有机物料还田对双季稻田土壤有机碳及其活性组分的影响

有机物料还田是提升农田土壤有机碳、培肥土壤的重要措施。为探讨不同有机物料的还田效果,采用室外培养方法,研究了在等碳输入条件下,施用水稻秸秆、紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭对洞庭湖双季稻区潮土有机碳和活性有机碳组分含量的影响。结果表明: 经过180 d的培养试验,与不施用有机物料相比,施用有机物料提高了土壤活性有机碳含量。生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭处理分别使土壤有机碳含量显著提升了26.1%、9.7%和30.7%,水稻秸秆和紫云英对土壤有机碳含量的提升效应在试验期间并不显著。水稻秸秆和紫云英还田更有利于土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的积累,猪粪更有利于土壤可溶性有机碳的积累,生物有机肥更有利于土壤微生物生物量碳和易氧化有机碳的积累,水稻秸秆生物炭则更有利于土壤微生物生物量碳和轻组有机碳的积累。与水稻秸秆还田相比,紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭还田使土壤碳库管理指数分别提高了31.8%、111.6%、62.2%和50.7%。从土壤固碳和土壤碳库管理指数来看,生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭的还田效果优于水稻秸秆和紫云英还田。     

玉米秸秆还田对石灰性土壤Zn形态及其有效性的影响

采用尼龙网袋田间填埋的方法,研究了玉米秸秆还田对石灰性土壤Zn形态及其生物有效性的影响.结果表明:与施用Zn肥相比,秸秆还田对提高土壤全Zn含量贡献较小;施Zn肥和添加秸秆处理均显著增加土壤有效Zn( DTPA -Zn)含量,且施Zn肥处理增加的幅度更大;高锌秸秆还田后释放的Zn更易转化为土壤DTPA -Zn,转化率达49.0％,秸秆还田后土壤DTPA-Zn转化率呈先减小后增大的趋势,而施Zn肥处理的变化不大.土壤交换态Zn( Ex-Zn)、碳酸盐结合态Zn( Carb-Zn)、氧化锰结合态Zn (OxMn-Zn)、紧结有机态Zn( Sbo-Zn)和残渣态Zn (Min-Zn)含量在各处理中差异不大,施Zn肥处理的土壤松结有机态Zn (Wbo-Zn)含量显著大干对照和只添加秸秆处理.尽管玉米秸秆的含Zn量较低,但秸秆Zn释放后更易转化为DTPA -Zn,秸秆还田同时施用Zn肥是提高石灰性土壤供Zn能力的有效方法.     

农田生态系统N、P营养平衡及其肥料效应

９年的农田生态系统Ｎ、Ｐ营养平衡定位试验研究表明,Ｎ、Ｐ肥配合施用,实行秸秆还田,可提高土壤有机质和全Ｎ含量,使土壤速效和迟效Ｐ库容量得到补充．最后几年的Ｐ肥利用率达２１．１—６５．１％,Ｎ肥为４９—７５％．储备性施Ｐ第１年的利用率只有６．５－７．３％,而前３年之和达到２４—２８．５％,９年３个时段平均利用率２７．９—４２．８％,补偿性施Ｐ的１９．５—４２．９％．施Ｐ６５．５ｋｇ·ｈａ－１·ｙｒ－１时,既能满足作物对Ｐ的需求又能补充土壤速效Ｐ库容量．     

秸秆、有机肥及氮肥配合使用对水稻土微生物和有机质含量的影响

通过大田试验,研究了秸秆还田、施用有机肥和氮肥对水稻土微生物和土壤有机质含量的影响。试验结果表明:(1)在秸秆还田的情况下,增施氮肥(0-330kg/hm2范围内)可促进秸秆的的腐解;(2)秸秆还田、施用有机肥和氮肥中的单一措施均能不同程度地增加水稻土壤细菌、真菌、放线菌的数量;(3)综合运用秸秆还田、施用有机肥和氮肥措施能协同增加土壤微生物数量,提高土壤生物量态氮和有机质含量,以秸秆还田量为6000kg/hm2、施用有机肥量为4500kg/hm2、施用氮肥量为240kg/hm2效果较佳。     

有机物料与锌肥配施对石灰性土壤锌有效性及形态转化的影响

采用尼龙网袋田间填埋培养法探究了外源施锌条件下石灰性土壤Zn有效性及形态转化对不同有机物料(作物秸秆、生物菌肥、黄腐酸和腐熟鸡粪)的响应.结果表明:与对照相比,Zn肥单施和与有机物料配施均显著提高了土壤全Zn含量(7.2%~13.8%)和DTPA-Zn含量(2.1~2.8倍).在施Zn条件下,有机物料对土壤全Zn和DTPA-Zn的贡献量表现为腐熟鸡粪>生物菌肥>玉米秸秆>黄腐酸,但外源锌的DTPA-Zn转化率以添加秸秆和生物菌肥处理最高.与单施Zn肥相比,有机物料与Zn配施处理显著提高了土壤有机质含量,促进了松结有机态Zn的形成,进而提高了土壤Zn转移因子,降低了Zn分配指数.不同物料与Zn肥配施土壤Zn有效性及形态转化之间存在差异,这可能与有机物料自身性质如腐熟度和含Zn量有关.尽管秸秆与Zn配施对DTPA-Zn含量的提升效果不及生物菌肥或腐熟鸡粪与Zn配施,但综合考虑环境和经济效益,其仍是改善缺锌石灰性土壤Zn有效性的最佳选择.     

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.     

不同玉米秸秆还田方式对冬小麦田土壤呼吸的影响

在连续耕作10年的保护性耕作农田进行定位试验,采用静态箱-TGC气体分析仪法田间原位观测玉米秸秆还田对冬小麦田土壤呼吸的影响.结果表明:麦田土壤呼吸与玉米秸秆留茬高度呈显著正相关关系,且在小麦整个生育期具有两个峰值;免耕不还田处理的土壤呼吸为免耕全量还田处理的72.5％,常规耕作不还田处理的土壤呼吸为常规耕作全量还田处理的76.5％.土壤呼吸与20 cm土层土壤温度和有机碳含量呈显著正相关,但与40 cm土层土壤有机碳含量相关性不显著;土壤水分与土壤呼吸的相关性显著.麦田秸秆全量还田处理的土壤日呼吸值呈单峰曲线,于18:00达到最高.20 cm土层土壤温度与土壤呼吸值的变化趋势一致.不同秸秆还田量处理中,留茬1 m的秸秆还田处理能显著减少土壤呼吸,是较合理的秸秆还田方式.     

关中平原作物秸秆不同还田方式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

以关中平原持续4年的小麦、玉米(麦玉)秸秆还田中长期定位试验为基础,研究了麦玉秸秆9种不同还田方式对土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)含量和活性有机碳分配比例(LOC/TOC)、总有机碳储量(SCS)及碳库管理指数(CPMI)的影响.结果表明:麦玉秸秆还田均可显著提高土壤(0~30 cm)TOC、LOC含量和SCS,且土壤有机碳主要集中于耕层(0~20 cm);麦玉秸秆双季还田的TOC、LOC含量和SCS显著高于单季还田和双季均不还田,其中,与双季均不还田相比,小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆深松还田的TOC、LOC含量和SCS提高幅度最显著.在0~10和10~20 cm土层中,小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆深松还田的CPMI显著高于其他处理,其中,小麦秸秆粉碎还田较其不还田可使CPMI提高19.1%和67.9%,玉米秸秆深松还田较其不还田可提高22.6%和32.4%.相关性分析显示,CPMI较LOC/TOC更能有效表征0~30 cm土层土壤有机碳的固持和转化关系.从提高本地区土壤有机碳固持量角度来看,小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆深松还田为最佳还田方式.     

秸秆还田方式对东北水稻土理化性质及微生物群落的影响

【目的】研究秸秆还田方式对东北黑土理化性质及微生物群落的影响。【方法】试验周期为2019年12月至2021年10月,秸秆还田采用2种方式： 秸秆直接还田+微生物菌剂WJ(strawdirect return+microbial agent WJ;MD),秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ(straw compost return +microbial agent WJ;MC)。分析土壤肥力、酶活和微生物群落。【结果】分析两种方式土壤有机质(SOM)、腐殖酸(HS)和富里酸有机碳(FA-C)含量,发现秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别增加2.28g/kg、7.82g/kg和5.26g/kg。土壤铵态氮(NH4⁺-N)、速效磷(AP)略高于秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ,均在6月份达到峰值。胡敏酸有机碳(HA-C)含量下降。此外,土壤脲酶、转化酶、纤维素酶活性和碱性磷酸酶活性对比发现,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别高8.55%、15.46%、4.35%和6.19%。高通量测序结果显示,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ中细菌和真菌的多样性均比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ丰富。其中Anaerolinea、Bacteroidetes、Pseudomonas为优势细菌,Tausonia、Mrakia、Mrakiella为优势真菌。【结论】秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ更有利于土壤有机质、腐殖酸、土壤酶活性和微生物多样性的增加,这说明秸秆添加WJ菌剂直接还田可以减少有机养分的流失,保持田间土壤肥力。     

麦秸秆全量还田对稻田土壤溶解有机碳含量和水稻产量的影响

以南粳44为供试材料,在粘土和砂土土壤中,设置麦秸秆不还田和全量还田(6000kg·hm-2)及3种施氮量(0、225、300 kg·hm-2)试验,研究了麦秸秆全量还田的腐解率和有机碳释放量动态变化,及其对稻田0~45 cm土壤溶解有机碳(DOC)含量和水稻产量的影响.结果表明:麦秸秆还田的前期(0~30 d)其腐解率和有机碳释放量最高,腐解率为35.0%(粘土)和31.7%(砂土),有机碳释放率为34.1%(粘土)和33.1%(砂土);30 d后两者均减小.施用氮肥可显著促进秸秆腐解和有机碳释放量,粘土中麦秸秆腐解率和有机碳释放量明显大于砂土.麦秸秆还田后土壤DOC含量逐渐增加,至25 d达最大值,粘土和砂土分别为60.18和56.62 mg·L-1,此后逐渐减小并趋于稳定.麦秸秆还田处理15 cm处土壤DOC含量显著高于未还田处理,但两者在30和45 cm处土壤DOC含量差异不显著,说明秸秆还田主要增加了稻田0~15 cm土层DOC含量.与不施氮处理相比,施氮处理土壤DOC含量降低,2种施氮处理间差异不显著.秸秆还田减少了水稻前期分蘖发生量,显著降低了有效穗数,增加了穗粒数、结实率和千粒重,显著提高了水稻产量.     

长期施肥对土壤微生物的影响及其在养分调控中的作用

为揭示长期施肥条件下土壤微生物类群及其与土壤养分的关系,对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤微生物以及土壤养分因子进行了测定和分析．结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤各养分含量,增加土壤微生物的数量．猪粪比玉米秸秆能更好地培肥地力,创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境．土壤微生物与土壤养分之间具有很好的相关性．其中,细菌、固氮菌数量与有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷含量呈显著正相关;本研究未观察到真菌、放线菌数量与土壤养分因子之间有明显的相关性．     

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.     

Variations of soil fertility level in red soil region under long-term fertilization

Based on the long-term (1982-2007) field experiment of "anthropogenic mellowing of raw soil" at the Qiyang red soil experimental station under Chinese Academy of Agricultural Sciences, and by using numerical theory, this paper studied the variations of the fertility level of granite red soil, quaternary red soil, and purple sandy shale soil under six fertilization patterns. The fertilization patterns included non-fertilization (CK), straw-returning without fertilizers (CKR), chemical fertilization (NPK), NPK plus straw-return (NPKR), rice straw application (M), and M plus straw-return (MR). The soil integrated fertility index (IFI) was significantly positively correlated with relative crop yield, and could better indicate soil fertility level. The IFI values of the three soils all were in the order of NPK, NPKR > M, MR > CK, CKR, with the highest value in treatment NPKR (0.77, 0.71, and 0.71 for granite red soil, quaternary red soil, and purple sandy shale soil, respectively). Comparing with that in the treatments of no straw-return, the IFI value in the treatments of straw return was increased by 6.72%-18.83%. A turning point of the IFI for all the three soils was observed at about 7 years of anthropogenic mellowing, and the annual increasing rate of the IFI was in the sequence of purple sandy shale soil (0.016 a(-1)) > quaternary red clay soil (0.011 a(-1)) > granite red soil (0.006 a(-1)). It was suggested that a combined application of organic and chemical fertilizers and/or straw return could be an effective and fast measure to enhance the soil fertility level in red soil region.     

Improving fertility and productivity of a highly-weathered upland soil in subtropical China by incorporating rice straw

The transfer of rice straw from paddy fields to upland areas was proposed in our study as an innovative practice to improve the fertility of the highly-weathered and poor upland soils, as well as to mitigate environmental impacts from rice production system (e.g., the large application of chemical fertilizers, straw burning, CH₄ emission from decomposed straw) in the subtropical China. Data from an 8-year field experiment with sweet potato and rapeseed show that, the contents of organic matter and total nitrogen (N) in the surface soil (0–20 cm) with rice straw incorporation were increased by 13%, and the amounts of soil microbial biomass carbon (C), N, and phosphorus (P) by 18–43%, compared with the values when chemical fertilizers (NPK) were applied alone. Physical conditions and crop productivity of the test soil were effectively promoted with the straw incorporation, as indicated in significant changes in soil field water-holding capacity, total porosity, and bulk density in the 10–15 cm soil layer, and the rise (about 10% and 20%, respectively) of sweet potato and rapeseed yields. In conclusion, these results suggest that the practice shift from conventional rice straw management (‘on the spot’ incorporation) to upland incorporation is effective in improvement in fertility and productivity of the upland soil, which has potentials to reduce the amounts of chemical fertilizers applied and to increase soil C storage in farmlands in the region.     

不同施肥模式对设施菜田土壤酶活性的影响

利用天津日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究了6种施肥模式对设施菜田土壤酶活性的影响.结果表明: 番茄生育期间不同施肥模式土壤α-葡萄苷酶、β-木糖苷酶、β-葡萄苷酶、β-纤维二糖苷酶、几丁质酶和磷酸酶的活性总体上均呈先增后降的趋势,土壤脲酶活性呈先增高后趋于平缓的趋势.与全部施用化肥氮相比,5种有机无机肥料配施模式土壤酶活性均有所提升,且随猪粪施用量的增加,尤其是配施秸秆条件下,土壤酶活性显著增加.番茄各生育期土壤酶活性与土壤微生物生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮之间总体上呈显著或极显著正相关关系.同等养分投入量下,有机无机肥配施,特别是配施一定的秸秆可有效提高设施菜田土壤酶活性,维持较高的菜田土壤肥力,有利于设施蔬菜的可持续生产.     

稻草易地还土对丘陵红壤有机质和主要物理性质的影响

选取新垦坡地和熟化旱地2种典型土地利用类型,研究了稻草易地还土对丘陵红壤有机质含量和主要物理性质的影响,并探讨了土壤有机质、田间持水量、容重、孔隙度间的相关性.结果表明稻草易地还土可提高丘陵红壤有机质含量,改良土壤物理性质,增强土壤蓄水性能.与不施肥或化肥处理相比,稻草易地还土提高了耕层(0～20 cm)土壤有机质含量5.8%～28.9%和＞0.25 mm水稳性大团聚体含量;降低了亚表层(10～15 cm)土壤容重,降低幅度为4.5%～7.5%,提高了亚表层土壤的田间持水量和孔隙度,提高幅度分别为6.8%～16.2%和4.8%～7.7%(P＜0.05).相关分析表明,土壤有机质含量(0～20 cm)与亚表层土壤容重(r=-0.799)、孔隙度(r=0.803)、田间持水量(r=0.844)呈极显著相关(P＜0.01);表层、亚表层土壤田间持水量与土壤容重(r=-0.638)、孔隙度(r=0.664)呈显著相关(P＜0.05).     

长期不同施肥对石灰性土壤微生物磷及磷酸酶的影响

采用氯仿熏蒸提取法和磷酸苯二钠比色法分别测定了长期土壤培肥定位试验地所设置的不施肥、单施化肥、玉米秸秆 (低、中、高量 ) 化肥、厩肥 化肥以及休闲 (低量秸秆 化肥 )处理土壤微生物磷和磷酸酶活性。结果表明 ,各施肥处理均不同程度提高了土壤微生物磷 ;除休闲处理外 ,各施肥处理也不同程度提高了磷酸酶活性 ,这有利于为作物生长创造一种良好的土壤条件。石灰性土壤微生物磷与土壤全磷、速效磷之间存在明显的正相关 ,表明要改善石灰性土壤P利用率低的状况 ,提高土壤微生物磷不失为一条行之有效的生物学途径     

Comparison of crop productivity and soil microbial activity among different fertilization patterns in red upland and paddy soils

Soil enzyme activity and microorganism community can be changed through different long-term fertilization patterns. However, the effect of different fertilization practices on soil microorganisms might differ among crop systems. The objective of the study was to reveal the change of soil enzyme activity and soil microorganism community in different fertilizations both in upland and paddy soils. Therefore, based on long-term fertilization experiments in upland soil started in 1986 and adjacent paddy soil experiment commenced in 1981, with both consisting of 4 treatments: Control (no fertilization), N (only nitrogen fertilizer), NPK (nitrogen, phosphate and potassium fertilizers) and NPKM (nitrogen, phosphate and potassium fertilizers plus organic manure), grain yield, soil fertility, activities of soil urease, catalase, acid phosphatase, microorganism community (the number of bacteria, fungus and actinomycete) were analyzed. The result showed that: the highest grain yield was attained under the application of chemical fertilizers plus manure, as compared with Control, NPKM significantly increased the grain yield by 908.63% in corn and 118.80% in rice (p < 0.05). Meanwhile, NPKM treatment increased significantly soil organic matter and nutrient contents in upland and paddy soils. Interestingly, there was no significant difference in soil pH among all the treatments of paddy soil, but in upland, NPKM increased pH in comparison to Control by 23.06% (1.15 units of pH). Compared with Control, soil urease, catalase activities, bacteria and actinomycete numbers of NPKM were increased by 321.39%, 129.64%, 229.79%, 85.81% in upland soil, and 25.11%, 251.12%, 292.83%, 196.34% in paddy soil. However, in paddy soil, the soil acid phosphatase activity of Control, NPK and NPKM treatments were higher than upland soil by 34.87%, 44.81%, 52.73% and 30.11%. Then, the soil fungus and actinomycete numbers of paddy soil were lower than upland soil by 20.20% and 88.29%. Therefore, it indicated that long-term application of chemical and organic fertilizers delivered highest productivity in both experiment but the effect of fertilizer practices differed between land uses.     

不同土壤类型和肥力玉米地土壤养分根际效应研究

采集吉林省玉米植株及土壤样品,研究不同土壤类型和肥力,玉米不同品种和生育时期土壤－植物系统根际养分动态变化及植物吸收的相互关系,结果表明,玉米地土壤ＮＨ＾＋４－Ｎ、ＮＯ＾－３－Ｎ在根际富集,其变化主要与化肥供应有关,高肥力土壤根际有效磷亏缺,种植密度越大,根际亏缺率超大;低肥力土壤则有效磷在根际略高。高肥力土壤有效钾较高,根际有效钾富集也更明显,茎叶、根对养分的吸收量顺序为：Ｎ