Impact of long-term organic and inorganic nutrient managements on the biological properties and eubacterial community diversity of the Indian semi-arid Alfisol

Intensive cropping with limited nutrient management options in low fertile semi-arid tropical soils will have agricultural sustainability problems in future. A better understanding of soil variables as influenced by long-term nutrient amendments could lead to the identification of more precise indicators to monitor soil fertility that would promote sustainability. Long-term nutrient experiment in semi-arid Alfisol at Coimbatore, India was investigated in two successive years, 2009 and 2010 to assess the enduring effects of organic (OM) and inorganic (IC) nutrient managements on soil variables. The organic amendments induced higher microbial population and enzyme activity compared to IC and control soils. The principal component analysis of observed variables revealed that soil organic carbon, microbial biomass carbon (MBC), dehydrogenase and alkaline phosphatase activity and diazotrophs population could be the possible indicators for predicting soil fertility resulting from long-term nutrient managements. The eubacterial community profile assessed by 16S rRNA gene sequence polymorphism revealed that the abundance and relative ratio of phyla belonging to Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria and Firmicutes were considerably affected due to either organic manures or inorganic fertilizers, and organic nutrient management favours bacterial community diversity. These results emphasize the importance of organic nutrient management to maintain soil biological properties in semi-arid Alfisol.     

Long-term effects of NPK fertilizers and organic manures on soil organic carbon and carbon management index under a double-cropping rice system in Southern China

The effects of manure and chemical fertilizer on soil bulk density, soil organic carbon (SOC), and the role of carbon management index (CMI) in soil quality evaluation were studied under a double-cropping rice system in a long-term experiment. The experiment included five fertilizer treatments: without fertilizer input (CK), chemical fertilizer alone (MF), rice straw residue plus chemical fertilizer (RF), 30% organic matter plus 70% chemical fertilizer (LOM), and 60% organic matter plus 40% chemical fertilizer (HOM). RF, LOM, HOM treatments increased SOC content relative to MF treatment in the paddy fields at 0–20 cm. RF, LOM, HOM treatments were more effective for increasing CMI, lability index, lability of C, and SOC stocks, as compared with MF treatment. Based on rice grain yield and carbon storage, integrated fertilization of chemical fertilizer and organic manure proved to be the most effective practices for improving crop productivity and SOC sequestration.     

长期不同管理措施下红壤剖面碳、氮储量变化特征

基于中国农业科学院国家红壤肥力长期试验平台,研究长期不同施肥、休闲和轮作措施下旱地红壤剖面(0~100 cm)土体及不同层次(20 cm/层)有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,与试验初始相比,24年不施肥(CK处理)0~100 cm各层有机碳储量均有不同程度降低,但全氮储量在40~100 cm各土层表现出累积趋势。24年施化肥(N、NP、PK、NPK)和化肥配施秸秆处理(NPKS)明显增加40~100 cm有机碳和全氮储量,0~40 cm各层碳储量有所耗竭而氮储量无明显影响。24年有机无机配施(NPKM)明显增加表层0~20和40~100 cm的有机碳和全氮储量。休闲(Fallow)和轮作(NPKMR)措施大幅度提高0~100 cm各层有机碳和全氮储量,但两处理间无显著差异。对于0~100 cm整个土体而言,休闲和轮作处理大幅度增加了土壤剖面的有机碳和全氮储量,其中有机碳储量比初始分别提高64%和93%,全氮储量比初始分别提高71%和82%。不同措施下0~100 cm各层有机碳与全氮储量及其变化量间均存在显著线性相关关系(P0.01),但不同管理措施显著改变了碳氮储量间的相关关系,但储量变化量间的相互关系无统计学上的显著差异。休闲或豆科轮作措施能显著提升红壤剖面碳、氮库容,是红壤肥力恢复和培肥较优管理措施。     

长期施肥下石灰性潮土有机碳变化的DNDC模型预测

为探讨长期不同施肥条件下土壤有机碳的变化规律及DNDC模型的应用,利用封丘石灰性潮土不同施肥措施下的长期定位试验数据,选取CK、NPK、1/2NPK+1/2OM、OM4个处理,分析了15年来作物产量及土壤有机碳(SOC)的变化特征,并用DNDC模型预测了试验地近100年(2000~2099)的SOC变化趋势。结果表明,各施肥处理的多年产量平均值和对照处理差异显著;施用化肥(NPK和1/2NPK+1/2OM)处理和有机肥(OM)处理间也有显著差异;产量最高为NPK处理,达10811 kg/ha,CK处理最低,但1/2NPK+1/2OM处理产量与NPK处理无显著性差异。15年来土壤耕层(0—20cm)有机碳平均值,以OM处理最高,达到7.90 g/kg,显著高于1/2NPK+1/2OM、NPK处理;而CK处理仅为4.15 g/kg。从15年来有机碳的变化看出,CK处理略有下降,NPK处理较为平稳,而1/2NPK+1/2OM和OM处理呈现不断上升趋势,OM处理上升幅度较1/2NPK+1/2OM处理大。对试验地SOC变化趋势长期(100a)的模拟结果显示,与初始土壤SOC含量相比,100a后不施肥处理(CK)土壤有机碳含量下降了52%,化肥(NPK)处理土壤SOC含量较为稳定,而1/2NPK+1/2OM处理和OM处理土壤有机碳增加明显,大约25a后基本上稳定,100a后分别较2000年增加了24%和25%。从实测数据的分析和DNDC模型模拟分析可以看出,有机肥和化肥配施能获得较高作物产量,并能有效地增加土壤SOC含量,从而提高土壤的可持续利用能力。     

不同培肥方式对土壤有机碳与微生物群落结构的影响

为揭示旱作区耕地土壤有机碳累积规律及其与土壤微生物群落间的相互作用机制,试验采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱及土壤腐殖质形态分组的方法,通过田间定位试验,研究了马铃薯-马铃薯-油用向日葵-马铃薯-油用向日葵轮作模式下,有机、无机肥配施(不施肥、单施化肥、化肥配施牛粪、化肥配施羊粪、化肥配施生物有机肥、化肥配施黄腐酸钾)对土壤有机碳累积、土壤腐殖质形态的影响及其与土壤微生物群落结构间的相互关系。结果表明:在连续培肥5年间,随培肥时间延长,土壤有机碳呈波动性上升趋势。与对照相比,化肥配施牛粪、化肥配施羊粪处理土壤有机碳以年6.61%和8.97%的增长率累积增加,不同处理外源有机碳含量及有机肥种类的差异影响了土壤有机碳的累积速率。化肥配施高量有机肥(化肥+羊粪、化肥+牛粪)处理显著提高了土壤稳结态、松结态腐殖质含量及松结态/紧结态腐殖质的比例,且以PLFA表征的土壤细菌、真菌、放线菌、原生动物、土壤微生物群落总生物量与对照处理间均有显著性差异(P0.05)。与对照相比,各施肥处理的革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)值均呈降低趋势;但不同有机无机相结合的土壤培肥方式对土壤G+/G-的比例没有显著差异。多元分析表明,基于土壤微生物主要类群磷脂脂肪酸含量的排序轴与基于土壤有机碳、腐殖质形态的排序轴之间相关性(P1=0.568,P2=0.611)较好,累积变量在98.69%上揭示不同有机无机培肥措施影响下的土壤微生物群落生物量与环境因子间的相互关系。土壤松结态腐殖质含量与土壤G+/G-比值正相关。外源有机碳的施入促进了土壤紧结态腐殖碳向稳结态、松结态腐殖质转化;较高量外源有机碳施入有助于提升土壤细菌、真菌的生物量。总体而言,土壤微生物群落结构的变化是受有机无机培肥措施所引起的土壤有机碳含量、腐殖质形态变化驱动;化肥配施牛粪和化肥配施羊粪有利于土壤有机碳积累和松结态腐殖质的形成,促进土壤中微生物生物量提高。研究结果可为宁夏中部干旱区土壤合理培肥提供科学依据。     

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了不同施肥措施下（不施肥、单施有机肥、推荐施肥、习惯施肥和单施化肥）,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化。结果表明:与不施肥相比,单施有机肥土壤有机碳和活性有机碳含量分别增加 11.68%,21.71%。推荐施肥和习惯施肥土壤有机碳含量分别增加 6.57%,7.58%,活性有机碳含量分别增加 8.53%,4.26%。单施化肥土壤有机碳与活性有机碳含量均没有显著增加;施有机肥和推荐施肥土壤碳库管理指数比不施肥分别高 31.79,13.01。单施化肥土壤碳库管理指数没有显著变化;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数、玉米子粒产量均存在极显著相关关系。碳库管理指数与玉米子粒产量极显著相关,能够指示土壤生产力的变化。可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力。     

长期施肥对棕壤有机碳组分的影响

对起始于1979年的棕壤长期肥料定位试验田2005年的耕层土壤不同有机碳组分进行了测定与分析,以探讨长期施肥影响土壤有机碳的过程及机理。结果显示:长期单施化肥降低了土壤的游离态颗粒有机碳（FPOM-C）含量,但进一步稳定了矿物结合态有机碳(MOM-C),最终提高了土壤总有机碳(TOC)含量;长期施用有机肥和有机肥配施化肥使土壤的FPOM-C、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、MOM-C以及含量均显著提高,且增加效果好于单施化肥。从各组分有机碳所占比例或相对比值来看,长期施用有机肥和有机肥配施化肥提高了POM-C/TOC比例而降低了MOM-C/TOC比例,使FPOM-C/OPOM-C比值显著增大。表明土壤有机碳结构分组的应用有助于揭示长期施肥影响土壤有机碳的机理。     

长期不同施肥下黑土与灰漠土有机碳储量的变化

采用长期试验,研究了20年不同施肥下1 m深黑土与灰漠土有机碳含量与碳储量的剖面变化。结果表明,单施化肥和不施肥对黑土1 m土层有机碳储量没有显著影响,但灰漠土略有降低。有机肥配施化肥能显著提高土壤有机碳含量和储量。高量有机肥配施化肥（NPKM2）能提高020 cm和2040 cm土层土壤有机碳含量,黑土分别提高56.6%和49.6%、灰漠土提高143.1%和46.9%;常量有机无机配施（NPKM）效果较差,增幅分别为黑土35.1%和35.3%,灰漠土80.2%和4.1%。两种土壤1 m土体的有机碳储量,NPKM2处理分别提高了C 30.7 t/hm2与C 40.6 t/hm2。显然,有机无机肥配施可以显著提高1 m深土体中有机碳储量,主要是由于提高了040 cm土层土壤有机碳含量。     

长期施肥对土壤有机碳和无机碳的影响

利用18年长期定位试验,研究了在不同施肥条件下,土壤有机碳和无机碳在0~50 cm土层分布特征。结果表明,施肥对土壤有机碳的影响随着土层深度的增加而下降,0~7.5 cm土层的土壤有机碳比7.5~15 cm、15~30 cm、30~50 cm分别增加了4.6%、22.0%、63.1%,而无机碳含量随着土层深度的增加而增加,与有机碳的变化规律正好相反。不同种类的肥料对土壤有机碳的影响也不相同,化肥、有机肥长期配合施用和长期施用有机肥可以在0~30 cm土层增加土壤有机碳含量,降低土壤中的无机碳含量,而长期单施化肥对土壤的有机碳和无机碳含量无明显差异。     

Soil organic carbon and nutrient content in aggregate‐size fractions of a subtropical rice soil under variable tillage

The effects of tillage on soil organic carbon (SOC) and nutrient content of soil aggregates can vary spatially and temporally, and for different soil types and cropping systems. We assessed SOC and nutrient levels within water‐stable aggregates in ridges with no tillage (RNT) and also under conventional tillage (CT) for a subtropical rice soil in order to determine relationships between tillage, cation concentrations and soil organic matter. Surface soil (0–15 cm) was fractionated into aggregate sizes (>4.76 mm, 4.76–2.00 mm, 2.00–1.00 mm, 1.00–0.25 mm, 0.25–0.053 mm, <0.053 mm) under two tillage regimes. Tillage significantly reduced the proportion of macroaggregate fractions (>2.00 mm) and thus aggregate stability was reduced by 35% compared with RNT, indicating that tillage practices led to soil structural change for this subtropical soil. The patterns in SOC, total N, exchangeable Ca²⁺, Mg²⁺ and total exchangeable bases (TEB) were similar between tillage regimes, but concentrations were significantly higher under RNT than CT. This suggests that RNT in subtropical rice soils may be a better way to enhance soil productivity and improve soil C sequestration potential than CT. The highest SOC was in the 1.00–0.25 mm fraction (35.7 and 30.4 mg/kg for RNT and CT, respectively), while the lowest SOC was in microaggregate (<0.025 mm) and silt + clay (<0.053 mm) fractions (19.5 and 15.7 mg/kg for RNT and CT, respectively). Tillage did not influence the patterns in SOC across aggregates but did change the aggregate‐size distribution, indicating that tillage affected soil fertility primarily by changing soil structure.     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988,共设置 8 个施肥处理:不施肥 (CK);单施氮肥 (N);氮磷肥合施 (NP);单施低量有机肥(M₁);低量有机肥与氮肥合施 (M₁N);低量有机肥与氮磷肥合施(M₁NP);高量有机肥与氮肥合施 (M₂N);高量有机肥与氮磷肥合施 (M₂NP)。于 2013 年玉米播种前,采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品,采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定,并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比,M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降。5 d 后,下降趋缓,不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后,各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg,以 M₂NP、M₁N 的累积量较高,为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理 M₂NP 下降最明显,与对照相比,降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照,M₁N、M₂NP 最高,为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg,较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累,提高有机碳的矿化速率和周转速率,降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率),加强了土壤的固碳能力,以 M₂NP 处理的效果更佳。      

长期不同施肥和土地利用方式对塿土耕层碳储量的影响

利用土20年长期肥料定位试验研究了不同土地利用方式和施肥对土壤有机碳和无机碳储量变化的影响。试验包括休闲（Fallow, FL）、 撂荒（Setaside, SL）、 不施肥（CK）、 单施氮（N）、 氮钾（NK）、 磷钾（PK）、 氮磷（NP）、 氮磷钾（NPK）、 氮磷钾配合秸秆还田（SNPK）、 氮磷钾配合低量有机肥（M1NPK）和氮磷钾配合高量有机肥（M2NPK）11个处理。结果表明,CK和 FL 处理等质量耕层土壤有机碳储量仍维持在试验前水平,NP和 SL 处理显著提高了耕层土壤有机碳储量,年均增加分别达到 347 kg/hm2 和518 kg/hm2, 此4个处理等质量耕层土壤无机碳储量均较试验开始前（Initial soil, IniS）显著下降,尤其是NP处理显著低于其它3个处理。与IniS和CK相比,除NK处理外的所有施肥处理均显著地提高了等质量耕层土壤有机碳储量,其大小顺序为 M2NPKM1NPKSNPKNPKNPPKN,最大年均增加量为M2NPK 944 kg/hm2,最小为N 127 kg/hm2。施肥处理除PK和M2NPK处理外,其它处理等质量耕层土壤无机碳储量均较试验前明显降低,可能是由于土壤酸化所致。PK和M2NPK处理无机碳储量能够维持不下降,表明土壤无机碳和有机碳在适合条件下可能有某种关系。试验结果还显示,长期试验20年除M1NPK和M2NPK处理外,其它处理耕层土壤容重均明显高于试验开始前,表明等质量土壤碳储量与等深度碳储量相比可以更好地反映土壤碳的变化。     

Effect of mineral and organic fertilization on crop yield,nitrogen uptake,carbon and nitrogen balances,as well as soil organic carbon content and dynamics: results from 20 European long-term field experiments of the twenty-first century

Assembled results from 20 European long-term experiments (LTE), mainly from the first decade of the twenty-first century, are presented. The included LTEs from 17 sites are the responsibility of institutional members of the International Working Group of Long-term Experiments in the IUSS. Between the sites, average annual temperatures differ between 8.1 and 15.3°C, annual precipitation between 450 and 1400 mm, and soil clay contents between 3 and 31%. On average of 350 yield comparisons, combined mineral and organic fertilization resulted in a 6% yield benefit compared with mineral fertilization alone; in the case of winter wheat, the smallest effect was 3%, the largest effect, seen with potatoes, was 9%. All unfertilized treatments are depleted in soil organic carbon (SOC), varying between 0.36 and 2.06% SOC. The differences in SOC in unfertilized plots compared with the respective plots with combined mineral (NPK) and organic (10 t ha^?1 farmyard manure) fertilization range between 0.11 and 0.72%, with an average of 0.3% (corresponding to ～15 t ha^?1). Consequently, the use of arable soils for carbon sequestration is limited and of low relevance and merely depleted soils can temporarily accumulate carbon up to their optimum C content.     

长期有机无机肥配施下红壤性稻田水稻产量及土壤有机碳变化特征

利用中国农业科学院红壤实验站红壤稻田长期定位试验,研究了长期有机无机肥配施下双季稻增产潜力和土壤有机碳变化特征。31年的试验结果表明,1）施肥能促进水稻早晚稻稻谷和地上部产量增加,其中,有机肥配施均衡的NPK处理促进作用最大,NPKM处理下稻谷年均产量比NPM、 NKM、 PKM、 M和NPK分别高 5.8%、 10.9%、 16.2%、 15.9%和20.4%。2）施肥能促进水稻土有机碳含量增加,其中,有机肥配施均衡的NPK处理提升效果最为明显, NPKM处理下所测年度土壤有机碳平均含量比NPM、 NKM、 PKM、 M和NPK分别高出2.5%、 3.5%、 2.0%、 0.6%和 32.8%。3）随着试验的进行,单施有机肥对早、 晚稻稻谷和地上部产量的促进效果逐步优于单施化肥氮、 磷、 钾处理（NPK）,对土壤有机碳的提升效果也明显优于单施化肥氮、 磷、 钾。红壤性稻田双季稻生产实践中,有机无机肥配施模式值得推荐,但需均衡配施化肥氮、 磷、 钾。     

长期施肥下红壤有机碳及其颗粒组分对不同施肥模式的响应

采集不同施肥24年的红壤,采用物理分组的方法,观测了长期不同施肥下红壤有机碳及其组分变化,并结合历史资料分析了不同施肥模式对红壤有机碳及其颗粒组分的影响。结果表明,化肥配施有机肥（NPKM）处理下红壤总有机碳含量（10.33 g/kg）,砂粒（2000～53 m）、细粉粒（5～2 m）和粘粒（2 m）组分中的有机碳含量显著高于其他处理。与不施肥（CK）相比,施用化肥（NPK、2NPK）和有机肥（NPKM、M）显著地提高了红壤有机碳在砂粒和粘粒中的分配比例,而降低了其在粗粉粒和细粉粒的分配比例。施化肥（NPK、2NPK）、单施有机肥（M）、化肥配施有机肥（NPKM）处理,土壤有机碳的平均固定速率分别为0.05 t/(hm2?a)、0.18 t/(hm2?a)、0.26 t/(hm2?a)。相关分析表明,不同施肥模式下红壤有机碳的固定量与碳投入量之间存在着极显著的线性相关关系（R2=0.909, P0.01）,土壤的固碳效率为8.1%;随着碳投入的增加,粗粉粒和细粉粒有机碳储量逐渐下降,而砂粒和粘粒中碳储量逐渐增加,并且粘粒增加速率要远远高于砂粒。以上结果说明,红壤中有机碳还没有达到饱和,还具有一定的固碳潜力,增加的有机碳主要固持在粘粒中,粘粒是红壤有机碳的主要固持组分。     

有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响

本文以中国农业科学院山东禹城长期定位施肥试验为平台,研究了长期施用有机肥和化肥26年后对土壤活性氮库不同组分［颗粒有机氮（POM-N）、 可溶性有机氮（DON）、 微生物量氮（SMBN）及轻组有机氮（LFOM-N）］及土壤酶活性的影响。结果表明,与不施肥相比,长期施肥显著提高了土壤全氮、 颗粒有机氮、 可溶性有机氮、 微生物量氮以及轻组有机氮的含量,长期施有机肥效果好于化肥,施用高量有机肥效果好于施用常量有机肥。常量施用量下,50%有机肥和50%化肥配施处理其土壤全氮和活性有机氮库各组分含量与高量化肥处理的相当。长期施化肥处理土壤全氮及活性有机氮库各组分含量随施肥量的增加而显著增高。POM-N对土壤全氮的贡献率最高,且明显受施肥方式的影响,LFOM-N对土壤全氮的贡献率不随施肥方式的改变而变化。长期施肥处理土壤脲酶、 碱性磷酸酶和蔗糖酶活性显著增加,它们之间及与土壤全氮、 速效磷及有机碳含量间呈现显著或极显著相关性,脲酶活性与土壤各活性氮组分间也存在显著或极显著相关性; 但长期施肥后土壤过氧化氢酶的活性低于不施肥     

长期施肥对栗褐土有机碳含量及其组分的影响

【目的】作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。本文以25年长期定位施肥试验为依托,分析了不同施肥处理对栗褐土有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及栗褐土有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验开始于1988年,设置8个施肥处理为不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷肥合施(NP);单施低量有机肥(M1);低量有机肥与氮肥合施(M1N);低量有机肥与氮磷肥合施(M1NP);高量有机肥与氮肥合施(M2N);高量有机肥与氮磷肥合施(M2NP)。于第25年玉米播种前,采集以上处理的耕层(0—20 cm)土壤样品。借助有机碳物理分组方法和化学分析方法,测定了土壤总有机碳和有机碳各组分的含量。【结果】长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土总有机碳、游离态颗粒有机碳以及闭蓄态颗粒有机碳含量,其中有机肥与化肥配施尤其是高量有机肥与化肥配施的作用更加明显。与不施肥相比,高量有机肥与无机肥配施(M2N、M2NP)总有机碳含量增加了121.1%、166.8%,游离态颗粒有机碳增加了239.2%、359.2%,闭蓄态颗粒有机碳增加了288.4%、289.9%。单施氮肥(N)及有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)可显著提高矿物结合态有机碳含量,增幅分别为27.8%、34.8%、33.3%。不施肥条件下,栗褐土有机碳中颗粒有机碳与矿物结合态有机碳所占的比例相当,长期施肥提高了颗粒有机碳特别是闭蓄态颗粒有机碳的比例,降低矿物结合态有机碳所占的比例,闭蓄态颗粒有机碳成为栗褐土有机碳的主要贮存库。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈极显著正相关,矿物结合态有机碳含量与总有机碳及其他组分的有机碳之间均无明显相关。【结论】化肥、有机肥以及有机肥与化肥配施能够提高栗褐土游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳以及总有机碳含量。高量有机肥与化肥配施更有助于栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳的积累,有利于土壤养分有效性的提高和有机碳品质的改善。氮肥单施、有机肥与氮磷肥配施则是提高矿物结合态有机碳含量的有效措施。     

长期不同施肥潮土对可溶性有机碳的吸附特征

可溶性有机碳(DOC)吸附影响土壤元素化学行为。为此,本研究采用批处理法研究了DOC在长期不同施肥处理(对照CK、氮N、氮磷NP、氮磷钾NPK、化肥+秸秆还田NPKS、化肥+有机肥NPKM)潮土上的吸附动力学和等温吸附特征。结果表明,猪粪源DOC易于分解,需要添加0.025 mmol(1 mL 25 mmol/L)Na N3抑制其分解,抑制率超过90%。DOC吸附符合准二级动力学方程(R~2≥0.99)。不同施肥处理下,吸附速率常数k及初始速率常数h与平衡吸附Qe都没有显著差异,平均值分别为0.208 kg/(g·h)、1.60 g/(kg·h)和2.77g/kg。吸附等温式可用Langmuir方程很好拟合(R~2≥0.96),吸附容量(最大吸附量)Q_(max)在不同施肥处理下也没有显著差异(平均7.05 g/kg),但在N和NP等非平衡施肥下却保持高的亲合力,半饱和吸附浓度k_d分别为50.2和57.6 mg/L,吸附亲合常数K则分别为0.02和0.017 4 L/mg;相反,在NPKM处理下,显著低的亲合性发生,k_d和K分别为72.94 mg/L和0.013 8 L/mg。研究证明粘粉粒含量控制了不同施肥处理潮土对DOC的吸附;土壤有机碳水平不影响Q_(max),而且高土壤有机碳还降低其吸附亲合性。     

有机肥与无机肥在提高土壤肥力中的作用

以在山东禹城试验区持续近20年的定位试验为依据，对长期施用有机肥、无机肥、有机无机结合等不同施肥条件下的土壤养分演变进行了系统总结。结果表明，在同等施肥情况下，有机肥不但在增加土壤有机营养，改善土壤有机质质量等方面具有极其显著的作用，而且随着年限的增长，在增加土壤速效养分方面，有机肥的效果也逐渐超过无机肥。     

长期施用化肥和有机肥对太湖地区水稻土有机碳特征的影响

A long-term experiment set up in 1980 compared the effects of applying manures and chemical fertilizers on a paddy soil in the Taihu Lake region,China.Of the fourteen randomly distributed treatments consisting of different combinations of organic manure,inorganic nitrogen (N),phosphorus (P),and potassium (K),and rice straw,eight were selected for the present study in 2007.Application of organic manure plus straw significantly increased soil organic carbon (SOC) content of the topsoil (0-10 cm) compared to that of chemical fertilizers alone.The content of SOC was relatively stable in the 10-30 cm layer in the chemical fertilizer treatments and in the 20-40 cm layer in the manure treatments.The stable carbon isotope ratio (δ 13 C) ranged from 24‰ to 28‰ and increased gradually with depth.The content of SOC was significantly (P < 0.05) negatively correlated with δ 13 C.In the 0-20 cm layer,the δ 13 C value significantly decreased in the treatments of manure alone (M),manure and chemical N and P fertilizers (MNP),manure and chemical N,P,and K fertilizers (MNPK),manure,rice straw,and chemical N fertilizer (MRN),and chemical N fertilizer and rice straw (CNR),as compared with the no-fertilizer control.In the 30-50 cm layer,however,the ratio significantly increased in all the treatments except Treatment CNR.Mineralization of organic C peaked in the first 2-4 d of incubation and gradually leveled off thereafter over the first 3 weeks,being faster in the manure treatments than the chemical fertilizer treatments.The average rate of mineralization varied from 55.36 to 75.46 mL CO 2 kg-1 d-1 and that of stable mineralization from 10 to 20 mL CO 2 kg-1 d-1.In eight weeks of incubation,cumulative mineralization was always higher in the manure treatments than the chemical fertilizer treatments,being the highest in Treatment MRN.Combined humus in the soil was mainly (over 50%) composed of tightly combined fraction.The loosely combined humus and its ratio of humic acid (HA) to fulvic acid (FA) significantly increased with long-term application of organic manure and chemical fertilizers.It could be concluded that the cycle of organic C in the paddy soil ecosystem studied was stable over the long-term application of fertilizers and continued cultivation.