生物有机肥提高设施土壤生产力减缓黄瓜连作障碍的机制

【目的】针对土壤连作障碍问题,探索高强度连作条件下生物有机肥在减缓土壤连作障碍发生、平衡土壤养分、调控土壤酶活性等方面的作用机制,为生物有机肥在改良土壤、防控黄瓜连作障碍、促进农业可持续发展等方面的应用奠定基础。【方法】以如皋市农业科学研究所设施蔬菜种植基地为试验平台,采用田间定位试验的方法,设置CK (空白对照)、B10 (生物有机肥施用量为10 t/hm2)、B20 (生物有机肥施用量为20 t/hm2) 3个处理,于第一季黄瓜种植前将生物有机肥一次性施入试验小区,于2016年12月5日、2017年6月28日和2017年11月26日,连续三季,在黄瓜成熟采集0—20 cm土壤样品。将土壤样品分成两份,一份放于4℃冰箱冷藏保存,用于测定土壤生物学性质;另一份风干后过筛处理,以供土壤理化性状分析。同时,调查黄瓜产量。【结果】随着黄瓜连续种植季数增加,CK处理中土壤容重和电导率呈增加趋势,土壤各肥力指标、酶活性、微生物量碳氮含量及黄瓜产量呈下降趋势;在同一季黄瓜成熟期,与CK相比,施用生物有机肥可降低土壤容重和电导率,增加土壤总孔隙度、pH、有机质、全氮、硝态氮和速效磷含量,其中连续种植3季黄瓜过程中,土壤有机质、速效磷和硝态氮含量分别增加了39.3%～83.9%、5.98～14.2%和10.0～22.0%,而土壤电导率降低了8.57%～12.7%。同一季黄瓜成熟期,不同处理中土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶活性由大到小排列均表现为B20 > B10 > CK,且连续种植3季黄瓜后B10和B20处理中4种土壤酶活性均高于第一季黄瓜成熟期CK处理;连续种植3季黄瓜期间,施用生物有机肥处理中土壤微生物量碳、氮含量均明显高于CK,B10和B20处理中微生物量碳、氮含量较CK分别增加了4.26%～23.2%和21.8%～56.2%。与CK相比,第一季、第二季、第三季B10处理黄瓜产量分别提高了3.93%、9.73%、10.6%,B20处理分别提高了12.9%、18.8%、20.2%。黄瓜连作过程中,土壤容重、有机质、硝态氮和速效磷与生物学指标和黄瓜产量相关显著,且土壤pH和电导率与土壤过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、微生物量氮含量和黄瓜产量呈显著相关关系。【结论】生物有机肥可改善黄瓜连作过程中土壤耕性变差、养分失衡和酸化等理化性质变劣的现象,缓解黄瓜连作土壤的次生盐渍化状况,还能提高土壤酶活性、微生物量碳氮含量和黄瓜产量,且黄瓜连作过程中土壤理化性质和生物学特性指标无明显变化,从而减缓黄瓜连作障碍的发生。     

土壤酸化及其调控研究进展

本文综述了近30年来国内外在土壤酸化及其调控方面的研究进展。重点介绍了土壤自然酸化过程及其酸沉降、铵态氮肥、作物生长和土地利用等对土壤酸化的加速作用;土壤酸化对土壤肥力、养分循环和土壤生物的负面影响;土壤酸化的预测和控制及酸化土壤的改良和修复。本文可为我国南方酸化红壤的改良、利用和管理提供参考。     

我国茶园土壤的酸化及其防治

本文就近年我国茶园土壤酸度的演化趋向,茶园酸化对土壤肥力及茶树生理的影响作了较详尽的阐述,分析了茶园土壤酸化的原因,并针对我国具体情况提出了防治茶园土壤酸化的改良措施。     

生物有机肥对土壤微生物活性的影响

通过两次连续温室玉米盆栽试验,研究了施用具有调节微生物功能的生物有机肥对土壤微生物数量与活性的影响,并利用传统平板计数法与BIOLOGECO方法相结合研究生物有机肥对土壤微生物生态的影响。结果表明,与化肥相比,施用生物有机肥可显著提高土壤微生物中3大菌群的数量;AWCD值及微生物对不同碳底物利用水平的测定结果表明,施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率,尤其土壤中的羧酸、胺类和其他类碳源等。表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力,改善微生物营养条件,使微生物保持较高活性,提高土壤微生物多样性。     

人为因为诱导下的红壤酸化机制及其防治

探讨了各种人为因素，如施用化学肥料、酸沉降、酸性矿坑水排放、土地利用以及植物被移去、皆伐、全树利用等诱导下的红壤酸化机制。通过比较分析，导致酸化发生的两个基本过程：一是增加H^ ，二是减少盐基；任何有利于这两个过程进行的人为因素都将导致或加重土壤酸化。对这种酸化提出了相应的防治对策。     

生物炭调理酸化土壤的作用机制

生物炭（biochar）是有机物质在无氧或缺氧条件下热解炭化而成的一种固态、稳定、高度芳香化的富炭材料,具有碳量高、化学性质稳定、比表面积大及孔隙结构丰富等特点,且生物炭中的含氧官能团、有机阴离子和无机碱等成分能够有效的调理酸化土壤,因而常用作土壤改良剂。本文简述了土壤酸化的原因及其相关影响,介绍了生物炭的种类、特征和组成部分,重点关注了近年来生物炭施用对提高土壤pH、缓解铝毒、增强土壤微生物活性及改变化肥使用量方面的影响,并探讨了其作用机制。最后对生物炭在酸化土壤调理应用中尚存在的问题进行了展望,以期为生物炭在调理酸化土壤的理论研究和实际应用方面提供参考。     

生物炭添加对酸化土壤中小白菜氮素利用的影响

针对菜地土壤酸化趋势显著、氮肥利用率低下等突出问题,以小白菜为供试作物,设置了前3季连续施用化肥氮及后2季不施化肥氮的5季盆栽试验,研究生物炭添加对酸化土壤上连续多季种植小白菜的产量、氮肥利用率以及土壤供氮能力的影响。结果表明:在连续添加化肥氮的条件下,生物炭添加显著增加了小白菜的产量及氮素累积量,有效降低了土壤速效氮含量,并提高了土壤速效氮中NO3--N含量比例,缓解了土壤酸化趋势,降低了小白菜中硝酸盐含量,增加了氨基酸含量,提高了氮肥利用率;在停止施用化肥后,生物炭添加处理仍能保持较高的土壤速效氮含量,提高土壤固持氮素的有效性,促进植株对氮素的吸收利用,从而使产量维持在施氮条件下的高水平。研究表明生物炭添加对土壤氮素具有"削峰填谷"的调节功能,能够有效促进氮素的吸收转化,从而有利于维持高产。     

土壤含水率与土壤碱度对土壤抗剪强度的影响

土壤含水率和土壤碱度是表征土壤物理化学性质的两个重要参数。通过室内三轴不固结不排水试验,研究了土壤含水率和土壤碱度对土壤抗剪强度的影响。试验处理采用5种土壤碱度(土壤可交换钠百分比ESP=0、5、10、20、40)和4种土壤质量含水率(0.05、0.10、0.20以及饱和含水率0.34)水平。试验结果显示,土壤黏聚力随着土壤含水率的增加基本上呈先增大后减小之趋势;当土壤含水率在0.10附近时黏聚力达到其最大值。土壤内摩擦角随着土壤含水率的增加而线性减小。土壤碱度对土壤黏聚力的影响机理较为复杂,其影响效果随土壤含水率的增加而减小;但土壤碱度对土壤内摩擦角的影响较小。土壤碱度对土壤抗剪强度的影响程度明显地小于土壤含水率对其的影响程度。     

连续施用不同比例鸡粪氮对水稻土有机质积累及土壤酸化的影响

【目的】土壤酸化是自然过程。随着农业集约化发展,土壤酸化在部分农田呈加速趋势,而施肥是目前农田土壤酸化加速的重要诱因,研究有机肥和化肥对土壤酸化的作用差异及机理,对合理指导施肥及耕地保育有重要的意义。【方法】通过测定不同施肥处理的不同组分有机质含量及酸碱缓冲容量,探明不同施肥处理的酸化影响,从土壤有机质和盐基累积角度对有机-无机肥料不同比例配施条件下土壤酸化特征进行了研究。【结果】① 连续5年在等氮量（N 270 kg/hm2）且有机－无机肥料不同配施比例的处理中,水稻产量以有机肥比例为25%~50%的处理最高,其平均产量比单施化肥处理提高了5.1%,比对照提高44.9%。但处理间无显著性差异;② 土壤各活性有机质及总有机质等指标中仅总有机质含量随鸡粪施用比例的增加而持续增加,不同比例有机无机肥配合施用后,土壤的高活性有机质及低活性有机质均高于CK和纯化肥氮处理,但随着有机肥投入比例的升高,除中活性有机质和水稻产量之间呈显著的正相关外（P=0.0067**）,高活性有机质、活性有机质及总有机质含量与水稻产量之间的相关性不显著（对应的概率值分别为P=0.192,P=0.208,P=0.160）;③ 施肥提高了土壤的碳库管理指数（CPMI）,且其随有机肥施用比例的上升呈增加趋势。增施鸡粪提高土壤的交换性盐基离子（Ca2+、 Mg2+、 K+、 Na+）含量,导致阳离子代换量（CEC）和pH随鸡粪施用比例的提高而升高。供试土壤酸碱缓冲容量为2.07~2.36 cmol/kg,随鸡粪施用比例的上升而增加,其与土壤阳离子代换量及有机质含量呈显著正相关。表明增施鸡粪可使土壤pH及酸碱缓冲容量上升,与鸡粪使土壤盐基累积量及有机质含量的提高有关。【结论】连续有机-无机肥施用下,土壤pH上升和酸碱缓冲容量的提高可能与该试验点下盐基离子和有机质含量随鸡粪施用比例上升有关,但其最终上升幅度及平衡点尚需进一步研究。鸡粪氮替代化肥氮比例为25%~50%时,土壤性质最优,水稻产量最高。     

Co-amelioration of red soil acidity and fertility with pig manure rather than liming

Lime (calcium oxide), animal manure and crop straw soil treatments have been shown to ameliorate soil acidity, yet their effectiveness at concurrently enhancing soil fertility status and improving crop yields is less well understood. In this study, an acidic nutrient deficient red soil (Ferralic Cambisol) received these treatments at various dosage rates (% of DW soil) in pot experiments with maize plants. Lime was applied at four dosage rates (0.05%, 0.10%, 0.15% and 0.20%), pig manure at three rates (0.50%, 1.00% and 1.50%), maize straw or milk vetch at two rates (0.50% and 1.00%) and combinations of lime (0.10% or 0.15%) with maize straw (0.50%) and/or pig manure (0.50%). Soils treated with and without chemical fertilizers were also included as controls. Measurements of soil pH, exchangeable acidity, plant available nutrients and maize shoot biomass were recorded. Maize shoot biomass increased by 4.7–7.6 times under pig manure treatments, 1.1–1.6 times under milk vetch, 0.4–1.5 times under lime and 1.1–6.2 times under combination treatments, compared with the control. Soil pH increased by 0.5–0.9 units under lime, by 0.2–0.4 units under pig manure and by 0.7 pH units under the combination treatment relative to the control. Variance partitioning analysis showed that on an individual basis, soil acidity amelioration (pH, exchangeable H⁺ and Al³⁺) or nutrient input (C, N, P, K, Ca, Mg, Zn) explained only 4.3% and 5.6% of improved maize growth, respectively. Whereas, their interaction explained 85.9% of the variation. We also report that the over-application of pig manure could lead to P saturation and negative impacts on aquatic systems in the wider environment. Therefore, we recommend a combination of lime, pig manure and straw provides an optimal solution for addressing soil acidity and limiting P saturation in acid soils.     

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。     

连续施用酸化粪水对土壤养分淋溶及重金属累积的影响

为探索连续施用酸化粪水对土壤养分淋溶及重金属累积情况的影响,采用新鲜粪水和酸化粪水,开展土柱淋溶试验。试验分别设置1个对照组、新鲜粪水和3个不同pH值（6.5、6.0和5.5）的酸化粪水,每个处理分别设置6次粪水淋溶。结果表明：施用新鲜粪水和酸化粪水均能增加土壤养分,施用新鲜粪水、pH值6.5、pH值6.0和pH值5.5的粪水后土壤总养分（N、P、K）的增长幅度分别为1%～40%、15%～66%和5%～21%,重金属Cu和Zn的增长幅度为4%～48%和4%～11%,重金属Cd和Pb的增长幅度为2%～14%和1%～18%;连续施用酸化粪水会使土壤pH降低、土壤电导率值升高以及土壤重金属不断累积,这也是导致土壤环境遭到破坏的风险因素,实际应用过程中应特别注意;建议每两季作物施用一次pH值为6.5的粪水;每三季作物施用一次pH值为6.0的粪水;每四季作物施用一次pH值为5.5的粪水。该研究通过对比分析连续施用新鲜粪水和不同pH值的酸化粪水后土壤养分和重金属浓度的变化,探讨了酸化粪水的还田效果,为连续施用酸化粪水的研究提供技术支撑。     

有机肥对旱地红壤供磷效应的研究

研究了施用有机肥对土壤磷形态的影响 ,分析了不同有机肥施用量下土壤各种磷组分变化。结果表明 ,施用有机肥能显著增加旱地红壤的速效磷含量。有机肥对土壤速效磷的影响随其 C/P比不同而不同。有机肥能提高土壤中等活性有机磷的含量。中等活性有机磷是土壤速效磷主要的有机磷源。施用有机肥 ,能增加土壤磷的供应和贮备 ,并能增加作物的吸磷量及产量     

红壤连续施用绿肥和有机肥对玉米产量及土壤肥力的影响

采用长期定位试验研究方法,探讨旱地红壤施用氮磷肥、绿肥和有机肥对红壤旱地养分的影响及玉米产量的效应。结果表明:在施用等量N肥的基础上施P2O596 kg/hm2,玉米产量是N肥的1.59倍,说明磷是红壤旱地的主要障碍因子,施磷有显著的增产作用;氮磷化肥与绿肥或有机肥配合施用,能显著增加土壤有机质含量,改良土壤结构,降低土壤容重,明显增加土壤中速效钾含量,维持土壤钾素平衡;长期施磷,显著提高土壤中速效磷含量。磷肥与绿肥或有机肥配合施用,能减少土壤对磷的固定,氮磷肥与绿肥或农家肥配合施用,是改良培肥旱地红壤,提高土地生产潜力的根本措施。     

不同用量有机肥对芒果果实品质及土壤肥力的影响

通过田间小区试验,研究了不同用量有机肥处理对芒果果实品质及果园土壤肥力的影响,旨在为生产上芒果科学施肥提供技术支持。结果表明:与不施有机肥处理(CK)比较,增施有机肥处理使果实可溶性固形物含量提高10.1%~21.6%、Vc含量提高3.1%~38.4%、可滴定酸含量下降6.6%~16.0%、固酸比提高17.9%~44.9%。增施有机肥提高了土壤有机质、全N、有效P、速效K、交换性Ca、交换性Mg、电导率及p H值,促进土壤肥力水平的提升。综合比较,以T2处理(有机肥7.5 kg/株+尿素400 g/株+高钾复合肥1.25 kg/株)对改善果实品质和改良土壤性状效果最好。     

Effect of long-term beef manure application on soil test phosphorus,organic carbon,and winter wheat yield

In this study, 24 years (1990–2013) of data from a long-term experiment, in Stillwater, Oklahoma (OK), were used to determine the effect of beef manure on soil test phosphorus (STP), soil organic carbon (SOC), and winter wheat (Triticum aestivum L.) yield. Beef manure was applied every 4 years at a rate of 269 kg nitrogen (N) ha^?1, while inorganic fertilizers were applied annually at 67 kg N ha^?1, 14.6 kg phosphorus (P) ha^?1, and 27.8 kg potassium (K) ha^?1 for N, P, and K, respectively. Averaged across years, application of beef manure, and inorganic P maintained STP above 38 mg kg^?1 of Mehlich-3 extractable P, a level that is far beyond crop requirements. A more rapid decline in SOC was observed in the check plot compared to the manure-treated plot. This study shows that the application of animal manure is a viable option to maintaining SOC levels, while also optimizing grain yield.     

长期不同施肥潮土活性有机氮库组分与酶活性对外源牛粪的响应

【目的】研究不同施肥制度下潮土中活性有机氮库及酶活性对新添加有机物料的响应机制,可深入理解不同施肥制度培肥土壤、提高土壤基础地力的机理。【方法】供试土壤采集于从1986年开始的长期定位试验处理,包括CK (不施肥)、OF (常量有机肥)、CF (常量化肥)、OCF (常量有机无机配施) 4个处理。通过室内恒温培养试验,研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥潮土有机氮库组分(微生物量氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮)含量及土壤酶(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维二糖水解酶、磷酸酶、过氧化物酶和酚氧化酶)活性的变化特征。【结果】首先,无论添加牛粪与否,土壤全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量均随培养时间呈上升趋势或与初始时期差异不显著;添加牛粪的长期不施肥与施化肥处理土壤微生物量氮含量显著低于相同处理不添加牛粪的土壤微生物量氮含量。其次,培养结束后,添加牛粪增加了长期不同施肥潮土全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量,分别提高了5.43%~15.49%、5.83%~69.42%及9.75%~42.29%,却降低了土壤微生物量氮含量16.91%~62.10%。另外,施肥、添加牛粪及其交互作用对土壤酶活性具有显著影响(P <0.05);无论添加牛粪与否,不同施肥处理土壤氧化酶(过氧化物酶和酚氧化酶)活性显著低于不施肥处理,不同施肥处理的土壤水解酶活性却呈现不同的变化趋势。不添加牛粪情况下,长期施肥显著提高了除β-葡萄糖苷酶以外的土壤水解酶活性;其中与长期不施肥处理相比,长期施用化肥土壤β-木糖苷酶和β-纤维素酶分别提高了208.74%和180.75%。添加牛粪情况下长期施用有机肥土壤β-葡萄糖苷酶和β-纤维素酶比不施肥分别提高了201.40%和308.04%;冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,添加与不添加牛粪条件下土壤酶活性的关键环境驱动因子不同,在不添加牛粪时为可溶性有机氮,添加后其关键驱动因子为全氮和可溶性有机氮。【结论】不同施肥制度下土壤微生物量氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮与土壤全氮之间呈显著正相关;室内好气培养条件下,添加牛粪显著提高了长期不同施肥潮土的全氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮含量,却显著降低了土壤微生物量氮含量;不同施肥制度下土壤酶活性差异显著,牛粪的添加改变了影响长期不同施肥潮土酶活性的关键环境因子。