玉米种植体系土壤磷素有效性对有机肥长期施用响应的Meta分析

长期施用有机肥能够提高土壤有效磷含量,但不同的研究间差异较大,通过基于有机肥种类、施用量、有机肥替代化肥比例和土壤因素等大量试验数据的整合分析,研究不同因素下土壤磷素有效性对有机肥长期施用的响应,对指导有机肥的科学施用具有重要意义。本研究收集了公开发表的文献147篇,建立了305组包含单施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CFM）处理的土壤有效磷含量数据库。采用Meta分析研究全国多个长期定位试验点的CF和CFM处理下土壤有效磷含量差异及其影响因素。结果表明,CFM处理能显著提高土壤有效磷含量,每投入100 kg·hm^-2的磷,土壤有效磷增加量约为CF处理的2.6倍。高施磷量（>300kg·hm^-2）对土壤有效磷含量的提升幅度,约是低施磷量（<75 kg·hm^-2）和中等施磷量（75~150 kg·hm^-2和150~300 kg·hm^-2）的3.5倍和2.3~2.6倍。不同有机肥对土壤有效磷含量的影响表现为畜禽粪便类>商品有机肥类>秸秆类>城市垃圾类有机肥。其中,畜禽粪便类中,猪粪、鸡粪和牛粪对土壤有效磷含量的影响较为显著,增幅分别为210.4%、209.3%和156.7%。在不同有机肥替代化肥比例下,施用有机肥对土壤有效磷含量的提升效果,随有机肥替代化肥比例的增加而升高,且差异显著,有机肥替代化肥比例为75%和100%时,增幅可达211.7%和239.7%。土壤类型、有机质含量、pH等土壤因素是影响施用有机肥对土壤有效磷含量提升效果的重要因素。其中,不同土壤类型下土壤有效磷增幅在12.7%~212.1%之间,表现为红壤>潮土>褐土>黑土>棕壤;在土壤有机质含量为0.6%~1%时,土壤有效磷增幅可达248.5%,分别是土壤有机质含量<0.6%、1%~2%和2%~3%时的2.1、2.0倍和10.9倍;当pH为酸性（5~6.5）或者pH为中性（6.5~7.5）时,施用有机肥对土壤有效磷的提升效果显著高于pH为碱性（7.5~9）时。此外,土壤有效磷增幅随年均降雨量和年均温度的升高而增加,其中年均降雨量>800 mm或年均温度>16℃时增幅最大。长期施用不同种类有机肥、施用量、有机肥替代化肥比例均显著影响土壤有效磷含量,并且在不同的土壤环境、轮作方式和气候因子条件下,施用有机肥对土壤有效磷的效应有显著差异。因此,在农业生产过程中,科学施用有机肥不仅要充分考虑有机肥种类、施用量、有机肥替代化肥比例,而且要综合考虑不同环境因素的影响,从而保障有机废弃物资源的科学利用,避免资源浪费和环境污染,推动农业绿色高质量和可持续发展。     

氮肥深施对免耕稻田土壤有机质化学特性和胞外酶活性的影响

为了探究氮肥深施措施对免耕稻田土壤有机质化学特性及土壤酶活的影响机制,于2015—2016年在湖北省武穴市花桥镇试验点开展水稻-油菜免耕复种大田试验。本试验通过13C核磁共振和热裂解气相色谱/质谱联用法测定土壤有机质的化学特性,通过冗余分析揭示土壤有机质化学特性及土壤胞外酶活性之间的相互作用关系。结果表明,与传统表施相比,氮肥深施提高腐殖质中胡敏酸的有机碳含量(10.5%～30.7%)、轻组有机质的有机碳含量(31.7%～53.5%)、胡敏酸的疏水性(1.3%～11.6%)和轻组有机质中多糖与脂质的含量(9.0%～24.1%和43.4%～68.3%),降低土壤β-葡萄糖苷酶(BG)(22.2%～48.9%)和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性(32.7%～40.4%),提高L-亮氨酸氨基肽酶(LLA)(37.1%～38.5%)和酚氧化酶(PHO)活性(11.0%～16.0%)。冗余分析显示,土壤有机质的化学特性与LLA和PHO活性呈正相关,与BG和NAG活性呈负相关。本研究结果表明,与传统表施相比,氮肥深施尤其是深施10 cm主要通过促进作物和微生物群落生长提高土壤胡敏酸和轻组有机质的有机碳含量,且通过调控土壤BG、NAG和PHO活性改变胡敏酸和轻组有机质的化学组成与性质,从而改善土壤惰性有机质稳定性且提高活性有机质,最终提高土壤肥力和质量。因此氮肥深施尤其是深施10 cm值得在免耕稻田生产中得到进一步推广。