黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验 (始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C, DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C, MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系.研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM).结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM＞M＞NP＞N＞CK＞F.土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因.各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期＞抽穗期＞成熟期＞返青期＞拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期＞灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序为成熟期＞抽穗期＞灌浆期＞拔节期＞返青期.同一处理不同生育期土壤呼吸速率与DOC,MBC的相关性较低,但同生育期不同施肥处理土壤呼吸与土壤有机碳组分间存在显著的相关性.以F处理土壤呼吸为基础,估算CK、N和NP处理生育期根系对土壤呼吸的平均贡献率依次为36%、45%和54%.     

种植模式和施肥对黄土旱塬农田土壤团聚体及其碳分布的影响

本研究以长武黄土高原农业生态试验站33年长期定位试验处理为研究对象,选取撂荒(R)、小麦连作(CK/W)、小麦玉米轮作(L),小麦连作选取单施氮肥(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)共10种不同种植模式和施肥田间处理,运用...     

长期施肥对NO3^——N深层积累和土壤剖面中水分分布的影响

研究了旱地农业系统中,长期不同施肥条件下,降水对NO3^--N积累、剖面水分分布以及N有收量、回收率影响及其相互之间的关系。结果表明,降水和氮肥施用量显著影响作物产量。施用氮肥在土壤剖面中造成NO3^--N深层积累,其中NPM处理累积层位于60－120cm,累积量相当于3.0年的年度施肥量（120kg·hm^-2）,NP处理累积层位于80－140cm,相当于1.4年施肥量。随着降水的年际间波动,进化论在丰水年、平水年还是干旱年,NPM处理耗水量＞NP处理＞M处理＞P,CK处理。12年不同施肥造成了土壤剖面水分差异。冬小麦播种前不同施肥处理0－100cm水分剖面分布差别不大,NPM处理、NP处理（除丰水年外）,土壤100－300cm含水量迅速降低,干旱年M处理缓慢降低,P和CK处理在任何年份变化都不大,氮肥回收率随着降水的波动也呈现相应的高低变化,NPM、NP处理的高低波动幅度最大。NPM、NP处理NO3^-－N累积与N素回收率的降低、土壤水分亏缺基本吻合。由此也反映了水分－作物－施肥三者之间存在的内在制约关系。     

Long-Term Effect of Manure and Fertilizer on Soil Organic Carbon Pools in Dryland Farming in Northwest China

An understanding of the dynamics of soil organic carbon (SOC) as affected by farming practices is imperative for maintaining soil productivity and mitigating global warming. The objectives of this study were to investigate the effects of long-term fertilization on SOC and SOC fractions for the whole soil profile (0–100 cm) in northwest China. The study was initiated in 1979 in Gansu, China and included six treatments: unfertilized control (CK), nitrogen fertilizer (N), nitrogen and phosphorus (P) fertilizers (NP), straw plus N and P fertilizers (NP+S), farmyard manure (FYM), and farmyard manure plus N and P fertilizers (NP+FYM). Results showed that SOC concentration in the 0–20 cm soil layer increased with time except in the CK and N treatments. Long-term fertilization significantly influenced SOC concentrations and storage to 60 cm depth. Below 60 cm, SOC concentrations and storages were statistically not significant between all treatments. The concentration of SOC at different depths in 0–60 cm soil profile was higher under NP+FYM follow by under NP+S, compared to under CK. The SOC storage in 0–60 cm in NP+FYM, NP+S, FYM and NP treatments were increased by 41.3%, 32.9%, 28.1% and 17.9%, respectively, as compared to the CK treatment. Organic manure plus inorganic fertilizer application also increased labile soil organic carbon pools in 0–60 cm depth. The average concentration of particulate organic carbon (POC), dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass carbon (MBC) in organic manure plus inorganic fertilizer treatments (NP+S and NP+FYM) in 0–60 cm depth were increased by 64.9–91.9%, 42.5–56.9%, and 74.7–99.4%, respectively, over the CK treatment. The POC, MBC and DOC concentrations increased linearly with increasing SOC content. These results indicate that long-term additions of organic manure have the most beneficial effects in building carbon pools among the investigated types of fertilization.     

长期定位施肥对石灰性紫色水稻土AMF多样性的影响

为了解长期定位施肥对石灰性紫色水稻土丛枝菌根真菌（AMF）物种多样性的影响,从稻麦轮作下连续26年定位施农家肥（M）、氮肥+农家肥（NM）、氮磷肥+农家肥（NPM）、氮磷钾肥+农家肥（NPKM）、不施肥（CK）、氮肥（N）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）等不同施肥处理小区采集根区土样,分离鉴定AMF、测定多样性特征。共鉴定出17种AMF,其中球囊霉属Glomus 12种,占已分离总数的70.5%,为优势属;无梗囊霉属Acaulospora 3种,占17.6%;原囊霉属Archaeospora和内养囊霉属Entrophospora各1种,各占5.9%。无论是石灰性紫色土种植水稻还是小麦,AMF侵染率最高的施肥处理均为无肥处理（CK）,施肥特别是磷肥,降低AMF侵染率、孢子密度、相对多度和种丰度。变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE）分析结果表明,不施肥对照（CK）的AMF多样性最丰富,多样性指数最高,水稻和小麦种植下的多样性指数分别为2.68和3.02;与无机肥处理相比,农家肥配施无机肥提高了AMF多样性指数。农家肥配施无机肥更有利于AMF发育。     

不同施肥制度对石灰性紫色水稻土中氨氧化古菌群落结构的影响

研究不同施肥制度对水稻土氨氧化古菌(AOA)群落结构和垂直分布特征的影响,可以深入认识不同施肥制度下的石灰性紫色水稻土氮素循环特征及微生物驱动机制,为该地区科学施肥、培肥地力提供理论依据。利用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)对不同施肥制度下石灰性紫色水稻土理化性质和AOA群落结构进行了分析。结果显示:相对于无肥处理,施肥会降低石灰性紫色水稻土pH和硝氮含量,而增加土壤有机质、全氮和氨氮含量。伴随土壤深度增加,土壤pH增加,全氮和硝氮含量降低,氨氮含量变化趋势不明显。不同施肥制度在不同土壤深度对石灰性紫色水稻土AOA群落结构产生不同的胁迫效应,不同施肥制度下的AOA群落结构在0—20 cm处差异不明显;土壤深度增加,不同施肥制度下的AOA群落结构表现出明显差异,CK和N肥处理下的AOA群落结构较简单。AOA群落结构多样性指数和丰富度随土壤深度增加而减小。石灰性紫色水稻土AOA与来自不同土壤和水体环境的AOA具有明显相似性。冗余梯度分析(RDA)显示pH(P=0.012)是造成石灰性紫色水稻土AOA群落结构差异的主要原因。研究揭示石灰性紫色水稻土中的AOA群落结构受施肥制度明显影响并表现出明显的垂直分布特征。     

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。     

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。     

Fertilization regimes affect the soil biological characteristics of a sudangrass and ryegrass rotation system

The sudangrass (Sorghum sudanense) and ryegrass (Lolium multiflorum L.) rotation is an intensive and new cropping system in Central China. Nutrient management practices in this rotation system may influence soil fertility, the important aspects of which are soil biological properties and quality. As sensitive soil biological properties and quality indicators, soil microbial community activity, microbial biomass, enzyme activities, soil organic matter (SOM) and total N resulting from different fertilization regimes in this rotation system were studied through a four-year field experiment from April 2005 to May 2009. Treatments included control (CK), fertilizer phosphorus and potassium (PK), fertilizer nitrogen and potassium (NK), fertilizer nitrogen and phosphorus (NP) and a fertilizer nitrogen, phosphorus and potassium combination (NPK). Soil microbial community activities in the NK, NP and NPK treatments were significantly lower than those in the CK and PK treatments after the sudangrass and ryegrass trial. The highest microbial biomass C, microbial biomass N, SOM, total N, sucrase and urease activities were found in the NPK treatment, and these soil quality indicators were significantly higher in the NK, NP and NPK treatments than in the PK and CK treatments. Soil microbial biomass and enzyme activities were positively associated with SOM in the sudangrass and ryegrass rotation system, indicating that fertilization regimes, especially N application, reduced microbial community activity in the soil. Proper fertilization regimes will increase microbial biomass, enzyme activity and SOM and improve soil fertility.     

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。     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

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.     

长期施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构与功能多样性的影响

以20a新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验为平台,采用常规培养法,结合Biolog技术对可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行测定分析,研究撂荒(CK0)、耕作不施肥(CK)、不同化肥(N、NK、NP、PK、NPK)、化肥配施低量高量有机肥(NPKM1和NPKM2)和秸秆还田(NPKS)等10种处理土壤微生物特征,揭示长期施肥对土壤微生物群落结构与功能多样性的影响。结果表明:(1)可培养微生物:与CK处理相比,CK0处理显著提高了细菌、放线菌和真菌的数量(P0.05),NPKS处理微生物数量则显著降低(P0.05);不同化肥处理的细菌(除PK处理外)、放线菌(除PK和N处理外)数量也有所增加,增幅在8.14%—135.70%和15.30%—44.78%之间;真菌数量(除NK处理外)则有一定幅度的降低;NPKM1和NPKM2处理,微生物数量最高,细菌分别增加了162.20%和173.75%,放线菌增加了34.39%和39.37%,真菌增加了63.33%和488.33%;(2)生理菌群:与CK0相比,CK处理显著提高了自生固氮菌和亚硝化细菌数量(P0.05),显著降低了氨化细菌和纤维素分解菌数量(P0.05);与CK相比,NPKM1和NPKM2处理显著提高土壤中与氮素转化有关的生理菌群数量(P0.05),不同化肥处理和NPKS处理的影响不相同,NPK处理显著高于其余处理(P0.05);(3)微生物碳源利用:微生物活性表现为NK、NPKM1、NPKM2N、NPK、CKPK、NPKSCK0、NP;CK0处理3个多样性指数以及NPKM1、NPKM2和NK处理Shannon(H)指数最高,其余施肥处理差异不显著;糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类是微生物利用的主要碳源。(4)聚类分析表明,除NP处理外,施氮处理土壤有较为相似的碳源利用,细菌和真菌与养分之间有较好的相关性,可培养微生物和生理菌群与微生物碳源利用的相关性较差。因此,长期不同施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构和功能多样性产生了显著的影响,长期耕作不施肥降低了土壤微生物群落结构和功能多样性,不同化肥配合施用对微生物群落的影响不同,NPK及NPK配施有机肥可提高土壤微生物多样性。     

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.     

黄壤稻田土壤微生物生物量碳磷对长期不同施肥的响应

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.     

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.     

长期施肥对华北典型潮土N分配和N2O排放的影响

利用长期定位肥料试验研究化学肥料N、有机肥料N以及化学肥料N和有机肥料N混合施用对N分配和N2O排放影响。处理包括化学肥料N、P、K的不同组合NPK、NP、NK、PK、全部施用有机肥料N（OM）、一半化学肥料N＋一半有机肥料N（1／2OM）及不施肥（CK）7个处理。结果表明,等N条件下,处理间N2O排放的差异不显著,N2O排放主要发生在玉米生长期。均衡提供N、P和K显著提高土壤N储量,有机肥料N的效果显著高于化学N肥。施肥也影响N的利用效率和N在作物中的分配。均衡的养分供应有利于N在子粒中积累,而养分缺乏的处理,秸秆中N含量相对较高。进入环境的N量以NK最多,1／20M最少。总体而言,施P肥和有机肥可减少N2O的间接排放,提高土壤N素肥力并能获得较高的产量。     

长期氮磷钾肥配施对贵州黄壤玉米产量和土壤养分可持续性的影响

为明确长期氮磷钾肥配施下贵州典型黄壤玉米产量、氮磷钾肥增产效应及土壤养分的演变特征,利用国家贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(N、NK、NP、PK)对玉米相对产量、氮磷钾肥增产贡献率及土壤氮磷钾素养分可持续性指数等的影响.结果表明: 氮磷钾平衡施肥有显著增产效果,玉米相对产量均值为:NPK>NP>NK>PK>CK;氮、磷、钾肥增产贡献率和农学利用率均为氮肥>磷肥>钾肥,施肥依存度为氮、磷、钾肥配施>氮肥>磷肥>钾肥,但缺磷处理(NK)玉米相对产量以每年1.4%的速度极显著下降,磷肥贡献率和依存度则以每年2.3%和1.4%的速度极显著上升,最终磷肥对玉米生产的影响逐渐与氮肥持平;缺磷处理土壤pH值和有机质含量均最低,而缺氮处理则较高;施用化学磷肥可提高黄壤磷素可持续性指数,但氮肥和钾肥对黄壤氮素和钾素可持续性指数无显著影响.综上,平衡施肥是贵州典型黄壤地区玉米高产的重要保障,其中磷肥与氮肥同等重要,但长期单施化肥尤其是缺磷处理不利于黄壤养分的可持续利用.     

Differences in Chemical Composition of Soil Organic Carbon Resulting From Long-Term Fertilization Strategies

Chemical composition of soil organic carbon (SOC) is central to soil fertility. We hypothesize that change in SOC content resulting from various long-term fertilization strategies accompanies the shift in SOC chemical structure. This study examined the effect of fertilization strategies along with the time of fertilizer application on the SOC composition by ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The soils (Aquic Inceptisol) subjected to seven fertilizer treatments were collected in 1989, 1999 and 2009, representing 0, 10 and 20 years of fertilization, respectively. The seven fertilizer treatments were (1–3) balanced fertilization with application of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) including organic compost (OM), half organic compost plus half chemical fertilizer (1/2OM), and pure chemical NPK fertilizer (NPK); (4–6) unbalanced chemical fertilization without application of one of the major elements including NP fertilizer (NP), PK fertilizer (PK), and NK fertilizer (NK); and (7) an unamended control (CK). The SOC content in the balanced fertilization treatments were 2.3–52.6% and 9.4–64.6% higher than in the unbalanced fertilization/CK treatments in 1999 and 2009, respectively, indicating significant differences in SOC content with time of fertilizer application between the two treatment groups. There was a significantly greater proportion of O-alkyl C and a lower proportion of aromatic C in the balanced fertilization than in unbalanced fertilization/CK treatments in 1999, but not in 2009, because their proportions in the former treatments approached the latter in 2009. Principal component analysis further showed that the C functional groups from various fertilization strategies tended to become compositionally similar with time. The results suggest that a shift in SOC chemical composition may be firstly dominated by fertilization strategies, followed by fertilization duration.     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.