长期施肥黄土旱塬农田土壤-微生物-植物系统碳氮磷生态化学计量特征

探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,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(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤-微生物-植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C∶N、N∶P,施P显著降低了有机态C∶P和小麦C∶P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C∶N∶P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物...     

施用控释氮肥对稻田土壤微生物生物量碳、氮的影响

借助农业部望城红壤水稻土生态环境野外观测试验站的控释氮肥试验,研究了施用控释氮肥对水稻不同生育期间稻田土壤微生物生物量碳、氮动态变化的影响。试验共设5个处理:①CK,(不施氮肥);②Urea(施用尿素);③CRNF(施用与处理②等氮量的控释氮肥);④70%CRNF(施用控释氮肥,用氮量为处理②的70%);⑤50%CRNF+M(施用控释氮肥和猪粪,总氮量为处理②的70%,其中控释氮肥用量为处理②的50%,猪粪含氮量为处理②的20%)。结果表明,施肥后10 d,施氮处理土壤微生物生物量碳和氮均达最高,随生育进程推进逐渐下降,成熟期有一定的回升;施肥初期,施用等氮量的控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)分别增加5.4%和22.5%,而水稻生育中后期,控释氮肥处理(CRNF)土壤微生物量碳、氮含量较尿素处理(Urea)下降幅度大,该处理向地上部提供氮素营养较尿素处理高;施氮量较高的CRNF处理,土壤微生物生物量碳低于控释氮肥节氮处理(70%CRNF),但在大多数取样时期,土壤微生物量氮高于控释氮肥节氮处理(70%CRNF);控释氮肥配施有机肥的节氮处理较其他单施化肥处理显著增加土壤微生物生物量碳、氮含量。控释氮肥与有机肥配施,不仅能节约氮肥用量,而且能明显地提高土壤微生物生物量碳、氮的含量。     

化肥和有机肥长期施用对红壤酶活性的影响

选择长期定位试验中的不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)及化肥有机肥配施(NPKM)4种处理,研究了长期化肥和有机肥互作对旱地红壤酶活性的影响及酶活性与土壤理化性质、微生物生物量的关系。结果表明,施肥特别是化肥和有机肥的交互作用能不同程度促进参与碳、氮循环的总体酶活性增加;其中,OM对酶活性的促进作用强于NPK,NPKM的酶活性最高。与CK相比,施用有机肥的处理(即OM和NPKM)会降低参与碳循环酶和参与氮循环酶的比值,而NPK不影响该比值。OM处理的单位微生物量碳酶活性和单位有机碳酶活性均显著低于其他处理,而在NPK处理中这两项指标最高,OM和NPKM处理则提高了单位微生物量氮酶活性。一方面说明有机肥可以缓解土壤微生物的碳限制,但是供氮能力相对不足,而与化肥配施缓解了氮素的限制状况;另一方面暗示有机肥可以提高土壤生物的生态效率。总之,化肥和有机肥配施能够在碳氮资源的生物有效性上形成互补关系,能够同时促进土壤生物和作物生长,从而满足土壤生态系统服务功能持续发挥的需要。     

长期不同施肥制度对潮棕壤肥力及微生物活性的影响

利用长期定位试验研究了不同施肥制度对潮棕壤肥力及微生物活性的影响。结果表明:长期施用有机肥、无机肥显著降低土壤pH;长期施用化肥并不能增加土壤全碳、氮含量,而有机肥的长期施用却能显著提高土壤有机质含量;土壤长期无P、K肥料施入则会出现P、K的亏损。有机肥处理(M,N+M和NPK+M)的微生物量均显著高于不施肥处理(CK),且这些处理间无显著差异;NPK处理与CK处理间无显著差异,而长期施用N肥显著降低土壤微生物量;均衡施肥处理(M,N+M,NPK和NPK+M)均能显著增强土壤微生物呼吸(P0.05),而单施N处理对土壤微生物呼吸无显著影响;与CK相比,施肥处理均能显著提高土壤氨化作用(P0.05),其中以NPK+M处理最高;除N处理外,其他施肥处理均显著提高土壤硝化作用(P0.05)。相关性分析显示,土壤微生物量碳、氮,微生物呼吸,氨化和硝化作用均与土壤全碳、全氮极显著相关(P0.01),均能够较好地反映土壤肥力变化情况;而土壤微生物活性与其他理化因子相关性不一致,表明它们对土壤理化因子变化的响应程度不同。     

长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响

施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切。本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究表明: 不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02～866.74 kg·hm^-2·a^-1,OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5～650.7 kg·hm^-2·a^-1,表土碳密度为55.64～78.42 t·hm^-2,各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK。各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42～9.32 t C·hm^-2·a^-1,其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了27.6%和13.6%。各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49～2.17 t C·hm^-2·a^-1,年经济收益变化范围为1.30×10³～7.83×10³元·hm^-2·a^-1,其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理。总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式。     

长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响

为揭示长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响,采用BOX-PCR、IGS-PCR-RFLP和16S r DNA基因序列分析法,对分离自黑龙江省7种长期不同施肥处理的254株大豆根瘤菌进行了遗传多样性和系统发育分析,结合土壤理化性质分析了大豆根瘤菌群体结构和多样性与土壤因子间的关系。7种处理分别为不施肥(CK)、有机肥(OM)、单施氮肥(N1)、单施2倍氮肥(N2)、氮肥+有机肥(N1+OM)、氮肥磷肥混施(N1P1)和2倍氮肥磷肥混施(N2P2)。系统发育分析结果表明,所有供试菌株均为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),其中大部分菌株与日本慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)相似性最高,少部分菌株与辽宁慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense)相似性最高。BOX-PCR聚类分析结果表明,供试菌株在70%相似性水平上分为15个群,在与施肥处理相关性分析中分为3个群体,分别对应于不施化肥处理(CK和OM)、化学氮肥处理(N1、N2、N1+OM)、氮肥磷肥处理(N1P1和N2P2)。典范对应分析结果表明,土壤p H、速效氮和速效磷与根瘤菌群体结构相关性极显著(P=0.002,0.004,0.002)。不同施肥措施下大豆根瘤菌的多样性有明显差异:N2P2处理的丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著高于其他处理;OM处理的Simpson指数最高;N1和N2处理的3种多样性指数都显著低于其他处理。通径分析结果表明,p H、速效磷对多样性指数有较高的直接正效应;速效氮通过p H的间接负效应影响多样性指数。本研究表明,长期施用化肥改变了根瘤菌群体结构,单施氮肥减少大豆根瘤菌多样性,而氮肥磷肥混施则有助于提高大豆根瘤菌多样性。     

抑制剂和猪粪对尿素氮在稻田土壤中转化的影响

为了阐明稻田土壤中尿素在配施抑制剂和猪粪的情况下不同形态氮的响应特征,探究不同管理措施下稻田土壤氮素保持和供给能力。本研究采用¹⁵N标记尿素进行盆栽试验,设置不施肥(CK)、猪粪(M)、尿素(N)、猪粪+尿素(NM)、尿素+抑制剂(NI)和尿素+抑制剂+猪粪(NIM)6个处理。抑制剂选用脲酶抑制剂(PPD+NBPT)和硝化抑制剂(DMPP)组合,测定返青期、分蘖期和成熟期土壤氮库的分配、尿素氮在氮库中的保存及水稻吸氮状况。结果表明: 施用猪粪显著提高了土壤铵态氮、固定态铵含量和微生物生物量氮,提高了分蘖期尿素氮在各氮库中的贮存,显著增加了水稻产量。与N处理相比,添加抑制剂促进了NH₄⁺的矿物固定和微生物对尿素氮的固持;与NM处理相比,施用抑制剂增加了黏土矿物对¹⁵NH₄⁺的固定。通径分析表明,施用猪粪能促进水稻吸收肥料氮,增加水稻产量;添加抑制剂可通过铵的矿物固定将更多的肥料氮暂时储存;NIM能将更多的氮贮存在微生物生物量氮中,至作物生长后期,铵的释放和微生物周转矿化可为水稻提供更多的有效氮源。在我国北方稻田,NM和NIM处理是推荐的施肥方式。     

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。     

长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤颗粒有机碳和氮的影响

通过对华北平原小麦-玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层(0～20 cm)土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的影响.施肥处理包括化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）、全部施用有机肥(OM)、一半有机肥+化肥NPK(1/2OMN)及不施肥(CK)共7个处理.结果表明：各施肥处理均能在不同程度上增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮含量,提高土壤颗粒有机碳和氮分配比例及颗粒有机质C/N.施肥处理颗粒有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加11.7%～196.8%和13.0%～152.2%,土壤颗粒有机碳对总有机碳储量增加的贡献率为31.5%～67.3%,土壤颗粒有机氮对全氮储量增加的贡献率为14.3%～100.0%;矿质结合有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加2.0%～75.0%和0.0%～69.8%.各处理颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮储量均以OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理,而化肥处理中NPK均衡施用效果最好.说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的关键.     

有机无机结合施肥对红壤稻田土壤氮素供应和水稻生产的影响

1999年以不同施肥制度对红壤稻田系统生产力和土壤环境影响的长期定位试验的为依托,比较研究了9a定位试验后．不施肥、单施无机肥、有机物循环和有机天机结合施肥对红壤稻田生态系统土壤供氮能力、水稻吸氮特性和水稻生产的影响。结果表明：红壤稻田系统长期不施肥(CK)土壤速效氯含量低,最高为16．7mg／kg,平均为14．2mg／kg,水稻累积吸收氮量较少,早稻为32,84kg／hm^2,晚稻为59．79kg／hm^2,系统生产力低．早稻生物量为3887kg／hm^2。稻谷产量为2180kg／hm^2,晚稻生物量为7164kg／hm^2,稻谷产：量为3719kg／hm^2;施用N肥可以改善土壤供氯状况。提高土壤速效氯含量,且N、NP、NK、NPK处理间没有显著差异．土壤速效氮含量最大可达到29．7mg／kg,平均为21．4mg／kg,而水稻累积吸收氯量与系统生产力随着NPK配合程度的增加而提高,NPK处理的早稻累积吸收氮量、生物量和稻谷产量分别比CK处理增加122．6％、87．1％和65.4％,晚稻分别增加85．O％、48．2％和46．O％;系统内有机物循环利用(C)水稻各生育期土壤速效氯含量显著提高．最高为30．2mg／kg,平均为20.8mg／kg,水稻累积吸收氮量早、晚稻分别比CK增加111．1％和48．9％,早稻生物量与稻谷产量显分别比CK高85．6％和55．2％,晚稻分别高28．9％和35．2％;有机无机结合施肥土壤速效氮含量最大为43．1mg／kg．平均为29．1mg／kg,且N C、NP C和NPK C处理间没有显著差异,但水稻累积吸收氮量和系统生产力有随着有机肥与NPK配合程度增加而提高的趋势。     

长期施肥对双季稻田土壤微生物学特性的影响

为探明不同施肥处理对早稻和晚稻各个生育时期稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响,以湖南宁乡长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K_2SO_4提取法和化学分析法系统分析了定位长达29年5种施肥处理之间(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥)双季稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的差异。结果表明,早稻和晚稻各主要生育时期,长期施肥均能提高土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵,各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期达到最低值;其中,以60%有机肥和30%有机肥处理双季稻田土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵均为最高,均显著高于其他处理,其大小顺序表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田化肥无肥。长期有机无机配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵,有机肥与化肥配施对提高土壤肥力效果最好。土壤微生物生物量碳、氮及微生物熵可以反映土壤质量的变化,可作为评价土壤肥力的生物学指标。     

长期不同施肥模式对双季稻田土壤酸解有机氮组分的影响

为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对稻田不同耕层(0～10和10～20 cm)土壤酸解有机氮组分及其含量的影响,本研究以长期(36年)定位施肥试验田为平台,系统分析了单独施用化肥(CF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和不施肥对照(CK)下双季稻田0～10和10～20 cm土壤酸解有机氮及其组分氨基酸氮、氨基糖氮、铵态氮和酸解未知氮含量的变化特征及其与土壤全氮、有机碳含量的关系。结果表明: 与CK相比,OM和RF处理均显著增加了双季稻田0～10和10～20 cm土壤全氮、碱解氮和有机碳含量。OM、RF和CF处理双季稻田0～10和10～20 cm土壤酸解有机氮含量均显著高于CK,分别比CK增加10.7%～42.6%和12.2%～51.5%。与CF和CK相比,OM和RF处理显著提高了双季稻田0～10和10～20 cm土壤氨基酸氮、铵态氮、酸解未知氮和氨基糖氮含量。不同施肥处理稻田0～10和10～20 cm土壤酸解有机氮和非酸解性氮含量大小顺序均表现为OM>RF>CF>CK。各施肥处理稻田0～10 cm土壤氨基酸氮、铵态氮、氨基糖氮和非酸解性氮含量均高于10～20 cm土壤。土壤酸解有机氮含量与土壤全氮、有机碳含量均存在极显著的正相关关系。综上,RF和OM处理有利于增加双季稻田0～10和10～20 cm土壤有机氮含量,增强稻田土壤供氮能力,提高土壤肥力。     

The effects of mineral fertilizer and organic manure on soil microbial community and diversity

The effects of mineral fertilizer (NPK) and organic manure on phospholipid fatty acid profiles and microbial functional diversity were investigated in a long-term (21-year) fertilizer experiment. The experiment included nine treatments: organic manure (OM), organic manure plus fertilizer NPK (OM + NPK), fertilizer NPK (NPK), fertilizer NP (NP), fertilizer NK (NK), fertilizer N (N), fertilizer P (P), fertilizer K (K), and the control (CK, without fertilization). The original soil was extremely eroded, characterized by low pH and deficiencies of nutrients, particularly N and P. The application of OM and OM + NPK greatly increased crop yields, soil pH, organic C, total N, P and K, available N, P and K content. Crop yields, soil pH, organic C, total N and available N were also clearly increased by the application of mineral NPK fertilizer. The amounts of total PLFAs, bacterial, Gram-negative and actinobacterial PLFAs were highest in the OM + NPK treatment, followed by the OM treatment, whilst least in the N treatment. The amounts of Gram-positive and anaerobic PLFAs were highest in the OM treatment whilst least in the P treatment and the control, respectively. The amounts of aerobic and fungal PLFAs were highest in the NPK treatment whilst least in the N and P treatment, respectively. The average well color development (AWCD) was significantly increased by the application of OM and OM + NPK, and the functional diversity indices including Shannon index (H ^′ ), Simpson index (D) and McIntosh index (U) were also significantly increased by the application of OM and OM + NPK. Principal component analysis (PCA) of PLFA profiles and C source utilization patterns were used to describe changes in microbial biomass and metabolic fingerprints from nine fertilizer treatments. The PLFA profiles from OM, OM + NPK, NP and NPK were significantly different from that of CK, N, P, K and NK, and C source utilization patterns from OM and OM + NPK were clearly different from organic manure deficient treatments (CK, N, P, K, NP, NK 6 and NPK). Stepwise multiple regression analysis showed that total N, available P and soil pH significantly affected PLFA profiles and microbial functional diversity. Our results could provide a better understanding of the importance of organic manure plus balanced fertilization with N, P and K in promoting the soil microbial biomass, activity and diversity and thus enhancing crop growth and production.     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草生长的影响

不同施肥处理影响AMF(Arbuscular mycorrhizal fungi)群体结构,然而不同AMF群体结构对植物的生长以及养分吸收的影响尚未见报道,试验利用盆栽实验研究了7种不同来源的丛枝菌根真菌(AMF)群落对白三叶草生长和N、P、K以及微量元素Cu、Zn、Mn的吸收的影响。7种AMF群落分离自长期定位施肥试验地,分别为NPK、OM、CK、1/2OM、NP、NK和PK。每年施肥量是300kg N/hm2,135kg P2O5/hm2,300kg K2O/hm2。有机肥处理的N、P、K养分量与试验地NPK处理含量相同,原料以粉碎的麦秆为主,加上适量的大豆饼和棉仁饼,有机肥经堆制发酵后施用。试验土壤采用封丘试验地土壤,经灭菌处理。试验结果表明,接种不同AMF群落均能促进三叶草的生长,对养分吸收则表现不同。分离自CK试验地的AMF群落对三叶草侵染率显著低于其它6种AMF群落。分离自1/2OM和OM试验地的AMF群落较分离自NPK、CK、NP和NK的AMF群落显著促进了三叶草对P的吸收;各种AMF群落都促进了对N和K的吸收;分离自OM、CK、1/2OM、NP、NK试验地的降低了三叶草植株N含量;分离自NPK试验地的AMF群落提高了三叶草植物K含量;对于Cu、Zn、Mn元素的吸收,不同处理存在较大的差异。AMF群落对三叶草生长以及养分吸收贡献不同,这与不同施肥管理下不同AMF群落的优势种属的侵染率、养分转化以及菌丝发育及分布有关。     

长期不同施肥措施对双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的影响

施肥是改善土壤质量、提高土壤肥力和影响土壤微生物多样性的关键措施。为了探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的变化特征,本研究以34年大田定位试验为平台,设置化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)3个处理,并以无肥处理为对照(CK),分析了长期不同施肥处理下双季稻田土壤有机碳含量、活性有机碳组分、有机碳水解酶活性及其相关性。结果表明: MF、RF和OM处理增加了稻田土壤有机碳含量,分别比CK增加4.5%、22.4%和53.5%。与MF和CK处理相比,RF和OM处理均有利于增加土壤各活性有机碳组分[累积碳矿化(Cmin)、高锰酸钾可氧化碳(KMnO₄-C)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)]和各活性有机碳组分占总有机碳的比例。OM处理土壤Cmin、KMnO₄-C、POC、DOC、LFOC和MBC含量分别比CK增加3.5、3.1、3.7、1.9、1.2和1.9倍;RF和OM处理土壤各活性有机碳组分占总有机碳的比例均显著高于CK。各施肥处理土壤水解酶活性(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木糖苷酶、纤维二糖水解酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶)的大小顺序均为: OM>RF>MF>CK,其中OM处理的各土壤水解酶活性分别比CK增加111.8%、14.1%、127.3%、285.6%和91.4%。RF和OM处理有利于增加土壤过氧化物酶活性,MF处理有利于增加土壤多酚氧化酶活性。土壤水解酶与土壤有机碳含量及其活性有机碳组分均呈显著正相关。综上,有机肥和秸秆还田与化肥配合施用是提高南方双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的有效措施。     

不同施肥措施对红壤稻田氮磷平衡及生态经济效益的影响

应用始于1982年的长期定位试验,研究了单施化肥、单施有机肥及化肥与有机肥不同配比等处理下红壤区稻田的氮磷平衡,并评价了不同处理的生态经济效益,以期筛选出生态经济效益最优的施肥配比,减少红壤区稻田氮磷损失.结果表明: 不施肥处理(CK)下稻田氮素略有盈余(27.10 kg·hm^-2)、磷素亏缺(-6.85 kg·hm^-2),其他处理下氮磷均出现盈余,氮盈余量达110.94～243.98 kg·hm^-2,磷盈余量达19.06～67.49 kg·hm^-2.单施化肥(NPK)或有机肥(M)对稻田中氮磷平衡并无影响.在相同施肥量下,化肥配施有机肥(NPKM)比NPM和NKM的氮素盈余量分别低6.3%和12.9%,磷盈余量比NPM和PKM分别低3.7%和13.8%,能较好地维持农田的氮磷平衡.有机肥和化肥配施不同组合下均能提高0～20 cm土层全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量.高施磷量处理稻田20～40 cm土层的速效磷含量较高.NPKM处理的生态经济效益综合评价得分值最高(0.762),是兼顾经济和生态效益的最优施肥配比,而CK处理的得分最低(0.560).根据本研究结果,在试验所处立地条件下,保持红壤稻田氮磷平衡的氮磷施肥量应分别为:N 157.71 kg·hm^-2,P₂O₅ 112.18 kg·hm^-2.     

Effect of Different Fertilizer Application on the Soil Fertility of Paddy Soils in Red Soil Region of Southern China

Appropriate fertilizer application is an important management practice to improve soil fertility and quality in the red soil regions of China. In the present study, we examined the effects of five fertilization treatments [these were: no fertilizer (CK), rice straw return (SR), chemical fertilizer (NPK), organic manure (OM) and green manure (GM)] on soil pH, soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), C/N ratio and available nutrients (AN, AP and AK) contents in the plowed layer (0–20 cm) of paddy soil from 1998 to 2009 in Jiangxi Province, southern China. Results showed that the soil pH was the lowest with an average of 5.33 units in CK and was significantly higher in NPK (5.89 units) and OM (5.63 units) treatments (P<0.05). The application of fertilizers have remarkably improved SOC and TN values compared with the CK, Specifically, the OM treatment resulted in the highest SOC and TN concentrations (72.5% and 51.2% higher than CK) and NPK treatment increased the SOC and TN contents by 22.0% and 17.8% compared with CK. The average amounts of C/N ratio ranged from 9.66 to 10.98 in different treatments, and reached the highest in OM treatment (P<0.05). During the experimental period, the average AN and AP contents were highest in OM treatment (about 1.6 and 29.6 times of that in the CK, respectively) and second highest in NPK treatment (about 1.2 and 20.3 times of that in the CK). Unlike AN and AP, the highest value of AK content was observed in NPK treatments with 38.10 mg·kg⁻¹. Thus, these indicated that organic manure should be recommended to improve soil fertility in this region and K fertilizer should be simultaneously applied considering the soil K contents. Considering the long-term fertilizer efficiency, our results also suggest that annual straw returning application could improve soil fertility in this trial region.     

长期施肥对稻田土壤有机氮、微生物生物量及功能多样性的影响

以位于湖南省新化和宁乡县两个稻田肥力长期定位试验点的土样为材料,研究了不同施肥处理对稻田土壤有机氮组分、微生物生物量及功能多样性的影响.结果表明：与不施肥处理（CK）相比,化肥配施有机肥处理提高了稻田土壤酸解总氮（TAHN）及其组分中氨基糖氮（ASN）、氨基酸氮（AAN）和酸解氨态氮（AN）的含量,不同施肥处理对组分中酸解未知氮（HUN）的影响不尽相同.与CK相比,单施化肥处理对土壤微生物生物量碳、氮（MBC、MBN）含量的影响较小,化肥配施有机肥处理则显著提高了土壤MBC和MBN的含量.采用BIOLOG法对土壤微生物群落功能多样性进行测定,结果表明：中、高量有机肥处理提高了稻田土壤微生物的碳源利用率和微生物群落功能多样性;土壤微生物碳源利用的类型因长期不同施肥处理而产生差异.     

不同施肥处理下水稻根际和非根际土壤中氨基糖积累特征

以水稻长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+70%化肥(LOM)和60%有机肥+40%化肥(HOM)5种处理,分析水稻分蘖旺期根际土和非根际土中氨基糖积累特征.结果表明: 与CK和NPK处理相比,长期施用有机物料(NPKS、LOM、HOM)显著增加了水稻根际土和非根际土中有机碳、总氨基糖及其氨基单糖(胞壁酸、氨基葡萄糖和氨基半乳糖)含量.不同施肥处理下3种氨基单糖的积累规律不同,说明不同微生物对施肥处理的响应趋势和强度有所不同.受稻田翻耕等均匀化土壤的农事操作影响,各处理总氨基糖含量在根际土与非根际土间无显著差异.氨基糖碳对土壤有机碳积累的贡献范围为24.0～28.3 mg·g^-1,且以NPKS处理最高,HOM和CK处理最低.真菌氨基葡萄糖/胞壁酸比值范围为24.4～36.6,说明该试验点所有处理的根际土与非根际土中有机质的降解与转化过程以真菌为主导,且与NPK和CK相比,NPKS处理的真菌参与度提高,而施用HOM处理的细菌参与度提高.