长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响

长期施用有机肥、化肥或二者配合施用均增加了土壤全氮、碱解氮、酸解氮和植物吸收氮量,提高了土壤氮的有效性,其后效可保持至第3年;土壤腐殖质的胡敏酸氮减少,富里酸氮增加。富里酸氮易被6mol/L HCl水解,水解氮占71.4％～74.2％;胡敏酸氮比较稳定,水解氮占40％～45％。在水解氮中,氨基氮的比例为2/3～3/4,铵态氮为1/4～1/3。胡敏酸中非水解氦的主要成分是杂环化合物氮(37.5％～52.5％),其次是苯系化合物氮(31％～35.2％)和非苯系化合物氮(10.6％～26.7％)。长期施用有机肥和化肥,杂环氮比例减少,苯系和非苯系化合物氮比例增加。胡敏酸表层氮占1/3左右,核心氮占2/3左右,施用有机肥和化肥,胡敏酸表层氮增加,核心氮降低。     

长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤腐殖质组分碳和氮的影响

通过对华北平原小麦–玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层（0—20 cm）土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮的影响。试验设化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）,全部施用有机肥（OM）,一半有机肥+化肥NPK（1/2OMN）及不施肥（CK）共7个处理。结果表明,各施肥处理均能在不同程度上增加土壤腐殖质（胡敏酸、富里酸和胡敏素）及活性腐殖质（活性胡敏酸和活性富里酸）组分碳和氮含量,提高可浸提腐殖质（胡敏酸和富里酸）及活性腐殖质组分碳和氮分配比例;但施肥对土壤活性腐殖质组分碳和氮含量的增加率均分别高于腐殖质组分碳和氮。各处理土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮含量均为OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理;而化肥处理中NPK均衡施用效果最好。说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤腐殖质及活性腐殖质组分碳和氮的关键;活性腐殖质组分碳和氮较腐殖质组分碳和氮对施肥措施的响应更灵敏。     

不同施肥处理对棕壤腐殖酸组成和性质的影响

23年定位试验结果表明:施用有机肥可提高土壤腐殖酸含量, HA/FA升高,土壤胡敏酸的羧基/酚羟基比升高,E4 /E6 值较高。施化肥处理HA/FA下降,羧基/酚羟基比下降,E4 /E6 值下降。有机无机配施HA/FA下降较明显,其它指标介于有机肥和化肥之间。有机无机配施处理土壤活性胡敏酸平均含量高于有机肥和化肥。松结态腐殖酸占总腐殖酸的10% ~20%。胡敏酸占3% ~8%,富里酸占6% ~11%。施肥可显著降低松结态腐殖酸、胡敏酸和富里酸的比例。化肥的施用可促进紧结态的腐殖酸向松结态的转化,加速地力的消耗。有机无机配施处理可较大幅度地提高松结态胡敏酸的比例,而减低松结态富里酸的比例。     

长期施用化肥和有机肥下潮土干团聚体有机氮组分特征

依托中国科学院封丘农业生态实验站长期施肥试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机肥配施(1/2OM)、有机肥(OM)处理,对比研究27a连续施用化肥和有机肥对土壤机械稳定性团聚体及其有机氮组分的影响。结果表明,长期施用有机肥显著提高了耕层土壤中大于2 mm团聚体的比例,较CK提高了33%,较NPK增加了17%。施肥显著提高耕层团聚体中有机氮含量,以OM处理效果最明显,大于2 mm、2～0.25 mm、小于0.25 mm团聚体中酸解有机氮含量分别为776.4、837.7、625.3 mg·kg~(-1)。各团聚体中有机氮以酸解铵态氮为主,氨基糖态氮最少。长期单施化肥主要提高了大于2 mm团聚体中酸解铵态氮比例,施用有机肥提高了氨基酸态氮和酸解未知态氮含量及分配比例。长期施用有机肥使潮土结构明显改善,有利于耕层团聚体中全氮及有机氮各组分的积累,氨基酸态氮、氨基糖态氮、非酸解有机氮主要赋存于2～0.25 mm团聚体中,而酸解铵态氮和酸解未知态氮在大于2 mm团聚体中分布较多,有效地提高了土壤供氮能力。     

长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅰ对土壤腐殖质积累及其品质的影响

长期施用有机肥和化肥,对土壤腐殖质积累和改善品质的作用研究,于1986～1991在俄罗斯季米里亚捷夫农学院等地进行。主要结果如下:.1.有机肥对土壤腐殖质的积累作用大于NPK化肥。施肥所增加的土壤腐殖质,除了砂壤土外,主要是在0～60cm土层,60cm以下土层施肥效果不明显。.2.长期施用有机肥和NPK化肥,提高了胡敏酸组分Ⅰ(游离的及与活性R₂O₃结合态)的含量和腐殖酸相对迁移率,而与Ca⁺⁺离子结合的胡敏酸组分Ⅱ含量下降。由于胡敏酸组分Ⅱ与Ca⁺⁺离子结合减弱,增加了腐殖质在水中的溶解,使之在大雨或大量灌水时易于淋失。.3.施用有机肥和NPK化肥,水溶性腐殖物质的含量明显提高,缓解了干旱条件下土壤高浓度矿物盐的影响。.4.长期施肥提高了土壤的亲水性;其膨胀容积、膨胀速度常数、土壤吸水量、土壤表面积等指标均不同程度的提高,但砂壤土增加了幅度低于粉砂壤土和粘壤土。.5.胡敏酸甲氧基功能团的含量多寡是衡量土壤腐殖质化的重要指标。试验表明,长期施肥下低肥力酸性土壤中胡敏酸甲氧基含量提高了46％～300％,高肥力非酸性土壤提高了17％～32％。     

华北地区施用有机肥对土壤氮组分及农田氮流失的影响

为研究有机肥施入土壤后引起的土壤氮组分含量变化对农田氮流失的影响,采用小区试验,并结合田间原位模拟降雨试验,分析施用的有机肥中氮组分的量、土壤氮含量、农田氮素流失浓度及流失量三者间的关系。结果表明:有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮含量占全氮比例分别为28.6%～40.6%,21.3%～33.2%,平均为35.4%、26.4%,是有机肥氮的主要组分;随着单位面积施入农田的有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮(均为可矿化氮)的量增加,0～20 cm土层土壤可矿化氮含量也增加,二者呈极显著正相关;随着耕层土壤中可矿化氮含量增加,农田渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度增高,二者呈显著或极显著正相关;随着施用有机肥中可矿化氮的量增多,径流液中总氮、水溶性总氮流失量增加,渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度及流失量增高,分别呈显著和极显著正相关。因此,农田中高量施入有机肥,可造成土壤可矿化氮含量增加,农田氮素流失风险也随之增大。     

长期定位施肥对潮土有机氮组分和有机碳的影响

利用河南封丘潮土的13年长期施肥试验,采用Bremner法研究了潮土耕层有机氮组成的变化,分析了长期施肥对土壤有机氮组份和有机碳含量的影响。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥或有机肥与化肥配施显著提高了土壤全氮、酸解有机氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、非酸解有机氮和有机碳的含量。有机氮主要由酸解铵态氮和氨基酸态氮组成,其次为酸解未知态氮和非酸解有机氮,氨基糖态氮含量最小。施有机肥尤其利于氨基酸态氮和非酸解有机氮的形成。施肥处理的酸解有机氮占全氮的比例减小,主要是由氨基酸态氮、酸解铵态氮占全氮的比例减小所致。与1989年试验开始时的土壤初始值相比,施有机肥能提高土壤全氮含量和有机质含量。在供应等氮磷钾的情况下,有机无机配施增加了土壤供氮能力、有机质含量和作物产量,是维持土壤肥力和保护环境最优的施肥方式。     

长期施肥下潮土全氮、碱解氮含量与氮素投入水平关系

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下潮土全氮和碱解氮含量演变特征及其与氮素投入水平的关系进行研究。结果表明,不施氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量基本保持平衡或者缓慢增加;长期施用化学氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量均有所增加;施用有机肥和秸秆还田处理,土壤全氮和碱解氮含量均显著提高。单施化学氮肥处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量增加0.017 mg/kg;而氮磷钾化肥配施有机肥和氮磷钾化肥并秸秆还田处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量分别增加0.049和0.035 mg/kg。施氮磷钾处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量增加0.001 mg/kg;而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量均增加0.004和0.004 mg/kg。总的来说,施用化学氮肥、有机肥配施化肥及秸秆还田处理增加氮素投入量均可以提高土壤全氮及碱解氮含量,且有机肥配施化肥及秸秆还田处理优于单施化肥。综上所述,增施有机肥及秸秆还田对于提升土壤肥力及实现农业可持续发展具有深远意义。     

长期不同施肥对茶园土壤碳氮磷构成的影响

从浙西茶区采集了34个茶园表层土壤,按施肥模式分为施用有机肥+化肥、单施化肥和不施肥等3组茶园,用化学分析方法研究了长期不同施肥下茶园土壤碳、氮、磷库的变化特点。结果表明,3组施肥模式之间的茶园土壤p H和有机碳含量差异不明显;单施化肥或有机肥+化肥的茶园土壤全磷、全氮和有效磷含量明显高于不施肥茶园;全磷与全碳的比例(P/C)和全氮与全碳的比例(N/C):化肥有机肥+化肥不施肥;施用有机肥+化肥土壤的有机质结合态磷比例明显高于单施化肥和不施肥土壤,单施化肥土壤的钙结合态磷的比例明显高于施有机肥+化肥和不施肥土壤,不施肥土壤的闭蓄态磷的比例高于施有机肥+化肥和单施化肥土壤;单施化肥土壤具有较高的NO3--N/NH4+-N比和无机氮含量;施用有机肥+化肥土壤有较高比例的颗粒态有机碳、活性有机碳和微生物生物量碳。基于19项分析指标应用主成分分析方法对研究的34个土壤进行聚类的结果也表明,土壤之间碳、氮、磷库组成的差异主要与施肥模式有关。施用有机肥+化肥的茶园土壤养分较为协调。     

有机肥替代氮化肥对叶菜产量品质和土壤氮淋失的影响

有机氮替代化肥氮是化肥减施的措施之一。2015和2016年2 a连续种植5季叶菜类蔬菜,研究有机氮替代化肥氮对叶菜产量、品质和土壤氮淋失的影响。结果表明:小白菜和生菜有机肥氮替代化肥氮的比例达到25%,而大白菜秧替代比例达到25%～50%时能够获得与常规施肥相当的叶菜产量。有机氮替代比例达到50%以上可以显著降低小白菜硝酸盐含量,仅100%施用有机肥氮才能显著降低生菜和大白菜秧硝酸盐含量,而在第5季有机氮替代化肥氮处理均提高了小白菜Vc含量。不同施肥处理对生菜游离氨基酸、可溶性糖和糖酸比的影响较小,高量有机肥氮替代化肥氮比例(50%～100%)对小青菜可溶性糖和糖酸比的影响主要在第一季,100%施用有机肥氮才能增加大白菜秧可溶性糖和总酸的含量。随着有机氮替代比例的增加,土壤中铵态氮和硝态氮含量逐渐降低,与单施化肥相比,有机肥氮替代化肥处理0～20cm土壤硝态氮和铵态氮减少了10.67%～16.11%和23.13%～69.03%,而20～40cm土壤硝态氮和铵态氮减少了21.15%～60.77%和2.04%～10.20%。因此,对于叶菜类蔬菜而言,有机肥氮替代25%～50%化肥氮能够获得较好的产质量并减少硝态氮环境风险。     

长期施肥对黑土团聚化作用及碳、氮含量的影响

利用田间定位试验,研究了长期施用有机肥和化肥对黑土团聚化作用及碳、氮含量的影响。团聚体分级结果表明,小团聚体是土壤的主要组成部分,占土壤重量的48.86%~60.24%。长期施用有机肥可显著增加土壤中大团聚体的比例,提高土壤团聚体的稳定性;而化肥的施用则增加了土壤中微团聚体和粉+黏粒的含量,降低土壤团聚体的稳定性。施用有机肥能显著增加土壤有机碳和总氮的含量,而化肥只有与有机肥配施时才能显著增加土壤有机碳和总氮的含量。有机肥的施用能够降低土壤C/N,表明有机肥的施用更有利于土壤氮素水平的提高。     

长期地膜覆盖对土壤氮素状况的影响

定位试验结果表明,长期地膜覆盖对棕壤全氮影响较小,而碱解氮含量平均下降6.46mg/kg。覆膜土壤上层NO3-N含量明显增加。有机氮各组分在覆膜条件下发生较大变化,其中氨基酸态氮的绝对和相对数量下降显著,各处理平均下降21.6mg/kg和2.0％。覆膜使土壤微生物体氮量增加。试验结果还表明,施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NO3-N和有机氮的含量,施用有机肥明显地提高了微生物体氮的含量,是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。     

有机肥和化肥长期配合施用对土壤及不同粒级供氮特性的影响

通过间隙淋洗培养试验 ,研究水旱轮作下有机肥与化肥长期配合施用后土壤及不同粒级中氮的矿化特性。结果表明 ,经 14年 2 9茬连续施肥后土壤氮素矿化势明显增加 ,不同处理间的顺序为 :猪粪 化肥 (3 10mgkg- 1) >秸秆 化肥 (2 98mgkg- 1) >化肥 (2 76mgkg- 1) >对照 (2 0 4mgkg- 1)。长期施肥对土壤氮素矿化速率常数影响较小 ,反映了在相同土壤条件下有机氮矿化的共性。经 16周连续培养各处理土壤氮素的矿化率均在 17%左右。土壤不同粒级中氮的矿化量和矿化势均为 0～ 2 μm >2～ 10 μm >50～ 10 0 μm >10～ 50 μm ,有机肥与化肥长期配合施用显著增加了 0～ 2和 2～ 10 μm粒级氮的矿化势和矿化量。与盆栽试验结果相比 ,培养过程矿化释放的氮明显高于同期土壤的供氮量 ,表明在使用矿化氮评价土壤供氮能力时必须加以矫正。     

有机肥施用年限对碱化草甸土腐殖质组成的影响

以黑龙江省肇州县永乐镇15年的长期施用有机肥试验为平台,分析了有机肥不同施用年限对碱化草甸土腐殖质组成和胡敏酸光学性质的影响.农牧结合长期施用有机肥,使土壤中总有机碳含量以及腐殖质中胡敏酸碳、胡敏素碳含量随改良年限的增加而增加,分别提升了116.3％、120.7％和259.2％,与对照比较差异显著,对富里酸碳含量的影响不大;同时胡敏酸与富里酸的比值也提高了129.2％,土壤的理化性质得到了改善;使色调系数(△logK)在15年间总体呈增大趋势,提高了35.7％.为利用农牧结合的方式改良碱化草甸土提供依据.     

长期地膜覆盖对棕壤剖面中NH_4~+-N和NO_3~--N动态变化的影响

棕壤长期定位试验结果表明,覆膜使表层土壤中NH4+-N含量明显增加,并使各个层次NO3--N含量都有所增加,有效地减少了NO3--N的淋失。研究同时表明施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NH4+-N、NO3--N含量,而施用单一的氮肥则对土壤碱解氮几乎没有影响。因此,有机肥与无机肥配合施用是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。     

长期施肥条件下水稻土有机氮组分及矿化特性研究

为探明长期定位试验条件下不同施肥处理和地下水位对水稻土有机氮组分及其矿化特性的影响,采用Keeney和Bremer酸解法对土壤有机氮进行分组研究,并利用改进后的Warning淹水培养-间歇淋洗法研究水稻土有机氮矿化特性。结果表明,不同处理土壤酸解氮占全氮的61.2%～64.4%,其中酸解未知氮,氨基酸态氮,氨态氮和氨基糖态氮分别占全氮26.9%～34.0%,13.0%～18.0%,12.6%～14.3%和2.3%～4.7%。恒温淹水培养106d后,以酸解未知氮降幅最大,且酸解未知氮与土壤氮矿化势之间有显著的正相关关系(r=0.865*),表明酸解未知氮是土壤可矿化态氮的主要贡献者。有机肥处理土壤矿化氮累积量及氮矿化势显著高于化肥处理,表明长期施用有机肥是提高土壤供氮潜力的有效手段。此外,低水位土壤矿化氮累积量及氮矿化势略高于高水位土壤。     

长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响

以潮土、旱地红壤和红壤性水稻土为研究对象 ,探讨了长期施肥对土壤腐殖质含量的影响。结果表明 ,长期施用 NPK化肥、有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土、旱地红壤和红壤性水稻土耕层的有机质、腐殖质和活性腐殖质含量 ,其中胡敏酸、富里酸也相应地增加 ,但以有机无机肥配施的效果最好。施有机肥或有机无机肥配施还能提高土壤腐殖质的胡 /富比值。施肥对土壤有机质的影响不仅局限于土壤耕层 (0～ 2 0 m) ,而且影响耕层以下层次 ,但以 0～ 6 0 cm土层的效果显著 ,且以潮土的效果明显     

不同处理牛粪对植菜土壤腐殖质结构特征的影响

通过元素组成分析法、红外光谱分析法(IR)、核磁共振光谱分析法(13 C-NMR)等现代分析方法,研究施用新鲜牛粪、腐解牛粪和蛴螬牛粪2a后对植菜轮作土壤胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的影响。结果表明,与单施化肥(CK)相比,不同牛粪处理对植菜土壤胡敏酸和富里酸的元素组成影响有较大的差异,各牛粪处理均引发植菜土壤胡敏酸C含量和C/H降低,O含量、O/C和(N+O)/C升高,富里酸C含量和C/N升高,N、O含量和O/C降低,降低了植菜土壤胡敏酸的缩合程度,升高了土壤胡敏酸的氧化程度和极性,降低了植菜土壤富里酸的氧化程度。不同牛粪处理使植菜土壤胡敏酸的脂肪族化合物减少,且均含有苯基碳、酚羟基C、芳香醚和(或)与O、N等取代基邻、对位的连H芳香C,使芳构化程度增加,富里酸的脂肪族化合物增加,芳香类、羧基类化合物减少,芳构化程度降低。不同牛粪处理的植菜土壤未改变土壤腐殖质的基本结构特征,只引起植菜土壤的结构单元和官能团数量上的差异。     

川南坡地不同退耕模式对土壤腐殖质及团聚体碳和氮的影响

通过对川南坡地进行退耕试验,研究坡地退耕成慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹林和弃耕地对土壤腐殖质及团聚体碳和氮的影响。结果表明,坡地退耕5年后土壤腐殖质(胡敏酸、富里酸和胡敏素)、活性腐殖质(活性胡敏酸和活性富里酸)及团聚体碳和氮含量、胡敏酸与富里酸比值和胡敏酸E4/E6值,以及可浸提腐殖质(胡敏酸和富里酸)、活性腐殖质及>0.25mm各粒径团聚体碳和氮分配比例均增加,并呈现出慈竹林>杂交竹林>桤木+慈竹林>弃耕地>农耕地的变化规律。土壤团聚体有机碳(氮)含量及其分配比例随土壤团聚体粒径的增加呈现出"V"形变化,其最小值分别出现在2～1mm和0.5～0.25mm粒径。说明川南坡地退耕对增加土壤腐殖质及团聚体碳和氮含量、改善土壤肥力状况和促进土壤碳固定具有重要的作用和意义。     

长期定位施肥对土壤有机质和碱解氮及冬小麦产量的影响

22年肥料长期定位试验结果表明,施用有机肥和化肥能够显著改善土壤有机质含量,施用有机肥处理效果比无机肥更为显著。在施用有机肥处理中,高肥处理比低肥处理效果更为显著;在施用无机肥处理中,以NPK配合施用效果更为明显,高氮处理与低氮处理相比,二者差异并不显著。长期定位施肥对碱解氮的影响与有机质基本一致。此外,长期定位施肥对冬小麦产量的影响与有机质和碱解氮吻合。