土壤线虫群落对施用EM生物有机肥的响应

1997年在中国农业大学曲周试验站设置了施用EM堆肥与传统堆肥的田间试验,2004年和2005年在玉米与小麦生长期间取样分析土壤线虫的群落结构,结果表明:在玉米与小麦田总共发现49个线虫属,包括17个食细菌线虫属,5个食真菌线虫属,18个植物寄生线虫属,9个捕食-杂食线虫属。在EM堆肥处理中共发现46个线虫属,而在传统堆肥处理中共发现42个线虫属。植物寄生线虫是优势的营养类群,其次为食细菌线虫,它们的相对丰度分别是59.26%,31.55%。在玉米与小麦生长季节,线虫的Wasilewska、营养多样性、申农多样性、均匀度及植物寄生线虫成熟指数处理之间差异不显著,但是取样日期之间差异显著(P0.01)。与传统堆肥相比,多年施用EM堆肥加快了土壤有机物的转化,提高了土壤的含氮量,增加了土壤线虫总数与食细菌线虫数量。     

城市垃圾堆肥对高羊茅生长及土壤性质的影响

采用盆栽实验方法,比较了在每盆施用130 g垃圾堆肥(T1)或1.5 g化肥(T2)以及130 g垃圾堆肥与1.5 g 化肥混合施用(T3)条件下高羊茅(Festuca arundinacea L)生长及土壤性质的变化.结果表明:T1和T3处理组的土壤容重显著低于对照(不施肥)和T2处理组,土壤中的阳离子代换量及有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量显著高于对照及T2处理组,且T3处理组的增加幅度更大;T1和T3处理组土壤中Pb、As、Cu、Cr和Cd含量均高于对照和T2处理组,且T1处理组土壤中Pb、As、Cu和Cd含量均显著高于仍处理组,但均小于土壤环境质量一级标准,不会造成土壤环境污染.T1和T3处理组高羊茅种子萌发率均明显低于T2处理组和对照,但随萌发时间的延长逐渐提高,表明垃圾堆肥对高羊茅种子萌发的抑制作用是暂时性的.施肥处理对高羊茅生长均有明显的促进作用;T1、T2和T3处理组高羊茅的株高、地上部分和根于质量、叶片N含量和叶绿素含量总体上均显著高于对照;其中T1处理组在栽培前期高羊茅的株高、地上部分干质量和叶片N含量低于T2处理组,但在后期显著高于T2处理组;而T3处理组高羊茅的各项指标总体上均最高.结果显示:使用垃圾堆肥能明显改善土壤性质、增加土壤肥力;垃圾堆肥具有缓释效应,能改善高羊茅的生长状况、提高草坪质量,与化肥混合施用效果更佳.     

施用EM堆肥对土壤螨群落结构的影响

对不同施肥条件下农田中的土壤螨进行调查,结果表明：（1）EM堆肥区土壤有机层加深,土壤螨垂直分布下限下移;（2）施用EM堆肥土壤螨数量多,物种丰富,分布均匀,长期施用EM堆肥可以形成多层次的食物网络,传统堆肥区土壤螨数量和种类较化肥区多,单纯施用化肥的农田,土壤螨数量和种类呈减少趋势,群落结构稳定性差,土壤生物间的联系向单一化方向发展。     

不同有机无机复混肥对水稻产量和氮素利用率的影响

通过田间试验,研究了菜粕堆肥、猪粪堆肥和中药渣堆肥有机无机复混肥与化肥对常优1号水稻产量、氮素利用效率、土壤供氮特征以及土壤微生物多样性的影响.结果表明：各施氮肥处理的稻谷产量（7918.8～9449.2 kg·hm^-2）均显著高于对照（6947.9 kg·hm^-2）,其中有机无机复混肥处理的稻谷产量(8532.0～9449.2 kg·hm^-2)显著高于化肥处理（7918.8 kg·hm^-2）,比化肥处理增产7.7%～19.3%;菜粕堆肥、猪粪堆肥、中药渣堆肥有机无机复混肥处理的氮素积累量、氮素转运率、氮素回收率和氮肥农学利用效率及生理利用效率均显著高于化肥处理;有机无机复混肥处理明显提高了土壤矿质氮含量,改善了土壤供氮特性,提高了氮利用率;对各处理土壤DNA条带采用邻接法分析显示：5个处理土壤样品可分为三大族群,化肥与对照处理为第一族群,猪粪堆肥、中药渣堆肥处理为第二族群,菜粕堆肥处理属第三族群.表明施入外源有机物质(菜粕、猪粪与中药渣)可能会改变土壤的细菌群落结构,而施入化肥对土壤的细菌群落结构影响较小.     

苏南地区稻麦轮作系统对不同有机无机复混肥的响应

通过田间试验,研究了苏南地区2006-2007年稻麦轮作体系下,施用菜粕堆肥有机无机复混肥(RCC)、猪粪堆肥有机无机复混肥(PMC)、中药渣堆肥有机无机复混肥(CMC)和化肥(CF)对小麦和水稻;产量及氮素利用率的影响.结果表明:各施肥处理的小麦和水稻产量均显著高于对照;RCC、PMC和CMC处理的小麦产量分别比化肥处理(6760 kg·hm-2)减少了13.1％、32.2％和39.3％;而不同有机无机复混肥处理的水稻产量(8504～9449 kg·hm-2)则显著高于化肥处理(7919 kg·hm-2),增产率达7.4％～19.3％.在小麦季,RCC、PMC和CMC处理的地上部干物质量、氮素积累量、氮素利用率普遍低于化肥处理,而水稻季则显著高于化肥处理或与之相当.综上,在苏南稻麦轮作体系下,3种有机无机复混肥均能提高水稻产量及氮素利用率,其中菜粕堆肥处理提高效果最为显著.     

亚热带不同林分土壤矿质氮库及氮矿化速率的季节动态

以亚热带地区天然林、格氏栲人工林和杉木人工林为对象,采取PVC管原位培养连续取样法,对不同林分土壤净氨化速率、净硝化速率及净氮矿化速率进行为期一年(2014年9月—2015年8月)的研究,分析林分类型和季节动态对土壤矿质氮库和净氮矿化速率的影响.结果表明: 硝态氮是该地区土壤矿质氮库的主要存在形式,天然林和杉木人工林土壤硝态氮含量分别占总土壤矿质氮库的55.1%～87.5%和56.1%～79.1%,林分间土壤铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著,其中格氏栲人工林土壤硝态氮含量显著低于天然林和杉木人工林.土壤硝态氮库和矿质氮库在不同月份间差异显著,在植物非生长季节(10月至次年2月)较大,在植物生长季节(3—9月)较小.各林分全年土壤净硝化速率均较低,净氨化速率是净氮矿化速率的主要存在形式,林分类型对土壤净氨化速率有显著影响,其中杉木人工林显著低于天然林和格氏栲人工林.月份对土壤净氨化速率有显著影响,各林分土壤净氨化速率变化规律不一致,但均在11月和2月达到一年中的最低值.重复测量方差分析显示,林分类型和季节动态对土壤矿质氮库及氮矿化速率均有显著影响.温度和水分是影响土壤矿质库及氮矿化速率的重要因素,凋落物对土壤氮矿化速率的影响主要是通过质量控制而非数量控制.     

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.     

污泥不同利用形式及利用量对土壤生态环境的影响

为评估污泥短期土地利用对土壤环境质量的影响, 对比分析了污泥堆肥、生污泥及化肥对照区土壤表层化学性质, 土壤重金属含量差异, 并利用潜在生态危害指数法对不同处理下土壤环境质量进行评价。研究结果表明: 施用污泥堆肥和生污泥可以提高土壤氮磷及有机质含量, 降低土壤pH 值, 对土壤全钾含量和盐分含量影响较小; 与对照区CK 相比, 污泥土地利用各小区仅增加了土壤中汞含量, 其余各重金属元素与CK 差异不大, 各处理重金属含量均在土壤环境质量II 级范围内, 污泥短期土地利用没有显著增加土壤重金属含量; 污泥土地利用各小区潜在生态风险指数RI 在64.63-127.11 之间, 部分处理土壤重金属污染达到中等污染, 镉是主要的污染因子, 其对潜在生态风险指数贡献比例达到31.73%-53.36%, 其余重金属生态风险指数较低。     

日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响

为了探究设施蔬菜收获后剩余残株合理利用的途径,通过温室土壤栽培试验研究了番茄、黄瓜残株堆肥还田(0、15、20、30 t·hm^-2)对土壤性状及蔬菜生长和产量的影响.结果表明: 将番茄、黄瓜残株堆肥处理后还田可降低土壤容重,提高土壤有机质含量、微生物生物量和酶活性,促进蔬菜植株生长,增加蔬菜产量,改善蔬菜营养品质.残株堆肥使用量越多,改善效果越好,且对第二茬春黄瓜的作用效果优于第一茬秋番茄.表明施用蔬菜残株堆肥还田可改善设施蔬菜根区土壤环境,并提高设施蔬菜产量和品质.     

中药渣蚓粪对玉米生长及土壤肥力特性的影响

采用盆栽试验,研究了中药渣蚓粪对玉米生长及土壤肥力的影响.结果表明: 随着蚓粪施用量的增加,玉米的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量均显著增加;生长60 d收获时,多数蚓粪处理的土壤容重显著降低;蚓粪处理的土壤pH显著高于对照和相应的化肥处理.蚓粪处理的土壤全氮、有机质含量也明显高于化肥处理,且随蚓粪施用量的增加,效果越趋显著.中药渣蚓粪可作为一种高效有机肥,其合理施用有助于改善土壤物理结构,缓解土壤的酸化进程,提高土壤有机质和氮素含量,有效促进作物生长.     

农田施肥对不同食性土壤螨群落影响的研究

１９９７年对河北曲周农大实验站不同施肥农田中的土壤螨进行调查。Ｆ检验证明：ＥＭ堆肥６年区捕食性土壤螨数量与传统堆肥６年区、化肥６年区均存在显著性差异。ＥＭ堆肥６年区与化肥６年区、零肥６年区与化肥６年区腐食性土壤螨数量存在显著性差异。长期施用ＥＭ堆肥,有利于捕食性土壤螨和腐食性土壤螨的生存与繁衍。     

掺混氮肥配施抑制剂对土壤氮库的调控作用

采用冬小麦盆栽试验,探讨掺混氮肥(缓释肥N∶普通尿素N=1∶1)配施氮肥抑制剂NAM对冬小麦土壤铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和固定态铵含量及小麦产量、氮肥利用率的影响,分析不同处理土壤矿质氮库、微生物生物量氮库和固定态铵库的动态变化特征.试验共设6个处理,不施氮肥(CK)、普通尿素(U)、掺混氮肥(MU)、MU+2.5‰NAM(MUN₁)、MU+5‰NAM(MUN₂)和MU+7.5‰NAM(MUN₃).结果表明:与MU处理相比,MUN₂和MUN₃处理推迟了NH₄⁺-N峰值出现的时间;小麦整个生长季,添加NAM处理的土壤矿质氮平均含量比MU处理下降了5.3%～11.7%;分蘖期至抽穗期,MU处理的微生物生物量氮矿化量和矿化率分别为38.96 mg·kg^-1和91.5%,均高于U处理,而MUN₁、MUN₂和MUN₃处理分别为58.73 mg·kg^-1和83.3%、94.20 mg·kg^-1和94.6%、104.46 mg·kg^-1和96.3%,添加NAM处理固定态铵的释放量比MU处理提高了2.83~9.19 mg·kg^-1.通径分析结果显示,与MU处理相比,添加NAM减弱了土壤NH₄⁺-N库对NO₃^--N库的直接影响,增强了固定态铵库通过影响NH₄⁺-N库对NO₃^--N库的间接作用.同时,MUN₁、MUN₂和MUN₃处理的小麦籽粒产量较MU处理分别提高了31.6%、21.5%和22.9%,氮肥利用率分别提高了8.1%、13.5%和3.1%.综上,配施NAM通过对氮素释放及在土壤中转化的双重调控,延迟土壤NH₄⁺-N峰值出现的时间及后续向NO₃^--N的转化,提高微生物生物量氮和固定态铵的供氮作用,从而提高了作物产量和氮肥利用率.     

土壤微生物生物量氮对不同腐熟度有机肥的响应及对土壤矿质氮的调控作用

为探究化肥配施不同腐熟度有机肥对土壤微生物生物量氮(MBN)的影响及土壤MBN调控土壤矿质氮的作用,将堆肥过程与土壤培养试验相结合,设置常规化肥对照(CK)、化肥+腐熟度为50%(种子发芽指数为50%,下同)的有机肥(CO1)、化肥+腐熟度为80%的有机肥(CO2)、化肥+腐熟度为100%的有机肥(CO3)共4个处理,测定土壤MBN、矿质氮(NH₄⁺-N、NO₃^--N)、净硝化速率、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、脲酶和蛋白酶,并揭示土壤MBN对矿质氮的调控作用。结果表明: 到培养结束时,与CK处理相比,有机肥处理(CO1、CO2、CO3)的土壤MBN、NH₄⁺-N含量显著提高50.1%～62.4%、109.9%～147.1%,土壤NO₃^--N、净硝化速率显著降低23.3%～46.8%、26.2%～51.5%,土壤MBC、DOC含量、脲酶和蛋白酶活性分别显著提高33.8%～69.6%、7.4%～20.8%、11.2%～69.0%、9.4%～25.1%,且CO2、CO3的变化幅度均显著高于CO1。冗余分析和结构方程模型显示,较高腐熟度有机肥(腐熟度≥80%)对MBC、MBN、NH₄⁺-N含量、脲酶和蛋白酶活性具有正向调控作用,对土壤净硝化速率具有负向调控作用。化肥配施较高腐熟度有机肥可以明显增加土壤MBN,提升脲酶、蛋白酶活性,增加NH₄⁺-N含量,降低土壤净硝化速率。因此,在实际应用中,建议采用腐熟度为80%的有机肥与化肥配施,减少有机肥生产成本及时间,实现有机固体废弃物的资源化利用。     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984—2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明: 长期施肥后土壤有机磷含量为244.7～429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%～47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0～20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。     

Arbuscular mycorrhizal fungus enhances P acquisition of wheat (Triticum aestivum L.) in a sandy loam soil with long-term inorganic fertilization regime

The P efficiency, crop yield, and response of wheat to arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) Glomus caledonium were tested in an experimental field with long-term (19 years) fertilizer management. The experiment included five fertilizer treatments: organic amendment (OA), half organic amendment plus half mineral fertilizer (1/2 OM), mineral fertilizer NPK, mineral fertilizer NK, and the control (without fertilization). AMF inoculation responsiveness (MIR) of wheat plants at acquiring P were estimated by comparing plants grown in unsterilized soil inoculated with G. caledonium and in untreated soil containing indigenous AMF. Without AMF inoculation, higher crop yields but lower colonization rates were observed in the NPK and two OA-inputted treatments, and NPK had significantly (P < 0.05) lower impacts on organic C and available P in soils and thereby P acquisition of wheat plants compared with OA and 1/2 OM. G. caledonium inoculation significantly (P < 0.05) increased colonization rates with the NPK and two P-deficient treatments but significantly (P < 0.05) increased vegetative biomass, crop yield, and P acquisition of wheat as well as soil alkaline phosphatase (ALP) activity, only with the NPK treatment. This gave an MIR of ca. 45% on total P acquisition of wheat plants. There were no other remarkable MIRs. It suggested that the MIR is determined by soil available P status, and rational combination of AMF with chemical NPK fertilizer can compensate for organic amendments by improving P-acquisition efficiency in arable soils.     

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。     

冬小麦／夏玉米轮作体系中土壤氮素矿化及预测

应用田间试验结果研究了冬小麦和夏玉米生长期的土壤氮素矿化量,并用间隙淋洗好气培养试验结合一级动力学模型对田间氮素矿化量进行了预测。结果表明,土壤氮素矿化量在年际间和作物间的变异很大,夏玉米季一般高于冬小麦季,从而导致夏玉米季施用氮肥的增产作用不明显,冬小麦季矿化量占当季作物最高吸氮量的31％～60％,夏玉米季占62％～108％,加上起始Nmin的供氮,造成了作物产量尤其是夏玉米产量对施入氮肥反应不明显,土壤氮素净矿化量均随土壤供氮量的增加而显著减少,在一般供氮量范围内(0～300kgN·hm^-2)均表现为净矿化,一级动力学模型只能预测作物整个生育期土壤氮素矿化总的趋势,并不能反映某一阶段矿化量的变化,但模型能在种植作物以前估计出土壤氮素净矿化量,从这个意义上说,模型的预测作用仍是不可低估的。     

EFFECTS OF COPPER-ENRICHED COMPOSTS APPLIED TO COPPER-DEFICIENT SOIL ON THE YIELD AND COPPER AND ZINC UPTAKE OF WHEAT

A pot experiment and a field experiment were conducted to investigate Cu-enriched composts made from Elsholtzia splendens plants as basal fertilizers to correct Cu deficiency in winter wheat (Triticum aestivum L.) grown in Cu-deficient soils. An application of the compost significantly increased plant height, biomass, grain yield, and 1000-grain weight. In the pot experiment, plant height and shoot biomass in the 2% Cu-rich compost treatment increased 0.8- and 5.2-fold compared with the chemical fertilizer treatment at the mature stage. Compared to chemical fertilizer control, the 2% Cu-enriched compost addition increased grain yield per pot by about 9.5-fold and 1000-grain weight by about 50%. In the field study, the compost also showed stimulatory effects on plant growth and grain yield. The results indicate that composting E. splendens plants grown in a Cu-contaminated soil and then applying the compost to a Cu-deficient soil may be an effective technique for the remediation of contaminated soils and redistribution of the copper as a plant nutrient for copper-deficient soils.