等氮条件下化学肥料与有机肥连续大量施用下的环境风险

在充分调研当地农民小麦和水稻化学肥料施用量的基础上,确定等氮条件下有机肥的施用量,开展了3 a共6季的稻麦轮作田间试验,并采集了第3年水稻收获后耕作层(0~25 cm)土壤样品进行分析。结果表明:与对照(CK)相比,等氮条件下化学肥料(CF)和有机肥料(CP)的连续大量施用均可能引起环境风险。化学肥料易引起土壤酸化和硝酸盐的大量累积,而有机肥则导致土壤中磷和重金属(Zn、Cu、Cd和Ni)含量显著增加;另外,CF和CP处理均引起土壤微生物量碳含量/有机碳含量(SMBC/SOC)比值和生物量氮含量/总氮含量(SMBN/TN)比值及细菌多样性的下降,对土壤中病原微生物则无显著影响。     

施肥对复垦土壤中活性和难降解碳氮组分的影响

研究复垦土壤中活性和难降解碳氮组分随复垦年限和施肥措施变化的特征,以期深入理解采煤塌陷区复垦土壤碳氮的稳定性机制.采集复垦4年和8年的定位试验各处理耕层(0-20 cm)土样,利用H2SO4水解法分析活性组分Ⅰ、Ⅱ和难降解组分中有机碳(SOC)、全氮(TN)的变化特征.试验设不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)和生物有机肥配施化肥(MCFB) 5个处理.结果显示,复垦土壤及各组分中有机碳、全氮含量的变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而提高.复垦4年和8年,同CK相比,CF、M、MCF和MCFB处理均显著提高了SOC和TN含量,增幅分别达40.12%-89.97%(4年)、34.16%-71.65%(8年)和22.66%-60.06%、25.86%-37.93%,且以M处理增幅最大;M、MCF和MCFB处理均显著提高了活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为91.74%-141.22%、60.03%-88.27%和24.77%-51.15%、19.73%-66.67%;同CF相比,MCF和MCFB处理均显著提高了复垦8年土壤活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为22.94%-44.62%和41.22%-52.19%.当SOC、活性组分Ⅰ、Ⅱ中碳含量分别达到9.01、1.82和2.25 g/kg时,作物产量达到最大值.本研究表明当养分投入量相同时,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤及各组分碳氮的累积;另外,土壤有机碳投入水平以及时间还应根据上述阈值进行调整,从而满足土壤科学培肥的要求,达到较高的固碳效率.(图6表2参37)     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

长期秸秆还田与施肥对潮土酶活性和真菌群落的影响

秸秆还田对土壤肥力的提升有重要作用,然而其对于土壤真菌群落的影响及其主导因子尚不清楚。以国家土壤肥力和肥料效益长期监测站为平台,探究秸秆还田配施化肥与单施化肥条件下黄淮海平原潮土区土壤养分含量、酶活性的变化,运用Illumina高通量测序技术对土壤真菌群落结构进行调查,分析了不同施肥处理下真菌群落结构变化的主要影响因素。结果表明,两种施肥条件下土壤全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)以及速效磷(AP)均显著提高;同时秸秆还田配施化肥处理显著提高了土壤有机碳(SOC)含量,增加了45.21%。土壤过氧化物酶(POD)和纤维素酶(CL)活性在秸秆还田配施化肥条件下与对照相比分别显著增加了80.89%和60.16%。秸秆还田处理下土壤真菌群落多样性显著提高,群落组成结果显示,秸秆还田配施化肥条件下弯孢菌属(Curvularia)、篮状菌属(Talaromyces)、赤霉菌属(Gibberella)、镰刀菌属(Fusarium)、被孢霉属(Mortierella)、毛壳属(Cheatomium)以及枝顶孢属(Acremonium)真菌的相对丰度显著提高。Spearman分析发现枝顶孢属(Acremonium)、镰刀菌属(Fusarium)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、篮状菌属(Talaromyces)和弯孢菌属(Curvularia)真菌丰度与土壤β-葡萄糖苷酶(β-GC)活性呈显著正相关。蒙特分析显示,POD、β-GC是促进秸秆还田条件下真菌群落结构分异的主要影响因子。研究结果揭示了长期秸秆还田配施化肥条件下,真菌群落结构的变异及其影响因子,对预测黄淮海平原潮土区秸秆还田条件下农田真菌群落的演替规律具有重要意义。     

有机肥对土壤NO3--N累积的影响

长期定位试验和调查取样的结果表明,土壤中NO3--N的累积量随有机肥施用量的增加而增加,过量施用有机肥会引起2 m以下深层次土壤中NO3--N的大量累积。当有机肥和无机肥配合施用时,土壤中NO3--N的累积量随总施N量的增加而增加。有机肥对土壤NO3--N累积的影响和对地下水的潜在威胁不容忽视。     

采煤塌陷区复垦土壤微团聚体中有机碳组分对施肥的响应

为阐明复垦土壤微团聚体对有机碳的固存机制,采集不同施肥措施下连续复垦6年的耕层(0-20 cm)土样,采用物理分组方法,分析微团聚体中各有机碳组分[未受保护的细颗粒有机碳(fPOC)、受物理保护的微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)、受化学或生物化学保护的矿质结合态有机碳(MOC)]储量的变化,以及SOC含量、微团聚体中各有机碳组分储量与玉米籽粒产量之间的关系.设对照(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MNPK)4个处理,另取未复垦生土(RS)和周边未破坏多年种植熟土(US)作为参照.结果显示,同CK相比,各施肥处理均显著提高了玉米籽粒产量,且以M处理的提高效果最佳. NPK处理显著降低了SOC含量,达6.02%;M和MNPK处理均显著提高了SOC含量、fPOC和iPOC储量,增幅分别为20.74%-33.44%、64.44%-115.56%和110.98%-173.17%,且以MNPK处理增幅最大;但MNPK处理显著降低了MOC储量,达13.35%.微团聚体中各有机碳组分储量与SOC含量均呈显著正相关,尤其是fPOC储量,说明复垦土壤有机碳主要固存在fPOC组分中. SOC含量与玉米籽粒产量呈极显著相关,表明该区域复垦土壤有机碳库仍未达到饱和.本研究表明连续6年复垦显著提高了土壤肥力,但同周边农田土壤相比,仍有待继续培肥;MNPK处理对提高该复垦区SOC含量的效果最佳,且增加的有机碳首先累积在fPOC组分中,因此需要长时间持续投入才能恢复土壤有机碳的稳定性.(图7表2参34)     

减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响

通过化肥减施和配施有机肥改善土壤质量,降低氮磷径流损失,提高茶叶产量及品质,为浙江省茶园化肥减施增效、改善茶园土壤环境等提供思路。试验处理分为化肥减施和有机肥配施,以100%化肥施加处理(CK)作为对照,设置化肥减施处理,分别为80%化肥(F1)和50%化肥(F2);有机肥配施处理,分别为20%有机肥配施(OF1)、50%有机肥配施(OF2)和80%有机肥配施(OF3)。分析不同处理中的土壤养分情况、氮磷径流损失量对茶园环境的影响及各处理下茶叶的产量和品质差异。结果表明,(1)茶园化肥施肥量减少20%,茶园土壤速效养分仍可以达到Ⅰ级土壤肥力标准,保证茶叶生长所需养分;随施肥量的减少,径流全氮、全磷浓度显著降低(P0.05);茶叶产量与茶叶品质均未达到显著性差异(P0.05)。(2)有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,达到最佳效果,茶园土壤中铵态氮、有效磷、有效钾含量较单施化肥有所提高,土壤养分含量达到Ⅰ级土壤肥力标准;径流全氮、全磷浓度显著降低;2017年全年茶叶产量较CK显著提高,2018年茶叶产量亦显著增加;2017年的OF1、OF2处理中夏茶(采茶日期2017年6月26日)水浸出物含量显著升高,春茶(采茶日期2017年4月29日)、夏茶、秋茶(采茶日期2017年8月20日)的酚氨比显著降低,有利于提高绿茶品质,2018年茶叶品质未达显著性差异。因此,有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,土壤养分、茶叶品质及产量均是最优的。     

亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征

作为土壤质量的重要指标,活性有机碳(SLOC)在土壤物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。本研究依托中国科学院会同森林生态试验站,于2016年12月-2017年12月,通过对亚热带常绿阔叶林(烤林)不同季节土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征。结果表明,(1)不同季节亚热带常绿阔叶林土壤养分和有效养分均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中不同季节土壤全磷含量差异不显著(P0.05)。(2)土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)具有明显的季节动态,均表现为夏、秋季较高,春、冬季较低。(3)亚热带常绿阔叶林土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中夏季和秋季差异不显著(P0.05),春季和冬季差异不显著(P0.05),夏季和秋季显著高于春季和冬季(P0.05),而不同季节SMBC/SMBN差异不显著(P0.05)。(4)土壤活性有机碳与土壤总有机碳均呈显著线性关系,说明土壤活性有机碳依赖于土壤总有机碳含量,各自从不同角度表征了土壤中活性较高部分碳的含量。(5)亚热带常绿阔叶林土壤EOC、POC、LFOC、WSOC和SMBC与SOC、TN均呈显著或极显著相关性,与TP相关性不显著;活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC、TN是亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳变化的重要影响因素。     

秸秆与秸秆生物炭对采煤塌陷复垦区土壤活性有机碳的影响

为了解农业废弃物对典型采煤塌陷复垦地活性有机碳的影响,采用盆栽培养试验,研究秸秆与秸秆生物炭对复垦3年(3 a)和7年(7 a)土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响.对复垦3 a和7 a土壤分别设置4个处理,包括不施肥(CK3与CK7)、只施氮肥(N3与N7)、氮肥与秸秆配施(NS3与NS7)以及氮肥与秸秆生物炭配施(NB3与NB7).结果表明,秸秆与秸秆生物炭均能显著提高复垦土壤TOC与各活性有机碳含量.与只施氮肥相比,施用秸秆处理的TOC、DOC、ROC与SMBC平均增幅为25.0%、46.0%、48.8%与41.5%,施用秸秆生物炭的平均增幅为37.8%、40.4%、37.2%与39.5%.秸秆生物炭对TOC的提升效应强于秸秆,对DOC与ROC的提高弱于秸秆,对SMBC影响与秸秆间无显著差异.除了复垦3 a土壤SMBC组分外,4个处理在复垦3 a土壤DOC、ROC组分与复垦7 a土壤3种活性有机碳组分从大到小均依次为NS、NB、N与CK.复垦7 a土壤的TOC、DOC、ROC与SMBC分别比复垦3 a土壤对应指标高35.2%、36.7%、31.9%与28.2%.此外,TOC分别与DOC、ROC、SMBC间呈显著的指数正相关,分别能解释DOC、ROC与SMBC变异的88.4%、84.7%与89.6%.可见,秸秆施用在短时间内对土壤活性有机碳的提升效应强于秸秆生物炭,但对土壤固碳潜力的提高弱于生物炭,二者均可以作为有益物质施用于复垦土壤中.     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

退耕土壤的碳、氮固存及其对CO2、N2O通量的影响

采样分析陇中黄土高原地区农田退耕种植苜蓿3 a、5 a、8 a后0～5、5～10、10～20 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、活性有机碳(SAOC)及矿质氮(NO3-N、NH4-N)含/储量的变化,并用静态箱-气质联用法对样地的COO2、NO2O排放通量进行了测定,研究碳氮变化对土壤CO2、N2O排放通量的影响.结果表明:(1)SOC、TN基础含量很低的贫瘠土壤退耕后表现出明显的碳、氮固存效应,有很强碳、氮固存潜力.与未退耕休闲农田相比,退耕3 a、5 a、8 a后0～20 cm SOC储量分别提高了9.12%、20.18%、34.39%,SOC平均固存率分别为0.17、0.23、0.25mg/(hm2·a).TN储量在5～10、10～20 cm增加不明显,在0～5 cm退耕3 a、5 a、8 a后储量分别提高14.29%,35.71%和64.29%,各退耕年限0～20 cm TN平均固存率均为0.2 mg/(hm2.a);(2)退耕后各年限草地土壤活性有机碳(SAOC)含量有所增加,但各层含量变化不明显,其增加量远小于SOC的增加,说明退耕初期阶段积累了较多的土壤惰性碳;NO3-N含量增加明显,0～5、5～10 cm土壤各退耕年限含量达5%的显著性差异,但退耕前后NH4-N含量无明显变化.(3)土壤CO2通量与SOC含量、SAOC含量、TN含量及N2O通量显著正相关;N2O通量与SOC含量、矿质氮含量及CO2通量显著正相关.说明在环境因素稳定的条件下,退耕后土壤碳、氮含量的增加会导致CO2、N2O排放的加剧,表现出大气CO2、N2O的"源"效应.     

不同基肥处理对山原红壤土壤理化特性、酶活性及作物产量的影响

采用完全随机区组设计,在等量养分供应条件下,以单施化肥(NPK)为对照,研究基施猪粪有机肥替代化肥的10%(M10)、20%(M20)、30%(M30)、40%(M40)4个比例对玉米不同生育期土壤养分变化及土壤酶活性的影响,为山原红壤化肥减施、有机培肥和作物增产提供科学依据.结果表明:随基施有机肥替代比例的增加土壤养分呈增加趋势,与NPK处理相比,M10处理土壤养分含量无显著变化;M20、M30、M40处理玉米拔节期至抽雄期土壤养分含量显著增加,成熟期土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量增幅分别高达7.10%-8.46%、24.18%-26.37%、13.00%-18.31%、12.43%-17.43%(P 0.05);与基肥处理前相比,M40处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加了2.64 g/kg、0.31 g/kg、15.36 mg/kg、3.96 mg/kg、16.09 g/kg.基施有机肥玉米生育期土壤转化酶、脲酶、磷酸酶总体上先增后降,转化酶、磷酸酶活性相对高峰为抽雄期,脲酶活性相对高峰为大喇叭口期,过氧化氢酶呈逐渐升高趋势;M40处理土壤转化酶、磷酸酶活性较高,由25.24 mg/g、0.262 mg/g分别增加到31.53 mg/g、0.328 mg/g,成熟期较NPK处理分别提高了80.54%、77.29%;而土壤脲酶、过氧化氢酶活性M30处理最高,成熟期较NPK处理分别增加了11.25 mg/g、1.28mL/g.同时,M30、M40处理较NPK处理相比,玉米籽粒产量由6808.38kg/hm~2提高到7860.58 kg/hm~2和7463.66kg/hm~2,分别显著提高了15.45%、9.62%(P 0.05),且M30、M40差异不显著.多因素方差分析显示基肥处理和生育时期对有机质、全氮、有效磷、转化酶和磷酸酶有极显著的交互作用,而玉米产量与土壤养分和酶活性之间总体上呈显著或极显著正相关.本研究表明在山原红壤上进行基施有机肥替代化肥,短期内能改善与土壤碳、氮、磷循环密切相关的土壤酶活性,培肥土壤,提高作物产量,替代范围在30%-40%作用效果较好.(图4表3参38)     

秸秆生物炭对菜地N_2O、CO_2与CH_4排放及土壤化学性质的影响

通过盆栽模拟试验,探究玉米秸秆生物炭施用对菜地温室气体N2O、CO2与CH4排放及土壤理化性质的影响。结果表明,生物炭施用抑制了菜地N2O排放,NB1(施N 400 kg·hm-2,生物炭20 t·hm-2)和NB2(施N 400kg·hm-2,生物炭40 t·hm-2)的N2O累积排放量分别比N处理(施N 400 kg·hm-2)低76.4%和70.7%,但抑制效应并未随生物炭用量的增加而加强。生物炭施用增强了CO2排放,但对CH4排放影响不显著。NB1和NB2累积CO2排放量分别为N处理的1.8和2.1倍,不容忽视的是,这2种处理同时增加了土壤中有机碳含量,分别比N处理高15.2%与21.3%。NB1和NB2在不降低甚至提高蔬菜产量的基础上,提高了土壤中NH4+-N含量与p H值,降低了NO3--N含量。p H值和NH4+-N含量分别平均比N处理高0.265和34.9%,NO3--N含量平均比N处理低12.7%,因此生物炭具有减排N2O与改良菜地土壤质量的巨大潜力。但生物炭引起的CO2排放以及对土壤有机碳增加的净影响效应尚需进一步研究。     

有机肥与化肥配施对黄瓜产量及土壤微生物多样性的影响

有机肥和化肥配合施用比单施化肥或有机肥具有明显的优势,但在配合施用时其对土壤生物多样性的影响方面还缺乏深入探讨。在等氮量条件下,将水葫芦(Eichhornia crassipes)有机肥(WOF处理)、猪粪有机肥(POF处理)和发酵床熟化垫料有机肥(FOF处理)分别以1∶1的比例与化肥〔w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=15∶15∶15〕配施,并以单施化肥(CF处理)和不施肥(CK处理)为对照,分析其对设施大棚黄瓜(Cucumis sativus)产量及土壤微生物多样性的影响。结果表明:采用不同有机肥与化肥配施可以获得与化肥相当或者超过化肥的产量,其中FOF处理产量最高,比CF处理提高26.77%,其次为WOF处理。有机肥与化肥配施不仅可以保持或提高黄瓜果实产量,同时可以提高果实品质,WOF、POF和FOF处理维生素C含量比CF处理增加30%左右。与CF处理相比,有机肥与化肥配施能提高氮素利用效率,但是不同来源的有机肥与化肥配施在氮素利用效率上存在明显差异。PCR-DGGE分析显示细菌群落结构可分为3大类,CK和CF处理群落结构相似,WOF和POF处理群落结构相似,FOF处理则单独成一类;不同来源的有机肥与化肥配施都能提高土壤中细菌的香农-威尔指数和丰度,与CF处理相比最高能提高5%以上。施入外源有机物质可以改变土壤的细菌群落结构,提高土壤微生物多样性,而施入化肥对土壤的细菌群落结构无显著影响。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性

为了探讨衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性,采用空间代替时间序列方法,以草坡群落阶段(Ⅰ)、灌草群落阶段(Ⅱ)、灌丛群落阶段(Ⅲ)与乔灌群落阶段(Ⅳ)的0～40 cm的土层为研究对象,研究土壤微生物特性的演变特征。结果表明：（1）从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ,土壤容重(Bulk Density,BD)、代谢熵(qCO2)显著降低(P＜0.05);非毛管孔隙度(Non-capillary Porosity,NCP)、孔隙比(Non-capillary Porosity/Capillary Porosity,NCP/CP)、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、全氮(Total Nitrogen,TN)、阳离子交换量(Cation Exchange Capacity,CEC)、土壤微生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon,SMBC)、土壤微生物量氮(Soil Microbial Biomass Nitrogen,SMBN)与土壤基础呼吸(Soil Base Respiration,SBR)显著增加(P＜0.05);pH值逐渐减小(P＞0.05)。（2）SMBC/SMBN比在5.23～6.96之间,土壤微生物以细菌为主;Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ的土壤真菌比例、SMBC/SMBN的比值与麦角固醇-C/SMBC的比值显著高于Ⅰ(P＜0.05)。研究结果丰富了该地区恢复生态学的内容,为该区域植被恢复与重建提供一定的理论依据。     

长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

农业土壤碳储量和碳固定是全球变化及碳循环研究值得关注的重要问题。水稻土是我国主要的农业土地利用类型。土壤活性有机碳和碳库管理指数是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标,因此研究长期施肥对红壤性水稻土壤活性有机碳、土壤碳库管理指数及水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。基于33年的长期田间定位试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土碳库管理指数及双季水稻产量的影响。试验设置5个处理,即对照(CK)、氮肥(N)、氮肥与磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)和无机肥与有机肥配施(NPKM)。结果表明,连续施肥33年后,不同施肥处理土壤总有机碳含量、土壤活性碳含量和碳库管理指数顺序均为NPKMNPKNPNCK。单施无机肥处理土壤有机碳增加约42.05%~60.23%,NPKM处理土壤有机碳增加约70.35%。单施无机肥对土壤活性碳含量的影响均不显著,NPKM处理对土壤活性碳含量的影响均显著;与CK相比,不同施肥处理土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳含量增幅分别为13.19%~67.70%、2.11%~23.41%、2.42%~99.37%、8.18%~31.27%,且NPKM处理效果优于单施无机肥。长期施肥处理土壤碳库管理指数均有不同程度增加,单施化肥对土壤碳库管理指数均无显著影响,NPKM处理对土壤碳库管理指数影响显著。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKMNPKNPNCK,NPKM处理的双季水稻年产量增幅最大,为109.87%~118.8%,晚稻产量高于早稻产量。因此,有机肥和无机肥配施对水稻高产稳产和提升碳库管理指数有重要的作用。     

不同牛粪化肥配施比例下水稻田-沟-塘系统的水质及植物特征

为了研究牛粪化肥配施条件下稻田-沟塘系统的水质及植物特征,以不同的牛粪化肥配施比例下的水稻田及人工沟塘系统为研究对象,定点定期采集系统水样并分析水质状况,并分析沟塘中植物和水稻的生物量及氮磷含量。结果表明:水稻田中70%化肥+30%牛粪处理的田面水TP浓度显著低于其他3种施肥处理,而各处理间COD虽有显著差异,但都处于较低水平(地表Ⅲ类水标准),TN、NO3--N和NH_4~+-N浓度没有显著差异,且水稻产量及氮、磷含量都较高;沟塘系统对稻田退水的净化效果整体达到地表水Ⅲ类标准,其中COD净化率为28. 91%～51. 77%,TP为79. 59%～91. 57%,TN为4. 19%～46. 28%,NO3--N为6. 82%～31. 26%,NH_4~+-N为7. 77%～41. 42%;沟塘系统的植物生物量以野菱(Trapa incisa)+白三叶(Trifolium repens)最高,为13. 55 t·hm~(-2),w(N)最高是羽状狐尾藻(Myriophyllum verticillatum),为16. 26 g·kg~(-1);w(P)最高是茭白(Zizania latifonia)+高羊茅(Festuca elata),为2. 91 g·kg~(-1);综合生物量和氮磷含量,N、P产出最高的分别是羽状狐尾藻和野菱+白三叶,产出量分别为100. 26和39. 43kg·hm~(-2)。因此,牛粪替代化肥处理以30%的替代量为最优,稻田-沟-塘系统能够高效净化水体中牛粪带来的TP和COD,以羽状狐尾藻和野菱+白三叶净化效果最佳。     

钝化剂与有机肥配施对土壤有效态重金属及其在生菜中累积的影响

为降低农业土壤重金属污染风险,减少农产品重金属富集,通过温室盆栽生菜试验,开展生物质炭、磷矿粉、碳酸钙和凹凸棒4种钝化剂与有机肥配施对Cu、Cd污染土壤有效态重金属及生菜累积重金属影响的研究。结果表明:(1)尽管钝化剂能降低土壤有效态重金属含量,但由于有机肥的活化作用,钝化剂与有机肥配施处理时土壤有效态重金属含量与对照相比仍有所提高;(2)与对照相比,不同配施处理均能降低生菜地上部Cu和Cd含量,单施有机肥处理生菜地上部Cu和Cd含量分别降低13%和27%,4种钝化剂与有机肥配施处理则分别降低4%～28%和2%～35%,碳酸钙与有机肥配施处理下降效果最佳;(3)相关性分析表明单施有机肥以及钝化剂与有机肥配施处理能抑制植物对Cu和Cd的吸收转运,使生菜地上部对Cu和Cd的累积降低。     

水稻小麦种植模式下长期定位施肥土壤氮的垂直变化及氮储量

为了研究不同的施肥方式对土壤全氮变化及氮储量的影响,1981年在湖北省农业科学院南湖试验站设置了施用有机肥与化肥的长期定位田间试验,2006年水稻收获后田间取样分析每个处理不同土层的全氮含量与氮储量。研究结果表明：与对照相比,单施化肥与单施有机肥0～20cm土层土壤的容重下降,化肥添加有机肥比相应的单施化肥的容重要低一些。除了对照之外,其它处理都是0～20cm土层土壤全氮含量高于其它土层,氮肥配施有机肥处理0～20cm土层土壤全氮含量最高。除了氮磷钾肥配施过量有机肥处理外,化肥配施有机肥处理土壤的全氮含量都高于单施化肥或单施有机肥处理,20～40cm土层土壤全氮含量具有相似的规律。在0～20cm土层,与对照相比,单施氮肥及氮磷肥不能增加土壤全氮储量,但是化肥配施有机肥能够增加土壤全氮的储量。单施氮磷钾肥及单施有机肥也能够增加土壤全氮的储量。在0～20cm土层,氮肥配施有机肥处理的土壤全氮储量最多,达8.82t·hm-2,而氮肥处理的氮储量最低,仅为5.38t·hm-2。在100cm深度,与单施化肥及单施有机肥相比,化肥配施有机肥都增加了土壤全氮的储量。     

基于黄潮土长期定位试验的作物产量演变特征分析

为探讨徐淮地区黄潮土长期施肥条件下作物持续高产、稳产的途径,利用始于1980年的肥料长期定位试验,对连续32 a作物产量的演变特征、可持续性以及与土壤有机质含量的相关关系进行分析。结果表明,长期施肥条件下,受气候等因素的影响,作物产量年际间存在波动,不同处理间小麦(Triticum aestivum)和玉米(Zea mays)历年产量由高到低均表现为化肥与有机肥配施(MNPK),施N、P、K肥(NPK),施N、P肥(NP),施有机肥(M),施N肥(N)和不施肥(CK),而甘薯(Ipomoea batatas)产量年际间和处理间的变化差异较大。在小麦和玉米的施肥处理中,N处理产量最低,随施肥年限增加产量下降速度快,可持续性指数分别比CK低0.161和0.063;MNPK处理比NPK和M处理分别增产14.9%和102.3%、11.5%和24.4%,且产量变异系数低,可持续性好。玉米产量的稳定性整体上高于小麦和甘薯。平衡施肥或有机肥与无机肥配施可降低作物产量对基础地力的依赖程度。增施有机肥处理(M和MNPK)土壤有机质含量呈递增趋势,积累速度为0.31~0.37 g·kg-1·a-1,小麦和玉米轮作制下砂壤质黄潮土有机质含量的适宜平衡值约为15.0 g·kg-1。化肥配施有机肥具有培肥土壤和促使作物高产、稳产的效果。