不同施肥措施对土壤活性有机碳的影响

采用田间试验,研究了不同施肥措施下,华北冬小麦-夏玉米轮作体系中潮土土壤活性有机碳含量及组分的变化特征.结果表明,施肥显著增加土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳含量,与不施肥相比,增加幅度分别为24.92～38.63 mg·kg-1和0.94～0.58 g·kg-1,其中单施有机肥对土壤水溶性有机碳含量增加作用大于配施化肥和化肥单施,单施有机肥或与化肥配施对土壤易氧化有机碳的提升效果优于单施化肥.有机肥或化肥单施对土壤微生物量碳没有显著促进作用,而有机肥与化肥配施土壤微生物量碳含量分别增加36.06%和20.69%;土壤易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比例变化范围分别为8.41%～14.83%、0.47%～0.70%和0.89%～1.20%,施肥显著提高了土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳比例,不同施肥措施对水溶性有机碳的提升效应没有显著差异.有机肥与化肥配施对易氧化有机碳的比例提升作用大于有机肥或化肥单施,同时显著增加土壤微生物量碳比例,但有机肥或化肥单施对土壤微生物量碳比例没有显著作用.可见,在试验地条件下,有机肥与化肥的适当配施对于增加土壤活性有机碳含量和有效调控其关键组分具有重要作用.     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.     

有机无机肥长期配施对果园土壤碳库及温室气体排放的影响

有机肥的施用可以提高土壤总有机碳和活性有机碳含量,在改善土壤质量,提升土壤肥力方面有重要意义.设4个处理：不施肥（CK）、单施有机肥（M）、单施化肥（NPK）和有机无机肥配施（MNPK）,研究长期有机无机配施下土壤有机碳和其活性组分含量变化,分析不同施肥措施对温室气体排放的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,与CK处理相比,MNPK处理的土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（EOC）和颗粒有机碳（POC）含量分别增加了82.84%、66.30%、21.12%、93.28%和145.80%.NPK处理对土壤总有机碳和有机碳组分含量无显著差异.有机无机配施有利于提高土壤碳库活度指数（LI）、土壤碳库指数（CPI）和土壤碳库管理指数（CPMI）,LI和CPI的增加是CPMI增加的主要原因.相关分析表明土壤有机碳组分和CPMI与温室气体排放呈显著正相关关系;有机无机配施增加了CO₂累积排放量和增温潜势（GWP）,但却能够降低温室气体排放强度（GHGI）;MNPK处理产量最高,为56365 kg ·hm^-2,较CK处理（29073 kg ·hm^-2）提高了93.87%.因此,旱地苹果园有机无机肥配施,可促进有机碳的累积,稳定土壤碳库,更有利于果园的可持续发展.     

紫色土坡耕地C、N与微生物C、N变化及其耦合特征

以紫色土坡耕地为研究对象,综合探讨不同坡度变化下植被/裸地小区以及长期不同施肥处理下紫色土坡耕地土壤C、N与微生物C、N变化及其耦合特征.结果表明:植被覆盖小区总有机碳(TOC)变化为49.0~63.9 g·kg-1,裸地TOC变化为47.4~50.8 g·kg-1,并随坡度增加逐渐下降;植被小区微生物碳(MBC)为0.9~3.45 g·kg-1,而裸地小区MBC仅为0.1~0.68 g·kg-1.不同施肥处理下坡耕地土壤TOC为57.0~64.5 g·kg-1,施加有机肥处理土壤的TOC含量高于其他施肥方式.植被小区总氮(TN)为2.6~4.2 g·kg-1,裸地小区TN含量为1.6~5.5 g·kg-1,植被小区微生物氮(MBN)高于裸地小区;不同施肥处理下TN含量随土层深度增加呈显著下降,有机肥和秸秆与化肥配施相比单一施加氮肥对土壤MBN的增加更为显著.有机肥及其与化肥配施下土壤C/N比为10~17,而秸秆及其与化肥配施土壤C/N比为8~13,单施氮肥为12左右,增施有机肥和秸秆还田有利于保持土壤C/N的稳定提高;同时,施肥有利于提高微生物熵,增加土壤中活性有机碳的比例;紫色土坡耕地MBC和TN具有显著的耦合特征(R2=0.66).     

有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

目前有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响特征及机制还不够明确.为探究有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的的影响,采集施肥处理为：不施肥(CK)、单施化肥(NP)、 50%有机肥替代化肥[1/2(NPM)]和100%有机肥替代化肥(M)的土壤进行有机碳室内矿化培养研究,探究有机肥替代化肥条件下土壤有机碳变化特征及活性有机碳变化.结果表明,有机肥替代化肥显著提高土壤pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)和C/N.培养期间,各处理土壤有机碳矿化速率均表现为初期(第2～4 d)大幅下降,中期(第4～20 d)小幅度下降,末期(第20～60 d)趋近于平稳.施肥后土壤有机碳累积矿化量显著增加了7.9%～27.7%,与NP处理相比,1/2(NPM)处理土壤有机碳累积矿化量降低了5.2%,M处理则增加了12.2%.矿化培养前,有机肥替代化肥对土壤易氧化有机碳(ROC)无显著影响,显著增加了微生物量碳(MBC)含量,1/2(NPM)处理显著增加可溶性有机碳(DOC)含量,M处理则显著降低.培养60 d后,各处理土壤活性有机碳含量较初始含量均有所减少,其中MBC减少量最多,为3...     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.     

外加可溶性碳、氮对不同热量带土壤氨挥发的影响

在室内条件下采用静态吸收法,研究了外加可溶性碳、氮对不同热量带经长期施肥的3种农田土壤:黑土、潮褐土和红壤氨挥发的影响.结果表明,施用氮肥显著促进了土壤氨挥发,在单施氮肥和可溶性碳配施氮条件下,不同热量带土壤氨挥发量从高到低分别为潮褐土(14.3、 7.37 mg·kg~(-1)),黑土(1.52、 1.11 mg·kg~(-1)),红壤(0.998、 0.402 mg·kg~(-1)).添加可溶性碳显著减少土壤因施氮肥产生的氨挥发量,其中黑土减少27.0%,潮褐土减少48.5%,红壤减少60.0%.在黑土、潮褐土长期不同施肥土壤中,单施氮肥后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤,与可溶性碳配施氮后氨挥发量变化规律相反;在红壤长期不同施肥土壤中,单施氮肥和可溶性碳配施氮后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤.研究结果还表明,外加可溶性碳、氮后,潮褐土铵态氮含量的减少幅度和硝态氮含量的增加幅度均显著高于黑土和红壤,说明潮褐土中氮素损失潜能大.     

秸秆连续还田配施化肥对稻-油轮作土壤碳库及作物产量的影响

依据田间连续7 a秸秆还田定位试验,探讨秸秆还田配施化肥对巢湖地区农田土壤剖面（0~20、20~50和50~80 cm）的土壤总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、颗粒有机碳（POC）、活性有机碳（LOC）、碳库管理指数（CPMI）和作物产量的影响.试验设置无秸秆还田+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF1）和秸秆还田+80%常规施肥（SF2）这4个处理,分析不同土层土壤总有机碳和组分含量、CPMI和油菜-水稻产量的变化规律.结果表明,以CK为参考,常规施肥和秸秆还田配施化肥均提高了垂直剖面土壤总有机碳和组分的含量,且不同土层土壤总有机碳和组分的含量随土层深度增加而逐渐降低.在0~20 cm土层,与F处理相比,SF1和SF2处理显著提高TOC、DOC、POC和LOC的含量,增幅分别为：14.23%~28.97%、7.86%~27.01%、16.46%~24.24%和5.89%~6.64%（P<0.05）;在20~50 cm土层,SF1较F处理的TOC和LOC的含量显著增加9.43%和8.34%（P<0.05）,SF2较F处理的DOC和POC的含量显著增加17.51%和65.83%（P<0.05）;在50~80 cm土层,各处理间土壤总有机碳和组分的含量均无显著差异.秸秆还田配施化肥对土壤碳库管理指数影响显著,SF1较F处理显著提高0~50 cm土层的CPMI,而F处理的CPMI在50~80 cm土层最大,但各处理间均无显著差异.秸秆还田配施化肥对作物产量具有显著提升作用,且SF1处理的产量最高,SF1较F处理的水稻、油菜和周年产量分别显著增加6.19%、7.67%和6.54%（P<0.05）.总的来说,稻-油轮作模式下秸秆还田配施化肥对提高巢湖地区土壤碳库、土壤肥力和作物产量具有重要意义.     

不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳的影响

研究不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳变化特征的影响,为酸性紫色土修复提供科学依据.以紫色土为研究对象,设置不施肥（CK）、单施化肥（F）、化肥配施石灰（SF）、化肥配施有机肥（OM）、化肥配施生物炭（BF）和化肥配施酒糟灰渣（JZ）共6个处理.比较不同改良剂施用下酸性紫色土的团聚体组成情况,以及各粒级团聚体有机碳分布规律,结合团聚体稳定性指标,明确不同改良剂对酸化紫色土团聚体结构的影响.结果表明,施肥处理均显著提高土壤pH,以JZ处理效果最显著,施肥均显著提高土壤有机质含量,以OM处理效果最好,BF和OM处理显著降低土壤容重,同时SF和BF处理显著提高土壤含水率（P < 0.05）;各处理均以 < 0.25 mm粒级团聚体为优势粒级,施肥能显著提高大团聚体（直径 > 0.25 mm的团聚状结构单位）的含量,同时施肥处理均显著提高了土壤几何平均直径（GMD）、平均重量直径（MWD）和R_0.25值（> 0.25 mm团聚体含量）,降低分形维数（D）和团聚体破坏率（PAD）值（P < 0.05）,促进了土壤团聚体的团聚化和稳定性,以OM处理效果最好;与CK处理相比,施肥能显著提高土壤有机碳含量31.71%~209.67%,其中以OM处理最显著;不同处理土壤有机碳主要分布在大团聚体中,与CK处理相比,各处理显著提高大团聚体中有机碳贡献率为19.34%~47.76%,其中OM处理效果最为显著（P < 0.05）.综合来看,化肥配施有机肥能促进酸性紫色土大团聚体的形成,提高土壤团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量,是改善酸性紫色土土壤结构和提升土壤质量的有效措施.     

水稻碳氮吸收、分配与积累对施肥的响应

以亚热带典型稻田生态系统长期定位试验为对象,研究等氮条件下不同施肥方式对水稻植株碳氮吸收、分配与积累的影响,分析了水稻碳氮的积累关系.结果表明,低量有机肥结合化肥配施能有效促进碳素在水稻植株体内的分配.有机-无机肥配施处理下水稻茎叶和籽实中氮含量相对较高,分别为8.9～10.2 g·kg-1和11.9～14.8 g·k...     

不同肥料种类对稻田红壤碳氮淋失的影响

土壤中碳、氮淋失降低土壤肥力,污染水体环境.为探究不同施肥种类对稻田红壤碳氮淋失影响,本试验依托中国科学院千烟洲生态站(114°53’E,26°48’N)1998年建立的红壤稻田长期定位控制试验,选用负压法采集土壤溶液,研究秸秆还田(ST)、有机肥(OM)、化肥(NPK)对土壤碳、氮淋失状况及时间动态的影响.结果表明:1稻田土壤中氮素淋失以铵态氮(NH+4-N)为主,施用NPK使土壤中NH+4-N(1.2 mg·L-1±0.1 mg·L-1)淋失最严重,施用OM使土壤中可溶解性有机碳(DOC)(27.3 mg·L-1±1.6 mg·L-1)淋失最严重,且土壤中DOC和NH+4-N均在水稻营养生长期淋失最严重(P<0.05);2施用OM与NPK可以增加稻田红壤中NH+4-N、DOC、总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量,且施用NPK增加TN效果最显著,施用OM增加SOC最显著;3土壤渗漏液中DOC含量与稻田红壤中SOC含量呈显著正相关(P<0.01),土壤渗漏液中NH+4-N含量与稻田红壤中TN含量呈显著正相关(P<0.01).     

长期定位有机物料还田对关中平原夏玉米-冬小麦轮作土壤NO排放的影响

农田土壤是大气光化学活性气体一氧化氮(NO)的主要人为源之一.为定量研究有机物料还田对NO排放的影响,利用静态暗箱法对关中平原26 a长期定位施肥夏玉米-冬小麦轮作农田NO排放通量进行周年(2016年6月至2017年6月)观测.除对照(CK)处理全年不施肥外,田间设3个施肥处理,冬小麦季分别为全化肥(NPK,165 kg·hm~(-2))、化肥加秸秆[NPKS,(165+40)kg·hm~(-2)]和化肥加牛粪[NPKM,(50+115)kg·hm~(-2)];夏玉米季均施等量化肥(188 kg·hm~(-2)).观测期内,CK处理NO排放通量较小[12.2 g·(hm~2·d)~(-1)];各施肥处理均在夏玉米播种、施肥和冬小麦施肥后出现排放峰,其中NPK处理峰值最高[112.0 g·(hm~2·d)~(-1)].各处理NO年排放总量和排放系数分别为0.13~0.57 kg·hm~(-2)和0.04%~0.12%.NPKS和NPKM处理年排放总量较NPK分别减少17.6%和增加68.0%(P0.05).与NPK处理相比,NPKS和NPKM冬小麦季排放总量降低41.1%~60.0%(P0.05);但夏玉米季增加25.2%~292.1%(P0.05).冬小麦季添加有机物料有效降低NO排放,而夏玉米季NO排放增加则与土壤有机质含量有关.     

化肥减量与有机物料添加对华北潮土微生物氮循环功能基因丰度和氮转化遗传潜力的影响

有机物料作为生态友好型的化肥替代品为农业生态系统带来了巨大的经济和环境效益.然而,在化肥减量的基础上添加有机物料会对土壤氮（N）循环产生何种影响依旧知之甚少.在此,设置了常规施肥（NPK）、化肥减量（NPKR）、化肥减量配施秸秆（NPKRS）、化肥减量配施有机肥（NPKRO）、化肥减量配施秸秆和有机肥（NPKROS）共5种施肥处理,采用实时定量PCR方法测定微生物N循环功能基因丰度,并估算微生物N转化遗传潜力.结果表明,与NPK处理相比,有机物料添加显著增加了参与有机N分解、N固定和N还原的异养微生物数量,而降低了执行氨氧化的自养微生物丰度.因此,异养微生物的比例增加,自养微生物的比例降低.施肥措施变化显著提高了微生物N存储和气态N排放潜力,降低了NO₃^-淋溶潜力,N₂ O还原潜力也有所提升.基于距离的冗余分析（db-RDA）表明,5种施肥处理间N循环功能基因丰度差异显著（PERMANOVA,P=0.002）,NH₄⁺是驱动这种变化的关键因子,施用有机肥有利于异养N循环功能微生物,并且同时加入秸秆增强了这种影响.Pearson相关分析表明N存储潜力和气态N排放潜力均与NH₄⁺含量显著负相关;NO₃^-淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH₄⁺含量显著正相关.综上所述,在化肥减量基础上添加有机物料有利于增加农田土壤N库,降低土壤N淋溶损失,甚至在特定环境下可以降低N₂ O排放的环境风险.     

长期秸秆还田对塿土耕层土壤有机碳库的影响

在关中平原塿土(土垫旱耕人为土)上施用化肥的条件下,进行不同用量玉米秸秆直接还田(低秸9 375 kg·hm^-2,中秸18 750 kg·hm^-2,高秸37 500 kg·hm^-2)、间接还田(厩肥,37 500 kg·hm^-2)的长期定位试验21 a,观测和分析了耕层土壤有机碳的储量及氧化稳定性等的变化。结果显示,与单施化肥相比,秸秆直接或间接还田均可显著提高土壤有机碳含量,耕层土壤有机碳储量分别增加了12%(低秸)、24%(中秸)、41%(高秸)和39%(厩肥)。施用秸秆和厩肥21 a,土壤有机碳累积系数平均分别为5.6%和7.2%。秸秆直接还田和厩肥均使土壤有机碳的氧化稳定性降低,胡敏酸的能态升高且保持相对稳定。以上结果表明,秸秆直接或间接还田不仅能显著提高土壤有机碳储量,也能明显改善土壤有机碳的活性和质量,是提高农田固碳能力、促进农业可持续性的重要措施。     

长期施肥措施下稻田土壤有机质稳定性研究

采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对典型稻田生态系统长期定位试验的土壤有机质(SOM)结构进行分析,探讨不同施肥处理下表层与深层土壤有机质的分布差异及其稳定性机制.结果表明,长期不同施肥措施下稻田表层土壤有机碳(SOC)含量以有机-无机肥配施处理最高,其中高量有机肥(HOM)、低量有机肥(LOM)和秸秆还田(STW)处理较对照(CK)处理分别增加了18.5%、12.9%和18.4%.土壤有机质的化学结构也存在一定的差异性,与CK相比,施肥处理均增加了土壤中化学抗性化合物(脂族性、芳香族)、碳水化合物以及有机硅化合物的官能团吸收强度,其中HOM、LOM和STW处理最为明显.以烷烃类化合物为例,HOM、LOM和STW处理下其吸收强度为0.30、0.25和0.29,较CK分别增加了87%、56%和81%.表层土壤有机质各官能团的吸收峰强度皆高于深层土壤,同样以HOM、LOM和STW处理的差异最显著.本研究结果揭示了长期有机-无机肥配施下对亚热带稻田土壤有机质较丰富的化学抗性官能团结构的影响,贡献于其较高的有机质含量,这也从一方面揭示了稻田土壤有机质积累的化学稳定机制.     

有机肥施用量对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

为探明有机肥施用量对塿土有机碳组分和团聚体稳定性的影响,通过培养试验,在有机肥不同施用量(0%、1%、2%和4%,分别表示为T0、T1、T2和T4)和不同培养时间(120、180、240、300和360 d)下研究了土壤有机碳(SOC)组成如轻组有机碳(LFOC)、多糖、纤维素、水溶性有机碳(WSS)、富里酸碳(FAC)、胡敏酸碳(HAC)含量以及团聚体稳定性的动态变化.结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳及其组分,且随有机肥用量的增加而增加,与T0处理相比,培养至360 d时,T1～T4处理SOC、LFOC、多糖、纤维素、WSS、FAC、HAC含量和HAC/FAC比值分别增加了15. 3%～83. 2%、6. 8～15. 9倍、8. 5%～46. 4%、39. 3%～122. 6%、35. 7%～112. 9%、3. 3%～46. 9%、42. 5%～88. 3%和28. 5%～38. 6%;随着培养时间的延长,SOC和HAC含量呈降低趋势,LFOC先增加后降低,FAC和HAC/FAC比值呈现波动变化,多糖含量呈增加趋势.施用有机肥,降低了土壤中 2 mm力稳性团聚体的含量,增加了土壤中 0. 25 mm水稳性团聚体的含量,培养至360 d时,与T0处理相比,T4处理使水稳性团聚体平均重量直径(WMWD)增加了58. 6%,使团聚体的破坏率(PAD)降低了22. 2%.相关分析表明,有机碳及其组分间多数具有显著的相关关系,有机碳组分(除多糖外)与团聚体稳定性间也具有显著相关性.通径分析表明,土壤HAC含量和 2 mm力稳性团聚体的含量对力稳定性团聚体的平均重量直径(DMWD)具有显著的直接作用(P 0. 05); 2 mm和0. 25 mm水稳性团聚体的含量对WMWD具有极显著直接作用(P 0. 01);0. 25 mm水稳性团聚体的含量直接影响到团聚体PAD,SOC和WSS通过影响0. 25 mm水稳性团聚体的含量而间接影响到PAD.