Soil biological activity and their seasonal variations in response to long-term application of organic and inorganic fertilizers

The objectives of this study were to explore the effects of long-term and continued application of fertilizers and manures on microbial biomass, soil biological activity and their seasonal variations in surface and subsurface soils in relation to soil fertility. For this, soils were sampled in spring, summer and autumn from Shenyang Long-term Experimental Station, northeastern China. The results showed that soil total nitrogen (N), organic carbon (C), basal respiration, microbial biomass and enzymatic activity increased in manure-amended surface soils, but decreased with soil depth. Long-term application of inorganic fertilizers significantly decreased soil pH value, sucrase activity and microbial biomass C, but increased soil metabolic quotient (qCO₂). However, no significant effect of inorganic fertilizers on soil total N, urease activity and microbial biomass N was observed in comparison with CK0 (neither tillage nor fertilization) and CK (no fertilizers). There was no significant difference between CK0 and CK in soil total N, organic C and microbial activity in surface soil layer (0–20 cm), but these parameters in subsurface soil layer (20–40 cm) were higher in CK than in CK0. Moreover, seasonal changes were observed in terms of soil nutrient contents, enzymatic activity, microbial biomass and soil respiration. There were significant correlations between soil microbial biomass C and N, between organic C and sucrase activity and between total N and urease activity, respectively. It is recommended that combined use of organic manure with inorganic fertilizers should be considered to maintain higher microbial biomass, soil biological activity and soil fertility. Considering considerably high nutrients reserve and microbial activity in subsurface layers of soil and wind-erosion-caused nutrient loss in spring in north China, we also propose that low tillage should be considered to make use of nutrients in soils.     

长期施肥对红壤水稻土磷脂脂肪酸特性和酶活性的影响

对中国科学院红壤生态实验站长期定位试验中不同施肥处理红壤水稻土磷脂脂肪酸(PLFA)特性及酶活性进行了分析.结果表明:不同施肥处理的土壤酶活性、养分、微生物生物量及微生物群落多样性差异较大;施肥处理增加了PLFA的种类和微生物量;施肥土壤的真菌PLFA量大于不施肥土壤,细菌PLFA量小于不施肥土壤,说明真菌较细菌更能适应养分贫瘠的条件.NPK平衡施肥和施有机肥处理的PLFA总量均高于施无机氮肥和未施肥处理,两者分别比未施肥处理高222%和79%,表明NPK平衡施肥和施有机肥更有利于作物生长.施肥还可增加土壤酶活性,其中,土壤脲酶和磷酸酶活性可以作为衡量土壤肥力水平的指标.     

26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响

研究长期小麦连作施肥条件下土壤微生物量碳、氮,土壤呼吸的变化及其与土壤养分的相关性。以陕西长武长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法、碱液吸收法和化学分析法分析了长达26a不同施肥处理农田土壤微生物量碳、微生物量氮和土壤呼吸之间的差异及其调控土壤肥力的作用。长期施肥及种植作物,均能提高土壤微生物量碳、氮含量,尤其是施用有机肥,土壤微生物量碳、氮含量高于单施无机肥的处理,土壤呼吸量也提高15.91%—75.73%,而施用无机肥对于土壤呼吸无促进作用。土壤微生物生物量碳氮、土壤呼吸与土壤有机质、全氮呈极显著相关。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物量碳氮、土壤呼吸,氮磷肥与厩肥配施对提高土壤肥力效果最好。微生物量碳氮及土壤呼吸可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

长期不同养分投入对土壤养分和水稻生产持续性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站15a长期田间定位试验为研究对象,分析了不同养分投入对稻田土壤养分和水稻产量可持续性的影响.结果表明,化肥与系统内循环的有机物料循环的肥力效力和产量效应基本一致,有机物料循环更有利于土壤有机质和氮素的积累;在不同养分投入下,土壤耕层有机质和全氮均呈上升趋势,年均增长率分别为1.5%～5.8%和2.5%～9.4%;与试验前相比,不同养分投入耕层磷素变动幅度在-18.3%到30%之间,钾素养分有所亏缺,下降幅度在8.1%～22.6%之间;通过可持续性指数的分析得出,土壤N素养分的可持续性对化肥的依赖性较大,而P、K养分的可持续性则对有机肥的依赖性更高.稻田生态系统具有良好的自维持能力,系统内有机物循环有利于提高稻谷产量的稳定性和可持续性.     

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.     

长期施用含氯化肥对稻田土壤氯积累及养分平衡的影响

随着含氯化肥 (氯化钾和氯化铵 )在中国的广泛施用 ,其对稻田生态系统的长期影响成为人们关心的问题。为此 ,1975年在湖南祁阳红壤站建立了含氯化肥长期定位试验 ,3个处理 (CK、低氯和高氯 )的施 Cl量分别为 0、35 2、10 32 kg/ (hm2· a) ,其历年土壤样品和 1997年水稻植株样品被用于研究长期连续施用氯化钾和氯化铵后 Cl-在土壤 -水稻系统中的累积及其对土壤养分平衡和水稻养分吸收的影响。结果表明 :Cl- 极易随水淋失 ,在土壤中的总残留率极低 (占总施氯量的 0 .16 %～ 0 .2 1% ) ,但长期的积累还是使施氯处理土壤 Cl- 含量显著增加 ,连续施用高氯化肥 2 4 a后 (1998) ,表土 (0～ 2 0 cm)中的 Cl- 含量比试验前(1975 )增长了 5 2 .2 % ,0～ 10 0 cm土壤剖面中和稻草中的 Cl-含量也显著增加 ;长期施用高氯化肥使表土中有效 K、Cu、B、Mn及全 Ca含量显著降低 ,而剖面 (6 0～ 80 cm)中的有效 B显著增加 ,对土壤有机质、全 N、全 P、有效 Mo、Zn及总 Mg没有明显影响 ;长期施用高氯化肥还显著抑制早稻对 P、Ca、Mn、Cu的吸收和晚稻对 Ca、Mn、Cu、Si的吸收 ,促进水稻对 Cl和 Zn的奢侈吸收 ,妨碍早稻植株中的 P、Cu和晚稻植株中的 Cu、Zn、Si向籽粒运输 ,使这些元素在稻谷中的分配率显著降低。长期施用低氯     

生物质炭配施有机物料对贫瘠红壤酶活性和微生物碳源代谢功能的影响

为进一步促进红壤固碳培肥,于2017和2018年通过田间试验研究了两种有机物料(玉米秸秆和羊粪)单施以及与生物质炭配施对贫瘠红壤养分含量、碳转化相关酶活性和微生物底物利用速率的影响。试验设置6个处理,即不施有机物料(对照)、玉米秸秆、羊粪、单施生物质炭、玉米秸秆与生物质炭配施、羊粪与生物质炭配施。结果表明:与对照相比,有机物料施用显著增加了土壤pH值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量;与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与秸秆或羊粪配施显著增加了土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量,但两者无交互效应。与对照相比,有机物料施用显著提高了β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)、β-木聚糖苷酶(XYL)和过氧化物酶(PERO)活性;与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施处理酚氧化酶、过氧化物酶活性分别显著降低了28.6%、22.2%;与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理α-葡萄糖苷酶(AG)、BG、XYL和PERO活性分别显著降低了46.1%、50.9%、41.6%和31.3%。与对照相比,有机物料施用显著提高了土壤基础呼吸和微生物对碳水化合物的利用速率,而生物质炭配施处理对碳水化合物、羧酸类底物的利用速率存在显著抑制作用。微生物碳源利用速率与BG和PERO活性呈显著正相关。因此,有机物料与生物质炭配施更有利于提高土壤养分含量,降低有机碳分解酶和微生物碳源代谢活性,从而促进红壤固碳培肥,有利于贫瘠红壤的地力提升。     

黄土丘陵区不同施肥处理对土壤微生物特性的影响

研究旨在探讨在土壤贫瘠的黄土丘陵区,施肥对土壤微生物产生的影响及其机理。试验以安塞站内长期定位施肥小区为研究对象,试验处理包括CK(对照)、N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥)、NP(氮肥+磷肥)、MN(有机肥+氮肥)、MP(有机肥+磷肥)和MNP(有机肥+氮肥+磷肥),研究长期施肥对土壤微生物群落结构和呼吸的影响。0—20cm耕作层的土壤微生物活性和PLFA含量均高于20—40cm土层的微生物活性和PLFA含量,耕作层较20—40cm基础呼吸提高63.61%—116.78%,诱导呼吸提高53.45%—137.64%,总PLFA含量提高16.16%—43.67%。单施N和P增强了土壤呼吸强度,0—20cm基础呼吸强度分别升高34.11%和48.89%,诱导呼吸强度分别升高40.83%和63.59%,20—40cm基础呼吸分别升高40.83%和63.59%,诱导呼吸分别升高14.70%和20.49%。单施N显著改变G-微生物群落,0—20cm和20—40cm土层的PLFA含量分别显著升高63.19%和53.07%,单施P对土壤微生物群落结构同样产生显著影响,但是NP对微生物群落结构的影响不显著。有机无机肥配施显著提高土壤呼吸及微生物PLFA含量。通过三因素方差分析,单一氮肥因素对土壤微生物特性的影响不显著;单一磷肥因素对微生物的呼吸强度及部分磷脂脂肪酸含量产生显著影响,在耕作层中,磷肥因素对这些微生物特性的影响比率为11.4%—54.0%。通过RDA分析,表明土壤速效磷是影响黄土丘陵区微生物特性的主要因素。长期氮磷有机肥混施有助于提高土壤微生物的特性,进而改善农田生态系统的稳定和健康水平。     

冬种绿肥和秸秆还田对双季稻区土壤团聚体和有机质官能团的影响

为探讨外源有机物料在提升土壤有机碳和改良土壤肥力中的作用机理,依托中国农业科学院衡阳红壤实验站的长期定位试验,研究了冬种绿肥和秸秆还田模式(CK,冬闲;MV,冬种紫云英;S,早稻秸秆全量还田;DS,早、晚稻秸秆全量还田;SMV,冬种紫云英+早稻秸秆全量还田;DSMV,冬种紫云英+早、晚稻秸秆全量还田)对土壤团聚体和有机质官能团的影响。结果表明: 双季稻土壤超大团聚体(>2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)含量最多,为72.1%～81.8%,且两者中有机碳含量高达12.1～20.7 g·kg^-1,占总有机碳的22.7%～59.0%。水稻土中有机物官能团以多糖为主,其次为脂肪碳和芳香碳,各官能团的丰度受紫云英种植和秸秆还田的影响。与其他处理相比,DSMV显著增加了水稻土中超大团聚体(>2 mm)和大团聚体(0.25～2 mm)的含量,并促进了两种团聚体内芳香碳等惰性碳的积累。因此,DSMV更有利于土壤团聚体和有机质稳定性的提升,在实际农业生产中具有较大的应用潜力。     

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.     

长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响

以中国农业科学院红壤实验站1982年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量（1982-2008）分别为10.8 t?hm-2?a-1,10.2 t?hm-2?a-1和10.0 t?hm-2?a-1,较冬闲对照分别提高27.2%,20.5%和18.1%。试验前期（1982-1993）种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显著差异,试验开展11年后（1994-2008）种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。长期双季稻绿肥轮作土壤有机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加0.31 g?kg-1,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加0.28g?kg-1,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加0.26g?kg-1。种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。其中黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。     

黄壤性稻田稗草发生特征及其对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥下黄壤性稻田稗草发生特征,明确稗草发生与长期不同施肥水稻产量和土壤性质变异的响应关系.基于农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站的一项连续23年不同施肥管理水稻试验,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾肥(PK)、氮磷肥(NP)、氮钾肥(NK)、常量化肥(NPK)、1/4有机肥替代化肥(1/4MNP)、1/2有机肥替代化肥(1/2MNP)、单施有机肥(M)和常量有机肥化肥配施(MNPK)10个处理,采用田间调查法调查各处理稗草发生密度、单株穗数、总穗数、穗粒数、千粒重和穗粒重等植物学参数;采用方差分析明确不同处理稗草发生差异,采用直线拟合、相关分析和通径分析明确杂草发生特征对水稻产量和土壤性质的响应.结果表明: 长期不同施肥处理导致黄壤性稻田稗草发生特征显著变异,稗草的密度、单株穗数和总穗数均以MNPK处理最高,其次是1/4MNP处理.相较常量化肥处理,长期不施肥(CK)和不平衡施肥(N、PK、NK、NP)各处理稗草发生的密度显著降低,施用有机肥各处理(1/4MNP、1/2MNP、M、MNPK)稗草的单株穗数显著增加.稗草的发生密度和总穗数与水稻产量呈极显著的正相关性,拟合直线的决定系数分别为0.622和0.624.土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾与稗草发生参数之间存在显著至极显著的相关性;通径分析表明,土壤全氮含量对稗草单株穗数发生有直接正效应,全磷含量是影响稗草密度和总穗数的主要因素,速效钾含量对穗粒数和穗粒重影响最大.长期不同施肥导致黄壤性稻田稗草发生特征变异,施用有机肥提高了稗草的发生密度、单株穗数和总穗数.土壤全磷含量是黄壤性稻田稗草密度和总穗数发生变异的直接影响因素.     

不同施肥措施下亚热带稻田土壤碳、氮演变特征及其耦合关系

在湖南省稻田生态系统长期定位监测点研究了不同施肥措施下稻田土壤碳、氮演变及其耦合特征.结果表明：1986—2003年,无肥处理（对照,CK）稻田土壤有机碳和全氮含量略呈下降趋势;化肥（NPK）处理有机碳和全氮含量基本保持稳定,而有机 无机肥配施处理有机碳和全氮含量均呈增加趋势.与对照相比,化肥处理的土壤有机碳和全氮含量分别提高13%和18%,低量有机肥（LOM）处理分别提高54%和45%,高量有机肥（HOM）处理分别提高89%和67%.统计分析表明,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关（P<0.01）.稻田土壤C/N为8.5～12.9,多数分布在10左右.研究表明,有机-无机肥配合施用能在一定程度上促进稻田土壤碳、氮的固定与积累;稻田土壤碳、氮具有较好的耦合关系.     

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。     

Activity and composition of the denitrifying bacterial community respond differently to long-term fertilization

The objective of this study was to explore the long-term effects of different organic and inorganic fertilizers on activity and composition of the denitrifying and total bacterial communities in arable soil. Soil from the following six treatments was analyzed in an experimental field site established in 1956: cattle manure, sewage sludge, Ca(NO3)2, (NH4)2SO4, and unfertilized and unfertilized bare fallow. All plots but the fallow were planted with corn. The activity was measured in terms of potential denitrification rate and basal soil respiration. The nosZ and narG genes were used as functional markers of the denitrifying community, and the composition was analyzed using denaturing gradient gel electrophoresis of nosZ and restriction fragment length polymorphism of narG, together with cloning and sequencing. A fingerprint of the total bacterial community was assessed by ribosomal intergenic spacer region analysis (RISA). The potential denitrification rates were higher in plots treated with organic fertilizer than in those with only mineral fertilizer. The basal soil respiration rates were positively correlated to soil carbon content, and the highest rates were found in the plots with the addition of sewage sludge. Fingerprints of the nosZ and narG genes, as well as the RISA, showed significant differences in the corresponding communities in the plots treated with (NH4)2SO4 and sewage sludge, which exhibited the lowest pH. In contrast, similar patterns were observed among the other four treatments, unfertilized plots with and without crops and the plots treated with Ca(NO3)2 or with manure. This study shows that the addition of different fertilizers affects both the activity and the composition of the denitrifying communities in arable soil on a long-term basis. However, the treatments in which the denitrifying and bacterial community composition differed the most did not correspond to treatments with the most different activities, showing that potential activity was uncoupled to community composition.     

长期不同施肥下水稻产量及土壤有机质和氮素养分的变化特征

利用开始于1982年的湖南祁阳官山坪水稻长期(1982-2010年)定位试验,研究不同施肥条件下水稻产量及土壤有机质、氮素养分的动态变化特征,试验设置NPK、NPKM(M为牛粪)、 NPM、NKM、PKM、M和CK等7个处理.28年长期不同施肥处理结果表明：肥料的施用均能提高土壤有机质、全氮、碱解氮含量和水稻产量.氮、磷、钾化肥+有机肥(NPKM)处理的水稻产量一直保持最高水平,氮、磷、钾化肥(NPK)处理随着试验年限的延长呈下降趋势,其水稻产量逐渐低于其他施肥处理.单施有机肥或有机无机肥配施各处理土壤有机质含量在试验开始后的前16年有一个快速增加的过程,之后略有下降,然后仍保持增长趋势;NPK化肥处理土壤有机质含量仅在试验开始后的前8年增加较快,之后在一个相对稳定的范围内波动.各施肥处理在试验开始后的前8年内土壤全氮含量均呈快速积累趋势,以NPKM处理增幅最大.各施肥处理土壤碱解氮含量在试验开始后的前12年增加较慢,平均每年增加0.66～2.25 mg·kg^-1,1994-1998年增加较快,平均每年增加6.45～32.45 mg·kg^-1;1998年之后,各施肥处理土壤碱解氮含量均略有下降,其中,有机无机肥配施处理增加较快,单施化肥处理增加较慢.表明有机肥的施用是红壤性水稻土有机质和氮素营养水平稳定提升的关键措施,是红壤稻田土壤可持续利用的重要保障.     

不同施肥对退化稻田土壤肥力恢复的影响

为了探明不同施肥修复措施对退化水稻土壤肥力的修复作用,自2005年起采用盆栽试验连续3年对长期缺肥退化水稻土进行了土壤肥力培肥试验研究。结果表明:6种施肥修复措施均可以显著地改善退化水稻土的肥力特征,土壤有机质含量最多提高了14.0%,土壤有效磷显著增加,最高增加量达到39.0mg.kg-1,土壤速效钾均恢复到中等水平(80mg.kg-1)以上,但土壤碱解氮除水稻专用复合肥(ZY)处理基本维持试验前水平外,其他施肥措施均有所下降;不同施肥修复措施均可明显地提高土壤微生物数量、微生物活性以及微生物生物量C、N、P含量,但以有机无机肥配合效果最佳;有机无机肥配合还可以促进稻谷产量和显著提高肥料农学效率;对于长期不施肥导致的退化稻田土壤肥力的修复以在施用水稻专用复合肥的基础上配施有机肥的效果最佳。     

五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性

利用江西鹰潭红壤生态实验站的长期施肥定位试验,采用田间微域研究了五氯酚(pentachlorophenol, PCP)在红壤性水稻田生态系统中的降解动态和稻谷的富集特征。四种长期施肥处理包括:未施肥(对照,CK)、施尿素(N)、施有机肥(OM)以及施有机肥+尿素(N+OM)。结果表明,长期施用OM或N+OM能显著增加土壤微生物活性。PCP在土壤-水稻生态系统中的降解遵循一级动力学方程,在CK、N、OM 和 N+OM 4 种处理土壤中降解半衰期分别为 27.7、35.2、24.8、22.4 d。表明长期施用OM或N+OM能加速PCP降解,而长期施用N抑制PCP降解。土壤中PCP(初始浓度85 mg/kg)显著减少水稻茎和稻谷生物量,但是对水稻根生物量并没有显著影响。在4种处理中水稻稻谷中PCP含量并没有显著差异,且稻谷的生物富集系数均小于0.01。PCP虽然在土壤-水稻生态系统中的降解半衰期较短,但是仍可以在水稻稻谷中有一定的生物富集,潜在的食品安全风险依然存在。     

长期施用含硫和含氯化肥对稻田杂草生长动态的影响

利用湖南祁阳红壤稻田长期定位试验,研究了在等量氮磷钾养分条件下,长期施用含Cl-、SO2-4和Cl-+SO2-4化肥水稻生育期间杂草种类和生物量的变化.结果表明:施肥34年后,施用含Cl-化肥处理水稻生育期间杂草的种类最多、总生物量(浮生杂草和湿生杂草的生物量之和)最大,早稻期间杂草平均总干物质量分别比含SO2-4和Cl-+SO2-4化肥处理增加了51.4%和17.6%,晚稻期间分别增加了144%和242%.含SO2-4和Cl-+SO2-4化肥处理稻田中浮生杂草生物量较大,而含Cl-化肥处理田间几乎没有浮生杂草生长.杂草总干物质量和湿生杂草干物质量均与土壤Cl-含量呈显著正相关(相关系数分别为0.764**和0.948**),与土壤SO2-4-S含量呈显著负相关(相关系数分别为0.849**和0.641*).土壤碱解氮和有效磷受土壤SO2-4-S、Cl-及pH的共同作用对杂草总干物质量产生影响.通过各种施肥措施维持土壤适宜pH及碱解氮、有效磷含量,提高土壤SO2-4-S含量、降低Cl-含量,能有效抑制南方红壤稻田中湿生杂草的生长,降低杂草总生物量.     

长期施用化肥、猪粪和稻草对红壤水稻土化学和生物化学性质的影响

2005年和2007年分别从望城县已建立27年的肥力定位试验田内采集土壤样品,测定土壤有机碳（TOC）、全N、速效N、速效P、微生物生物量碳、氮（C_mic、N_mic）及土壤呼吸和酶活性,研究长期施用化肥、猪粪和稻草对土壤化学和生物化学性质的影响.结果表明：长期施用化肥、猪粪和稻草处理的土壤pH值与试验前相比均有所下降,电导率（EC）变化不大.化肥与猪粪、稻草配施处理的TOC、全N、速效N、速效P、土壤呼吸、C_mic、N_mic和酶活性均高于不施肥（CK）和单施化肥处理;化肥与猪粪、稻草配施处理的水稻产量也高于单施化肥处理.在研究期间,NK化肥与猪粪、NPK化肥与稻草配施处理 的C_mic/TOC大于相应的单施化肥处理.各处理土壤生物化学性质与TOC和养分含量呈正相关(P<0.01).猪粪、稻草与化肥长期配合施用能显著改善土壤化学和生物化学性质,提高土壤质量和土壤肥力.