淹水培养对土壤微生物生物量形成与肥料氮转化的影响

研究室内培养条件下水稻秸秆配施化肥氮对土壤微生物生物量的形成和氮素转化的影响。８４ｍｇＮ／ｋｇ标记硫铵放４．５ｇ／ｋｇ稻草粉配施淹水培养，结果表明，有２５．８％的肥料氮在培养６３ｄ时成为生物量及其代谢产物＾１３Ｎ。整个增减过程中生物量－＾１３Ｎ无净再矿化现象，将稻草粉换成区区糖淹水增减葡萄糖在７ｄ时消耗贻尽，此时生物量－＾１５Ｎ达最大值４３．１ｍｇＮ／ｋｇ，相当地施入肥料氮的５１．３％，在此条件下     

淹水土壤微生物生物量的形成与肥料氮的转化——盆栽试验

在盆栽条件下研究施用稻草粉对水稻土土壤微生物生物量的形成与肥料氮的转化的影响。施用稻草粉可降低水稻对肥料氮的吸收，提高对非肥料氮的吸收；施用稻草粉可提高肥料氮的残留率，降低肥料氮的损失。至水稻收获时，残留于土壤中的１５Ｎ主要以生物量及其代谢产物－Ｎ形态存在于土壤中。生物量及其代谢产物－Ｎ的形成因土壤不同而有快慢之差，但其再矿化速度都较为缓慢。即使在稻草粉施用量较高的情况下也未观察到水稻吸氮总量受到明显的影响。     

淹水土壤微生物生物量的形成与肥料氮的转化——盆栽试验

在盆栽条件下研究施用稻草粉对水稻土土壤微生物量的形成与肥料氮的转化的影响。施用稻草粉可降低水稻对肥料氮的吸收，提高对非肥料氮的吸收；施用稻草粉可提高肥料氮的残留率、降低肥料氮的损失。至水稻收获时，残留于土壤中的＾１５Ｎ主要以生物量及其代谢产物－Ｎ形态存在于土壤中。生物量及其代谢产物－Ｎ的形成因土壤不同而有快慢之差，但其再矿化速度都较为缓慢。即使在稻草粉施用量较高的情况下也未观察到水稻吸氮总量受到明     

熏蒸—培养过程中氮素生物固持及生物量氮矿化率

向固铵能力较强的马肝土（黄棕壤母质）中添加５０ｍｇＮ／ｋｇ铵态氮，测得熏蒸一培养过程中生物固持量为２３．４ｍｇＮ／ｋｇ，占加入量的４６．８％，向该该土壤中加入一定量的枯草杆菌和根霉活细胞，测得其氮素矿化率分别为４５％和２１％，若不计固定态氮净量，其矿化率分别为３０％和１７％，表明固铵作用对生物量测定的深刻影响，数据表明生物固持作用和固铵作用在生物量氮测定中均不可忽略。     

^15N标记有机无机氮在莴苣设施土体系中的转化与分配

应用＾１５Ｎ标记硫铵及稻草，实施了两者单施，配施的盆栽试验。结果表明：施入物料的Ｃ／Ｎ，稻草用量与稻草＾１５Ｎ的矿化率及吸收利用率呈反相关，与残留率呈正相关，随着施入物料Ｃ／Ｎ及稻草用量的增加，硫铵＾１５Ｎ的固定率及残留率相应提高，而吸收率则下降。施用占土重０．３１％～０．４６％，的稻草，能提高设施土壤的全氮量。     

~（15）N标记有机无机氮在莴苣设施土体系中的转化与分配

应用１５Ｎ标记硫铵及稻草，实施了两者单施、配施的盆栽试验。结果表明：施入物料的Ｃ／Ｎ、稻草用量与稻草１５Ｎ的矿化率及吸收利用率呈反相关，与残留率呈正相关；随着施入物料Ｃ／Ｎ及稻草用量的增加，硫铵１５Ｎ的固定率及残留率相应提高，而吸收率则下降。施用占土重０．３１％～０．４６％的稻草，能提高设施土壤的全氮量。     

熏蒸－培养过程中氮素生物固持及生物量氮矿化率

向固铵能力较强的马肝土（黄棕壤母质）中添加５０ｍｇＮ／ｋｇ铵态氮，测得熏蒸－培养过程中生物固持量为２３．４ｍｇＮ／ｋｇ，占加入量的４６．８％。问该该土壤中加入一定量的枯草杆菌和根霉活细胞，测得其氮素矿化率分别为４５％和２１％；若不计固定态氮净增量，其矿化率分别为３０％和１７％，表明固铵作用对生物量测定的深刻影响。数据表明：生物固持作用和固铵作用在生物量氮测定中均不可忽略。     

稻草和氮肥对水田土壤无机氮固定矿化动态和水稻生长的影响

１９９１～１９９２年通过室内试验和室外盆栽试验对水田土壤施用稻草和氮肥后对土壤无机氮（ＮＨ４－Ｎ＋ＮＯ３－Ｎ）固定－矿化动态、水稻生长发育和产量的影响进行了研究。试验结果表明，施用稻草后，无论是否配施氮肥，在１个月内未观察到土壤氮素的纯矿化现象，施用稻草１０天左右对土壤无机氮的固定率达最大值，以后则逐渐减少。种稻条件下，水稻分蘖期后施稻草处理土壤无机氮含量高于单施氮肥处理，并一直保持到水稻收获；稻草还田提高了水稻植株吸氮总量，并提高了稻谷产量和生物转化率。     

麦后移栽棉科学施用硼肥的研究

应用＾１５Ｎ示踪技术研究了硼施用量对棉株氮素营养状态、氮肥利用率、棉花产量的影响。结果显示，在氮硼比值为５００时，棉株含氮量为６１３６ｍｇ／微区；其施硼效应为９２５ｍｇ／微区，棉株吸收的肥料氮量为１７６７ｍｇ／微区，吸收的土壤氮量为４３６９ｍｇ／微区；氮肥利用率５４．１％；籽棉产量２４８．５ｋｇ／亩，均为各处理最高值。在兴化地区氮硼比值控制在４００－７００范围内，施硼效应，增产潜力较大。     

西洋参氮素营养特性的研究

通过＾１５Ｎ示踪微区试验，研究西洋参氮素营养特性。结果表明：１５＾Ｎ－尿互在西洋参各器官均有分布，参朱从肥料中吸收氮素（ＮＤＦＦ％）含量地上部各器官高于地下部。施氮肥与未施氮肥处理的收获参根干重为２８．８９％和２１．８２％；施氮肥增加了参根蛋白氮和非蛋白氮的含量，并约有８０％＾１５Ｎ分配到参根蛋白氮中。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量：不施氮（N0）,推荐施氮（165 kg·hm ^-2,N165）,习惯施氮（195 kg·hm ^-2,N195）;秸秆配施氮肥：秸秆移除（CK）,秸秆还田（移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S）,秸秆还田+习惯施氮量（SN）,秸秆还田+推荐施氮量（SF）,秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂（SM）;施氮时期：基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0（R1）,5﹕3﹕2（R2）,10﹕0﹕0（R3）。【结果】秸秆还田+习惯施氮量（SN）显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳（SMBC）含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量（DOC）显著降低。秸秆还田+推荐施氮量（SF）显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量（DON）。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量（ROC）也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量（AN）;推荐施氮处理（165 kg N·hm ^-2）的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理（195 kg N·hm ^-2）降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

秸秆还田与水分管理对双季水稻氮素吸收及氮肥?利用率的影响

秸秆还田是促进农田养分循环的重要方式,也对提升农田地力有较好效果。以南方典型双季稻田为研究对象,设置三个秸秆还田水平和两种水分管理方式的两因子田间定位试验,于定位试验开展后的第5年通过测定早稻和晚稻季稻田土壤无机氮、微生物生物量氮动态、植株吸氮量动态以及收获期主要土壤肥力因子、水稻产量和植株各部分氮素累积量,分析秸秆还田与水分管理制度下水稻氮素吸收和氮肥利用率的特征及其影响因素。结果表明:秸秆还田提高了土壤有机碳和全氮含量以及土壤p H,长期淹水较之间歇灌溉降低了土壤有机碳、全氮和全磷含量。在氮肥用量一致条件下,早稻季秸秆还田降低了分蘖期土壤氮素有效性,导致水稻生育期内氮素吸收量显著下降,且显著降低水稻籽粒产量及氮肥利用率;氮肥利用率较对照下降2.0~7.6个百分点,且随秸秆还田量的增加而降低。晚稻季秸秆还田提高了生育期内土壤氮素有效性,显著提高了水稻生育期内氮素吸收量,增加水稻产量且显著提高氮肥利用率;氮肥利用率较对照提高8.6~13个百分点,且随秸秆还田量的增加而增加。研究表明,间歇灌溉和长期淹水灌溉两种水分管理方式对水稻氮素吸收、籽粒产量及氮肥利用率的影响差异不显著。早稻季秸秆还田配合长期淹水灌溉将加剧水稻产量和氮肥利用率下降。双季稻稻田实行间歇灌溉下的早稻季秸秆不还田、晚稻季秸秆全量还田(6 t/hm2)有利于获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

秸秆和秸秆炭对黑土肥力及氮素矿化过程的影响

为实现我国典型黑土区玉米秸秆有效还田与协同提高肥料氮素养分利用提供理论依据,以东北黑土区春玉米种植体系为研究对象,在4年田间连续定位试验基础上,利用15N示踪技术结合淹水培养试验,研究秸秆和秸秆炭对土壤肥力与氮素矿化的影响。试验共设5个处理:对照、单施化肥(N1)、N1+50%玉米秸秆(N2)、N1+100%玉米秸秆(N3)、N1+相当于50%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N4)、N1+相当于100%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N5)。结果表明:与N1处理相比较,N2、N3、N4、N5处理均增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量、微生物量碳和氮含量,且等量秸秆还田处理高于相当于等量秸秆还田的秸秆炭处理,其中100%秸秆还田分别显著提高微生物量碳和氮含量15.1%和23.1%(P0.05);不同处理方式综合土壤肥力指数(IFI)由高到低依次为N3N5N4=N2N1,秸秆、秸秆炭还田可显著提高土壤综合肥力(P0.05);土壤有机氮的矿化量和矿化率随着秸秆和秸秆炭还田量的增加而增加,其中N2处理分别显著提高了23.4%和22.9%,N3处理分别显著提高了53.0%和35.8%(P0.05);N2、N3、N4、N5处理下外源肥料15N的矿化量和矿化率分别显著提高了66.5%和50.0%、213.3%和279.0%、39.4%和36.3%、92.0%和40.0%(P0.05),且随着秸秆炭还田量的增加而显著增加。土壤氮素矿化指标与土壤有机质、总氮、碱解氮、微生物量碳氮含量都存在着显著正相关关系。研究表明玉米秸秆、秸秆炭还田均可以显著提高土壤综合肥力;可协同提高土壤氮素矿化水平,且提高来自外源化肥氮占土壤矿化总氮的比重,其中以100%秸秆还田处理的影响更为明显。     

秸秆还田配施不同配比化肥对晚稻产量及土壤肥力的影响

为了揭示秸秆腐解规律和土壤养分变化过程,连续2年通过田间试验研究了秸秆还田配施不同配比化肥对晚稻产量及土壤肥力的影响。结果表明,秸秆还田配施不同配比化肥显著提高了晚稻产量,增产幅度为8.5%~21.5%,处理间差异显著。除SN2（秸秆还田配施N 225 kg/hm2）和SP1（秸秆还田配施P 75 kg/hm2）秸秆生物量有所下降外,其余处理秸秆生物量均高于对照单施秸秆处理,范围在3.3%~13.7%,区组间无显著性差异,处理间有显著性差异。秸秆还田配施不同配比化肥处理显著提高了晚稻成熟期有效穗数、每穗粒数、结实率以及千粒重。逐步线性回归方程表明结实率是晚稻产量最主要的影响因素。与对照相比秸秆还田配施不同配比化肥能够提高土壤pH、全氮、碱解氮、有机碳、有效磷、全磷、速效钾和全钾,降低土壤C/N比,其中以秸秆还田配施NPK处理效果最显著。因此需要将秸秆还田与施用化肥、微肥相结合,进一步发挥出秸秆还田的综合效益。     

添加石灰和秸秆对塿土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳（SOC）固持、土壤无机碳（SIC）转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】--采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术（¹³C）,选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤（不进行秸秆还田+不施用氮肥）和S₁N₁土壤（高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm^-2）,将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆（12 g·kg^-1）或不添加秸秆以及添加石灰（3 g·kg^-1）或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等量秸秆不仅提高了S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量（81.6%,70.4%）,而且S₀N₀土壤CO₂累积释放量的增加幅度高于S₁N₁土壤,这说明秸秆的添加对初始SOC含量低的土壤即S₀N₀土壤的原SOC矿化影响更大。但是无论添加秸秆与否,石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂累积释放量分别降低了428.11和528.52 mg·kg^-1。与空白土壤相比,添加秸秆使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的SOC含量分别提高了2.95和3.19 g·kg^-1;但是与单独添加秸秆相比,同时添加秸秆和石灰使S₁N₁土壤的SOC显著降低了1.36 g·kg^-1,而对S₀N₀土壤的SOC含量没有影响。利用¹³C稳定同位素技术发现,添加秸秆能促使新形成SOC;其中,S₀N₀土壤中新形成的SOC含量比S₁N₁土壤高出0.77 g·kg^-1;然而与单独添加秸秆相比,同时添加石灰和秸秆后新形成的SOC与其相差无几,说明石灰的加入对秸秆的腐解不会造成影响。在S₀N₀土壤和S₁N₁土壤中,添加秸秆使SOC净固持量分别提高了3 066.3和2 480.53 mg·kg^-1;同时添加石灰和秸秆对S₀N₀土壤的SOC净固持量无显著影响,但是S₁N₁土壤的SOC净固持量则呈现下降的趋势。石灰的加入使S₀N₀土壤和S₁N₁土壤的CO₂释放量分别降低了469和529 mg·kg^-1,同时使SIC含量分别提高了443和566 mg·kg^-1。【结论】初始SOC含量低的土壤具有更高的固碳潜力;添加钙源能够与土壤CO₂通过化学反应生成无机碳—碳酸钙的方式从另一个角度达到土壤固碳减排的目标。     

外源碳酸钙和稻草对喀斯特地区土壤活性有机碳的影响

为了解喀斯特土壤活性有机碳在土壤有机碳周转中的特征,设置在干土中添加14C–稻草(每1 g干土添加500μg C)、14C–CaCO3粉末(每1 kg干土添加50 g C)和不添加任何外源物(CK)3种处理,对广西环江县2种典型类型土壤棕色石灰土、黑色石灰土和地带性红壤进行为期100 d的室内培养试验。结果表明,添加14C–稻草和14C–CaCO3后5 d,红壤、棕色和黑色石灰土中土壤总微生物生物量碳(MBC)含量均达峰值,红壤中总MBC含量分别为231.7、273.0 mg/kg,分别高于对照70.2%和100.5%;棕色石灰土中总MBC含量分别为288.1、307.7 mg/kg,分别高于对照23.0%和31.3%;黑色石灰土中总MBC含量分别为683.7、787.2 mg/kg,分别高于对照4.5%和20.3%。3种土壤总溶解有机碳(DOC)含量均达到最大值;黑色石灰土总MBC含量显著大于棕色石灰土和红壤,而红壤总DOC含量显著大于石灰土(P<0.05)。14C–稻草对3种土壤14C–MBC、14C–DOC含量的影响显著大于14C–CaCO3的影响(P<0.05)。添加外源碳酸钙和稻草均能增加土壤活性有机碳含量。喀斯特地区石灰性土壤较红壤稳定,有利于土壤有机碳的积累。     

氮钾减施下紫云英翻压量对双季稻产量及氮素利用的影响

采用11年(2008—2018年)绿肥定位试验,研究氮钾减施20%下紫云英不同翻压量(15 000、22 500、30 000、37 500 kg/hm2)对双季稻产量、氮素利用率及土壤氮素的影响。结果表明：与不施肥相比,施肥处理的早、晚稻产量显著增加,产量可持续指数提高,且减施氮钾20%翻压紫云英处理和单施化肥处理间的11年平均产量和产量可持续指数差异均无统计学意义;通过分析2018年的数据,与当地的常规施肥处理相比,减施氮钾20%翻压紫云英30 000 kg/hm2能显著提高早稻生物量、氮素积累量、化肥氮素吸收利用效率(回收利用效率、农学利用效率、偏生产力)和晚稻稻草生物量、稻谷氮素积累量、总投入氮素吸收利用效率(回收利用效率、农学利用效率、生理利用率、偏生产力);适量氮钾减施翻压紫云英可提高土壤全氮和碱解氮质量分数,有效提升土壤肥力。在本研究中,氮钾减施20%时翻压紫云英30 000 kg/hm2较适宜。     

长期不同施肥对红壤性水稻土微生物生态特征的影响

通过长期定位肥料试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土微生物生态特征的影响.结果表明,有机无机肥料配合施用均能明显增加土壤中细菌和放线菌数量,减少真菌数量;N,P,K肥配合稻草还田对提高土壤微生物活度的效果显著;有机无机肥料配合施用对提高土壤微生物生物碳和生物氮量的作用显著,并可降低土壤微生物碳氮比.     

Discrepancy in Response of Rice Yield and Soil Fertility to Long-Term Chemical Fertilization and Organic Amendments in Paddy Soils Cultivated from Infertile Upland in Subtropical China

From 1990, over 17 years field experiment was carried out in paddy field cultivated from infertile upland to evaluate the response of rice productivity, soil organic carbon (SOC), and total N to long-term NPK fertilization or NPK combined with organic amendments. The field trials included NPK (N, P, K fertilizer), NPKRS (NPK combined with rice straw), NPK2RS (NPK combined with double amount of rice straw), NPKPM (NPK combined with pig manure) and NPKGM (NPK combined with green manure) and the cropping system was rice-rice {Oryza sativa L.) rotation. Annual rice yield, straw biomass, and harvesting index increased steadily with cultivation time in all treatments. Average annual rice yield from 1991 to 2006 was ranged from 7 795 to 8 572 kg ha-1 among treatments. Rice yields in treatments with organic amendments were usually higher than that in treatment with NPK. Contents of SOC and total N also increased gradually in the cultivation years and reached the level of 7.82 to 9.45 and 0.85 to 1.03 g kg-1, respectively, in 2006. Soil fertilities in treatments with chemical fertilization combined with organic amendments were relatively appropriate than those in treatment with NPK. There was obvious discrepancy between cumulative characters of rice yield and soil organic fertility in newly formed paddy field. Compared with relatively high rate of crop productivity improvement, cumulative rates of SOC and total N were much lower in our study. SOC and total N contents were still less than half of those in local highly productive paddy soils after 17 years cultivation in subtropical China. Present work helps to better understand the development of infertile paddy soils and to estimate the potential of yield improvement in this region.