长期施肥对洞庭湖双季稻区水稻土有机碳、氮积累及其活性的影响

【目的】土壤有机质及其活性是评价土壤肥力的重要指标,研究洞庭湖区典型双季稻轮作水稻土总有机碳、全氮积累及其活性对长期不同施肥的响应特征,为稻田施肥管理和土壤培肥提供科学依据。【方法】依托国家稻田土壤肥力与施肥效应长期试验平台,以不施肥处理（CK）为对照,研究农户习惯施氮磷钾化肥（CF）、施氮钾化肥（NK）、均衡施氮磷钾化肥（NPK）、低量有机肥与氮磷钾化肥配施（LOM,有机肥氮比例为30%）、高量有机肥与氮磷钾化肥配施（HOM,有机肥氮比例为60%）影响下0-20和20-40 cm土层土壤总有机碳（TOC）、全氮（TN）含量及储量积累效应、有机碳氮活性组分含量及其比例的变化特征。【结果】26年不施肥0-20 cm土层土壤TOC含量基本稳定,仅较原始土壤增加0.64 g·kg^-1,持续植稻可能是其保持稳定的重要原因。两土层土壤TOC、TN含量在长期不同施肥后均有显著增加（P＜0.05）,但其储量仅仅在均衡施氮磷钾化肥特别是与有机肥配施后显著提升（P＜0.05）。0-40 cm土层土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）、溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）含量变幅分别为64.54-708.76、22.92-92.25、39.06-63.24、10.76-31.87 mg·kg^-1,均随土层加深而下降。施肥后0-20 cm土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量提高34.1%-81.8%、56.1%-134.4%、23.5%-42.0%、20.3%-83.2%,20-40 cm土层则分别提高-3.8%-38.1%、32.5%-78.2%、8.2%-37.5%、9.3%-56.8%,施肥对相同土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量的增加效应均表现出氮磷钾化肥配施有机肥明显优于化肥单施的处理效应,但不同化肥处理间0-20 cm土层土壤微生物量碳氮、溶解性有机碳氮含量差异不显著（P＞0.05）。随土层加深,土壤MBC/TOC、MBN/TN、DON/TN数值显著降低,而DOC/TOC值则有所增加。长期不同施肥有利于提升土壤总有机碳、全氮中活性组分比例,且以氮磷钾化肥配施有机肥处理效果最佳,其两土层土壤总有机碳、全氮中各活性碳氮组分的分配比例均较CK处理显著提高（P＜0.05）,且该效应随有机肥用量增加而增强。土壤MBC、MBN、DOC、DON两两之间及与土壤总有机碳、全氮、容重、pH具有显著或极显著相关性,与碳氮比、粘粒含量的相关关系不显著,但总体以土壤微生物量碳氮所获相关系数高于溶解性有机碳氮。施肥明显提高早、晚稻产量,两土层MBC、MBN、DOC、DON均与周年水稻产量呈现正相关性,但相关系数总体上随土层加深而明显降低（P＜0.05）。【结论】在洞庭湖双季稻区,长期不同施肥后,相同类型土壤活性有机质组分中活性氮组分含量增加较活性碳组分更明显,氮磷钾化肥配施有机肥能显著提高0-40 cm土层土壤有机碳、氮活性,更有利于土壤总有机碳氮积累及生产力提升,土壤微生物量碳氮可更敏感地预测长期施肥影响下土壤质量的变化。     

Soil Quality for Rice Productivity and Yield Sustainability under Long-term Fertilizer and Manure Application

Productivity and sustainability of rice-rice cropping system depend upon the soil quality which is primarily governed by application of fertilizers and manures. However, such information is limited and hence, the present investigation was carried out in a 9-year-old long-term fertilizer experiment at Bhubaneswar, India. There were seven treatments (control, application of 100% NPK, 150% NPK, 100% NPK + Zn, 100% NPK + FYM, 100% NPK + Zn + B, and 100% NPK + Zn + S) laid out in randomized block design with four replications. Indicators of soil quality (physical, chemical, and biological) were diagnosed from 30 numbers of soil properties measured on the post-wet season soil and soil quality was assessed taking productivity and sustainability of dry season rice as goal functions. Results revealed that the highest productivity and sustainability of dry season rice was found with application of 100% NPK + FYM. This treatment, in general, showed better physical, chemical, and biological properties than rest of the treatments. The highest soil quality index (SQI) was recorded in 100% NPK + FYM (0.941) treatment followed by 150% NPK (0.826) with CEC diagnosed as the only key indicator for rice productivity. For yield sustainability in dry season, reserve K and total N were important contributing 89% and 11%, respectively to the SQI. Therefore, these soil properties could be used to monitor soil quality in wet season. Application of FYM along with 100% NPK could sustain the productivity of dry season rice by improving soil properties under subtropical rice-rice system.     

Optimization of Farmyard Manure to Substitute Mineral Fertilizer for Sustainable Productivity and Higher Carbon Sequestration Potential and Profitability under Gardenpea-French Bean Cropping System in the Indian Himalayas

Carbon sequestration potential (CSP) and sustainability of gardenpea-french bean cropping system was assessed with farmyard manure (FYM) application vis-à-vis mineral fertilization as recommended NPK (NPK) and integrated nutrient management practices (INM) after six years’ cropping in Indian Himalayas. Application of 20 tons FYM ha^?1 provided highest CSP (0.527 Mg C ha^?1 year^?1) in soil and sustainability index. With the help of quadratic equations, it was estimated that maximum profit (optimum yield) and turn over of invested money could be achieved with application of 20.0 and 15.6 t FYM ha^?1, respectively. Application of 5.9 and 8.9 tons FYM ha^?1 would substitute NPK and INM, respectively. Pod number plant^?1 was the most important yield-contributing attribute as found from principal component analysis. Pod yield could be modelled through multiple linear equation with help of yield attributes.     

河套地区春小麦向日葵复种对土壤盐分及农田生产力的影响

为降低河套灌区土壤盐分,充分利用光热资源,提高土地生产力,在坝楞村试验站以春小麦、玉米和向日葵单作为对照,春小麦收获后及时移栽向日葵,监测并分析春小麦-向日葵复种对耕层土壤盐分、作物产量、产值和固化热能等的影响。结果表明,春小麦-向日葵复种耕层土壤盐分较春小麦、玉米和向日葵单作分别降低了32.52%,16.70%和24.92%;等价籽粒产量分别提高了107.25%,23.20%和17.28%;籽粒固化热能分别提高了105.35%,6.06%和18.31%;总等价产量分别提高了126.01%,3.86%和3.21%。春小麦-向日葵复种的等价秸秆产量较春小麦单作提高了252.19%,较玉米单作降低35.94%,较向日葵单作降低30.01%,秸秆固化热能较春小麦单作提高了91.84%,较玉米单作降低了10.05%,较向日葵单作提高了4.08%;总固化热能较春小麦单作提高了98.40%,较玉米单作降低了5.82%,较向日葵单作提高了7.83%。复种移栽的向日葵经济系数显著高于单作的向日葵。春小麦-向日葵复种的总产值较春小麦、玉米和向日葵单作分别提高了143.35%,102.33%和3.19%,总净产值较春小麦单作提高了176.15%,较玉米单作提高了116.55%,较向日葵单作降低了13.26%。春小麦-向日葵复种的总净产值虽然低于向日葵单作,但可降低土壤盐分,故春小麦-向日葵复种在河套灌区有一定的发展前景。     

马铃薯与玉米复合种植对土壤化感物质及土壤细菌群落结构的影响

为探究马铃薯与玉米复合种植对化感物质积累与细菌群落结构的影响,分析轮作、间作缓解连作障碍的机制,本研究以马铃薯连作、玉米连作、马铃薯||玉米间作、马铃薯-玉米轮作第8年的土壤为对象,利用GC-MS测定土壤中化感物质含量,并采用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌16Sr DNA V4-V5区域进行测序,分析土壤中细菌多样性和群落结构的变化,并对化感物质和优势菌属进行相关性分析。结果表明:玉米连作和马铃薯连作会导致化感物质的积累,玉米连作土壤积累了更多的油酸、亚油酸、花生酸、木焦油酸等脂肪酸,马铃薯连作土壤积累了更多的硬脂醇、二十烷醇等脂肪醇类物质。轮作降低了大部分化感物质的积累,间作降低的化感物质种类相对轮作较少。不同种植方式下土壤细菌群落结构发生了显著变化,相对于连作,间作和轮作Ace指数和Chao指数显著升高。在门水平上,轮作土壤放线菌丰度显著高于马铃薯连作土壤,间作土壤拟杆菌门丰度显著低于玉米连作土壤,两种连作土壤中酸杆菌门丰度都较轮作显著升高。在属水平上,一些有益细菌如节杆菌属、溶杆菌属等在复合种植土壤中相对丰度更高。通过相关性分析发现土微菌属、小梨形菌属与脂肪醇类物质呈显著正相关,黄杆菌属、溶杆菌属、微杆菌属等与脂肪酸类物质呈显著负相关。马铃薯与玉米复合种植降低了化感物质在土壤中的积累,从而抑制了土壤细菌丰度的降低,提高了有益菌属丰度,消减了连作障碍。     

鄱阳湖区棉田不同种植模式的截流保肥效果

通过不同棉花栽培方式的田间试验,分析了不同的栽培措施对棉田径流拦截和肥料保持的效果。结果表明,棉花间种蔬菜、棉田翻耕覆盖及棉田免耕覆盖技术均可以有效地减少棉田的水土和肥料流失,且以免耕覆盖的泥沙流失量和翻耕覆盖的径流量、养分流失量最小,分别较常规栽培减少52.99%和50%、10.71%。     

菊花不同部位及根际土壤水浸液处理对光合作用的自毒作用研究

菊花[Dendranthema morifolium(Ramat)Tzvel.]的自毒作用是菊花连作障碍发生机理研究的重要内容之一.本文研究了连作障碍比较明显的菊花栽培种"高压太子"不同部位(枯落物、叶、茎和根系)及根际土壤水浸液处理对盆栽同种菊花光合作用的影响,结果表明:不同部位和根际土壤水浸液处理对叶片叶绿素含量、净光合速率及气孔导度均表现出抑制趋势,而暗呼吸速率却受到促进,尤以地上部水浸液的抑制作用为显著.说明降低自身叶绿素含量、净光合速率及气孔导度,即抑制自身的光合作用,同时促进自身暗呼吸是菊花自毒作用的机制之一.     

连作对菊芋生物量、品质及土壤酶活性的影响

采用大田连作定位试验研究了连作对菊芋开花期与收获期生物量、块茎品质及土壤生物活性的影响.结果表明,开花期与收获期菊芋生物量连作4～5年后均出现下降趋势;连作对收获期块茎蛋白质、还原糖与纤维素含量的影响较为显著,而对开花期影响不显著;土壤酶活性随着连作年限的延长呈先增加而后降低的趋势,脲酶、过氧化氢酶与脱氢酶活性在连作5年后达到最大值,蛋白酶活性连作4年后达到最大值.说明,连作4～5年对菊芋生长、品质及土壤酶活性已产生负面影响,如果继续连作可能产生连作障碍的危险.     

小麦/玉米/大豆三熟套作体系中小麦根系分泌特性及氮素吸收研究

为探讨小麦/玉米/大豆多熟套作体系下小麦根系分泌物的分泌特性及其对根系生长环境和植株氮素吸收的影响,2006-2008年连续两个生长季采用田间定位试验,研究了小麦-大豆、小麦-甘薯、小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯4种种植模式下小麦根系分泌物的数量与种类、小麦根系生长、土壤水分、土壤氮含量及植株吸氮量的变化特性。结果表明,与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比,小麦/玉米/大豆套作降低了开花期和成熟期小麦生长区的土壤湿度、pH值及NO₃^--N和NH₄⁺-N的含量,提高了小麦植株地上部总吸氮量、根系活力、根干重及土壤总氮含量,并且,开花期小麦根系分泌有机酸总量和可溶性糖含量增加,表现为套作>净作,大豆茬口>甘薯茬口,边行>中行,其中以小麦边行处理的分泌量最高。拔节期根系分泌的有机酸,净作处理以乙酸含量较高,占总量的47.8%~51.6%,套作处理以柠檬酸含量较高,占总量的31.7%~55.1%;开花期根系分泌的有机酸,净作和套作处理均以乙酸含量较高,占总量的33.3%~78.3%。小麦/玉米/大豆套作对小麦根系分泌有机酸和可溶性糖有促进作用,从而改善了根系生长环境,提高了小麦对氮素的吸收。     

石灰联合碳铵熏蒸对连作香蕉生长和根际微生物群落结构的影响

摘 要：由于长期连作导致香蕉枯萎病大量爆发,造成香蕉种植面积锐减,已严重影响海南香蕉产业的发展,因而急需寻求能够缓解或克服香蕉连作障碍的有效措施。本实验旨在探究使用绿色土壤熏蒸剂对长期连作蕉园的香蕉枯萎病的防控效果,特别是对植株生长发育、土壤化学性质和根际微生物区系的影响。田间试验共设置两个处理：石灰碳铵熏蒸处理（LAB）和对照处理（CK）。结果表明: LAB处理可以显著降低香蕉枯萎病发病率,与CK处理相比两季分别降低40%和46.62%,显著增加香蕉亩产量,与CK处理相比两季分别增产45.56%和75.99%。LAB处理可以显著提高土壤pH,改善土壤酸化,使酸性土壤维持中性水平,同时,增加土壤有机质含量,并且显著提高土壤速效磷（两季分别提高28.33%和89.14%）和速效钾含量（23.92%和38.67%）。并且LAB处理明显改变香蕉根际微生物群落结构,可以显著降低变形菌门和子囊菌门相对丰度,显著增加放线菌门等相对丰度,同时显著降低病原菌镰刀菌属相对丰度,并且显著提高部分土壤拮抗菌属的相对丰度,如链霉菌属、红球菌属和曲霉属。因此,石灰碳铵熏蒸有效改善香蕉根际微生物群落结构,有效防控香蕉枯萎病的发生并促进其植株生长。