长期施肥对土壤微生物生物量碳、氮及矿质态氮含量动态变化的影响

利用位于陕西杨凌的17年长期定位试验研究了长期不施肥(CK)、单施化肥(F)、化肥配施有机肥(F+M)和化肥加秸秆还田(F+S)处理对小麦-玉米轮作体系中作物不同生长时期土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)和矿质态氮含量的影响。结果表明,0—10 cm土层土壤SMBC、SMBN和矿质态氮含量的变化范围分别为264.8~752.2、37.51~14.8和3.83~8.5 mg/kg。不同处理相比,F+M处理中各采样时期(小麦苗期、拔节期、灌浆期及玉米播种期、大喇叭口期、灌浆期和收获后)土壤SMBC和SMBN含量均为最高,分别为不施肥对照的1.382~.65和1.892~.50倍;F+S处理矿质态氮含量最高,SMBC和SMBN也高于F和CK处理,大部分采样时期的差异达显著水平(P0.05);与CK相比,长期单施化肥也使各时期SMBC和SMBN含量提高。在小麦拔节期到灌浆期的旺盛生长阶段各施肥处理土壤SMBN含量均下降,而矿质态氮含量变化不大,处于较低水平;在玉米大喇叭口期到灌浆期的旺盛生长阶段,F+M、F+S和F处理土壤矿质态氮含量显著下降,而SMBN含量均有所升高。表明在土壤矿质态氮含量较高时,作物首先利用矿质态氮,而在土壤矿质态氮含量处于较低水平时,微生物固持的氮素可能会释放出来供作物吸收利用。     

不同施肥处理对黄泥土微生物生物量碳氮和酶活性的影响

通过室内培育实验,研究了不同施肥处理对黄泥土微生物生物量C、N和脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性的影响。培养过程中,单施化肥处理土壤微生物生物量C、N均呈下降趋势,施用有机肥处理的土壤微生物量C前期升高至一定水平后或保持稳定、或呈下降趋势,而微生物生物量N总体均呈下降趋势;不同施肥处理的脲酶活性呈前期上升后期下降趋势,而酸性磷酸酶和蔗糖酶则单施化肥处理呈上升趋势、配施有机肥处理呈下降趋势。与对照处理相比,单施化肥处理显著降低土壤微生物生物量C、N,高量施用化肥处理还显著降低土壤脲酶活性,但对酸性磷酸酶和蔗糖酶活性的影响并不明显。秸秆施用可显著提高土壤微生物生物量C、N和酶活性,特别是高量施用秸秆的效果更明显。施用猪粪由于同时带入了大量的活性养分,对土壤微生物生物量C、 N和酶活性的影响尚难评价。在高度集约农业利用下,继续保持较高的化肥施用量并不利于土壤生物质量的维护和提高,而秸秆直接还田才是保持土壤健康状态的有效措施。     

不同碳氮比有机肥对有机农业土壤微生物生物量的影响

有机肥能提高土壤微生物活性, 改善土壤品质。碳氮比是影响有机肥肥效的重要因素。本试验以无肥处理为对照(CK), 设置4个有机肥碳氮比处理(20︰1、15︰1、10︰1、5︰1), 在温室中进行茄子盆栽试验, 定期采集土壤样品, 用熏蒸提取法测定土壤微生物生物量碳(SMBC)、氮(SMBN), 研究等氮条件下不同碳氮比有机肥料对土壤生物活性的影响。试验结果表明, 不同碳氮比的有机肥均能提高土壤的SMBC和SMBN含量, 具体表现为SMBC: 20︰1>10︰1≈15︰1>5︰1>CK, SMBN: 15︰1>10︰1>20︰1>5︰1>CK。SMBC/SMBN的比率反映土壤氮素生物活性, 其值越低, 生物活性越大, 氮素损失越少, 本试验SMBC/SMBN表现为: 15︰1<10︰1<20︰1≈5︰1相似文献   

田菁翻压还田对滩涂土壤碳氮及微生物生物量的影响

为探讨不同施肥处理下田菁翻压还田对滩涂土壤的改良效果,通过田间小区试验对不同施肥处理(CK、SN1、SN2、SN3、SN4及SN4+OF对应的施氮量分别为N 0、90、135、180、225 kg/hm²及N 225 kg/hm²+有机肥)下田菁生物量、碳氮养分含量及翻压还田对土壤碳氮、微生物生物量的影响及各指标间的相关性进行了研究。结果表明:SN3处理对提高田菁总生物量及两次刈割地上部碳氮含量效果明显。SN4+OF处理下田菁翻压还田后土壤有机碳、全氮及固定态铵含量明显提升,分别为6.44 g/kg、0.62 g/kg和40.1mg/kg,土壤活性有机碳、硝态氮、铵态氮、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)含量及碳库管理指数(CPMI)均以SN2处理下田菁翻压还田效果较优。土壤C/N、MBC/MBN比值分别以SN4+OF和SN2处理下田菁翻压还田最高。因此,SN3处理可明显提高田菁生物量和碳氮养分含量,而田菁翻压还田效果则以SN2及SN4+OF处理较优。     

长期施肥处理对玉米生长期潮土微生物生物量和活度的影响

以1989年建立的中国科学院封丘农田生态系统国家试验站的长期定位试验为平台,研究经18a连续不同施肥处理后玉米季土壤微生物生物量碳氮和微生物活度的动态变化及其与土壤有机碳之间的相互关系,并探讨施肥措施对土壤微生物及其活性的影响。施肥处理包括:(1)有机肥(OM);(2)1/2化肥和1/2有机肥(1/2OM+1/2NPK);(3)氮磷钾肥(NPK);(4)氮磷肥(NP);(5)磷钾肥(PK);(6)氮钾肥(NK);(7)不施肥,即对照(CK)7个处理。结果表明,微生物生物量碳氮和微生物活度在玉米生长期内均有明显的时间变异性,其中微生物生物量碳与微生物活度的动态变化比较一致,其间的极显著相关关系表明潮土微生物生物量碳的变化可以在很大程度上代表土壤微生物活度的变化。施肥制度显著影响微生物生物量碳氮和微生物活度的变化,总体趋势为OM1/2OM+1/2NPKNPKNPPKNKCK,表明OM有利于保持土壤的生物化学环境及促进土壤的生物学活性;与OM处理相比,化学肥料的长期施用有降低土壤微生物生物量和微生物活度的趋势,尤其是缺素处理的表现更为明显,其中以缺磷处理的表现最为严重。土壤微生物生物量碳氮、微生物活度与土壤有机碳变化均呈极显著正相关。     

耕作与施肥对甘蔗地土壤微生物量碳、氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了云南蒲缥甘蔗地赤红壤不同耕作与施肥土壤剖面微生物量碳、氮特征。结果表明:不同耕作与施肥对土壤微生物量碳、氮均有一定影响,其中耕作对土壤微生物量碳、氮的影响较为一致,表现为免耕 > 翻耕。施肥对0—20 cm土层中微生物量碳的影响表现为翻耕施肥 > 翻耕,对20—40 cm,40—60 cm土层中微生物量碳的效应呈现为翻耕 > 翻耕施肥,而施肥对土壤微生物量氮影响则与其对微生物量碳的效应相反。耕作和施肥对各个土层土壤微生物商具有显著的影响（p<0.05）,表现为免耕 > 翻耕,翻耕施肥条件下0—20 cm土层的微生物商稍高于翻耕,而其他土层均为翻耕 > 翻耕施肥;土壤微生物量氮与全氮的比值与微生物量氮的变化趋势相近。在不同的耕作和施肥条件下,免耕有利于提高土壤微生物量,施肥在一定程度上也利于提高土壤微生物量。     

施肥和耕作方式对棕壤微生物生物量碳氮的影响

以辽宁省昌图县主要粮食产区为研究对象,分析施肥(化肥、玉米秸秆和有机肥)和耕作方式(旋耕、深松和隔行深松)对棕壤微生物生物量碳、氮(SMB-C、-N)的影响。结果显示,与对照处理相比,施用化肥处理SMB-C、-N分别下降14.3%和13.3%,秸秆回田处理下降12.3%和12.2%,而施用有机肥则显著提高SMB-C、-N,幅度分别为31.7%和38.6%。说明施用化肥明显降低土壤微生物生物量,配施秸秆在短时期内无法缓解化肥施用对微生物生物量的抑制作用,而有机肥却能迅速缓解抑制作用,提高土壤微生物生物量。深松(行行)和隔行深松作为保护性土壤耕作方式,与常规耕作(NPK处理)相比,显著提高了SMB-C、-N,其中深松提高幅度为56.8%和77.0%,隔行深松则为27.7%和36.1%。试验伊始,有机肥处理SMB-C/SOC(土壤有机碳)最高,达到1.57,至实验结束,深松处理最高,为2.15,其次为隔行深松处理。有机肥处理SMB-N/TN(土壤全氮)受年际影响上下波动,深松和隔行深松处理呈现先下降后上升的态势。深松和隔行深松能有效保存土壤养分含量,特别是活性碳、氮库,是土壤肥力贫瘠地区推荐的土壤耕作方式,从人力和机械消耗角度而言,隔行深松更有利于我国农业可持续发展。     

不同农田生态系统土壤微生物生物量碳的变化研究

试验研究不同农田生态系统土壤微生物生物量碳的变化结果表明,长期单施N、P肥处理对土壤有机碳和微生物生物量碳的影响不明显,施有机肥处理土壤微生物生物量碳及微生物生物量碳/有机碳值均高于其他施肥处理,轮作中引入豆科作物或豆科连作均对土壤微生物生物量碳的积累有显著作用。     

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。      

紫外分光光度法测定农田土壤微生物生物量氮可行性初探

采用氯仿熏蒸浸提-紫外分光光度法和消化法比较测定了田间定位试验不同施肥处理土壤、添加植物残体土壤、添加葡萄糖土壤的微生物生物量碳、氮(SMBC,SMBN)。结果表明,当土壤微生物生物量氮含量较高时(>20 mg kg-1),采用分光光度法与消化法测定的SMBN具有显著正相关关系(P<0.05),但当SMBN量较低时(<20 mg kg-1)时,分光光度法测定与消化法测定的SMBN没有显著相关性。当土壤中添加麦秸和玉米秸时,土壤浸提液颜色较深(黄色),不适合采用分光光度法测定SMBN。因此,熏蒸提取–分光光度法测定SMBN,仅适于土壤浸提液无色透明、且SMBN含量较高的土壤。     

长期施肥与地膜覆盖对土壤微生物量碳氮的影响

通过田间定位试验研究长期施肥与地膜覆盖对土壤微生物量C、N的影响。结果表明，长期施肥与地膜覆盖提高了土壤微生物量C、N含量，长期施有机肥和有机无机肥配施，土壤微生物量C、N显著高于单施化肥和不施肥。相关分析表明，土壤微生物量C、N与土壤有机C、全N均呈极显著的正相关。土壤微生物量C、N可作为指示土壤肥力的重要指标。本试验土壤微生物量C占有机C的比例平均为9．95％，微生物量N占全N的比例平均为10．78％。     

小麦–玉米轮作体系长期施肥对塿土微生物量碳、氮及酶活性的影响

以20年塿土小麦玉米轮作体系长期肥料定位试验为平台,探讨不同施肥模式下土壤化学肥力要素、微生物量碳氮及酶活性的响应。试验包括不施肥（CK）、单施氮肥（N）、氮磷（NP）、磷钾（PK）、氮磷钾（NPK）、NPK+秸秆（SNPK）以及不同量有机肥+NPK（M1NPK、M2NPK）等8种施肥模式。结果表明,与CK相比,长期施用NP提高土壤有机碳含量达34.0%、全氮34.0%、全磷58.5%、速效磷608.9%、微生物量碳23.3%、微生物量氮54.0%、蔗糖酶53.9%、脲酶132.6%、碱性磷酸酶29.9%以及脱氢酶40.9%。长期施用NPK与NP效果相似,钾素效果甚微。作物秸秆还田配合氮磷钾化肥与氮磷钾相比没有明显影响土壤有机碳、氮和磷水平,但是显著提高微生物量碳的含量（29.5%）、碱性磷酸酶（23.0%）和脱氢酶（26.9%）的活性。有机肥配合氮磷钾与其它施肥处理相比,显著提升土壤化学肥力要素、微生物量碳氮和酶活性,特别是引起了磷素的大量富集（速效磷含量大于150 mg/kg）。因此,塿土不施有机物情况下,氮磷配合可以提高土壤化学和生物肥力,作物秸秆还田配合氮磷钾化肥的培肥效果优于氮磷钾化肥配合,而合理的有机无机肥配合是塿土提升化学肥力和保证生物健康的最佳施肥模式。     

分根区交替灌溉对玉米水分利用和土壤微生物量碳的影响

分根区交替灌溉由于创造了一个土壤水分分布不均匀的环境,从而影响土壤中微生物活性,作物水分和养分利用。为探明这种影响,该文通过盆栽试验,研究了在2种灌水水平(正常灌水W1,70%～80%田间持水率;轻度缺水W2,60%～70%田间持水率)和2种有机无机氮比例(100%无机氮,70%无机氮+30%有机氮)条件下,常规灌溉和不同生育期分根区交替灌溉(分别在苗期～灌浆初期、苗期～拔节期以及拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉(AI),即AI1、AI2和AI3)对玉米干物质积累、水分利用以及拔节期、抽雄期和灌浆初期土壤微生物量碳(MBC),可溶性碳(DOC)含量以及基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量等的影响。结果表明,与常规灌溉相比,轻度缺水时,拔节期～抽雄期分根区交替灌溉总干物质质量增加23.2%～27.4%,水分利用效率提高23.3%～26.7%;相同施肥和灌水水平条件下,抽雄期时拔节期～抽雄期分根区交替灌溉土壤MBC增加,但是土壤诱导呼吸CO2释放量降低。与单施无机氮相比,有机、无机氮配施增加玉米干物质质量,在某些水分条件下(W1CI、W1AI1和W1AI2)还提高灌浆初期基础呼吸和诱导呼吸CO2释放量。因此,轻度缺水时拔节期～抽雄期进行分根区交替灌溉可以提高玉米总干物质质量、水分利用效率和微生物量碳。     

Significance of microbial biomass for carbon and nitrogen mineralization in soil

C and N mineralization was quantified in an incubation experiment with two samples containing different amounts of microbial biomass. The samples from two layers (0–20, 20–30 cm) of an arable luvisol from loess were fertilized with nitrate, mixed with ¹⁴C-labelled straw and incubated for 52 days at different O₂ levels. Decreasing O₂ concentrations (21, 2, 1 and 0% O₂) in soil conducted a decrease in C and N mineralization. More C and N were mineralized in samples with a higher initial microbial biomass. The differences in microbial biomass were still present at the end of the experiment, but more proliferation was detected in samples with the lower initial microbial biomass, leading to equal ratios between microbial biomass-C and soil organic C in both soils.     

Long-term tillage and rotation effects on soil microbial biomass,carbon and nitrogen

Summary Three mollisols, typical of the Palouse winter wheat region of eastern Washington and northern Idaho, were analyzed for microbial biomass, total C and total N after 10 years of combined tillage and rotation treatments. Treatments included till, no-till and three different cereal-legume rotations. All crop phases in each rotation were sampled in the same year. Microbial biomass was monitored from April to October, using a respiratory-response method. Microbial biomass, total C and total N were highest under no-till surface soils (0–5 cm), with minimal differences for tillage or depth below 5 cm. Microbial biomass differences among rotations were not large, owing to the relative homogeneity of the treatments. A rotation with two legume crops had the highest total C and N. Microbial biomass was significantly higher in no-till surface soils where the current crop had been preceded by a high-residue crop. The opposite was true for the tilled plots. There was little change in microbial biomass over the seasons until October, when fresh crop residues and rains had a strong stimulatory effect. The seasonal pattern of biomass in no-till surface soils reflected the dry summer/winter rainfall climate of the region. The results of this study show that numerous factors affect soil microbial biomass and that cropping history and seasonal changes must be taken into account when microbial biomass data are compared.Scientific paper no. 7634     

秸秆与氮肥不同配比对红壤微生物量碳氮的影响

【目的】 秸秆碳氮比是影响其养分释放和还田利用的主要因素之一。秸秆还田条件下,如何合理施用氮肥是秸秆利用的关键问题。研究玉米秸秆还田配施不同量氮肥后土壤微生物特性的变化,对于指导秸秆还田和培肥土壤有重要意义。 【方法】 在中国农业科学院衡阳红壤实验站旱地试验田进行尼龙袋大田填埋试验,供试土壤为红壤。尼龙袋装土200 g (以风干土计),共设置6个处理:CK、低量尿素0.157 g (N1)、高量尿素0.939 g (N2)、玉米秸秆9 g (S)、玉米秸秆 + 低量尿素 (SN1)、玉米秸秆 + 高量尿素 (SN2)。S、SN1和SN2处理中混合物的碳氮比分别为53∶1、37∶1、15∶1。填埋后分别于7、14、21、28、49和150 d取样,分析不同碳氮比秸秆还田后土壤有机碳 (SOC)、微生物生物量碳和氮 (SMBC和SMBN)、微生物熵 (SMBC/SOC) 及微生物量碳氮比 (SMBC/SMBN) 等随时间的变化及处理间差异。 【结果】 SMBC和SMBN均随时间先增加后降低,分别在21 d和14 d达到最大值。还田150 d时与CK相比,秸秆还田各处理SMBC增加了4～5倍,SMBN增加了6～8倍。S、SN1和SN2处理的SMBC 6次取样的平均值分别为1425、1379和1462 mg/kg,约为其他处理的10倍;SMBN分别为172、181和193 mg/kg,约为其他处理的8倍;微生物熵分别为3.57、3.41和3.57,约为其他处理的2.8倍,S、SN1和SN2处理间差异不显著。N1、N2的SMBC/SMBN显著低于S处理。在28 d前,S、SN1和SN2处理间SMBC/SMBN值差异不显著,28 d后S处理显著高于SN1和SN2;150 d时S处理SMBC/SMBN值约为10,SN1和SN2处理约为6。 【结论】 玉米秸秆还田显著提高了SMBC、SMBN和微生物熵。秸秆还田和氮肥施用均会降低SMBC/SMBN值,且氮肥用量越大比值越低。当秸秆还田时,将碳氮比调整到37∶1不能满足微生物对氮的需求,因此在南方红壤秸秆还田时要补充氮素。      

长期培肥对农田黑土土壤微生物量碳、氮的影响

以黑龙江省农科院"黑土肥力与肥效长期定位试验"的农田黑土为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤微生物量碳、氮动态变化的影响。研究结果表明,与不施肥、单施化肥、单施有机肥处理相比,化肥配施有机肥能显著增加大豆各生育期土壤微生物量C、N,促进土壤微生物量显著增长,增强了农田黑土土壤有机质、全氮含量,有利于培肥农田黑土。     

培肥措施对复垦土壤微生物碳氮代谢功能多样性的影响

土壤复垦是矿区生态环境恢复和耕地总量平衡及质量提升的根本要求。本研究依托山西襄垣采煤塌陷区复垦定位试验基地,采用Biolog-ECO方法和荧光定量PCR技术,研究了不施肥（CK）、单施化肥（CF）、单施有机肥（M）和有机无机培肥（MCF）4种培肥措施下复垦4年和8年土壤微生物碳代谢功能多样性及氮代谢功能基因丰度的变化特征。结果表明,随复垦年限增加,单施有机肥较其他处理可显著提高复垦土壤微生物的总碳源利用能力;不同处理复垦土壤微生物碳源相对利用率总体表现为氨基酸类>糖类>聚合物类>羧酸类>双亲化合物类>胺类,其中单施有机肥更大程度上提高了羧酸类、氨基酸类和胺类碳源的利用率;复垦年限和培肥措施没有改变复垦土壤微生物优势度指数,但有机无机配施较其他处理可显著提高香浓指数（H′）和Pielou均匀度指数;不同处理复垦土壤氮转化功能基因丰度总体表现为amoA（AOA）> amoA（AOB）>nisS、nirK> nifH,5种功能基因丰度均为以有机无机培肥处理最高,且随复垦时间增加而增加;复垦土壤有机质含量与nirS、nirK、nifH基因丰度以及AWCD值存在显著相关性,相关系数在0.707～0.807,同时5种氮转化功能基因丰度均与玉米产量存在显著或极显著的相关性,相关系数在0.824～0.949。综上所述,单施有机肥可提高土壤有机质含量,进而增强了复垦土壤碳代谢强度,有机无机培肥则更有利于复垦土壤碳氮代谢功能多样性的提升,并促进作物产量形成。