全球黑土区有机物料还田对土壤有机碳固存影响的Meta分析

黑土有机质含量丰富,但随着农业活动加剧,以及黑土区低温特性的限制,土壤有机质大量流失。不同有机物料还田是提升土壤有机质的重要方式,然而目前仍缺少对不同有机物料还田具体恢复效果及过程的评价。该研究使用Meta分析的方法,对2000年1月—2022年9月经同行评议的文章进行整合分析,综合了41篇文献中2 012个观测值,设定低、中、高年限及碳投入量,评估秸秆还田和有机肥还田对黑土土壤有机碳固存的影响。结果表明,有机肥还田处理的土壤有机碳、土壤总氮、土壤总磷含量均高于秸秆还田。随着处理年限的增加,有机肥还田对于土壤有机碳含量的增加效果优于秸秆还田。此外,不同碳投入的条件下,有机物料还田对于土壤碳固存影响不同,其中在中碳投入的条件下,有机肥还田有机碳含量(65.62%)显著高于秸秆还田(20.07%)。21 a以上的长期中碳投入下有机肥还田更有利于黑土土壤有机碳固存的增加。该研究为黑土区有机物料还田的选择提供科学依据。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

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。     

施肥对黑土农田土壤全碳、微生物量碳及土壤酶活性的影响

通过对吉林省德惠市中层黑土农田6年定位施肥试验研究表明,施有机肥、秸秆还田+有机肥、秸秆还田+化肥和半量有机肥+化肥处理较单施化肥、未施肥和休闲裸地处理提高了土壤全碳、全氮含量,降低了土壤碳氮比。对玉米播前、抽穗期和收获期土壤微生物量碳测定表明,抽穗期土壤微生物量碳最高,处理间差异显著,且不同采样时期的土壤微生物量碳与土壤全碳含量之间呈高度正相关。对土壤酶活性研究表明,施有机肥较单施化肥、未施肥和休闲裸地处理显著地提高了土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性;单施化肥处理对土壤转化酶和过氧化氢酶具有一定的抑制作用;而有机肥、秸秆和化肥之间的配合施用处理的土壤酶活性表现不一致。相关分析显示土壤微生物量碳与土壤酶活性呈显著或极显著正相关。该研究结果表明,长期向中层黑土农田增施有机物,不仅提高了土壤全碳和土壤微生物量碳的含量,而且也提高土壤酶活性,有利于提高土壤养分转化效率,可使黑土质量向健康方向发展。     

双季稻—绿肥种植系统下长期施肥对赤红壤性状的影响

为阐明双季稻-绿肥种植模式下长期施肥对赤红壤肥力性状的影响,探讨土壤持续利用的培肥模式。通过长期定位田间试验,研究了长期不同施肥处理对赤红壤性水稻土土壤养分、酶活性及微生物性状的影响。结果表明:与不施肥相比,长期施肥显著增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量,提高了土壤蔗糖转化酶、脲酶、磷酸酶活性以及土壤微生物量碳氮含量和土壤微生物群落物种丰富度、优势度、均匀度。其中土壤养分含量增加了4.5%~117.2%,酶活性提高了4.9%~68.1%,微生物多样性提高了3.2%~71.9%,微生物量碳氮的含量分别增加了7.8%~36.9%,21.4%~65.7%,且以单施有机肥(M)效果最为显著,其次为有机无机肥配施处理(NPKM)及氮磷钾肥+秸秆还田处理(NPKS)。土壤养分与土壤酶活性、微生物多样性及微生物量碳氮含量之间存在显著的相关性(P0.05)。总体上,长期单施有机肥或有机无机配施对于双季稻-绿肥种植系统土壤具有良好的培肥效果。     

有机肥和秸秆还田对河套灌区盐渍化土壤养分及微生物数量的影响

为探讨施用有机肥和秸秆还田对盐渍化耕地土壤的培肥效果及改土效应,以河套灌区典型盐渍化土壤为研究对象,对比分析了不施肥（CK）、化肥（CF）、化肥+有机肥（CFM）、化肥+秸秆还田（CFS）对土壤pH、有机碳、全氮含量、速效氮磷钾含量和微生物数量的影响,并通过简单相关分析和冗余分析研究等氮条件下浅层（0～20 cm）土壤化学性质与土壤微生物数量间的相关关系,揭示不同培肥措施下土壤微生物数量差异的驱动因子,明确施用有机肥和秸秆还田这2种主要培肥措施下土壤肥力的变化特征。结果表明：与CK处理相比,CFM和CFS处理的土壤p H分别降低了1.36%～1.78%和1.02%～1.44%,土壤盐渍化得到改善;CFM和CFS处理提高了土壤有机碳和全氮含量,土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也显著增加,且施用有机肥的提升效果优于秸秆还田;在土壤微生物方面,CFM处理可显著提高土壤细菌数量（53.44%～59.78%）和放线菌数量（10.08%～16.79%）,CFS处理可显著提高土壤真菌数量（29.99%～49.06%）。综上所述,增施有机肥和秸秆还田可有效降低土壤pH,增加土壤有机碳和速效养分;同时改善...     

有机物料长期施用对稻田土壤养分的影响

通过2010—2021年连续12年的长期定位试验，研究了紫云英、水稻秸秆、商品有机肥等有机物料还田施用对稻田土壤养分的影响。结果表明：施用有机物料可以有效提高稻田土壤氮磷钾和有机质等含量。与单施化肥处理相比，紫云英还田土壤碱解氮含量增加6.97%，商品有机肥配施土壤有效磷含量增加49.30%，水稻秸秆还田土壤速效钾含量增加49.32%。3种有机物料处理土壤有机质增加相近(6.0%～7.5%)，可以改善土壤酸性但差异不显著。不同有机物料对土壤基础养分的增加差异显著，紫云英还田土壤固氮能力最强，商品有机肥配施土壤磷素增加最明显，秸秆还田土壤钾素提高最显著。可见，有机物料长期还田施用是一种培肥土壤的有效措施，有助于稻田土壤的可持续利用。     

耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响

为寻求适宜当地生产和生态环境的最适耕作措施和秸秆还田方式组合,通过开展2年(2009-2011年)田间试验,研究不同耕作措施和秸秆还田对稻麦轮作农田土壤养分、微生物量碳氮及土壤酶活性的影响.结果表明:无论是翻耕还是旋耕,秸秆还田条件下的土壤养分含量均不同程度地高于秸秆不还田,除速效钾外,差异均达显著水平;两季秸秆均还田处理土壤微生物量碳含量均显著高于两季秸秆均不还田;除旋耕秸秆两季均还田外,旋耕麦季稻秸还田处理土壤微生物量氮含量显著高于其他各处理;与翻耕秸秆不还田相比,翻耕两季秸秆均还田和旋耕两季秸秆均还田均显著提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中脲酶提高了10.96％和9.72％,蔗糖酶提高了30.36％和17.87％.     

不同有机物料培肥对渭北旱塬土壤微生物学特性及土壤肥力的影响

通过田间试验,研究了施用不同有机物料对渭北旱塬耕地土壤微生物学特性及土壤肥力的影响。结果表明,化肥与不同有机物料配合施用,土壤微生物学特性［微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）、脲酶、碱性磷酸酶］以及部分土壤养分状况（全氮、速效磷、速效钾、阳离子交换量）比单施化肥处理均得到进一步改善。化肥配施秸秆堆肥处理效果最明显,其中微生物量碳增加了41.96%,微生物量氮增加了54.55%,脲酶活性增加了19.71%,碱性磷酸酶活性增加了7.35%,速效磷增加了63.12%;而且土壤微生物量碳、氮与速效磷、阳离子交换量呈显著正相关,微生物商（qMB）、脲酶活性、碱性磷酸酶活性与全氮、速效氮、速效钾含量呈显著相关;同时SMBC、SMBN、qMB等与作物产量密切相关（相关系数分别为0.85,0.74,0.82）。因此,化肥配施秸秆堆肥处理在渭北旱地雨热条件下对于全面提升土壤质量具有重要的意义;同时该区域土壤中微生物量碳氮与土壤养分状况、作物产量具有很好的一致性,可以表征土壤肥力状况及生产力水平。     

免耕和秸秆还田对东北黑土区土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为解决东北黑土区因不合理耕作导致的土壤结构性状变差及有机碳含量下降的问题，该研究于2015年开始，在黑龙江省哈尔滨市东北农业大学向阳试验基地开展。设置免耕+秸秆还田（NTS）、免耕（NT）、翻耕+秸秆还田（CTS）、翻耕（CT）4种处理，于2018、2019年采集土样，研究免耕措施及秸秆还田对东北薄层黑土区0～10、>10～20 cm土壤团聚体稳定性、土壤有机碳含量、各粒径团聚体内有机碳含量影响。结果表明：2018和2019年0～10、>10～20 cm土层NTS处理>5 mm水稳性团聚体百分比含量及平均重量直径（MWD）显著高于其他3种处理，NTS及NT处理土壤有机碳含量显著高于CTS及CT处理（P?<0.05），4种处理各粒径水稳性团聚体有机碳含量峰值总体出现在1～2 mm处，NTS及NT处理>5、2～5、1～2 mm有机碳贡献率整体高于CTS及CT处理。研究表明，免耕与秸秆还田有利于薄层黑土坡耕地耕层土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累，与其他3种处理相比，免耕+秸秆还田效果更佳。     

黄土丘陵区垂直陡壁表面不同类型生物土壤结皮养分与微生物养分限制特征

生物土壤结皮的发育类型对土壤养分和微生物代谢起着重要作用。为进一步明确在生物结皮发育过程中微生物的限制性养分与影响因素,研究选择黄土丘陵区垂直陡壁表面上的裸土(CK)、浅色藻结皮(LA)、深色藻结皮(DA)、藻藓混合结皮(AM)和藓结皮(M)为研究对象,分析了不同生物土壤结皮类型下碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况与胞外酶活性,并通过胞外酶化学计量来量化微生物的代谢限制。结果表明:LA,DA,AM和M这4种类型生物土壤结皮C,N,P养分含量和微生物生物量C,N,P均显著高于CK(p<0.05),并且SOC,TN,TP和微生物生物量C,N,P随CK,LA,DA,AM和M的顺序逐渐增大,藓结皮微生物量C,N,P分别是CK处理的18.3,27.6,14.1倍。生物土壤结皮的发育显著提高了C,N,P循环酶的活性,冗余分析结果表明土壤养分与酶活性密切相关。此外,通过酶计量的矢量模型结果来看,生物土壤结皮的发育造成微生物相对碳限制的增大与相对磷限制的减小,并受到速效养分含量的影响。偏最小二乘路径模型结果也表明生物土壤结皮的类型会间接影响微生物的代谢限制。总的来说,生物土壤结皮类型的变化会改善土壤养分状况与微生物量等性质,养分资源的供应状况会造成微生物养分代谢的变化。     

适量有机肥与氮肥配施方可提高河西绿洲土壤肥力及作物生产效益

【目的】 河西绿洲灌溉农业区是我国主要的商品粮生产及玉米制种基地,结合当地耕作制度进行土壤有效培肥是提高农业生产效益和可持续发展的基础。本研究以河西灌漠土长期定位试验为依托,探讨了长期施用一种或者多种有机肥以及有机无机肥配合对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响,为筛选出适于当地农业可持续发展的施肥模式提供理论依据。 【方法】 试验采用随机区组排列,除对照外,在施磷肥 (P₂O₅) 150 kg/hm2 的基础上,再设 12 个处理:单施用农家肥 120 t/hm2 (M);单施绿肥 45 t/hm2 (G);单施秸秆 10.5 t/hm2 (S);单施氮肥 375 kg/hm2 (N);农家肥 60 t/hm2 + 绿肥 22.5 t/hm2 (1/2MG);农家肥 60 t/hm2 + 秸秆 5.25 t/hm2 (1/2MS);农家肥 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2MN);绿肥 22.5 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2GN);秸秆 60 t/hm2 + 氮肥 187.5 kg/hm2 (1/2SN);农家肥 40 t/hm2 + 绿肥 15 t/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MGN);农家肥 40 t/hm2 + 秸秆 3495 kg/hm2 + 氮肥 124.5 kg/hm2 (1/3MSN);农家肥 30 t/hm2 + 秸秆 2625 kg/hm2 + 绿肥 11.25 t/hm2 + 氮肥 94.5 kg/hm2 (1/4MGSN)。调查了耕层土壤有机质和速效养分含量变化以及几种主要土壤酶活力,采用主成分分析、聚类分析、经济效益分析综合比较了不同施肥方式对土壤质量与经济收益的影响。 【结果】 长期不施肥、单施氮肥(N)、氮肥配施绿肥或者秸秆均会造成土壤钾素匮缺,较 1988 年初测土土壤速效钾含量分别下降了 16.59%、39.37%、25.04%、23.31%;M、G、S 三种有机肥单施或与氮配施均能提高土壤碱解氮、土壤有效磷、土壤有效钾、土壤有机质(SOM)含量,不同施肥方式下,其含量大小总体表现为高量有机肥 > 减量有机肥 + 减量 N > N > CK;M、G、S、N 单施或 1/2MN、1/2GN、1/2SN 处理均能提高蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性,以 G、1/2GN 处理对提高土壤蔗糖酶、脲酶的活性的效果最显著,M、G、MN、GN 处理对提高碱性磷酸酶活性的效果最显著;主成分得分进行聚类分析,不同处理培肥土壤质量效果由高到低分成四类,分别为一类高量有机肥 M、G、1/2MG > 二种有机肥与氮肥减量配施 1/2MN、1/3MSN、1/3MGN、1/2GN、1/2MS、1/4MSGN > 三类氮肥、秸秆、秸秆与氮肥 N、1/2SN、S > 四类不施肥(CK);各施肥方式均能提高作物产量,与不施肥(CK)相比,增产幅度为 12.21%～235.4%,肥料贡献率在 10.89%～70.18% 之间,单施肥增产总趋势为 N > G > M > S,减量配施肥增产总趋势为 1/2GN > 1/2MN>1/2MS,施肥方式以有机肥配施 N 对产量贡献最大;经济效益分析表明施 N 或有机肥与 N 配施对于提高净收益作用较大。 【结论】 通过主成分分析与聚类分析、经济效益与产量综合比较,农家肥、绿肥和秸秆长期单施成本高,产量和经济效益低,维持土壤养分和产量需要的用量大。因此,提倡适量有机肥与氮肥配施,达到提高作物产量,增加经济效益,保证土壤肥力可持续发展。      

不同小麦秸秆还田量对水稻生长、土壤微生物生物量及酶活性的影响

通过大田试验研究了不同小麦秸秆还田量（0、1500、3000、4500、6000kg.hm-2）对水稻生长、土壤微生物量及酶活性的影响。结果表明：秸秆还田后,水稻分蘖数、株高、SPAD及干物质积累量均高于秸秆不还田（对照）,但是未全部达到显著性差异;50%秸秆还田处理增产效果最显著（P〈0.05）,与对照相比,理论增产10.2%,实际增产9.0%;秸秆还田处理显著增加了土壤全氮和速效氮含量,对土壤有机质、有效磷和速效钾含量影响不显著;50%秸秆还田处理对微生物量碳、氮的提高作用最明显（P〈0.05）,分别较对照提高46.0%和90.0%;25%和50%秸秆还田显著提高了土壤脲酶活性（P〈0.05）;25%、50%和75%秸秆还田土壤过氧化氢酶活性较对照提高9.3%、12.1%和8.5%（P〈0.05）;与对照相比,50%秸秆还田土壤蔗糖酶活性提高20.3%（P〈0.05）。鉴于秸秆还田对作物产量和土壤肥力的长期效应以及对土壤微生物生理代谢影响的复杂性,合理秸秆还田量的选择还需进行长期定位试验研究。     

果-草人工生态系统中土壤微生物、土壤酶与土壤养分的关系

试验研究了果-草人工生态系统中土壤生物因子与土壤养分的关系。结果表明：除全P与纤维分解菌、纤维分解酶、多酚氧化酶为负相关外，其余养分与生物因子间均呈正相关，且多数养分与生物因子呈显著或极显著相关；经通径分析发现，脲酶、硅酸盐细菌、纤维分解酶是促进有机质积存的主要生物因素，蔗糖酶是影响N、P、K速效养分的最主要因子，过氧化氢酶、多酚氧化酶、纤维分解菌只是选择性地对有机质的积存和N、P、K速效养分的形成起作用。     

Long-term effect of straw and farmyard manure on soil organic matter in field experiment in the Czech Republic

The effect of long-term (45 years) mineral and organic fertilization on soil organic matter (SOM) quantity (organic C and N content) and quality (hot-water-soluble C content, microbial biomass C content, hydrophobic organic components of SOM, soil enzyme activities) was determined in a field experiment established in Trutnov (North Bohemia, sandy loam, Eutric Cambisol). Six treatments were chosen for investigation: unfertilized control, mineral fertilization (NPK), straw N, farmyard manure (FYM) and straw and FYM completed with mineral NPK. Soil samples were taken from the arable layer (0–20 cm) in spring over the period of 2004–2010. The positive effect of FYM on the total organic C and N content, hot-water-soluble C content and hydrophobic organic components of SOM was more than 50% higher than that of straw and mineral N fertilization. Application of straw N increased microbial biomass C content in soil and generated invertase activity above the level of FYM. Hot-water-soluble C content, hydrophobic organic components of SOM and urease activity were positively correlated with total organic C and N content (R = 0.58–0.98; p < 0.05). Addition of mineral NPK to both the straw and FYM emphasized the effect of organic fertilization in most of monitored characteristics.     

长期定位施肥对无石灰性潮土酶活性的影响

试验研究长期定位施肥对无石灰性潮土酶活性的影响结果表明,长期单施有机肥及其配施无机化肥均能显著增强土壤脲酶、蛋白酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性。土壤脲酶活性、蛋白酶活性与土壤有机质、全N、碱解氮含量呈极显著正相关,磷酸酶活性与土壤有机质、有机磷、有效磷呈极显著正相关,蔗糖酶活性与土壤有机质呈极显著正相关。表明土壤酶活性与土壤肥力密切相关,可作为评价土壤肥力性状的生物学指标。     

包膜控释尿素对保护地菜地土壤肥力及酶活性的影响

为探讨包膜控释尿素施用条件下土壤酶活性及其与土壤肥力的关系，对种植黄瓜、番茄、辣椒等蔬菜的保护地菜地土壤酶活性以及土壤养分因子含量进行了测定和分析。结果表明，施用包膜控释尿素比普通尿素能明显提高土壤有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、速效钾含量，降低了土壤速效磷含量；包膜控释尿素可增强土壤多酚氧化酶、磷酸酶、脲酶活性，这些酶活性与土壤养分之间具有极显著或显著的相关性，施用包膜控释尿素未增强过氧化氢酶、转化酶的活性，过氧化氢酶、转化酶与土壤养分因子相关性不明显。在评价土壤酶活性与土壤养分的关系方面要根据不同的作物作具体的分析。     

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、 微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理: 1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK); 2)NPK+4 t/hm2秸秆还田; 3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取020 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】 1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P0.05); 土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P0.05); 土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、 全氮(TN)、 速效钾(AK)、 土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平, 2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P0.05); 而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、 肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、 肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。     

Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil

Extracellular enzymes mediate the degradation, transformation and mineralization of soil organic matter. The activity of cellulases, phosphatases and other hydrolases has received extensive study and in many cases stoichiometric relationships and responses to disturbances are well established. In contrast, phenol oxidase and peroxidase activities, which are often uncorrelated with hydrolase activities, have been measured in only a small subset of soil enzyme studies. These enzymes are expressed for a variety of purposes including ontogeny, defense and the acquisition of carbon and nitrogen. Through excretion or lysis, these enzymes enter the environment where their aggegrate activity mediates key ecosystem functions of lignin degradation, humification, carbon mineralization and dissolved organic carbon export. Phenol oxidases and peroxidases are less stable in the environment than extracellular hydrolases, especially when associated with organic particles. Activities are also affected, positively and negatively, by interaction with mineral surfaces. High spatiotemporal variation obscures their relationships with environmental variables and ecological process. Across ecosystems, phenol oxidase and peroxidase activities generally increase with soil pH, a finding not predicted from the pH optima of purified enzymes. Activities associated with plant litter and particulate organic matter often correlate with decomposition rates and potential activities generally increase with the lignin and secondary compound content of the material. At the ecosystem scale, nitrogen amendment alters the expression of phenol oxidase and peroxidase enzymes more broadly than culture studies imply and these responses correlate with positive and negative changes in litter decomposition rates and soil organic matter content. At the global scale, N amendment of basidiomycete-dominated soils of temperate and boreal forest ecoystems often leads to losses of oxidative enzyme activity, while activities in grassland soils dominated by glomeromycota and ascomycetes show little net response. Land use that leads to loss of soil organic matter tends to increase oxidative activities. Across ecosystems, soil organic matter content is not correlated with mean potential phenol oxidase and peroxidase activities. A multiple regression model that includes soil pH, mean annual temperature, mean annual precipitation and potential phenol oxidase activity accounts for 37% of the variation in soil organic matter (SOM) content across ecosystems (n = 63); a similar model for peroxidase activity describes 32% of SOM variance (n = 43). Analysis of residual variation suggest that suites of interacting factors create both positive and negative feedbacks on soil organic matter storage. Soils with high oxygen availability, pH and mineral activity tend to be substrate limited: high in situ oxidative activities limit soil organic matter accumulation. Soils with opposing characteristics are activity limited: low in situ oxidative activities promote soil organic matter storage.     

Soil phosphorus availability and rice phosphorus uptake in paddy fields under various agronomic practices

Agronomic practices affect soil phosphorus(P) availability, P uptake by plants, and subsequently the efficiency of P use. A field experiment was carried out to investigate the effects of various agronomic practices(straw incorporation, paddy water management, nitrogen(N) fertilizer dose, manure application,and biochar addition) on soil P availability(e.g., soil total P(STP), soil available P(SAP), soil microbial biomass P(SMBP), and rice P uptake as well as P use efficiency(PUE)) over four cropping seasons in a rice-rice cropping system, in subtropical central China. Compared to the non-straw treatment(control,using full dose of chemical N fertilizer), straw incorporation increased SAP and SMBP by 9.3%–18.5% and 15.5%–35.4%, respectively;substituting half the chemical N fertilizer dose with pig manure and the biochar application increased STP, SAP, and SMBP by 10.5%–48.3%, 30.2%–236.0%, and 19.8%–72.4%,respectively, mainly owing to increased soil P and organic carbon inputs;adding a half dose of N and no N input(reduced N treatments) increased STP and SAP by 2.6%–7.5% and 19.8%–33.7%, respectively, due to decreased soil P outputs. Thus, soil P availability was greatly affected by soil P input and use. The continuous flooding water regime without straw addition significantly decreased SMBP by 11.4% compared to corresponding treatments under a mid-season drainage water regime. Total P uptake by rice grains and straws at the harvest stage increased under straw incorporation and under pig manure application, but decreased under the reduced N treatments and under biochar application at a rate of 48 t ha-1, compared to the control. Rice P uptake was significantly positively correlated with rice biomass, and both were positively correlated with N fertilizer application rates, SAP, SMBP, and STP. Phosphorus use efficiency generally increased under straw incorporation but decreased under the reduced N treatments and under the manure application(with excessive P input), compared to the control. These results showed that straw incorporation can be used to increase soil P availability and PUE while decreasing the use of chemical P fertilizers. When substituting chemical fertilizers with pig manure, excess P inputs should be avoided in order to reduce P accumulation in the soil as well as the environmental risks from non-point source pollution.