发酵肥与秸杆还田对土壤呼吸,固氮与反硝化作用的影响

土壤中施入不发酵新鲜粪肥时反硝化作用增强,固氮活性明显减弱;当施入发酵肥时反硝化作用较弱,而固氮活性比不发酵肥强。在施发酵肥基础上再进行秸秆还田,土壤呼吸作用增强,反硝化作用进一步减弱,固氮活性提高。在秸秆还田时喷雾接种木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｋｏｎｉｎｇｉ）４５８—２与固氮菌（Ａｚ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）２３０提高了土壤固氮活性。     

稻田免耕和稻草还田对土壤腐殖质和微生物活性的影响

为了阐明免耕和稻草还田土壤固碳机制,研究了无稻草还田免耕（NT）、无稻草还田常耕（CT）、稻草还田免耕（NTS）和稻草还田常耕（CTS）对水稻不同生育期不同土层（0—5,5—12,12—20cm）土壤腐殖质形态、含量及微生物活性的影响。结果表明,免耕（NT和NTS）处理显著增加0—5 cm土层土壤游离松结态、联结态和稳紧结态腐殖质含量和游离松结态腐殖质占总腐殖质的比例,且免耕对土壤各结合态腐殖质含量的影响程度有随生育期的推后而增加的趋势;5—12cm和12—20cm土层土壤各结合态腐殖质含量和0—20cm各土层微生物活性有减少趋势;在水稻分蘖期免耕对微生物活性影响很弱,在水稻拔节—灌浆期免耕处理显著降低5—12 cm土层土壤微生物活性,相反,免耕却增加水稻成熟期0—5 cm土层的微生物活性;另一方面,稻草还田（CTS和NTS）显著提高土壤各结合态腐殖质含量,尤其是0—5 cm土层、游离松结态腐殖质及水稻生育后期;CTS处理显著增加分蘖期—孕穗期0—20 cm土层的呼吸强度,而稻草还田显著增加孕穗期—成熟期0—5cm土层的纤维素分解强度。可见,通过增加土壤腐殖质含量和各结合态腐殖质含量并改变微生物活性免耕有利于表土层碳的固定作用,而免耕与稻草还田相结合更有利于土壤碳的积累。     

不同的土壤培肥措施对低肥力农田土壤微生物生物量碳的影响

为了研究华北农田生态系统化肥、秸秆还田和有机肥等培肥措施对土壤微生物生物量碳的影响,在山东省桓台县冬小麦套种夏玉米种植模式下的低肥力生产系统中设置了田间试验。田间试验设7个处理,依序为:①全还 化肥(小麦秸杆 玉米秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),②全还 化肥 有机肥(小麦秸杆 玉米秸杆还田 有机肥),③麦还 化肥(小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),④麦还 化肥 有机肥(小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a) 有机肥),⑤化肥(600kgN/(hm2.a)),⑥麦还双倍 化肥(加倍小麦秸杆还田 600kgN/(hm2.a)),⑦不施肥(对照)。1998年4月至1998年11月田间取样测定了土壤的微生物生物量碳。试验结果显示:在整个试验阶段提高施肥水平微生物生物量碳都明显增加。单施化肥可以增加土壤的微生物生物量碳,有机物配合施用化肥作用更加明显。不同秸秆还田方式(全还、双倍麦还和麦还)对微生物生物量碳影响的季节变化较大。有机肥对提高土壤微生物生物量碳的作用是很明显的。从微生物生物量碳的全年平均值来看,全还 化肥 有机肥处理>麦还 化肥 有机肥处理>全还 化肥处理>双倍麦还 化肥处理>麦还 化肥处理>化肥处理>对照。因此,低肥力的农田生态系统中最好的培肥措施是化肥配施有机物。     

玉米秸秆还田培肥土壤的效果

辽北地区玉米根茬还田、秸秆直接还田或间接还田的3年微区培肥试验研究结果表明,无机肥的增产效果特别明显,而施有机物料,更主要的作用是改善土壤的物理、化学性质、培肥地力,与无肥对照相比,有机无机肥料配合施用可使土壤有机质提高3．06％－27．78％,各有机物料对土壤有机质提高的顺序依次为100％秸秆＞50％秸秆＞土粪＞牛粪＞33％秸秆＞根茬。在含C量相等的条件下,秸秆对土壤有机质的保持和提高好于土粪,土粪好于牛粪。同时,与单施化肥比,有机无机肥料配合施用可使土壤易氧化有机质增加10．91％－20．67％,使浸提腐殖酸提高1．43％－14．28％,使结合态腐殖酸的松／紧比值提高0．07－0．19,HA／FA比值提高0．07－0．24,并且能改善土壤的N、P、K营养状况、土壤水分和土壤孔隙状况,这标志着土壤有机质活性的提高和土壤肥力状况的改善。因此,应该大力提倡玉米秸秆秋季直接还田,其最佳施入量应为当年生产量的30％－50％。     

不同秸秆还田和耕作方式对夏玉米农田土壤呼吸及微生物活性的影响

采用基质诱导呼吸法和CO2释放量法,研究了冬小麦季长期不同耕作方式(常规翻耕、免耕和深松)和秸秆处理(秸秆还田和无秸秆还田)对夏玉米田土壤呼吸及微生物活性的影响.结果表明:秸秆还田和保护性耕作主要在O～ 10 cm土层起作用.秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,在苗期和开花期提高土壤呼吸,而在灌浆期、腊熟期和收获期降低土壤呼吸;在相同秸秆处理条件下,深松和免耕比常规翻耕能显著降低土壤呼吸和呼吸熵,提高微生物生物量碳和微生物活性.整个生育期,秸秆还田结合保护性耕作能显著提高微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,与常规翻耕无秸秆还田相比,深松秸秆还田和免耕秸秆还田0～10 cm土层微生物生物量碳平均提高了95.8％和74.3％,微生物活性提高了97.1％和74.2％.     

秸秆还田土壤改良培肥基质和复合菌剂配施对土壤生态的影响

通过田间试验,研究水旱轮作（冬小麦-夏水稻）中水稻秸秆全量还田条件下土壤改良培肥基质和复合菌剂配施对小麦土壤养分、土壤物理结构和土壤生物学性质及土壤微生物区系的影响,为快速土壤培肥、提高中低产农田产量提供实践基础和技术支持。试验于江苏省盐城市滨海县黄河湾项目基地进行,共设置五个处理：①土壤改良培肥基质+复合菌剂+常规化肥（MOS+CMA+CF）;②复合菌剂+常规化肥（CMA+CF）;③土壤改良培肥基质+常规化肥（MOS+CF）;④常规化肥（CF）;⑤不施肥对照（CK）。对小麦返青期（S1）、拔节孕穗期（S2）和成熟期（S3）分别进行土壤理化性质、土壤酶活性、微生物量碳氮和微生物区系分析。结果表明,与CK相比,MOS+CMA+CF处理能够在短时期内提高土壤速效养分含量（其中速效氮提高了23.59%、速效磷提高了40.74%、速效钾提高了43.78%）,降低土壤容重,提高土壤孔隙度,显著提高土壤微生物量氮含量和土壤脲酶活性;同时,该处理还能在小麦返青期和拔节孕穗期增加土壤细菌和真菌多样性,提高微生物丰度,最终提高了小麦产量（与CK和CF相比,产量分别提高了149.29%和24.93%）。CMA+CF能够显著提高土壤纤维素酶活及土壤微生物量碳含量,表现出有较好的秸秆降解能力;并且在提高土壤理化指标含量、提高脲酶酶活、提高微生物量氮含量和小麦产量方面仅次于联合处理。由于MOS富含有机质,MOS+CF处理能够维持并提高土壤有机质含量、改善土壤物理环境。总之,短期内,MOS+CMA+CF处理提升土壤肥力,提高小麦产量的效果是最显著的;但CMA+CF处理在加速秸秆养分还田、改善土壤理化状况,增强微生物活性和丰富以及提高小麦产量方面也表现出优势,且复合菌剂经济方便有效,具有很好的田间技术推广价值。     

华北平原冬小麦夏玉米不同培肥措施的节水增产效应研究

根据山东省醒台县农业水资源日趋减少的现状,开展了以减少土壤水蒸发、提高水分利用效率为目的的不同培肥措施的节水田间试验,结果表明,秸秆还田与增施有机肥具有明显的节水增产效应,在相同灌溉水量（２５０ｍｍ）的情况下,玉米秸与小麦秸全部还田较玉秸小麦秸均不还田（对照）增产８８５ｋｇ．ｈｍ＾－２,水分利用效率提高３．３,在全还基础上增施有机肥较对照增产１８７５ｋｇ．ｈｍ＾－２,水分利用效率提高３．６０;仅小     

长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物活性的影响

研究了新疆棉区棉花长期连作与秸秆还田对棉田土壤微生物量和土壤酶活性的影响.结果表明：棉田土壤生物活性受到作物连作障碍的负面效应和秸秆长期还田培肥地力的正面效应的双重影响.在短期内（5～10年）,连作障碍明显,连作与秸秆还田5和10年的土壤微生物总量比种植1年降低36.54%和25.66%,细菌、放线菌数量下降较快,分别为种植1年的61.12%、70.16%和67.91%、145.79%,而真菌所占比例提高;土壤中脲酶、蔗糖酶活性分别比种植1年降低0.76%、2.52%和28.12%、11.44%,连作与秸秆还田5年的过氧化氢酶活性比种植1年降低9.21%.长期连作与秸秆还田条件下,土壤生物性状趋于好转,生物多样性指数增加,与短期（5年）相比,连作与秸秆还田15和20年的细菌、放线菌数量分别增加71.52%、61.03%和141.74%、240.83%,而真菌所占比例下降,土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶活性增加.淀粉酶活性在短期内上升,连作与秸秆还田5和10年分别比种植1年增加11.38%和10.41%,连作与秸秆还田20年则降低31.34%.     

石灰对铅污染土壤修复效果评价

为了研究铅污染菜地土壤施用石灰对小白菜-土壤生态系统的影响及持续效果,探讨石灰修复铅污染菜地土壤的可行性,采集铅污染菜地土壤开展连续盆栽试验,设置5个石灰用量处理（0、1.5 g/kg、3.0 g/kg、4.5 g/kg、6.0 g/kg）。石灰施入土壤中平衡2周后移栽小白菜,连续种植3茬。同时采集小白菜样本和土壤样本,测定土壤pH、土壤Pb有效态含量和微生物活性等指标,并分别测定小白菜地上和地下部的生物量和铅含量。结果显示：石灰对降低土壤铅有效态和小白菜中铅含量的持效性较差,但施用石灰可增加土壤中的微生物活性,特别是种植小白菜后对增加土壤中微生物活性效果更明显,研究发现对羧酸类和胺类等碳源利用能力强的微生物可增加土壤中铅有效态的含量,对聚合物类、糖类、氨基酸类和其他类碳源利用能力强的微生物可以降低小白菜中的铅含量。研究结果为石灰修复重金属污染土壤的使用提供了更合理的理论支撑。     

基于DSSAT模型的吉林省黑土作物-土壤氮循环和土壤有机碳平衡

应用DSSAT模型中的CERES-Maize作物模型和Century土壤模型,分析了作物管理参数、施肥量、土壤初始氮含量和作物桔杆还田对吉林省黑土地区玉米生长、氮循环以及有机碳氮生态平衡的影响.结果表明:在玉米目标产量为12000～15000kg.hm-2条件下,最佳施氮肥量为200～240kgN.hm-2.在该氮肥用量下,玉米地上氮吸收量为250～290kgN.hm-2,其中,120～140kgN.hm-2来自土壤,130～150kgN.hm-2来自肥料;提高氮肥用量(250～420kgN.hm-2)将导致土壤残留氮明显增加(63～183kgN.hm-2);延迟追肥时间同样导致土壤残留氮增加;当玉米秸杆还田量超过6000kg.hm-2时,模拟的土壤活性有机碳、氮可以维持当年的供需平衡.建议在吉林省中部地区黑土玉米带,化肥施氮量控制在200～240kgN.hm-2,适时追肥,秸杆还田量在6000kg.hm-2以上,以确保高产和维持土壤养分生态平衡.     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

长期施肥对玉米生育期土壤微生物量碳氮及酶活性的影响

以小麦-玉米轮作长期肥料定位试验为平台,探讨不同养分管理对玉米生育期塿土微生物量碳、氮和酶活性动态变化的影响。试验包括6个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、NPK+秸秆(SNPK)以及有机肥+NPK(MNPK)。结果表明玉米生育期土壤微生物量碳、氮变化显著。不同施肥管理下土壤微生物量碳、氮的高低显著性分别为MNPK>SNPK、NP、NPK>N、CK。玉米生育期内土壤酶活性也变化显著,蔗糖酶、脲酶和纤维素酶在玉米抽雄期达到活性高峰,而磷酸酶在玉米拔节期出现活性高峰。不同施肥管理对土壤酶活性的影响总体表现为MNPK处理最高,其次为SNPK处理,再次为NPK和NP处理,N和CK处理最低。不同施肥处理间土壤微生物量碳、氮以及酶活性与土壤有机碳、全氮、速效磷水平密切相关。塿土长期施用氮磷或氮磷钾化肥可以提高土壤微生物量碳、氮以及酶活性。一季作物秸秆还田配合氮磷钾化肥与氮磷钾相比有提高土壤微生物量碳、氮以及酶活性的趋势。在等氮量下,有机肥配合化肥与其他施肥模式相比,均显著提升土壤化学肥力因素、微生物量碳氮和酶活性。因此,塿土上建议进行有机无机肥配合以提高土壤肥力,保持土壤生物健康。     

Changes in microbial biomass indices after 10 years of farmyard manure and vegetal fertilizer application to a sandy soil under organic management

The main objective of the second Darmstadt trial was to investigate the effects of vegetal fertilizers on soil properties and crop yield in comparison with farmyard manure. The experiment consisted of seven treatments: (i) inorganic fertilizers, (ii) vegetal organic fertilizers, (iii) vegetal organic fertilizers equivalent to biodynamic preparations, (iv) cattle farmyard manure, (v) cattle farmyard manure with addition of biodynamic preparations, (vi) high level of cattle farmyard manure, and (vii) high level of cattle farmyard manure with biodynamic preparations. The soil properties analyzed were pH, soil organic C, N, P, and S, soil microbial biomass C, N, and P, basal respiration and fungal ergosterol. The application of vegetal fertilizers had slightly negative effects on soil organic C, no effects on crop yield (potato, winter rye) and microbial biomass, but positive effects on ergosterol in comparison with farmyard manure. The increase in ergosterol was caused by straw return in the vegetal, but also in the inorganic fertilizer treatments. The biodynamic preparations did not affect the contents of soil organic C and total N. The low effectiveness of vegetal fertiliser in maintaining soil organic C levels is of particular importance for organic cropping systems and should be examined further under different site conditions.     

土壤呼吸对秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其微生物机制

土壤呼吸释放CO_2是温室气体排放的重要途径之一,减少土地利用中温室气体排放、增强土壤碳汇聚能力对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物炭具有改善土壤理化性质、增加作物产量、调节土壤微生物性质等特性。本研究采用室外盆栽的方式,以地肤草为目标植物,研究了芦苇、水稻、互花米草三种农林秸秆及其秸秆生物炭还田对土壤的改良效应,以及对土壤呼吸的影响及其微生物机制。结果表明:秸秆及其秸秆生物炭均可改善土壤肥力,促进植物生长,且生物炭改良效果略好于秸秆直接还田。但秸秆生物炭还田的土壤呼吸显著低于秸秆直接还田,其中芦苇生物炭最低。秸秆直接还田可促进土壤β-糖苷酶、脱氢酶和活性微生物量等微生物活性指标,从而促进土壤呼吸,增加土壤CO_2的释放,而生物炭还田对土壤微生物活性无显著的促进作用,反而有一定的抑制作用,这可能是由于生物炭中易降解有机物含量很低,可降解性较低的缘故。     

稻作系统有机肥替代部分化肥的土壤氮循环特征及增产机制

采用有机肥替代部分化肥是实现化肥使用零增长和作物稳产增产的重要途径。基于近年来的研究进展,探讨了稻作系统有机肥替代部分化肥对水稻产量、氮素利用效率、土壤氮库组分和微生物固氮、氨化、硝化和反硝化等氮循环关键过程的影响。同时,就单施化肥与有机肥替代部分化肥的氮素循环特征进行了比较。有机肥替代部分化肥通过改变稻田土壤氮素循环多个环节(增强氨化过程、协调硝化和反硝化过程、降低氨挥发和减少氮素损失等),改善土壤氮素供给状态(提高小分子有机氮供给、协调无机氮组分与比例、提高土壤微生物量氮和总氮固持),进而促进水稻氮素吸收并协调植株氮素分配过程,最终实现水稻稳产增产。     

有机肥施用对红壤原生生物与微生物互作的影响

为明确不同施肥处理对土壤原生生物群落、微生物碳代谢活性的影响,以南方典型旱地红壤为研究对象,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统有机培肥长期定位试验,选取不施肥(M0)、低量猪粪(M1)、高量猪粪(M2)、高量猪粪+石灰(M3)4个处理,利用高通量测序技术研究不同猪粪处理下红壤原生生物多样性、群落结构的变化,揭示原生生物与微生物互作对土壤微生物碳代谢活性和玉米产量的影响。结果表明：(1)长期施用猪粪处理下,土壤pH、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著提高;(2)与M0处理相比,施肥处理显著提高了原生生物生物量和多样性,并且显著改变了其群落结构,其中土壤TP、pH、AP、TN、SOM和AK是原生生物群落结构变化的重要驱动因子;(3)施肥处理显著提高了土壤细菌和真菌生物量,增加了微生物碳代谢活性(Average well color development, AWCD);(4)土壤pH和AP通过影响原生生物多样性和群落结构,间接提高了微生物碳代谢活性和玉米产量。本研究结果为提升旱地红壤的生物多样性,保障土壤健康和维持生态系统服务功...     

长期施肥对红壤微生物生物量碳氮和微生物碳源利用的影响

采集湖南省祁阳县红壤长期定位施肥19年的土壤样品,分析长期不同施肥红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,以揭示长期施肥对红壤微生物学性状的影响.结果表明：施肥19年后,有机肥单施或与化肥配合施用均显著提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率.单施有机肥的土壤微生物生物量碳、氮含量分别为231和81 mg·kg^-1,化肥有机肥配施分别为148和73 mg·kg^-1,均显著高于化肥配施秸秆、不施肥和单施化肥;施用有机肥和化肥配施秸秆的土壤微生物生物量氮占全氮的比例平均为6.0%,显著高于单施化肥和不施肥.Biolog-ECO分析中,平均吸光值(AWCD)的大小为：化肥有机肥配施、单施有机肥>对照>单施化肥、化肥配施秸秆.单施有机肥或与化肥有机肥配施增加了红壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;化肥配施有机肥的红壤微生物对聚合物类碳源利用率最高,化肥配施秸秆的红壤微生物对碳水化合物类碳源的利用率最高.表明施用有机肥能显著提高红壤的微生物生物量碳、氮和微生物碳源利用率,提高红壤肥力,保持作物高产.     

Safely Coupling Livestock and Crop Production Systems: How Rapidly Do Antibiotic Resistance Genes Dissipate in Soil following a Commercial Application of Swine or Dairy Manure?

Animal manures recycled onto crop production land carry antibiotic-resistant bacteria. The present study evaluated the fate in soil of selected genes associated with antibiotic resistance or genetic mobility in field plots cropped to vegetables and managed according to normal farming practice. Referenced to unmanured soil, fertilization with swine or dairy manure increased the relative abundance of the gene targets sul1, erm(B), str(B), int1, and IncW repA. Following manure application in the spring of 2012, gene copy number decayed exponentially, reaching background levels by the fall of 2012. In contrast, gene copy number following manure application in the fall of 2012 or spring of 2013 increased significantly in the weeks following application and then declined. In both cases, the relative abundance of gene copy numbers had not returned to background levels by the fall of 2013. Overall, these results suggest that under conditions characteristic of agriculture in a humid continental climate, a 1-year period following a commercial application of raw manure is sufficient to ensure that an additional soil burden of antibiotic resistance genes approaches background. The relative abundance of several gene targets exceeded background during the growing season following a spring application or an application done the previous fall. Results from the present study reinforce the advisability of treating manure prior to use in crop production systems.     

施肥对水稻产量和稻田土壤理化性质的影响

稻田土壤中养分的平衡主要取决于养分的输入与输出,其又主要受肥料的输入与植物所带走的养分所制约。不同的肥料品种、不同的施肥时期都影响养分在土壤中的吸收、转化与淋失,从而影响养分的输入与输出。稻田土壤生态系统中养分循环的研究已有很多报道。主要是不同耕作制度、不同施肥水平下,各输入输出因子的研究以及对土壤肥