长期施肥对旱地红壤微生物和酶活性的影响

以中国科学院鹰潭红壤生态试验站长期有机肥与无机肥处理的旱地红壤为研究对象,探讨了长期不同施肥处理对土壤中可培养微生物数量、土壤微生物生物量碳(SMBC)及脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶和转化酶等5种土壤酶活性的影响。结果表明,长期施厩肥处理能显著提高土壤有机质含量及SMBC,增加土壤真菌的数量和土壤酶活性。无机肥NK(缺P)处理下微生物数量、SMBC和5种土壤酶活性均显著降低,说明磷元素对维持土壤良好的生化环境至关重要,是供试土壤样点中最主要的限制性营养元素。相关性分析表明,各种土壤酶活性之间均呈显著或极显著正相关; 酶活性与土壤有机质、SMBC和真菌数量之间呈显著或极显著正相关,表明土壤酶活性能够有效地反映旱地红壤在长期施肥条件下土壤质量的变化。     

长期施肥红壤稻田有机碳演变规律及影响因素

利用1981年起设置的水稻土长期施肥定位试验,分析了CK(不施肥)、N(单施氮肥)、NPK(氮磷钾配施)、NPK2(2倍氮磷钾配施)和NPKM(有机无机肥配施)等施肥措施下土壤有机碳的演变规律及其与作物产量和土壤养分(全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾)的相关性.结果表明:试验30年后,各个处理的土壤有机碳含量均有上升,其中CK、N、NPK、NPK2和NPKM的土壤有机碳在试验30年分别比试验前增加18.95％、17.72％、23.36％、16.92％和32.68％.与CK处理相比,NPK、NPK2和NPKM处理的土壤有机碳平均提高了4.09％、4.03％和25.68％.土壤有机碳含量与水稻产量呈显著相关(P＜0.001),相关系数r为0.410,这说明土壤有机碳含量的增加可以促进水稻增产.土壤有机碳与土壤养分中的碱解氮、速效磷和全磷含量均表现出极显著相关(P＜0.001),相关系数r分别为0.452、0.559和0.487,但是与钾含量相关不显著.这表明:有机无机肥配施可以持续快速提高红壤性水稻土的有机碳含量,同时在有机无机肥配施过程中应适当增施钾肥,从而促进土壤肥力平衡和维持作物高产稳产,实现农业可持续性.     

红壤旱地玉米开花期土壤酶活性对长期施肥的响应

【目的】 长期施肥条件下,土壤酶活性与土壤养分周转和作物生长密切相关,因此,研究驱动土壤速效氮磷钾养分和作物养分吸收的关键土壤酶活性因子十分重要。 【方法】 基于始于1986年的红壤旱地长期施肥定位试验,于试验进行31年时的早玉米开花期 (2017年6月18日) 采集不施肥 (CK)、氮磷钾化肥 (NPK)、两倍氮磷钾化肥 (2NPK)、氮磷钾化肥配施有机肥 (NPKM)、单施有机肥 (OM) 5个处理的土壤样品,分析土壤蔗糖转化酶 (INV)、脱氢酶 (DEH)、纤维素酶 (CEL)、脲酶 (UR)、多酚氧化物酶 (PHOX)、酸性磷酸酶 (ACP) 和β-葡萄糖苷酶 (BG) 的变化规律,并利用冗余分析 (RDA) 探讨了驱动红壤旱地速效养分和玉米氮磷钾含量的关键土壤酶活性因子。 【结果】 与CK处理相比,施肥可以显著增加红壤旱地的土壤酶活性,且以NPKM处理的土壤酶活性最高。NPKM处理下INV、DEH、UR、PHOX、ACP和BG活性分别比OM处理增加了13.7%、13.5%、10.6%、10.5%、5.6%和13.4%,比2NPK处理增加了32.4%、112.2%、22.8%、33.3%、27.6%和50.4%。但是,在氮磷钾化肥用量之间,呈现出2NPK处理的CEL和UR活性显著高于NPK处理 (增幅为26.0%和50.6%),而INV、DEH、PHOX、ACP和BG均无显著差异。土壤pH、有机碳、速效氮磷钾和植株氮磷钾含量也呈现出NPKM处理显著高于其他处理的规律。RDA结果表明,INV、CEL和UR是影响土壤速效氮磷钾和植株养分含量的关键酶活性因子 (R2 > 0.90, P < 0.001)。 【结论】 在红壤旱地上,玉米开花期土壤酶活性对不同施肥处理的响应规律不同,其中有机无机肥配施更有利于提高土壤酶活性,且纤维素酶和脲酶活性对氮磷钾化肥用量改变的响应比较敏感。土壤蔗糖转化酶、纤维素酶和脲酶可以作为关键酶活性因子表征玉米开花期红壤旱地的养分周转和迁移。      

长期有机物循环利用对红壤稻田土壤供磷能力的影响

采用盆栽试验,研究了长期不同施肥处理定位试验土壤供磷能力的差异,并从土壤磷素平衡、全磷、有机磷、Olsen-P和MB-P的含量的变化等方面探索了导致供磷能力差异的原因。结果表明,长期施用磷肥能显著提高土壤的供磷能力,其中以有机物循环利用配合磷肥施用处理土壤的供磷量能力最高,植株平均吸磷量是长期不施磷肥处理的3.5倍,比长期施用磷肥处理平均高出59.8%。长期单施氮肥导致土壤供磷能力衰竭,植株总吸磷量比长期不施肥还低17.2%,单一有机物循环利用和配施N肥植株总吸磷量比长期不施肥分别高80.3%和40.2%。有机物循环利用能明显提高土壤微生物对磷素的固持量,土壤微生物对无机磷的利用可能是其向有效磷转化的关键途径。磷肥配合系统内有机物循环利用,是提高红壤稻田土壤供磷能力的有效施肥模式。     

不同农业施肥制度对红壤稻田土壤磷肥力的影响

采用田间定位试验研究了几种不同农业施肥制度对红壤稻田土壤肥力的影响。结果表明：（１）在移耕农业，施化学Ｎ肥和ＮＫ施肥制下，农田系统磷素亏缺量大，７年间达１４０ｍｇ／ｈｍ＾２以上，土壤有效磷降低；（２）有机农业和施化学Ｐ肥施肥制可促进农田系统磷素平衡，改善土壤供磷状况，提高稻株含磷量和磷累积量；     

长期施肥对红壤性水稻土有机磷组分的影响

以19年肥料长期定位试验为背景,应用Bowman和Cole的有机磷分组方法,对红壤性水稻土有机磷组分及其变化进行了研究。结果表明:红壤性水稻土耕层有机磷含量较高,为225.93～322.47mgkg-1,占土壤全磷的28.59%～42.34%。土壤有机磷各组分中以中度活性有机磷含量最高,平均为134.80mgkg-1,占有机磷总量的51 58%;中度稳定性有机磷(92.46mgkg-1)占35.38%;高度稳定性有机磷(20.35mgkg-1)占7.79%;活性有机磷含量最低(13.67mgkg-1),占5.23%;长期施肥对土壤各组分有机磷量产生影响,耗磷处理,主要是中度活性有机磷和活性有机磷下降,降低量以CKNK处理。施磷主要促进中度稳定性有机磷和高度稳定性有机磷的增加,增加幅度以NPK+OMPNPK处理。不同施肥措施对土壤有机磷和无机磷库的耗竭或积累速度是不同的,耗磷条件,土壤有机磷/无机磷的比值上升,施磷使有机磷/无机磷比值下降.土壤供磷强度与有机磷/无机磷的比值呈显著负相关(r=-0.9497* ,r0.05=0.878)。     

长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响

以农业部耕地保育福建观测实验站的长期肥料试验为平台,研究了长期不同施肥对黄泥田土壤酶活性和微生物的影响。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施NPK(NPK)、NPK配施牛粪(NPKM)及NPK配施秸秆(NPKS)的土壤酶活性均有不同程度的提高,其中NPKM可显著提高转化酶活性,NPKS可显著提高脲酶活性。施肥均不同程度地提高了土壤细菌、真菌及放线菌的数量,尤其是放线菌数量,提高幅度均达到显著性水平;NPKS可显著提高土壤细菌数量,NPKM可显著提高土壤真菌数量。施肥均会对真菌群落产生重要影响;单施化肥对土壤细菌群落的影响不大,增施有机物料会对细菌群落产生明显影响;施用牛粪会对放线菌优势群落产生影响。以上结果表明,有机无机配施更有利于提高土壤酶活性和土壤微生物数量,提升土壤生物肥力。     

红壤长期施肥养分的下移特征

本研究了长期施肥（７年和１７年）在红壤和红壤性水稻 养分在土壤剖面中的下移。结果表明施入氮肥使水解氮在整个剖面中比对照处理均有增加，氮素下移可达１００ｃｍ，而磷中估耕层有显加，交换性钾的下移虽较磷素为深，但主要集中在４０ｃｍ土层中，有机肥中磷的活动性较为肥为大，下移浓度可达４０ｃｍ以上。     

长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响

利用长期定位施肥试验并结合盆栽试验,研究长期不同施肥模式对双季稻产量和土壤基础地力的影响,并分析水稻产量和肥料贡献率对土壤不同基础地力的响应。结果表明:长期施用氮磷钾肥(NPK)或氮磷钾肥配施稻草(NPKS)有利于双季稻产量的增加。NPK处理的早稻产量、晚稻产量和年总产量分别较对照(CK)处理增产100.7%、67.0%和81.9%,NPKS处理分别增产113.8%、77.7%和93.7%。CK处理早稻基础地力产量随试验年限的增加呈极显著下降趋势(p0.01),晚稻基础地力产量在试验的前9年随年限增加呈极显著下降(p0.01),之后基本维持稳定。长期施用氮磷钾肥或氮磷钾肥配施稻草有利于土壤基础地力的提升。土壤基础地力产量和基础地力贡献率均表现为NPKSNPKCK。NPK和NPKS处理早稻基础地力产量分别较CK提高38.5%和68.1%,晚稻分别提高25.8%和49.0%。NPK和NPKS处理早稻基础地力贡献率分别较CK提高21.4%和54.9%,晚稻分别提高12.8%和22.8%。无论施肥或不施肥,早晚稻产量均随土壤基础地力产量提高而增加;肥料对早晚稻产量贡献率随基础地力产量提高而极显著降低。土壤有机质、全氮、速效钾是影响土壤基础地力的主要养分因子,土壤全磷、全钾、碱解氮、有效磷对土壤基础地力也产生重要影响。     

长期施肥对黑土和暗棕壤土壤酶活性及土壤养分的影响

为阐明长期施肥对黑土和暗棕壤土壤酶活性的影响、土壤酶活性与土壤养分的关系,探讨土壤持续利用的培肥模式,采集了施用不同肥料28年后的黑土和暗棕壤,对黑土和暗棕壤土壤酶活性以及土壤养分因子进行了测定和分析。结果表明,与不施肥对照相比,各施肥处理均可显著增加黑土和暗棕壤有机质和氮磷钾养分含量,提高土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性,其中以化肥配施有机肥效果最为明显。土壤酶活性与土壤养分之间有很好的相关性,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量呈显著相关,黑土对施肥比暗棕壤对施肥更敏感。对不同土壤长期化肥配施有机肥均可为作物生长创造良好的土壤环境。     

长期施用氮磷钾肥和石灰对红壤性水稻土酸性特征的影响

利用34年的长期定位施肥试验,研究不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾化肥配施石灰(NPK+Ca O)对红壤性水稻土不同形态酸、土壤盐基离子及水稻植株阳离子吸收量的影响,探讨土壤交换性H+和Al3+占交换性酸的比例、土壤盐基离子、植株带出阳离子数量与土壤酸度的关系。结果表明,长期NPK处理早、晚稻土壤p H较CK处理分别降低0.2和0.3个单位,交换性酸提高2.3倍和4.2倍,水解性酸提高35.4%和40.0%;NPK+Ca O处理早、晚稻土壤p H较NPK处理分别提高0.5和0.7个单位,较CK处理分别提高0.3和0.4个单位,交换性酸、水解性酸均显著低于NPK和CK处理(p0.05)。土壤交换性H+、Al3+含量高低顺序均为NPK+Ca OCKNPK。土壤交换性盐基离子以交换性Ca2+所占比例最大(81.8%~89.3%),NPK+Ca O处理交换性Ca2+较CK和NPK处理分别提高40.1%和62.9%。交换性Ca2+、交换性盐基离子、盐基饱和度与土壤p H正相关,与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Mg2+与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Na+与水解性酸负相关。植株移出带走的钙、镁、钾、钠离子量及其总量对土壤p H、交换性酸和水解性酸有一定影响,但其相关性均不显著。研究表明长期施用化肥条件下通过配施石灰可有效缓解稻田土壤的酸化,促进酸性稻田土壤的生态修复与改良。     

长期施肥下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳演变

以江西鄱阳湖区双季稻田施肥效应和土壤肥力变化长期定位试验为对象,研究了长期施肥条件下鄱阳湖区双季稻田土壤有机碳(SOC)的变化规律。结果表明,不施肥或缺施N、P处理均造成SOC含量显著降低,而有机无机肥配施均促进SOC含量显著提高,且SOC含量随有机肥配施比例提高而增加;土壤有机碳储量随着外源有机碳投入的增加而增加,且随着试验年限延长,土壤有机碳储量逐渐升高;土壤有机碳储量年均变化量与外源碳年均投入量呈显著正相关关系。说明外源碳的投入有利于促进土壤有机碳含量和储量的提升。     

长期定位施肥对黄土旱塬黑垆土土壤酶活性的影响

以30年(1979~2008年)肥料长期定位试验为基础,探讨长期定位施肥对黄土旱塬黑垆土土壤酶活性的影响及不同土壤酶间相关性。结果表明:SNP和MNP处理可提高土酶蔗糖酶活性,比不施肥对照分别增加19.98%、19.14%;土壤脲酶活性单施M效果最佳,较对照提高30.72%,MNP和SNP处理优于其它处理;MNP提高碱性磷酸酶活性的效果最好、增幅196.5%,单施M和SNP效果次之;单施N可提高土壤蛋白酶活性,较对照增加28.3%,而施P有抑制黄土旱塬黑垆土蛋白酶活性的作用。脲酶与碱性磷酸酶呈显著正相关,相关系数为0.7241,过氧化氢酶与碱性磷酸酶、脲酶呈显著负相关。综合考虑,长期有机-无机NP肥配施是促进黄土旱塬黑垆土土壤良性循环、提高耕地质量的有效施肥管理措施。     

长期定位施肥对黄绵土酶活性及土壤养分状况的影响

本研究以25年的肥料长期定位试验为平台,探讨了长期不同施肥处理对土壤活性有机质、氮磷养分及土壤酶活性的影响。结果表明:长期施肥土壤活性有机质、全氮、碱解氮及速效磷含量显著提高,土壤转化酶和碱性磷酸酶活性增强,其中有机肥化肥配施(NPM)的作用明显大于施用化肥(N、NP);长期施肥不能增强土壤过氧化氢酶活性。相关分析表明,土壤脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性与土壤活性有机质、氮磷养分含量呈显著正相关,且三种酶活性间呈极显著正相关关系。综合土壤养分与土壤主要酶活性的密切关系,认为将土壤酶与土壤养分相结合进行土壤肥力研究,对该区培肥土壤具有重要的指导意义。     

长期施肥下土壤性质变化及其对微生物生物量的影响

在对长期施用化肥以及与有机肥配施处理的红壤稻田土壤水分特征曲线研究的基础上,考察了土壤性质变化及各种孔隙分布特征,探讨了不同大小孔隙分布和有机碳含量以及微生物生物量的关系。结果表明：长期施用有机肥增加了土壤有机碳含量,提高了土壤保持水分的能力。相比于不施肥处理(通气孔隙度0.121 m3/m3),施用有机肥增加了土壤的通气孔隙(通气孔隙度0.156 m3/m3),施用化肥减少了土壤的通气孔隙(通气孔隙度分别为NK 0.11 m3/m3,NP 0.115 m3/m3,NPK 0.082 m3/m3,2NPK 0.113 m3/m3),长期施用有机肥的土壤中大孔隙度和中孔隙度分别是施用化肥和不施肥处理的 1.45 ~ 1.68倍和1.22 ~ 1.43倍,小孔隙度在0.39 ~ 0.41 m3/m3之间,且所有施肥处理之间无显著差异。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与土壤总孔隙度和中孔隙度均极显著相关(P<0.01),与土壤大孔隙度显著相关(P<0.05),土壤微生物生物量碳和呼吸强度与大孔隙度显著相关(P<0.05),说明长期施用有机肥是通过提高土壤有机碳来改善土壤中、大孔隙比例,最终提高土壤总孔隙度,增加土壤大孔隙的数量,有利于土壤微生物的活动的。     

长期施肥红壤性水稻土磷素演变特征及对磷盈亏的响应

研究双季稻种植制度下长期不同施肥红壤性水稻土磷素含量及磷素有效性演变特征及其对土壤磷盈亏(磷平衡)的响应,为南方双季稻区红壤性水稻土科学施磷提供依据。以35年长期肥料定位试验为平台,研究不同施肥处理土壤全磷、有效磷及磷活化系数(PAC)的演变规律,计算不同处理土壤-作物系统每年磷素盈亏量及累积磷素盈亏量,探讨土壤全磷、有效磷及PAC与累积磷盈亏量的响应关系。结果表明,不施磷肥的CK和NK处理土壤全磷、有效磷和PAC随试验年限呈持平或下降趋势;不施磷肥仅施猪粪的NK+PM处理土壤全磷呈缓慢上升趋势,有效磷和PAC呈下降趋势;施化学磷肥或化学磷肥配施稻草的NP、NPK、NP+RS和NPK+RS处理土壤全磷在试验前10年上升速率较快,之后25年上升速率变缓或随时间变化不显著,土壤有效磷在试验前5年急剧升高,之后随时间变化速率减缓或基本持平。CK、NK和NK+PM处理35年土壤PAC平均值较试验初始值分别下降33.2%、29.7%和16.6%,NP、NPK、NP+RS和NPK+RS土壤PAC较初始值分别提高66.2%、60.6%、65.6%和52.9%。不施磷肥导致红壤性水稻土磷素亏缺,不施化学磷肥仅施猪粪土壤磷素基本持平,施用化肥磷及化肥磷配施稻草土壤磷素盈余。土壤全磷、有效磷及PAC与土壤磷累积盈亏量均呈极显著正相关关系,土壤每盈余磷100 kg hm-2,全磷含量提高0.03 g kg-1,有效磷提高1.20 mg kg-1,土壤PAC上升0.09%。外源磷投入是影响土壤磷素及磷有效性的重要因素,在本试验条件下,长期不施磷或磷投入不足导致土壤磷亏缺,进而导致土壤磷及磷有效性降低,而化肥磷及有机无机磷配施促进了土壤磷盈余及土壤磷素肥力的提高。     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

晋南长期免耕褐土肥力和酶活性的关系

临汾市尧都区机械化保护性耕作试验示范区连续18年免耕覆盖(NTCS18)、连续12年免耕覆盖(NTCS12)、连续10年免耕覆盖(NTCS10)和传统耕作(CK)对土壤肥力和酶活性的影响研究结果表明,长期免耕提高了表层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾含量,并使表层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性显著增加;相关分析研究表明,长期免耕条件下土壤肥力与土壤酶活性间关系密切,蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶可以用来评价长期免耕土壤肥力状况;主成分分析法研究表明,长期免耕土壤肥力和酶活性信息系统主成分得分由高到低顺序为:NTCS18>NTCS12>NTCS10>CK,说明长期免耕利于土壤肥力水平和酶活性提高,而且肥力水平和酶活性随免耕年限的延长而提高。长期免耕利于土壤综合肥力的提高,利于农业的可持续发展,是北方干旱半干旱地区可行的一种耕作方式。     

Response of Soil Microbial Biomass and Enzyme Activity to Soil Fertilization in an Eroded Farmland of Chinese Mollisols

The aims of this study were to examine interrelationships between microbial biomass and enzyme activities of soil quality and to determine their suitability for differentiating areas. The study included five simulated erosion soil depths (0, 5, 10, 20, and 30 cm), which had received contrasting fertilizer treatments over a 5-year period in an eroded black soil of northeastern China. Our results indicated that soil microbial carbon, nitrogen, urease, phosphatase, and invertase activities declined as the erosion depth increased. On the five erosion depths, soil microbial carbon, phosphatase, and invertase variation ranged as follows: 35.4–53.3, 39.8–45.2, and 55.9–67.1%, respectively. In the fertilizer + manure treatment, soil microbial carbon, nitrogen, urease, phosphatase, and invertase activities were significantly greater (P < 0.05) than those of fertilizer treatment in all five different erosion depths. Overall, this study may be considered as the foundation for soil quality evaluation and fertility restoration in northeastern China and similar regions.