秸秆还田与水分管理对稻田土壤微生物量碳、氮及溶解性有机碳、氮的影响

采用田间小区试验,于2011年晚稻季在湖南省长沙县金井镇研究水分管理方式(间歇灌溉和长期淹水)和秸秆还田量(无秸秆还田,低量秸秆还田和高量秸秆还田)对稻田土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量的影响。结果表明,在长期淹水的条件下,高量秸秆还田较无秸秆还田可提高土壤微生物量碳、氮和土壤可溶性有机碳、氮的含量;间歇灌溉条件下,低量秸秆还田较高量秸秆还田可提高土壤微生物量碳、氮和土壤可溶性有机碳、氮的含量。无秸秆还田条件下,间歇灌溉处理比长期淹水处理土壤微生物量碳、氮和可溶性有机氮含量高,可溶性有机碳含量低;高量秸秆还田下,长期淹水处理比间歇灌溉处理土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量高。不同水分管理方式对不同秸秆还田量下稻田土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量影响不同。     

稻秸的不同组分对水稻土微生物量碳氮及可溶性有机碳氮的影响

为探明稻秸(稻草)及其不同组分(腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸)对红黄泥水稻土微生物量碳、氮(MBC、MBN)和可溶性有机碳、氮(DOC、DON)含量的影响。通过室内恒温培养试验,研究了长期淹水条件下,添加稻秸及其组分对MBC、MBN、DOC和DON的影响。结果表明,与对照(S处理)相比,添加稻秸(RS+S处理)、腐解稻秸(DRS+S处理)和去活稻秸(NARS+S处理)均提高了MBC,提高幅度分别为11.17%(p0.01),1.83%和6.25%(p0.05),添加可溶性有机物(DOM+S处理)处理降低了MBC,降低幅度为2.67%;RS+S处理提高了MBN,提高幅度为15.29%,DRS+S、DOM+S和NARS+S处理均降低了MBN,降低幅度分别为15.19%,3.09%和15.92%。与S处理相比,RS+S、DRS+S、DOM+S和NARS+S处理均极显著提高了红黄泥DOC(p0.01),提高幅度依次分别为13.33%,10.88%,6.81%和11.41%;RS+S、DRS+S和DOM+S处理均显著提高了红黄泥DON(p0.05),NARS+S处理极显著提高了红黄泥DON(p0.01),提高幅度依次分别为6.96%,10.84%,10.12%和13.41%。与S处理相比,DRS+S和NARS+S处理极显著提高了MBC/MBN,RS+S处理显著降低了MBC/MBN,DOM+S处理对MBC/MBN几乎没有影响;各处理对DOC/DON没有显著影响。稻秸及其不同组分对红黄泥水稻土MBC、MBN、DOC和DON含量的影响基本一致,但影响程度存在差异,稻秸和去活稻秸影响较大。结果可为稻秸及其不同组分对MBC、MBN、DOC和DON的影响机理提供基础数据,进一步揭示稻田土壤速效养分的来源与转化关系,为农业生产中秸秆的科学利用和稻田土壤肥力定向培育提供科学依据。     

免耕和稻草还田对稻田土壤氮素转化强度的影响

为了明确土壤氮素转化对免耕和稻草还田的响应,研究了不同耕作对土壤(0～5 cm、5～12 cm和12～20 cm土层)氮素转化强度和铵态氮含量的影响。结果表明,免耕显著提高0～5 cm土层土壤氨化强度和铵态氮含量,但对于5～12 cm和12～20 cm土层趋势则相反;各土层土壤硝化势、反硝化强度免耕明显低于常耕,表明免耕促进0～5 cm土层有机氮的氨化作用和降低5～20 cm土层有机氮的氨化及0～20 cm土层土壤硝化-反硝化损失。稻草还田对土壤氮素转化强度的影响因耕作而异,免耕下,稻草还田促进5～20 cm土层土壤氨化强度及各土层反硝化强度和铵态氮含量,对0～5 cm土层土壤氨化强度和各土层土壤硝化势影响不大;常耕下,稻草还田降低5～20 cm土层铵态氮含量和硝化势,提高各土层氨化强度和反硝化强度。因而,免耕结合稻草还田更有利于土壤氮素的释放、供应,但需注意防止反硝化损失。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

生物炭和秸秆添加对海南热带水稻土氮素淋溶的影响

通过室内土柱模拟淋洗试验,研究不同水分条件下添加秸秆和生物炭对海南热带水稻土氮淋失的影响.物料添加设对照(CK)、添加生物炭(B)、生物炭+水稻秸秆(BCS)、水稻秸秆(CS)4个处理,培养水分设75％田间持水量(WHC,模拟旱作土壤)和淹水(模拟水田)2个水平.结果表明,生物炭和秸秆添加均可以提高土壤pH,增加土壤有...     

脲醛缓释肥不同配比对小麦生长及土壤氮素养分的影响

在黄淮海地区冬小麦中高产田采用小区试验,以普通尿素基施、普通尿素基施加追施作对比,研究脲醛氮占总氮30%,40%,50%,60%,70%的不同脲醛缓释掺混肥在田间的氮素养分释放特征,以及对土壤氮素养分、小麦产量、氮素利用率及经济效益的影响,探明合理施用脲醛缓释肥最优氮素配比,以达到增加产量、节约资源、增加经济效益的目的。结果表明:脲醛掺混肥氮素释放量在小麦生育进程中呈现高低再高低的变化过程,脲醛氮占总氮40%或50%最有利于土壤氮素供应,脲醛氮所占比例过大或过小,都不利于小麦整个生长期氮素供应。脲醛氮占总氮40%和50%的处理小麦穗数和穗粒数表现较好,每公顷比普通施肥增产11.36%~13.67%,而脲醛氮占总氮30%,60%和70%的处理增产效果不显著。与普通尿素基肥、基肥加追肥处理相比,脲醛氮占总氮40%,50%的处理氮素利用效率提高24.80%~103.87%,而脲醛氮占总氮30%,70%的氮素利用率没有显著变化,甚至会降低氮素利用率。脲醛氮占总氮40%,50%的处理比普通施肥处理增收1 350~1 591元/hm~2。综合考虑资源节约、增产效果及增收等因素,建议在黄淮海地区冬小麦中高产田施肥管理中以脲醛氮占总氮40%~50%进行配比施用。     

太湖地区稻麦二熟制下长期秸秆还田对土壤酶活性的影响

摘要：研究了长期秸秆还田情况下太湖水稻土中与C、N、P、S养分循环及微生物活动有关的荧光素二乙酸酯（FDA）水解酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、β-葡糖苷酶、脲酶和脱氢酶等7种酶的活性。结果表明：秸秆还田与无机肥处理都明显增强了所有酶的活性,与对照无肥区的差异达到了显著水平。酶活性对化肥或秸秆还田的敏感度为：β-葡糖苷酶〉脱氢酶、脲酶〉FDA水解酶、碱性磷酸酶〉芳基硫酸酯酶〉酸性磷酸酶。各处理间酶活性顺序为：NPKS2（NPK＋稻秆4500kg/hm^2）〉NPKSI（NPK＋稻秆2250kg/hm^2）〉NPK（N120kg/hm^2,P75kg／hm^2,K150kg/hm^2）〉CK。     

氮肥配施秸秆对土壤原生生物群落的影响

长期施用化肥所致的不利影响严重威胁到环境和人类的健康,已引起全世界的广泛关注。将生态友好的作物秸秆归还农田是减少化肥投入和缓解环境问题的极具潜力的农业管理措施。原生生物是土壤中丰富且多样的真核生物,是土壤微生物组的重要组成部分。为研究氮肥配施秸秆对原生生物群落的影响,设置了2 × 4（2个秸秆还田组×4个氮梯度）全因子交互田间定位试验,采用Illumina高通量测序技术研究了8种不同施肥处理下土壤原生生物群落多样性、组成和潜在功能的变化,并结合土壤理化性质分析探究驱动土壤原生生物群落变化的关键环境因子。结果表明：绿藻门（Chlorophyta）、锥足亚门（Conosa）、丝足虫门（Cercozoa）和纤毛虫门（Ciliophora）是所有处理中的优势类群。氮肥施用降低了土壤原生生物的多样性,而配施秸秆提升了土壤原生生物的多样性,并且在高施氮水平提升效果更为显著。绿藻门（Chlorophyta）的相对丰度随氮肥施用量增加呈下降趋势。丝足虫门（Cercozoa）和纤毛虫门（Ciliophora）的相对丰度在秸秆还田组中随氮肥施用量的增加而升高。捕食类原生生物（phagotrophs）在所有处理中均为绝对优势类群。与单施化肥处理相比,配施秸秆提高了捕食类原生生物的相对丰度,但降低了光养类原生生物（phototrophs）的相对丰度。单施化肥情况下,寄生类原生生物（parasites）表现出对高施氮量的偏好。土壤有机质和pH是土壤原生生物群落变化的重要驱动因子。总之,本研究证明了氮肥施用耦合秸秆还田措施能够影响土壤原生生物群落,同时明确了对农业管理措施变化反应敏感的原生生物类群。     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

不同秸秆还田模式对风沙土玉米生育特性及土壤活性碳、氮的影响

研究设计两年风沙土玉米盆栽试验,设置五个处理:秸秆不还田(CK)、秸秆春还田配合还田灌溉一次(SI),秸秆春还田配施菌剂及还田灌溉一次(SIB),秸秆秋还田配合还田灌溉两次,还田一次,上冻前一次(FI),秸秆秋还田配施菌剂及还田灌溉两次(FIB),其他田间管理相同,所有处理均常规施肥,通过分析作物苗期的生物量、根冠比及产量等植株信息,以及地下土壤部分可溶性碳、氮等指标,探讨秋季秸秆坐水还田模式对风沙土土壤养分的影响及对当季作物生长发育的贡献。结果表明:(1)与常规施肥处理CK相比,秋季坐水还田FIB处理植株鲜重增加了49.82%,干重增加了45.19%,粒重增加了131.74%;(2)植株苗期,与常规施肥处理CK相比,FIB处理地下部分增加了70.32%,根冠比增加了63.50%,存活率也大幅度提高,达到100%;(3)在植株整个生育期内,FIB处理从拔节期到大喇叭口期植株茎粗生长速度最快,高度增级幅度最大达22.08%;(4)在大喇叭口期,与常规施肥处理CK相比,FIB处理土壤微生物碳增加了103.98%,土壤微生物氮增加了312.11%,土壤可溶性碳增加了3.93%,土壤可溶性氮略有下降。可见,秸秆经秋季坐水还田冬季冻融作用后,比常规还田和菌剂配施还田腐熟更快,更有利于提高风沙土土壤养分以及作物的生长发育。     

秸秆还田方式对关中盆地土壤微生物量碳氮和冬小麦产量的影响

为了探究秸秆还田方式对土壤碳氮过程、水热过程和作物产量的影响,对比分析了关中平原无秸秆还田(T0)、秸秆覆盖还田(T1)、秸秆翻压还田(T2)和氨化秸秆翻压还田(T3)4种还田方式对冬小麦生育期土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、温度、水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明:MBC和MBN在整个生育期大致呈现先增加再降低的趋势,在拔节期达到最大值,不同秸秆还田处理在生育期均能有效增加土壤MBC和MBN含量;不同秸秆还田方式均能增加耕作层SOC和TN含量,且对表层(0—10cm)的影响最为明显,大于下表层(10—20cm);T1、T2和T3在前期可提升土壤温度,T2日均温最大,越冬期后降低日平均地温;T3、T1和T2分别增加地上部生物量19.41%,5.63%和11.19%,增加籽粒产量23.48%,20.17%和13.17%,其中T3增产效果达到显著水平,明显优于其他秸秆还田方式;同对照相比,T3、T2和T1可显著提高WUE 28.73%,15.36%和18.83%。T3提高冬小麦籽粒产量和地上部生物量的效果优于其他秸秆还田方式,建议氨化秸秆翻压还田最为优化,对于关中地区旱作农业秸秆还田技术的完善和实践具有一定的指导作用。     

追施不同量尿素下麦后复种油菜对耕层土壤有机碳及微生物量碳氮的影响

[目的]研究不同追施尿素量对麦后复种油菜生物产量和耕层土壤有机碳、土壤微生物量碳氮及碳库管理指数的影响,为麦后复种油菜尿素施用量提供依据。[方法]在古浪县进行小区试验,设置5个试验水平:追施尿素0,90,120,150,180kg/hm2。[结果]追肥可提高麦后复种油菜的生物产量;土壤有机碳、微生物量碳、微生物氮以及碳库管理指数均随追肥量的增加呈抛物线型变化的趋势;碳库指数和碳库管理指数的变化趋势同有机碳的变化趋势;有机碳、微生物量碳与碳库管理指数显著相关,有机碳与碳库管理指数极显著相关,微生物量碳与有机碳含量虽呈现正相关关系,但未达到显著相关性。[结论]综合油菜生物产量和土壤微生物量等指标,古浪县麦后复种油菜的施肥量以追施尿素120~150kg/hm2为宜。     

连续秸秆还田对水稻土中钾素形态的影响

湖北省武穴市、荆州市和武汉市三个水旱轮作长期定位试验的基础上,研究了连续秸秆还田(三地秸秆还田时间分别为9、5和3年)对不同层次(0~20 cm和20~40 cm)土壤中各形态钾素(水溶性钾、特殊吸附钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾、全钾)的影响。结果表明:秸秆还田能显著增加0~20 cm土层中特殊吸附钾和非特殊吸附钾的含量,两者的增量分别为9.92%~138.35%和35.57%~143.79%,其中武穴试验点的增加效果相对最好。20~40 cm土层,各处理之间变化规律不明显。土壤全钾含量表现为武穴试验点最低(2.59~3.15 g kg~(-1)),与荆州和武汉试验点差异性较大(9.45~11.91 g kg~(-1))。武穴和荆州试验点供钾能力较低(速效钾含量100 mg kg~(-1)),武汉试验点供钾能力为中等(速效钾含量在100~150 mg kg~(-1))。矿物钾和全钾呈极显著正相关(武穴、荆州和武汉试验点的相关系数分别为0.994**、0.999**、1.000**),速效钾中各组分与速效钾的相关性在三个试验点存在差异,其中还田时间越长相关性越好。     

水氮配合对油菜生物量影响的研究

研究采用盆栽试验方法,研究了不同水氮条件对油菜生物量及其地上、地下分配的影响。结果表明:油菜生物量与氮肥用量、灌水控制水平关系极为密切,且水肥交互效应明显。油菜生物量随着氮肥用量的增加而增加,但超过某一氮肥用量后,则表现为下降的趋势;随灌水控制水平的变化亦表现出相同趋势。水、氮供应适宜,有利于新鲜植株保持较高的水分含量,植株根冠比适中,有利于获得较高的可食部分产量。综合考虑,灌水水平控制在田间持水量的80%、施氮量为0.24g kg-1土的组合是最优的。上述结果可为蔬菜的高产、合理灌溉和施肥提供理论依据。     

不同深度秸秆还田对黄棕壤氮素和微生物生物量碳氮的影响

[目的]研究不同深度秸秆还田对土壤氮素和微生物生物量碳、氮含量变化的影响,为提高还田秸秆利用效率提供科学依据。[方法]采用田间小区试验的方法,共设5个不同处理:对照CK(不添加秸秆),T_0(表面覆盖),T_(10)(10 cm还田),T_(20)(20 cm还田),T_(30)(30 cm还田)处理。[结果]①与对照相比,秸秆还田处理中土壤有机质、全氮和硝态氮含量分别增加了3.98%～29.36%,2.72%～45.52%,10.48%～56.64%,铵态氮降低了7.75%～39.20%;②秸秆还田处理对土壤微生物生物量有显著影响,与对照相比,秸秆还田处理中土壤微生物生物量碳和氮分别增加了5.01%～35.78%和9.69%～52.56%;③运用主成分分析方法评估了秸秆还田各处理土壤质量状况,综合得分次序为:CKT_(30)T_0T_(20)T_(10),在10和20 cm深度秸秆还田对土壤氮素水平和微生物生物量碳和氮含量的提高具有较好的作用,且以10 cm秸秆还田处理效果最为明显。[结论]秸秆还田可以提高土壤氮素水平和微生物生物量碳和氮含量,改良土壤性状,在秸秆还田深度为10和20 cm效果较好,尤其10 cm秸秆还田对土壤中氮素和微生物生物量碳氮的影响最为显著。     

稻草还田与施氮水平对土壤氮素供应和水稻产量的影响

比较研究了3年定位试验后稻草还田和施N水平对红壤双季稻作系统土壤供N能力、水稻吸N特征和水稻生产的影响。结果表明:头年晚稻草秋季还田对来年早稻土壤NH4+-N和作物吸N量的提高具有促进作用,而早稻新鲜稻草还田使晚稻土壤NH4+-N和作物吸N量均略低于移走稻草处理。稻草还田处理3年后,土壤可矿化N与移走稻草处理相比提高了35.4%~53.9%,且水稻各生育期干物质生产量均高于移走稻草处理,稻谷增产率达4.0%~4.7%。施用N肥可以显著增加土壤NH4+-N和可矿化N含量,且随着N肥用量的增加,水稻植株的累积吸N量和系统生产力(地上干物质量和产量)均显著的增加,建议N(全年施N量185 kg hm-2)和习惯N(全年施N量265 kg hm-2)处理相对于无N处理的增产率分别为35.2%和45.3%,而N肥的吸收利用效率分别为27%和25%,农学产量效益分别为每公斤纯N增产谷粒12.7 kg和11.4 kg。     

水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究

本文以水稻秸秆为原料,分析了不同热解温度下生物炭的性质,并利用批处理实验,分析了生物炭添加量和热解温度对土壤磷吸附特性的影响。结果表明：随着热解温度的升高,生物炭的碳化程度、比表面积和磷含量增加。生物炭添加显著减少了土壤对磷的吸附量,而且随着生物炭热解温度的增加,土壤对磷的吸附量显著增加。Langmuir方程和Freundlich方程都能够较好地拟合生物炭对土壤磷的等温吸附。准一级动力学方程和准二级动力学方程可较好地描述生物炭对土壤磷吸附动力学的行为。通过以上研究结果可知,水稻秸秆生物炭可以减少土壤对磷的吸附并增加土壤有效磷的含量,因此在土壤改良方面具有一定的应用潜力。     

稻秆碳氮在黑土种稻土壤颗粒有机质中的分配特征

颗粒有机质是土壤活性有机质的重要组成部分,是评估土壤有机质变化的敏感指标。东北地区气候寒冷,稻田土壤淹水期短,非淹水期长且多处于冻结状态,水稻秸秆碳氮在黑土不同种稻年限土壤颗粒有机质中的分配如何尚不清楚。通过室内培养试验,将1%双标记(¹³C/¹⁵N)水稻秸秆添加到不同种稻年限(0、12、35、62和85 a)土壤,淹水培养150 d(培养温度20℃,淹水层1 cm),去除淹水层后冻结培养150 d(培养温度–15℃,饱和水分状态),研究水稻秸秆碳(氮)在不同种稻年限土壤颗粒有机碳(Particulate organic carbon,POC)和颗粒有机氮(Particulate organic nitrogen,PON)中的分配特征。结果表明,在培养过程中,未添加和添加水稻秸秆处理,各年限稻田土壤POC和PON含量均低于对照土壤(0 a),添加秸秆处理的各年限土壤POC和PON含量在淹水培养5 d时明显增加,但其后并未表现出一致的增加趋势。秸秆碳(氮)对各年限土壤POC(PON)的相对贡献率为0.2%～13.9%(0.4%～3.8%),分配...     

不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田麦秸腐解特性及土壤养分的影响

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响，通过田间试验，设置了水稻灌溉模式（常规灌溉，W1；干湿交替灌溉，W2）和施氮水平（不施氮，N0；常量施氮，N1；减量20%施氮，N2）处理，采用尼龙网袋法研究了不同处理下小麦秸秆腐解动态、养分释放规律及土壤养分含量。结果表明，干湿交替灌溉和氮肥施用均可促进还田小麦秸秆的腐解，减量20%施氮处理小麦秸秆累积腐解率低于常量施氮处理。相同施氮水平下，干湿交替灌溉模式小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率高于常规灌溉模式；与常量施氮相比，减量20%施氮处理小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率降低。干湿交替灌溉和施氮使土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量提高，而减量20%施氮对土壤养分含量的影响较小。综上可见，干湿交替灌溉和氮肥施用促进了还田小麦秸秆腐解和养分释放，有利于土壤养分提升；而减量20%施氮对小麦秸秆腐解与养分释放以及土壤养分无明显影响。