黄土丘陵区人工刺槐林恢复过程中土壤氮素与微生物活性的变化

为了探讨不同生长年限的人工刺槐(Robinnia pseudoacacia)林对土壤中氮素组成与微生物活性的影响及机理,本文采用"时空互代"法进行野外选点调查和采样,对典型黄土丘陵区陕西省安塞纸坊沟小流域不同林龄(10 a、15 a、30 a、38 a)人工刺槐林和撂荒地3个土层(0~10 cm、10~30 cm和30~60 cm)中的全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮、微生物生物量碳和磷、基础呼吸及基本理化性质进行了研究。结果表明:人工刺槐林地土壤微生物生物量碳、磷含量和微生物熵都显著高于撂荒地(P<0.05)。随着人工刺槐林生长年限的增加,各层土壤铵态氮、硝态氮和有机氮含量均逐渐增加,其中有机氮的增加最显著;土壤微生物生物量碳、磷含量显著增加;微生物熵显著增大而呼吸熵显著减小;土壤有机碳、速效磷含量总体上显著增加(P<0.05);容重和碳氮比则呈下降趋势。随着土层深度的增加,氮素、有机碳、速效磷和微生物生物量碳、磷含量显著减小(P<0.05);容重和pH显著增加。土壤微生物生物量碳、磷和呼吸熵均与有机氮、全氮、硝态氮显著正相关(P<0.05)。分析发现,刺槐的生长促使土壤中微生物可利用碳增加,提高了碳的利用率,使土壤微生物量碳、磷含量增加;微生物活性的提高反过来促进了土壤氮素含量的提高,土壤中有机氮含量显著增加。与10 a生刺槐林相比,30 a生林地土壤表层的全氮含量明显增加,氮素肥力由7级(0.40 g.kg 1)上升为5级(0.87 g.kg 1)水平。     

干湿交替程度对土壤速效养分的影响

降雨和灌溉引起的干湿交替显著影响土壤速效养分的转化和迁移。为了探究干湿交替程度对土壤速效养分的影响,采用室内模拟干湿交替试验,设置轻度(DW1,复水至60%WHC)、中度(DW2,复水至45%WHC)、重度(DW3,复水至30%WHC)3种干湿交替程度,并以恒湿处理(CM,恒定60%WHC)为对照,探究试验前后土壤pH、水溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、铵态氮、硝态氮、速效磷及速效钾的变化。结果表明:DW1土壤pH比其他各组低0.25~0.45,其余各组间差异不显著;培养后CM组DOC下降20.01%,DW组下降37.04%~41.36%,不同程度干湿交替处理间差异不显著。土壤铵态氮含量在培养后下降18.19%~42.02%,各处理间表现为DW3>DW2>DW1;土壤硝态氮含量较培养前急剧增长,表现为DW1>DW2>DW3,DW2的铵态氮和硝态氮含量与CM组基本一致。土壤速效钾和速效磷培养前后变化不大,但DW2速效磷含量较其他各处理减少2.93~4.00 mg/kg,而DW3的速效钾含量较其他各处理减少3.69~14.72 mg/kg。干湿交替显著降低土壤DOC和铵态氮含量,增加土壤硝态氮含量,对土壤pH、速效磷、速效钾影响不大。干湿交替程度的增强能提高土壤pH,促进铵态氮的产生,抑制硝态氮和速效钾的生成,但对DOC和速效磷影响不大。     

模拟干湿交替对若尔盖高寒湿地土壤呼吸及可溶性碳氮稳定性的影响

全球气候变化下,极端干旱和强降水事件频发,土壤经历更为复杂和频繁的干湿交替过程,这对于土壤呼吸有极为重要的影响。以若尔盖高寒湿地土壤为研究对象,设置两种干湿交替强度(高强度和低强度)和两种干湿交替频率(高频率和低频率)以及恒定水分共5种处理,在人工气候箱恒温培养144 d,研究了干湿交替对若尔盖高寒湿地土壤呼吸、土壤可溶性碳、无机氮及其稳定性的影响。结果表明:干湿交替强度对土壤呼吸、可溶性有机碳、可溶性有机碳/无机氮的比值及其稳定性影响显著,高强度干湿交替促进了呼吸,而低强度干湿交替有利于增加可溶性有机碳的含量和提高可溶性有机碳/无机氮的比值。铵态氮含量及铵态氮稳定性受干湿交替频率及交互作用的显著影响,硝态氮受干湿交替强度及交互作用的显著影响。无机氮及稳定性均不受干湿交替强度、频率及交互作用的影响。干湿交替强度和频率对若尔盖高寒湿地土壤呼吸、可溶性碳氮及其稳定性有不同程度的影响,这些结果有助于理解未来气候变化下高寒湿地碳循环过程及机制。     

氮素和水分对贝加尔针茅草原土壤酶活性和微生物量碳氮的影响

在内蒙古贝加尔针茅草原,分别设对照(N0)、1.5 g·m-2(N15)、3.0 g·m-2(N30)、5.0 g·m-2(N50)、10.0 g·m-2(N100)、15.0 g·m-2(N150)、20.0 g·m-2(N200)和30g·m-2(N300)(不包括大气沉降的氮量)8个氮素(NH4NO3)梯度和模拟夏季增加降水100 mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原土壤养分、酶活性及微生物量碳氮的影响。结果表明:氮素和水分添加对草原土壤理化性质和生物学特性有显著影响。随施氮量的增加土壤总有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮含量呈增加的趋势,相反,土壤pH值呈降低的趋势。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性随施氮量的增加而升高,多酚氧化酶则随施氮量的增加呈下降的趋势。氮素和水分添加对草原土壤微生物量碳氮含量有显著影响,高氮处理(N150、N200和N300)显著降低了微生物碳含量,微生物氮含量随施氮量的增加呈上升趋势。水分添加能够减缓氮素添加对微生物的抑制作用,提高微生物量碳、微生物量氮含量。草原土壤养分、土壤酶活性及土壤微生物量碳氮含量间关系密切,过氧化氢酶与全氮、总有机碳、硝态氮呈显著正相关,多酚氧化酶与铵态氮、硝态氮、全氮呈显著负相关。微生物量氮含量与土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量以及过氧化氢酶和磷酸酶活性呈显著正相关,与多酚氧化酶呈负相关;微生物量碳与过氧化氢酶呈负相关,与多酚氧化酶活性呈正相关。     

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。     

大豆生育期间土壤无机态氮与植株硝态氮变化规律的研究

试验以2个大豆品种,3种施氮肥水平(N0:0 kg hm-2、N75:75 kg hm-2、N150:150 kg hm-2),对大豆生育期间土壤无机态氮(铵态氮、硝态氮)与植株硝态氮含量及变化规律加以研究,结果表明,土壤中无机态氮与大豆植株中硝态氮含量均呈下降趋势,三种施氮肥水平相比,除土壤铵态氮含量表现为N150N75N0,土壤硝态氮与植株硝态氮含量在各氮肥水平处理间未表现出明显的差异,并且大豆茎、叶柄中硝态氮含量与土壤中硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.9316**;r=0.9355**),土壤铵态氮与土壤硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.8746**,)可以用茎、叶柄中硝态氮含量来表征土壤无机态氮营养状况。     

冬小麦-夏玉米轮作体系中不同施氮水平对玉米生长及其根际土壤氮的影响

在河北衡水潮土上进行田间试验,以当地习惯高氮用量(小麦季施N 300 kg/hm2,玉米季施N 240 kg/hm2)为对照,研究冬小麦-夏玉米轮作体系中减少氮肥用量对玉米季植株生长、氮素吸收及根际土壤中无机氮与微生物量氮的影响。结果表明,两季作物氮肥施用量减少25%和40%,对玉米产量、生物量及植株体内氮累积量未产生明显影响,氮肥利用率提高。不同氮肥施用量对根际和非根际土壤铵态氮含量的影响不显著;减少氮肥施用量,对玉米根际土壤硝态氮含量也没有明显影响。在玉米苗期、抽雄期和成熟期,习惯高施氮量处理的非根际土壤硝态氮含量较高,其中抽雄期,非根际土壤硝态氮含量较氮肥减施40%用量处理高出近一倍,但非根际土壤微生物量氮水平含量明显降低。氮肥减施未影响根际土壤微生物量碳、氮含量,反而增加了非根际土壤微生物量碳、氮水平。在高肥力的潮土上,冬小麦/夏玉米轮作体系中适当减施氮肥并未影响玉米根际土壤氮素水平,可保证玉米稳产,实现减氮增效。     

硝化抑制剂和秸秆对潮棕壤碳氮转化和微生物群落特征的短期影响

氮是植物和微生物生长繁殖的必需营养元素,而氮矿化表征了土壤供氮能力。通过盆栽实验,采用同位素稀释法和磷脂脂肪酸(PLFA)法,研究了添加硝化抑制剂和秸秆条件下,潮棕壤碳氮矿化和微生物群落组成变化特征。结果表明,与施氮量N 0.1 g·kg~(-1)的单施氮肥处理(NF)相比,氮肥配施1%硝化抑制剂(NFI)的土壤铵态氮提高32%,而硝态氮降低53%。氮肥与施用量为5 g·kg~(-1)的秸秆配施(NS),土壤氮素总矿化速率增加36%,微生物生物量碳提高51%,β-葡萄糖苷酶活性提高36%,同时显著增加了土壤总PLFA以及细菌、真菌、真菌/细菌和革兰式阴性菌(P0.05),土壤呼吸熵降低50%。与氮肥配施秸秆处理(NS)相比,氮肥、秸秆和硝化抑制剂配施处理(NSI),土壤铵态氮提高33%,硝态氮下降47%。综上所述,氮肥和秸秆配施可以提高土壤微生物生物量,改变土壤微生物群落组成,配施1%(N)硝化抑制剂后降低土壤硝化速率,增加土壤供氮能力。     

干湿交替格局对川西南干热河谷土壤碳氮释放的影响

有机碳和氮素含量低、结构性差等土壤退化特征,是干热河谷土壤退化的普遍现象,漫长旱季与集中雨季使干热河谷干湿交替格局不同于其他区域。通过监测不同干湿交替模式下培养土壤的呼吸、水溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(DN)动态,评估干湿交替特征对干热河谷土壤有机碳和氮库退化的影响。结果显示,风干土壤再湿润对土壤呼吸具有激发效应,可使呼吸强度增加1.52~7.13倍;随着干湿交替次数的增加,激发效应随之衰减,经过多次干湿交替后(当周期为3d,则干湿交替5次)降至某一稳定水平,干湿交替周期越长(周期长于12d),土壤再湿润后导致的土壤呼吸激发效应的衰减越不明显。土壤DOC和DN含量同样受再湿润激发,但DOC和DN激发效应滞后于土壤呼吸,干湿交替多次后土壤DOC和DN随之降低并稳定低于最初水平,而随着干湿交替周期延长,DOC和DN在每个干湿交替末期含量变化不明显。这暗示干湿交替尽管可激发土壤DOC和DN释放,但是这种激发效应随干湿交替次数和周期延长而降低,因此对土壤碳氮动态的影响有限,干湿交替格局可能不是干旱河谷土壤有机碳和氮素退化的主要原因。     

氮素富集对青藏高原高寒草甸土壤有机碳迁移和累积过程的影响

为深入揭示陆地生态系统碳固定对大气氮沉降增加的响应机理,基于海北高寒草甸多形态(NH4Cl、(NH4)2SO4、KNO3)、低剂量(N 0、10、20、40 kg hm-2a-1)的增氮控制试验平台,采集各处理水平下不同深度土壤样品,利用颗粒分组法分离测定总土壤有机碳(SOC)以及各粒径组分的碳含量和δ13C值。研究结果表明:低氮显著增加了土壤粗颗粒态有机碳(Macro POC)和矿质结合态有机碳(MAOC)的含量,而高氮处理正好相反。施氮一致降低土壤细颗粒态有机碳(Micro POC)含量。此外,添加硝态氮肥对SOC各组分含量和δ13C值的影响显著高于铵态氮肥。总体而言,低氮导致地表30 cm层SOC储量增加了4.5%,而中氮和高氮导致SOC储量分别下降了5.4%和8.8%。低氮处理时新增的碳以Macro POC为主,而高氮处理时损失的碳主要是Micro POC。连续5 a施氮促进了颗粒态有机碳(POC)组分的分解,进而导致SOC稳定组分的比例增加。可以认为,大气氮沉降或低剂量施氮(10 kg hm-2a-1)短期内有利于青藏高原高寒草甸土壤碳截留,硝态氮较铵态氮输入对土壤碳储量增加更为有益。     

Effect of liming on some chemical,biochemical, and microbiological properties of acid soils under spruce (Picea abies L.)

Summary Soil pH, total organic C, total N, exchangeable Al, available P, CO₂ evolution, microbial biomass C and N, phosphatase and dehydrogenase activities were determined in acid soils sampled under spruce subjected to acid deposition, before and after liming. A slight decrease in pH values was observed from the edge of a tree canopy to the base of the trunk in acid soils. Liming drastically reduced exchangeable Al and increased CO₂ evolution, microbial biomass, and the metabolic quotient. The microbial biomass C to total organic C ratio increased after liming but did not reach 2%, the average value considered valid in soils where the C content is in equilibrium, that is when C inputs are equal to C outputs. The microbial biomass C:N ratio decreased after liming, thus indicating that bacteria became predominant over fungi when soil acidity decreased. Dehydrogenase activity but not phosphatase activity was increased by liming. The decrease in phosphatase activity was not completely related to the increase in available P, but was also dependent on microbial growth and the decrease in acid phosphatase, the predominant component of acid soils.     

Organic Fertilization in Traditional Mediterranean Grapevine Orchards Mediates Changes in Soil Microbial Community Structure and Enhances Soil Fertility

Soil microbial populations and their functions related to nutrient cycling contribute substantially to the regulation of soil fertility and the sustainability of agroecosystems. A field experiment was performed to assess the medium‐term effect of a mineral fertilizer and two organic fertilization systems with different nitrogen sources on the soil microbial community biomass, structure, and composition (phospholipid fatty acids, pattern, and abundance), microbial activity (basal respiration, dehydrogenase, protease, urease, β‐glucosidase, and total amount of phosphomonoesterase activities), and physical (aggregate stability) and chemical (total organic C, total N, available P and water‐soluble carbohydrates) properties in a vineyard under semiarid Mediterranean conditions after a period of 10 years. The three fertilization systems assayed were as follows: inorganic fertilization, addition of grapevine pruning with sheep manure (OPM), and addition of grapevine pruning with a legume cover crop (OPL). Both treatments, OPM and OPL, produced higher contents of total organic carbon, total N, available P, water‐soluble carbohydrates, and stable aggregates. The organic fertilization systems increased microbial biomass, shifted the structure and composition of the soil microbial community, and stimulated microbial activity, when compared with inorganic fertilization. The abundances of fungi and G+ bacteria were increased by treatments OPM and OPL, without significant differences between them. Organic and inorganic fertilization produced similar grapevine yields. The ability of the organic fertilization systems for promoting the sustainability and soil biological and chemical fertility of an agroecosystem under semiarid conditions was dependent of the organic N source. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

长期施肥对红壤旱地土壤活性有机碳和酶活性的影响

以江西进贤长期肥料定位试验为平台,研究了红壤旱地不同施肥措施对土壤微生物生物量、活性有机C、C库管理指数以及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与不施肥和单施化肥土壤相比,施有机肥处理土壤的pH、CEC、有机C、全N、全P、无机N、速效P、速效K及土壤微生物生物量均显著增加,土壤活性有机C和C库管理指数也较试前土壤和其他处理土壤明显提高,此外,土壤的转化酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性也较其他处理显著增加。土壤微生物生物量、活性有机C以及4种土壤酶活性之间的相关关系显著,且它们均与土壤有机C、全N、全P、无机N、速效P等土壤养分呈显著正相关。因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤微生物生物量和酶活性,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力。     

有机和常规生产模式下菜田土壤酶活性差异研究

通过对露地及温室环境下有机和常规蔬菜栽培土壤采样,测定分析了5种参与土壤碳氮循环的酶活性,及其与土壤相关理化性质之间的关系。结果显示:温室及露地土壤EC值在有机生产中相应低于常规生产12%和16%;有机生产土壤微生物碳氮含量显著高于常规生产;不同生产模式下土壤酶活性差异显著,有机生产土壤中的蛋白酶、脲酶、脱氢酶、β-葡糖苷酶活性高于常规生产,而硝酸还原酶活性较常规生产低;有机与常规栽培对蛋白酶活性影响极显著(P=0.006 8),对脲酶活性影响程度达显著水平(P=0.012 4)。除脱氢酶以外,不同栽培模式环境对土壤中另外4种酶活性均有显著影响,温室栽培环境中的蛋白酶、脲酶和硝酸还原酶活性高于露地。除硝酸还原酶外,其他4种酶活性与可溶性全氮、微生物碳、微生物氮相关系数达到显著水平。分析表明,土壤酶活性受到栽培方式以及环境的影响,并且有机生产能够提高参与土壤碳氮循环的酶活性。土壤蛋白酶、脲酶、脱氢酶和β-葡糖苷酶活性能够作为表征土壤碳氮循环以及微生物活性的指标。     

长期施用化肥对红壤性水稻土中微生物生物量、活性及群落结构的影响

利用化肥长期定位试验,研究了施肥对土壤微生物生物量、活性及其群落结构的影响.结果表明:与不施肥相比,长期施用化肥不仅增加了土壤微生物生物量,而且导致了土壤微生物群落结构的分异.其中,有机无机配施处理和2倍NPK配施处理显著提高了土壤有机质含量、全N含量、土壤微生物生物量和土壤微生物活性.NPK均衡施肥处理对土壤有机质、土壤微生物生物量及其活性的影响小于非均衡施肥的处理(NP、NK、N、P、K),适当增施K肥有利于提高土壤微生物中真菌的比例.     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

Effects of past and current crop management on soil microbial biomass and activity

Because soil biota is influenced by a number of factors, including land use and management techniques, changing management practices could have significant effects on the soil microbial properties and processes. An experiment was conducted to investigate differences in soil microbiological properties caused by long- and short-term management practices. Intact monolith lysimeters (0.2 m² surface area) were taken from two sites of the same soil type that had been under long-term organic or conventional crop management and were then subjected to the same 2.5-year crop rotation [winter barley (Hordeum vulgare L.), maize (Zea mais L.), lupin (Lupinus angustifolius L.), and rape (Brassica napus L. ssp. oleifera)] and two fertilizer regimes (following common organic and conventional practices). Soil samples were taken after crop harvest and analyzed for microbial biomass C and N, microbial activity (fluorescein diacetate hydrolysis, arginine deaminase activity, and dehydrogenase activity), and total C and N. The incorporation of the green manure stimulated growth and activity of the microbial communities in soils of both management histories. Soil microbial properties did not show any differences between organically and conventionally fertilized soils, indicating that crop rotation and plant type had a larger influence on the microbial biomass and enzyme activities than fertilization. Initial differences in microbial biomass declined, while the effects of farm management history were still evident in enzyme activities and total C and N. Links between enzyme activities and microbial biomass C varied depending on treatment, indicating differences in microbial community composition.     

过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg增加到15.5 mg/kg;同时,0—60 cm和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2增加到76.5和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05和0.71 g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205 mg/kg,却显著提高了0—20、20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。     

Factors Affecting Microbial Biomass and Dehydrogenasc Activity in Apple Orchard Soils with Heavy Metal Accumulation

The size of the microbial biomass and dehydrogenase activity were measured in air-dried and rewetted apple orchard surface soils with accumulation of Cu, Pb, and As due to the application of Bordeaux mixtures and lead arsenate. The largest amounts of total Cu, Pb, and As found in the soils used were 1,108, 1,271, and 209 mg kg^-1 soil, respectively. The amounts of 0.1 M HCl-extractable heavy metals were strongly correlated with the total amounts, while those of 0.1 M CaCl₂-extractable heavy metals, except for As, increased significantly with decreasing soil pH. The amounts of microbial biomass C and N, expressed on a soil organic C and total N basis, respectively, were each negatively correlated with the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable Cu. On the other hand, the dehydrogenase activity was not affected by the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable heavy metals, and was negatively correlated with the amount of 0.1 M CaCl₂-extractable Cu and positively with the soil pH. Higher significant correlations were observed when the dehydrogenase activity was calculated per unit of soil organic C. Thus the microbial biomass was adversely affected by the slightly soluble fractions of Cu accumulated in apple orchard soils, whereas the dehydrogenase activity was affected by the water-soluble and exchangeable Cu of which amount depended on the soil pH. It is suggested that the microbial biomass and dehydrogenase activity expressed on a soil organic matter basis could become useful indicators for assessing the effects of heavy metals on the size and activity of the microbial biomass in soils differing in organic matter contents.