(1.5NPKM), and(5) NPK plus straw(NPKS). After 19 yr of treatments, the SOC stock increased 16.7, 44.2, 69.9, and 25.2% under the NPK, NPKM, 1.5NPKM, and NPKS, respectively, compared to the initial value. Among various nutrient factors affecting contribution percentage of BSP to winter wheat and summer maize, SOC was a major affecting factor for BSP in the fluvo-aquic soil. There were significant positive correlations between SOC stock and yields by BSP of winter wheat and summer maize(P0.01), and yields by BSP of winter wheat and summer maize increased 154 and 132 kg ha~(–1) when SOC stock increased 1 t C ha~(–1). Thus, increased SOC accumulation is a crucial way for increasing BSP in fluvo-aquic soil. The manure or straw combined application with chemical fertilizers significantly enhanced BSP compared to the application of chemical fertilizers alone.     

基于AMMI模型评价长期定位施肥对双季稻总产量稳定性的影响

【目的】研究长期不同施肥对双季稻产量演变和稳定性的影响。【方法】以25年定位施肥试验为平台,采用AMMI模型对影响双季稻总产量稳定性的施肥处理、环境和二者互作进行分析。【结果】（1）施肥处理与环境互作（F×E）平方和占方差分析总平方和的9.78%,达到了极显著差异水平（P＜0.01）,AMMI模型的交互效应主成分（IPCA）前三项累计解释了88.46%的互作平方和,其稳定性参数（Di值）与Shukla变异系数和变异系数的相关系数分别为0.97和0.83,均达到了极显著相关。（2）均衡施化肥可以有效提高双季稻产量和产量稳定性,在等量养分条件下配施有机肥进一步提高了其产量和产量稳定性,其中在产量方面,配施30%、50%和70%有机肥处理较均衡施化肥处理（NPK）分别提高6.15%、3.88%和7.75%;在稳定性方面,分别提高25.91%、59.78%和29.31%。【结论】AMMI模型很好地解释了施肥处理与环境的互作效应,是评价长期施肥条件下双季稻产量稳定性的有效方法。根据分析结果得出,有机无机肥配施是该区域双季稻高产和稳产的最佳施肥措施,其中等比例配施有机无机肥在产量相对较高的条件下（与均衡施化肥处理相比）稳定性最好;30%有机肥配施70%化肥和70%有机肥配施30%化肥两个处理在稳定性相对较好的情况下产量最高、适应性最强。     

长期增施有机肥/秸秆还田对土壤氮素淋失风险的影响

【目的】研究长期增施有机肥/秸秆还田对作物产量及土壤氮素淋失风险的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量及降低农业面源污染风险提供依据。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,研究长达27年不同施肥处理对冬小麦-夏玉米产量、土壤肥力、氮素淋失风险和土壤氮素剖面分布的影响,试验共设置5个施肥处理,即：对照（CK）;氮磷钾（NPK）;氮磷钾+有机肥（NPKM）;氮磷钾+过量有机肥（NPKM+）;氮磷钾+秸秆还田（NPKS）。【结果】（1）在27年的不同施肥处理中,长期增施有机肥/秸秆还田均能使作物增产,改善土壤肥力。其中,增施有机肥处理尤为显著,与NPK相比,NPKM、NPKM+处理提高小麦和玉米产量分别为41%-50%和30%-32%;增加0-20 cm表层土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量分别为62%-121%、107%-187%;但降低小麦、玉米氮肥偏生产力（PFP_N）分别达22%-32%、27%-41%。而NPKS处理对作物增产及提升土壤肥力的作用低于增施有机肥处理,对小麦产量、玉米产量、SOC、TN含量的增幅分别为24%、6%、9%、97%,但提高小麦季PFP_N为216%、降低玉米季PFP_N为40%。（2）长期增施有机肥/秸秆还田处理中,0-20 cm表层土壤SOC、TN、硝态氮（NO₃^--N）、可溶性碳氮等养分含量以及氮矿化速率、硝化潜势等微生物学过程显著高于20-200 cm,说明长期增施有机肥/秸秆还田等外源碳的添加对土壤养分及微生物学过程的影响主要发生在表层。（3）与NPK相比,NPKM处理能够显著增加100-200 cm深层土壤中NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为17.8-26.1 mg·kg^-1;而NPKS处理在一定程度上能够增加0-100 cm土层NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为3.6-13.4 mg·kg^-1,表明增施有机肥会促进土壤NO₃^--N的向下迁移,而秸秆还田对土壤NO₃^--N具有一定的固持作用。此外,由于有机肥和秸秆带入的氮素, NPKM、NPKM+、NPKS处理氮盈余比NPK处理增加312%、1 037%、953%,大大增加了土壤氮素淋失风险。【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥/秸秆还田会提高作物产量、增强土壤肥力,但会提高土壤氮盈余量,提高氮素淋失风险,尤其是增施有机肥会大大增加氮素淋失风险。     

有机无机肥配施比例对红壤稻田水稻产量和土壤肥力的影响

 【目的】综合评价中国南方双季稻地区化肥有机肥配合施用下水稻产量及土壤肥力效应。【方法】在江西双季稻区进行连续25年的田间定位试验,比较不施肥（CK）、施用化肥（NPK）、等养分条件下70%化肥配合施用30%有机肥（70F＋30M）、50%化肥配合施用50%有机肥（50F＋50M）、30%化肥配合施用70%有机肥（30F＋70M）的水稻产量和土壤肥力变化。【结果】有机无机肥配施,早晚稻平均产量比不施肥（CK）增产幅度为65.4%－71.5%（P＜0.05）,比施化肥（NPK）增产幅度为3.9%－7.8%（P＜0.05）,其中,以30F+70M处理产量最高,年产量达 12 346.90 kg?hm-2。高量有机肥配施处理与化肥处理、低量有机肥配施处理的产量差均呈逐步增加趋势。对土壤肥力的研究表明,长期不施肥会降低土壤肥力,长期平衡单施化肥（NPK）具有明显培肥地力的作用,有机无机肥配施培肥地力作用更明显。【结论】红壤稻田系统的增产和稳产性能均以有机无机肥配施最好,高量有机肥更有利于稻田持续增产,有利于红壤稻田土壤培肥。     

不同施肥方式下黑土有机碳的变化规律研究

通过长期定位试验研究了施肥对黑土有机碳总量、组成、品质的影响。试验设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥与化肥配施(NPKM)和秸秆与化肥配施(NPKS)4个处理。结果表明:施肥有利于土壤有机碳及有机碳各组分含量的增加。各处理有机碳及各组分含量的高低表现为:NPKM>NPKS>NPK>CK。单施化肥使土壤的HA/FA比值降低,胡敏酸的E4/E6比值提高,使各形态碳含量增加,Kos值降低,但变化较小。有机物质与化肥配施能使土壤的HA/FA比值和E4/E6比值都有所提高,显著地增加土壤中活性有机碳的含量,降低土壤有机碳的Kos值,其中NPKM处理效果更好。长期有机肥与化肥配施,对改善土壤腐殖质的腐殖化程度和提高其活性,降低土壤有机碳的抗氧化能力,提高土壤养分供应能力具有良好的作用,是保持土壤肥力的最优施肥方式。     

Dynamics of organic carbon and nitrogen in deep soil profile and crop yields under long-term fertilization in wheat-maize cropping system

Soil organic carbon(SOC) and nitrogen(N) are two of the most important indicators for agricultural productivity. The primary objective of this study was to investigate the changes in SOC and N in the deep soil profile(up to 100 cm) and their relationships with crop productivity under the influence of long-term(since 1990) fertilization in the wheat-maize cropping system. Treatments included CK(control), NP(inorganic N and phosphorus(P) fertilizers), NPK(inorganic N, P and potassium fertilizers),...