施肥方式对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

基于长期田间定位试验,采用田间采样与数理统计法研究不同施肥方式对紫色土活性有机碳及碳库管理指数(CPMI)的影响。施肥方式包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、化学氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(OM)、有机肥配施化学氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施化学氮磷钾肥(RSDNPK)。结果显示,施肥的各处理均能够提高土壤有机碳及其活性组分含量,以OM和RSDNPK处理的提升效果最佳。相比CK,OM处理的土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(PXOC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)含量分别提高91.4%、109.2%、57.5%、35.1%,RSDNPK处理的TOC、PXOC、MBC、DOC含量分别提高142.8%、95.4%、70.8%、46.2%。土壤PXOC、MBC、DOC占TOC的比例(分配比例)分别为36.18%~49.13%、1.64%~2.58%、0.57%~0.94%,其中,PXOC和MBC的分配比例在RSDNPK处理中较CK显著(P<0.05)降低,而DOC的分配比例在各处理间无显著差异。OM和RSDNPK处理的CPMI显著(P<0.05)高于N和NPK处理。土壤PXOC、MBC含量与氮磷养分之间,以及CMPI与MBC、PXOC、TN、AN、AP均呈现显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关性。研究结果说明,有机肥或秸秆还田配施氮磷钾化肥能够提高耕层土壤有机碳储量,改善土壤质量,PXOC与CPMI可用作表征土壤质量变化的敏感指标。     

施肥与耕作技术集成对土壤理化、生物性状及木薯产量的影响

为了探讨施肥及耕作技术集成对木薯地土壤理化、生物性状及木薯产量的影响,本试验共设置5个处理,分别是生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕(处理1)、生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水(处理2)、生物有机肥+测土配方肥+深耕(处理3)、生物有机肥+测土配方肥(处理4)、施通用高浓度复合肥(处理5常规施肥及种植方式作为对照),通过大田试验研究他们对木薯地土壤理化、生物性状及木薯产量的影响。结果表明:与常规施肥及种植方式相比,不同施肥及耕作栽培技术集成处理均可提高木薯地土壤养分含量和含水量,改善土壤理化性状和土壤微生物区系组成。处理1的木薯产量增幅达到35.81%,差异极显著。本试验条件下,木薯最优的施肥及耕作栽培模式是技术综合集成生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕(处理1)。     

稻虾共作对土壤有机碳的影响及其与土壤性状的关系

通过田间定位试验,以水稻单作为对照,研究稻虾共作模式对土壤有机碳的影响,采用Pearson(皮尔逊)相关性分析法,探讨稻虾田中土壤有机碳与土壤肥力、土壤酶活力的关系。结果表明:稻虾共作显著(P<0.05)增加了土壤有机质含量,但低C/N饲料投喂组的土壤有机碳含量显著(P<0.05)下降。稻虾共作条件下,土壤全磷、脲酶与有机碳呈显著(P<0.05)正相关,土壤有机质、纤维素酶与有机碳分别呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)负相关。土壤铵氮与有机质呈显著(P<0.05)负相关,土壤纤维素酶与有机质呈显著(P<0.05)正相关。     

喷施硼、钼肥对滴灌紫花苜蓿生产性能及营养品质的影响

为研究喷施硼、钼肥对新疆绿洲区滴灌紫花苜蓿干草产量及营养品质的影响,共设置4种处理:施钼(Mo)、施硼(B)、硼钼配施(B+Mo)、不施肥(CK),分别测定各处理条件下紫花苜蓿的生长性状、干草产量、营养品质。结果表明:滴灌条件下,B+Mo处理的紫花苜蓿干草总产量最高,达17 186.41 kg·hm^-2,但与B处理的差异不显著。株高、茎粗、叶茎比、生长速度中,与干草产量关联度最高的是株高,关联度最低的是叶茎比。B+Mo处理的粗蛋白含量比CK处理增加了13.96%~27.64%。除第3茬外,B+Mo、B处理的紫花苜蓿粗蛋白含量均显著(P<0.05)大于CK处理;除第4茬外,B+Mo处理的紫花苜蓿粗蛋白含量显著(P<0.05)大于Mo处理。B+Mo处理的酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量均显著(P<0.05)低于CK处理。紫花苜蓿的总干草产量与粗蛋白含量、相对饲喂价值呈极显著(P<0.01)正相关,粗蛋白含量与相对饲喂价值呈显著(P<0.05)正相关,酸性洗涤纤维含量与中性洗涤纤维含量呈显著(P<0.05)正相关。在新疆绿洲区,硼钼配施更有利于促进滴灌条件下紫花苜蓿干草产量的形成及其营养品质的提高,若单独考虑一种元素,施硼的效果优于施钼。     

施肥对水田和旱地有机碳和黑碳的影响

在30多年的长期肥料试验区, 研究了水田、旱地等2种利用方式下, 有机肥、化肥, 及有机肥和化肥混合施用对耕层土壤有机碳和黑碳质量分数的影响。结果表明:经过30多年稻Oryza sativa-稻-休闲耕作(水田), 早玉米Zea mays-晚玉米-冬闲制耕作(旱地)后, 无论水田、旱地氮磷钾化肥配施有机肥处理, 耕作层(0~20 cm)有机碳质量分数均高于单施化肥、不同化学肥料配施、单施有机肥以及不施肥, 说明相对于其他施肥处理, 有机无机肥配施为最佳施肥措施。黑碳质量分数红壤旱地集中在2.72~5.33 g·kg-1, 水田集中在9.01~10.60 g·kg-1, 旱地单施钾肥与单施有机肥处理, 氮与氮磷钾处理无显著差异, 其他各处理间黑碳质量分数差异显著(P < 0.05), 水田各处理黑碳质量分数差异不显著。旱地有机碳与黑碳显著相关(P < 0.05), 而水田有机碳黑碳相关不显著, 说明除施肥措施外, 土壤黑碳质量分数还可能受到土地利用方式、种植作物的影响。相同施肥措施下, 水田有机碳和黑碳质量分数均高于旱地, 说明水田更有利于有机碳、黑碳的累积。     

添加竹炭对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响

借助Miseq高通量测序分析技术,研究竹炭添加对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响。结果表明,与空白对照相比,竹炭处理下蔬菜产量显著(P<0.05)增加21.5%,沟渠水总氮(TN)平均浓度降低5.5%,总磷(TP)平均浓度显著(P<0.05)下降48.3%。通过Chao、ACE、Shannon、Simpson指数可以发现,添加竹炭增加了土壤中细菌的多样性,促进了土壤优势微生物群落的富集,但影响均不显著。     

生物有机材料对滨海盐碱土的改良效果

针对河北省滨海盐碱土盐碱化程度高、盐分毒害突出的问题,选取生物炭和园林废弃物堆肥对该地区的滨海盐碱土进行改良研究。设计2因素4水平试验(园林废弃物堆肥设置4个施用水平:0、20、40、80 g·kg^-1,分别用G0,G1、G2、G3表示;生物炭设置4个施用水平:0、10、20、40 g·kg^-1,分别用B0、B1、B2、B3表示),开展室内土壤培养,测定土壤pH、电导率(EC)、钠吸附比(SAR)、土壤饱和导水率,以及Cl^-、$SO^{2-}_{4}$、有机质含量等土壤理化指标的变化,探索生物炭和园林废弃物堆肥等生物有机材料对滨海地区盐碱土改良的效果。结果表明:当生物炭施用量一定时,除B1水平下土壤pH无显著变化外,G2、G3处理的土壤pH显著(P<0.05)低于G0处理。当园林废弃物堆肥施用量一定时,B3处理显著(P<0.05)升高土壤的pH。在不施用生物炭的情况下,单独施入园林废弃物堆肥显著(P<0.05)降低土壤EC。在G0和G1条件下,施用少量的生物炭(B1)亦可显著(P<0.05)降低土壤EC。适量施用生物炭或园林废弃物堆肥均可显著(P<0.05)降低土壤的SAR。G3条件下,添加生物炭会显著(P<0.05)降低土壤$SO^{2-}_{4}$含量。当生物炭施用量一定时,G3处理的土壤$SO^{2-}_{4}$含量较G0处理显著(P<0.05)增加。相较于不施用生物炭和园林废弃物堆肥的处理,施用B3水平的生物炭或G3水平的园林废弃物堆肥可显著(P<0.05)降低土壤Cl^-含量。在相同的园林废弃物堆肥或生物炭用量条件下,增加生物炭或园林废弃物堆肥可显著(P<0.05)提高土壤有机质含量,适当增加生物炭或园林废弃物堆肥也可显著(P<0.05)提高土壤饱和导水率。总体来看,采用适量的生物炭和园林废弃物堆肥配施,既能提升土壤肥力,又能降低盐碱土壤的pH和盐分含量。     

碳酸钙及其与壳聚糖联用对石灰性土壤铬污染的钝化效应

为探索石灰性土壤上铬污染修复的有效方法,采用田间试验,探究碳酸钙及其与壳聚糖联用对土壤铬污染的钝化效果。结果表明:供试土壤中铬的主要存在形态为残渣态,占总铬含量的71.28%。外源铬的添加显著(P<0.05)增加了土壤中各形态铬的含量,尤以氧化态铬含量增加较多,可占总铬含量的76%以上,而水溶态铬含量最低只有0.45%。施用碳酸钙或碳酸钙-壳聚糖显著(P<0.05)降低了铬污染土壤中水溶态铬的含量,同时显著(P<0.05)增加了残渣态铬的含量。铬污染土壤采用碳酸钙和碳酸钙-壳聚糖处理后,铬钝化率分别增加21.64和35.44个百分点。土壤铬污染导致玉米叶片中丙二醛、可溶性蛋白含量和过氧化氢酶活性显著(P<0.05)增加。向铬污染土壤中添加碳酸钙或碳酸钙-壳聚糖后,玉米叶片中的丙二醛浓度分别显著(P<0.05)下降20.57%和31.92%。碳酸钙或碳酸钙-壳聚糖添加降低了玉米对铬的吸收和富集,与单独添加碳酸钙的处理相比,添加碳酸钙-壳聚糖显著(P<0.05)降低了玉米籽粒、根、茎的铬含量,尤其是显著(P<0.05)降低了玉米籽粒对铬的富集系数。该研究结果可为石灰性土壤铬污染的“边生产边修复”提供方法参考。     

盐胁迫对红叶石楠花青素含量及抗氧化系统的影响

采用盆栽实验研究不同NaCl添加量(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)对红叶石楠地上部鲜重、株高、叶片Na含量、K⁺/Na⁺、细胞膜透性、叶片含水量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性,以及花青素含量的影响。结果表明,在0.2%及更高浓度的NaCl处理下,红叶石楠生长受到抑制,叶片Na含量、细胞膜透性、脯氨酸含量显著(P<0.05)增加,K⁺/Na⁺、叶片相对含水量显著(P<0.05)下降。盐胁迫造成红叶石楠叶片的H₂O₂及丙二醛(MDA)含量显著(P<0.05)增加,0.4%NaCl处理下,H₂O₂及MDA含量在新叶上的增幅分别为162%和128%,在老叶上的增幅分别为114%和33%。随着盐胁迫加剧,新叶氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著(P<0.05)升高,过氧化物酶(POD)活性和花青素含量显著(P<0.05)下降。与之相反,老叶的SOD和CAT酶活显著(P<0.05)下降,而POD活性和花青素含量显著(P<0.05)上升。由此可见,花青素在抵御盐胁迫诱导的氧化伤害中具有重要作用,其在叶片中的含量与CAT酶活性呈现此消彼长的关系。     

不同密度青蛤养殖塘异养细菌和弧菌的数量变化

研究了青蛤(Cyclina sinensis)养殖环境中异养细菌数量和弧菌数量的动态变化,以探讨其与养殖密度的相关性和样本间相关性。结果表明:实验周期内各养殖塘水体中异养细菌总数呈现不同的变化趋势且差异不显著(P>0.05),而弧菌数量变化趋势较为一致,9月份与其他月份水样中弧菌数量差异较为显著(P<0.05)。各塘底泥中异养细菌总数变化和弧菌数量变化差异均不显著,而不同密度养殖塘底泥中弧菌数量变化差异显著(P<0.05)。不同采样时间同一塘的青蛤腔液异养细菌总数差异极显著(P<0.01),而弧菌数量差异较为显著(P<0.05)。样本间、样本与养殖密度间相关性分析发现,水体中异养细菌总数变化与弧菌数量变化呈显著正相关(r=0.335,P<0.05);底泥中异养细菌总数变化与弧菌数量变化呈正相关且相关性极显著(r=0.587,P<0.01);底泥和水体中异养细菌总数和弧菌数量变化与养殖密度相关性均不显著(P>0.05);青蛤腔液异养细菌总数变化与养殖密度相关性极显著(r=-0.189,P<0.01),弧菌数量变化与养殖密度相关性极显著(r=-0.123,P<0.01)。     

氮肥调控对浙北地区秸秆全量还田稻田土壤及水稻产量的影响

于2016—2017年连续开展大田定位试验,采用随机区组设计,以嘉优中科6号为材料,设置4种施氮水平(以纯N计:N0,不施氮;N1,225 kg·hm^-2;N2,300 kg·hm^-2;N3,375 kg·hm^-2),研究秸秆全量还田下氮肥调控对浙北地区稻田土壤养分、碳库、微生物,及水稻产量的影响。结果表明,在秸秆全量还田下,随着施氮量的增加,稻田土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碳库和微生物数量呈先增后减的趋势。与N0相比,N1处理的全氮、铵态氮、硝态氮、易氧化有机碳含量分别显著(P<0.05)增加了7.14%、9.86%、54.74%和21.70%;N2处理的全氮、速效钾、铵态氮、硝态氮、可溶性碳、易氧化有机碳、微生物碳、土壤细菌、真菌和放线菌数量分别显著(P<0.05)增加了32.59%、20.16%、12.12%、58.34%、54.45%、29.57%、56.49%、211.16%、241.61%和96.10%; N3处理的全氮、铵态氮、硝态氮、易氧化有机碳、微生物碳含量和真菌数量分别显著(P<0.05)增加了28.57%、16.84%、61.72%、27.45%、49.79%和231.54%。在产量方面,与N0相比,N1、N2和N3处理分别显著增加37.97%~45.47%、41.85%~53.35% 和38.85%~47.57%。在试验设置条件下,秸秆全量还田配施300 kg·hm^-2纯N可以改善土壤养分含量、土壤碳库和土壤微生物活性,增加作物产量。     

秸秆还田配合氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响

通过大田定位试验,研究秸秆还田和氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响。结果表明,采用适当的秸秆还田配合氮肥减量处理可以有效改善土壤理化性状,提高水稻产量。与单施纯氮270 kg·hm^-2处理相比,等氮量的秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2处理的稻田土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、总有机碳含量分别显著(P<0.05)增加了33.86%、13.83%、54.64%、21.60%、33.81%,而铵态氮、可溶性有机碳和微生物碳含量分别显著(P<0.05)减少了13.69%、49.22%和32.36%。在产量方面,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2的产量最高,较秸秆不还田不施氮肥处理和秸秆还田不施氮肥处理分别显著(P<0.05)增产57.90%、62.22%。在本试验条件下,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2为最优的秸秆还田配合氮肥减量模式,对改善土壤养分、增加土壤碳库、提高水稻产量具有一定作用。     

间作与接种丛枝菌根真菌对新垦山地玉米产量和土壤肥力的影响

在大田条件下研究丛枝菌根真菌(AMF)和不同种植模式对新垦山地玉米产量和土壤肥力的影响。采用裂区设计,以玉米(Zea mays L.)、番薯(Ipomoea batatas Lam.)、大豆(Glycine max Merr.)为供试植物,以光壁无梗囊霉(Acaulospora laevis 90034)为供试AMF,设置接种AMF和不接种2类处理,在每类处理下设置玉米单作、玉米-番薯间作、玉米-大豆间作3种种植模式,测定玉米产量、土壤养分和酶活性等指标。结果表明,间作可较玉米单作显著(P<0.05)提高玉米产量,但是否接种AMF对玉米产量没有明显影响。接种AMF后,玉米单作的土壤pH和碱解氮含量显著(P<0.05)高于间作。与不接种AMF相比,接种AMF显著(P<0.05)提高了玉米单作处理土壤>2 mm大团聚体比例,以及土壤蛋白酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性。玉米-番薯间作接种AMF后显著(P<0.05)提高了土壤脲酶、纤维二糖水解酶活性,而玉米-大豆间作接种AMF后显著(P<0.05)降低了β-葡萄糖苷酶和磷酸酶活性。冗余分析结果表明,有机质和碱解氮对土壤酶活性具有极显著影响(P<0.01)。综合来看,接种AMF条件下玉米-番薯间作能够提高作物产量、土壤有效磷含量和酶活性,对于提升新垦山地地力条件具有较好的潜力。     

Comparison of carbon sequestration efficiency in soil aggregates between upland and paddy soils in a red soil region of China

There is limited information on carbon sequestration efficiency(CSE) of soil aggregates in upland and paddy soils under long-term fertilization regimes. In a red soil region of southern China, an upland soil experiment started in 1986 and a paddy soil experiment commenced in 1981. These experiments were conducted using different fertilization treatments. After 30 years, soil organic carbon(SOC) content and stock of different aggregate components were analyzed. The results showed that the SOC contents and stocks in upland soil were lower than in paddy soil. In both upland and paddy soils, the SOC contents and stocks of all aggregate components in NPKM(combined treatment with chemical nitrogen(N), phosphorus(P), potassium(K) fertilizers and manure) were the highest among all treatments. Compared with CK(no fertilizer), SOC content of all aggregate components in NPKM was increased by 13.21–63.11% and 19.13–73.33% in upland and paddy soils, respectively. Meanwhile, the change rates in SOC stock of all aggregate components in upland soil were lower than in paddy soil, although the change rate of SOC stock of all aggregate components in NPKM was higher than in other treatments. Furthermore, a linear equation could fit the relationships between carbon(C) input and change rate of SOC stock(P0.05). Results indicated that the sum of CSE from all aggregate components in upland soil(16.02%) was higher than that of paddy soil(15.12%) in the same climatic condition and from the same parent material. However, the CSEs from all aggregates were higher than that of bulk soil, although the result from bulk soil also showed that the CSE of upland soil was higher than that of paddy soil.     

不同栽培模式对辣椒根际连作土壤微生物区系和酶活性的影响

以连作3年辣椒、大蒜-辣椒轮作、玉米-辣椒间作根际土壤为研究对象,探讨了大蒜-辣椒轮作和玉米-辣椒间作处理对连作辣椒土壤微生物群落和酶活性的影响,以期为缓解辣椒连作障碍提供理论依据。结果表明,与连作3年辣椒土壤相比,轮间作处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性显著提高,细菌、放线菌数量显著增加,真菌数量显著减少(P<0.05)。高通量测序结果表明,轮间作处理土壤微生物群落结构组成相似,但与连作3年土壤微生物结构差异较大,供试土壤中细菌优势种群为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria),并且酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidete)、浮霉菌门(Planctomycetes)和黄单孢菌目(Xanthomonada)在不同处理土壤中相对丰度差异显著;真菌优势种群为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota),其中镰刀菌属(Fusarium)、座囊菌纲(Dothideomycetes)、接合菌门(Zygomycota)在不同处理土壤中相对丰度差异显著(P<0.05)。此外,轮间作处理能够显著降低潜在病原菌的相对丰度并提高潜在有益菌丰度,从而改善土壤微生物结构,同时显著提高了土壤酶活性和土壤细菌群落多样性。     

长期绿肥利用下红壤性水稻土有机碳和可溶性有机碳的垂直分布特征

为了探讨长期绿肥翻压对红壤性水稻土有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)垂直分布的影响,利用在江西丰城水稻田进行了8 a的长期定位试验,研究了不施肥不种植绿肥(CK)、不施肥种植绿肥(M)、施用化肥(F)和施用化肥并种植绿肥(F+M)4个处理下土壤SOC和DOC的垂直分布特征,以及SOC和DOC的计量关系。结果表明,早稻和晚稻季土壤SOC和DOC含量随深度变化可以用S函数描述,拟合曲线的决定系数分别为0.928~0.966和0.876~0.975,均达到极显著(P<0.01)水平。施用化肥或绿肥还田(F、M和F+M处理)主要影响了表层(0~20 cm)土壤的SOC和DOC,20 cm以下土层各处理的SOC和DOC差异不显著。绿肥还田(F+M和M处理)显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC和DOC,而化肥处理(F)仅显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC。与CK相比,M、F、F+M处理的早稻季表层土壤SOC含量分别显著(P<0.05)提高了51.1%、80.9%、92.8%,M、F+M处理的早稻季表层土壤DOC含量分别显著(P<0.05)提高了12.9%、46.2%,M、F、F+M处理的晚稻季表层土壤SOC和DOC含量分别显著(P<0.05)提高了66.6%、81.3%、81.2%和37.1%、10.8%、45.2%。表层土壤DOC含量随SOC呈线性增长,晚稻季DOC随SOC增长率要高于早稻季。施肥降低了土壤DOC/SOC,但施用绿肥减缓了DOC/SOC下降。可见,绿肥不仅有利于土壤有机碳提高,同时有利于土壤有机碳生态功能的稳定。     

长江下游稻麦轮作农田不同施肥措施的固碳潜力分析

基于长江下游稻麦轮作农田27个长期试验点184组样本数据,采用Meta分析法研究无机氮肥（N）、无机氮磷钾肥配施（NPK）、单施有机肥（O）和有机无机肥配施（OF）4种施肥措施下农田土壤有机碳含量相对年变化量、固碳持续时间以及在固碳周期内的固碳比例。结果表明,N、NPK、O和OF处理均能增加农田表土有机碳含量相对年变化量,分别为0.05、0.19、0.22和0.31 g·kg-1·a-1,其中,以OF等处理下为最大。两熟制和三熟制农田表土有机碳含量相对年变化量分别为0.26和0.21 g·kg-1·a-1;随着监测时间的延长,N、NPK、O和OF等4种处理下农田表土有机碳增加速率逐渐降低,农田土壤固碳持续时间分别达19、36、51和47 a,以O处理最长。整个固碳周期内土壤所能增加的有机碳比例分别为6.93%、18.98%、22.34%和32.33%,以OF处理下为最高。从农田土壤固碳角度考虑,有机无机肥配施为长江下游稻麦轮作农田较为适宜的施肥方式。