不同促腐条件下秸秆直接还田对土壤养分时空动态变化的影响

通过两年田间定位试验,研究了冀东地区玉米秸秆连续直接还田对土壤氮素和磷素养分时空动态变化的影响。结果表明,玉米秸秆直接还田可明显提高土壤氮素和磷素供应水平。在调节秸秆C/N15∶1~35∶1范围内,调节秸秆不同C/N未改变秸秆还田后的转化进程,其转化对土壤氮素和磷素时空动态变化的影响亦无明显差异。在调节秸秆C/N的前提下配施促腐剂,使秸秆还田后的转化进程明显加快。     

田间条件下不同促腐菌对水稻秸秆腐解及胞外酶活性的影响

  【目的】  田间环境的复杂性影响促腐菌种的实际促腐效果。研究3个经鉴定的促腐菌种在田间条件下提高秸秆腐解相关酶活性的效果,并比较其和商品菌剂的效果,为秸秆促腐菌剂研发及秸秆高效还田提供科学依据。  【方法】  田间试验采用秸秆包网袋填埋法,在江西省上高县双季稻种植区晚稻季节进行,设置水稻秸秆接种假单胞菌、芽孢杆菌、青霉、商品菌剂以及不施菌剂 (对照) 5个处理,分别于秸秆包填埋于土壤后第7、14、28、56、84天取秸秆样品,测定秸秆剩余量、养分含量及胞外酶活性,并计算秸秆腐解率。  【结果】  1) 不论是否添加促腐菌剂,秸秆的腐解均呈现出先快后慢的趋势。添加假单胞菌处理秸秆腐解率以及C、N、P释放率在0～84天始终显著高于对照,最终分别提高5.6%、9.09%、11.66%和7.87%;添加青霉处理秸秆腐解率 (第14天除外) 和氮释放率在0～84天也显著高于对照,最终分别提高5.2%和7.46%;添加商品菌剂处理秸秆腐解率仅在第14天显著高于对照;而添加芽孢杆菌处理秸秆腐解率始终与对照无显著差异。2) 腐解时间是影响胞外酶活性的最重要因素,添加菌剂也能不同程度地提高秸秆腐解胞外酶活性。胞外酶中,乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性是影响秸秆腐解和养分释放的重要变量,其次是β-纤维二糖苷酶和磷酸酶。添加假单胞菌处理乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶 (第14天除外) 以及磷酸酶的酶活性在0～84天内显著高于对照,添加青霉、芽孢杆菌以及商品菌剂处理相关胞外酶活性表现并不稳定,添加青霉处理乙酰氨基葡萄糖苷酶活性仅在0～14天显著高于对照。3) 添加菌剂处理水稻产量较对照提高1.87%～9.92%,施假单胞菌处理增产最为显著。  【结论】  胞外酶中乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性与秸秆腐解和养分释放关系最为密切。青霉仅在秸秆腐解的前14天显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,芽孢杆菌剂对胞外酶活性的提升效果不稳定,因此,其在田间条件下促进秸秆腐解、养分释放的效果也不稳定,最终没有增产效果。假单胞菌剂可在0～84天腐解周期内显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶 (第14天除外) 活性,因而在田间条件下,假单胞菌剂可以有效促进秸秆腐解和养分释放,提高晚稻产量。     

免耕条件下秸秆还田量对土壤酶活性的影响

试验采用小区定位法,研究了玉米-大豆隔年轮作免耕条件下,0%、30%、60%、100%四种秸秆还田量对土壤酶活性的影响,及其与土壤养分的相关性,以期从土壤酶学角度确定免耕条件下适宜的秸秆还田量。结果表明,秸秆还田能够增加土壤脲酶(6.3%~43.5%)、酸性磷酸酶(4.9%~22.2%)、蔗糖酶(3.1%~34.6%)和过氧化氢酶的活性(7.3%~56.0%),且对表层(0~10 cm)土壤的酶活性影响较大;酶活性的增幅受秸秆还田量的影响,各种酶活性至60%秸秆还田量时达到较高值,影响顺序为60%处理100%处理30%处理0%处理;另外,土壤酶活性与土壤养分含量的存在显著相关性。     

不同促腐条件下玉米秸秆直接还田的生物学效应研究

通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田的生物学效应。结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂较未施用处理增产达显著水平,作物各生育期土壤微生物量、酶活性均表现出高于未施用处理的趋势。以土壤微生物量、酶活性及氮、磷动态变化综合评判,秋季玉米秸秆直接还田在施用氮磷钾化学肥料作基肥的基础上,调节秸秆C/N.15∶1～35∶1范围内,不同C/N未影响秸秆的转化进程;在调节秸秆C/N的前提下,施用促腐剂则促进了秸秆的快速腐解,使秸秆转化过程中氮素的净释放和磷素再次进入净释放的时间提前,利于作物生长发育和产量形成。     

秸秆颗粒不同量还田对设施土壤酶活性的影响

设施土壤长期存在碳输入不足的问题,秸秆颗粒是实现外源碳大量输入的重要途径之一。采用盆栽试验方式,设置粉碎秸秆、秸秆颗粒两种秸秆类型,4种秸秆还田量水平（干土重的1%、2%、3%、4%）,以无秸秆还田为对照（CK）,研究秸秆颗粒不同量还田对设施土壤碳氮循环相关酶活性的影响。结果表明：（1）秸秆颗粒与粉碎秸秆还田均对纤维素酶、β-葡糖苷酶、α-葡糖苷酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、谷氨酰胺合成酶、酸性磷酸酶的活性有正效应,但对酚氧化酶活性具有负效应。对过氧化氢酶活性表现为少量秸秆还田时是正效应,高量秸秆还田时是负效应;（2）秸秆颗粒与粉碎秸秆处理的土壤酶活性均随还田量的增加呈先增加后降低变化,秸秆颗粒与粉碎秸秆处理的差异主要与还田量水平相关。还田量超过2%达到一定水平后,对酶活性的影响均出现正效应降低的效果。高量还田条件下在3%还田量水平以上时,秸秆颗粒更利于改善土壤碳氮循环相关酶活性;（3）秸秆颗粒大量还田可显著增加土壤养分含量;（4）土壤养分含量与土壤酶活性显著相关,是土壤酶活性变化的主控因子;（5）秸秆颗粒的适宜还田量为3%～4%,而粉碎秸秆的适宜还田量不宜超过2%。总...     

秸秆促腐还田对土壤养分和小麦产量的影响

利用布置在沿淮地区的两处田间试验,通过设计单施化肥(F)、单施化肥基础上加施秸秆(SF)、单施化肥基础上加施秸秆和腐秆剂(SFD)、单施化肥基础上减施20%磷钾肥(按P2O5和K2O计)后加施秸秆和腐秆剂(SF4/5D)和不施肥对照(CK)5个处理,研究秸秆促腐还田对沿淮中低产田土壤养分和小麦产量的影响。结果表明:不同处理小麦产量规律在水稻土上为SFD>SF>F>SF4/5D>CK,其中SFD较F有显著差异(P<0.05),在砂姜黑土上为SF>F>SFD>SF4/5D>CK,其中SF与F相比有显著差异(P<0.05);不同处理土壤全氮和碱解氮含量在水稻土上以SFD处理最高,在砂姜黑土上以SF处理最高,处理间无显著差异;不同处理土壤有机质、速效磷、速效钾和缓效钾含量在水稻土上以SFD最高,与F相比差异达到显著水平(P<0.05),在砂姜黑土上以SF最高,处理间无显著差异;两种土壤上处理SF4/5D与处理F相比,小麦产量和土壤养分元素含量均无显著差异(P<0.05)。从而得出以下结论:在腐秆剂品种选择恰当的条件下,秸秆与化肥配施并添加腐秆剂的秸秆促腐还田方式可以有效提高土壤肥力和作物当季产量,即使在单施化肥基础上减施20%磷钾肥(按P2O5和K2O计),也不会影响该处理的培肥和增产效果。     

土壤深度对还田秸秆腐解速度的影响

农业的持续发展依赖于土壤的持续利用，而土壤的持续利用要求土壤肥力的维持和提高。为维持和提高土壤肥力，目前我国采取的主要措施之一是秸秆还田。秸秆还田的方式有两种［1］，一是直接还田，包括翻压和地表覆盖两种方式，二是沤制后还田。不同的还田方式增肥的效果不同［2，3］，由于沤制后还田费时费工，采用的较少，目前一般采用直接还田方式。由于翻压和覆盖还田所处的土壤条件不同。秸秆腐解速度也不同，对土壤养分积累也不同。本文主要就秸秆还田的不同深度对秸秆腐解速度的影响展开讨论，从中探讨出最适宜的还田深度。     

秸秆促腐还田土壤养分及微生物量的动态变化

采用盆钵培养法,通过模拟旱作覆膜条件下秸秆还田,研究了添加不同腐解剂(多个好氧性菌种复合培养而成的F1、富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群F2、由芽孢杆菌、丝状真菌、放线苗和酵母菌组成的F3)后,小麦秸秆、玉米秸秆在120 d的腐解过程中,土壤养分及土壤微生物量的动态变化特征。结果表明:小麦、玉米秸秆经过120 d的腐解,各处理土壤有机质、碱解氮、全氮的增加速率一致表现为先增加后减小,土壤磷素、钾素的增加速率总体则呈现增-减-增-减的趋势;整个试验阶段小麦秸秆各处理土壤微生物量碳(SMBC)含量表现为先增后减。玉米秸秆土壤SMBC的变化与小麦秸秆差异较大,呈现波浪式变化;玉米秸秆土壤微生物量氮(SMBN)变化在100 d后则与小麦截然不同。秸秆添加腐解剂还田土壤养分增加速率和土壤微生物量碳氮含量均大于秸秆直接还田(对照),培肥土壤效果明显,能够有效增加土壤微生物量碳氮含量。小麦、玉米秸秆添加腐解剂F3的处理各养分含量高于其他处理,即内含具特殊功能的芽孢杆菌、丝状真菌、放线菌和酵母菌的秸秆腐解剂F3增加土壤养分的效果最好;相同腐解剂下不同种类秸秆处理的土壤养分含量表现为:F1,小麦玉米;F2,小麦≥玉米;F3,小麦玉米,即F1对小麦秸秆促腐优势最大,F3对玉米秸秆的促腐作用优于F1和F2,F2对小麦、玉米秸秆的促腐效果基本相似。不同腐解剂下,小麦秸秆处理SMBC、SMBN含量表现为F2F3F1;玉米秸秆处理SMBC含量F2F3≈F1,SMBN为F3F2≈F1。玉米秸秆各处理的SMBC均大于小麦秸秆,SMBN则均小于后者,与秸秆C/N的趋势一致,即C/N越大,SMBC值越大,SMBN值越小。     

秸秆促腐还田对土壤养分及活性有机碳的影响

通过2年的小麦-玉米轮作田间定位试验,设置5个处理：不施肥（CK）、单施化肥（F）、化肥 秸秆（FS）、化肥 秸秆 腐秆剂（FSD）、磷钾肥减施20%（按P2O5和K2O计,与F比较） 秸秆 腐秆剂（F4/5SD）,通过分析作物收获后土壤耕层养分、活性有机碳和微生物生物量碳含量,计算土壤不同形态碳素有效率和碳库管理指数等,探讨秸秆促腐还田对沿淮砂姜黑土土壤养分和活性有机碳的影响。结果表明：1）与单施化肥处理相比,常规秸秆还田处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加了13.0%、4.6%和10.7%,土壤活性有机碳有效率增加12.0%和11.1%,土壤碳库管理指数提高了30.6%;2）秸秆促腐还田处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加了17.4%、40.5%和12.4%,土壤活性有机碳、活性有机碳有效率和可溶性有机碳分别增加了12.0%、9.5%和51.3%,土壤碳库管理指数提高了102.3%;3）土壤碳库管理指数与土壤养分含量、土壤碳素有效率等的相关性较土壤总有机碳含量有显著提高。可见,秸秆促腐还田较常规秸秆还田更利于提高沿淮砂姜黑土土壤养分含量、有机碳中活性组分含量及其有效率和土壤碳库管理指数;即使减施磷、钾肥20%,该措施的增肥和培土效果也不会明显下降。     

添加剂对不同还田深度秸秆腐解及周际土壤环境的影响

探讨添加剂对秸秆腐解及其形成的土壤环境的影响,以明确促进秸秆腐解的同时,利于土壤固碳的添加剂最佳配方。以玉米秸秆为供试材料,进行了150天的田间原位埋袋腐解试验,对比研究3种类型添加剂(尿素、生物菌腐解剂和微量元素调理剂)对15,30cm还田秸秆腐解过程及其形成的土壤环境因素的影响。结果表明:(1)添加剂极显著影响碳损失量(p<0.01),直接影响秸秆腐解程度及其释放碳素在土壤中的固持,还田深度则通过影响含水量影响失重,含水量与失重显著负相关(r=-0.51),SOC与碳损失量接近于线性负相关(r=-0.94),与C/N极显著正相关(r=0.72),C/N与碳损失量极显著负相关(r=-0.53);(2)微量元素添加剂既提高了前期土壤的含水量,又减缓了后期水分的散失,但添加剂有加速土壤酸化的趋势,15cm还田时微量元素添加剂表现更明显,30cm还田时生物菌添加剂表现更明显;(3)添加剂加速了秸秆的腐解,但减少了碳损失量,150天时,15,30cm还田其碳损失量平均值分别比对照减少3.4%和4.8%,有利于土壤固碳,其中,生物菌添加剂更有利于15cm还田秸秆的腐解,氮素添加剂有利于30cm还田秸秆的腐解;(4)添加剂减缓了秸秆腐解产物的流失,尤其是生物菌添加剂和微量元素添加剂,15cm还田时生物菌添加剂有利于土壤固碳,微量元素添加剂更利于有机碳的更新,而30cm还田时则相反。     

不同土壤管理方式下幼龄柑橘根区土壤酶活性动态变化

以盆栽2年生纽荷尔脐橙为试材,研究了清耕、自然生草和间种绿肥条件下幼龄柑橘生长期内根区土壤酶活性的动态变化。结果表明,间种绿肥和生草能显著提高柑橘根际土壤脲酶和蛋白酶活性,但2种酶的峰值出现时间不同,脲酶的峰值出现在绿肥成熟期和压青后,而蛋白酶峰值出现在压青前,压青引起蛋白酶活性降低。生草和间种绿肥的柑橘根际土壤过氧化氢酶略高于对照,但3处理间无明显差异;压青会引起过氧化氢酶活性降低,随着绿肥压青后腐解,过氧化氢酶又开始回升。因此,柑橘园内间种绿肥要适时压青。     

不同施肥处理对西北半干旱区土壤酶活性的影响及其动态变化

在氮磷总用量一定的前提下,对春小麦不同生育期土壤酶活性的动态变化进行了研究。结果表明,在小麦生育期,休闲处理中转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性高于其它处理;施肥对土壤过氧化氢酶活性的影响较小;有机肥在增加土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性方面可以同样发挥无机肥的作用,秸秆或者秸秆与氮磷配合施用可以提高土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶的活性,羊粪在增加表层土壤脲酶活性方面优于秸秆。在小麦生育期内土壤酶活性的动态变化不同。各处理中过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性分别在灌浆期或者收获期、收获期和分蘖期出现高峰,而碱性磷酸酶活性则在苗期或者灌浆期活性最高。     

激发式秸秆还田对麦季潮土团聚体中酶活性的影响

秸秆还田是提升潮土有机质、改良土壤结构的重要措施。添加有机肥和微生物菌剂可激发土壤微生物活性,促进秸秆腐解、提高土壤酶活性。本研究通过潮土区田间小区试验,研究激发式秸秆还田及微生物菌剂对土壤团聚体中酶活性的影响,结果表明:在小麦整个生育期:(1)施加有机肥(8%氮来自有机肥)的处理,不同级别团聚体中的酶活性(脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、碱性磷酸酶)比一次性施肥及常规施肥处理高8.15%~66.93%,且差异显著(P0.05);施加有机肥对0.25~0.053 mm团聚体中纤维素酶和碱性磷酸酶活性的增加效果明显;(2)添加微生物菌剂可提高不同级别团聚体中脲酶、纤维素酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性,不同酶活性的增幅存在差异;(3)团聚体中脲酶、纤维素酶活性在苗期较低而后逐渐升高;蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性在苗期较低,至拔节期大幅升高而后逐渐降低;(4)氮肥不同基肥与追肥比例对土壤团聚体中酶活性也有一定影响:试验表明,基追比为5︰5的处理不同级别团聚体中脲酶、纤维素酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性高于基追比6︰4的处理。     

蚯蚓活动对生态滤池土壤酶活性的影响

通过构建蚯蚓生态滤池和无蚯蚓对照生态滤池的实验,研究了蚯蚓活动对生态滤池土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶)的影响以及酶活性的季节动态变化特征。研究结果表明,在0~20 cm的基质层,三种土壤酶活性随土壤深度的增加而减少;蚯蚓活动对生态滤池的基质酶活性有促进作,蔗糖酶和脲酶活性在蚯蚓作用下得到显著的提高,而碱性磷酸酶对蚯蚓活动的响应仅限于5~10 cm基质层;在试验期内,生态滤池内的蚯蚓数量及生物量受温度及土壤湿度的影响表现出较大的季节波动:夏季最高,春季冬季相对较高,秋季最低;三种土壤酶活性表现为相似的季节变化规律:秋季活性最高,而秋季和夏季的酶活性高于春季和冬季。蚯蚓活动对生态滤池基质土壤蔗糖酶活性和脲酶显著的促进作用,并间接影响了其对生活污水污染物去除效果。     

樱桃根际土壤酶活性与土壤养分动态变化及其关系研究

通过盆栽试验研究了樱桃根际脲酶、磷酸酶活性与氮、磷、钾动态变化及其相互关系。结果表明,生长季前期樱桃根际脲酶、磷酸酶活性明显提高,根际酶活性显著高于根外,随物候期进展土壤酶活性及R/S值逐渐降低。氮、磷、钾元素在年生长周期内整体上呈下降趋势,生长季前期根际全氮、碱解氮及全磷亏缺明显,而根际有效磷、速效钾明显富集,这种作用亦随物候期进展逐渐减弱。土壤脲酶、磷酸酶活性与氮磷钾土壤营养元素含量间存在着一定的相关性,以春梢停长期相关程度最高。     

腐植酸共聚物对土壤酶活性的影响

对使用腐植酸共聚物改良后土壤酶活性进行了研究。实验结果表明改良后的土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和多酚氧化酶的活性增强。土壤酶活性的提高表明改良后的土壤结构、性能更适宜土壤微生物的繁殖和生长 ,土壤中的微生物量增加。     

不同沙生植被土壤酶活性分异特征研究

以毛乌素沙地南缘陕西省榆林沙生植物园9种主要沙生植被为研究对象,选取沙裸地为对照,分析了土壤养分和土壤酶活性的分异特征,并在此基础上提出土壤酶综合评价指数(SEI),进一步分析其变化过程。结果表明,沙裸地种植植被后土壤养分得到显著改善,土壤酶变化明显,表现为蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性总体呈升高趋势,多酚氧化酶有所降低;不同植被类型对不同酶活性的改善作用表现出较强的异质性;相关性分析表明土壤蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性之间具有较强的相关性,并和有机质、全氮和碱解氮相关性较高;SEI在沙裸地种植植被后显著增加,增幅从大到小依次为刺槐林和樟子松、花棒、油松、臭柏、白柠条、小叶杨、沙蒿,踏郎和沙裸地没有显著差异。综合以上结果说明从酶学角度分析认为在毛乌素沙区治沙过程中优先选取刺槐、樟子松、花棒、油松和臭柏等物种。     

土壤酶在土壤有机培肥研究中的意义

土壤酶在土壤碳、氮、磷、硫等元素的循环中起着重要的生物学催化剂的作用,其活性的强弱直接与土壤肥力因素密切相关,各种有机培肥措施可直接或间接地影响土壤酶的活性。在土壤有机培肥研究中,可以把土壤酶活性作为评价土壤肥力的指标之一,直接研究各种酶类的活性变化,对于揭示土壤有机质转化的过程、方向及规律,土壤养分形成机理具有重大的意义。     

棕壤微生物和几种酶活性的磁致效应研究

试验通过室内模拟方法,研究了不同磁场强度处理棕壤后对土壤微生物数量和几种酶活性的影响。结果表明磁场对微生物数量有影响,但因磁场强度和微生物种类的不同而异。100、500mT场强对细菌表现为抑制作用,但对放线菌、真菌表现为激活作用;300mT场强对各类群土壤微生物均表现为正效应。经磁场处理后的棕壤,过氧化氢酶、过氧化物酶和三种磷酸酶活性均有不同程度的提高;随着培养时间的延长,磁致效应也发生动态变化。在磁场处理后的1～7d,其细菌、放线菌、真菌的磁致效应均显著,并出现最大值,而后随培养时间的延长逐渐变小,直至培养结束,磁场对其已无显著影响。而土壤中几种酶的磁致效应持续时间较长。