水稻光合碳在植株-土壤系统中分配与稳定对施磷的响应

为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种（中早39）,在两个施磷（0 mg·kg^-1和80 mg·kg^-1;分别记为P₀和P₈₀）条件下进行盆栽试验,同时采用¹³CO₂连续标记技术量化光合碳在水稻-土壤系统中的分配.结果表明,施磷显著增加光合碳在水稻地上部的分配,降低其在根际土的分配（P<0.05）;施磷使拔节期水稻的光合碳含量增加了70%,根系干重降低了31%.与不施磷相比,施磷显著提高了水稻地上部全碳含量0.31 g·pot^-1（P<0.05）,显著降低了水稻根冠比;施磷使进入非根际土壤微生物量的光合碳（¹³C-MBC）显著增加了0.03 mg·kg^-1,但降低其在根际土壤的分配;光合碳在非根际土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）的分配对施磷的响应不显著,但在根际土壤施磷处理显著降低了其在POC中的含量.因此,施磷增加了光合碳在水稻-土壤系统的分配,但降低了光合碳在土壤中的积累.本研究探讨施磷对水稻光合碳在水稻-土壤系统的分配及其稳定的影响,为缺磷土壤的合理施用磷肥及其对土壤有机碳积累的影响提供理论基础和数据支撑;对理解稻田土壤光合碳的传输与分配特征及其固碳潜力具有重要意义.     

控释氮肥与普通氮肥配施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响

控释氮肥与普通氮肥配施能够有效提高氮素利用效率及经济效益,研究控释/普通氮肥配比与减量单施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响,对指导该地区的玉米种植科学施氮具有重要意义。采用田间小区试验方法,设置不施氮肥(CK0)、普通氮肥(CK)、控释氮肥常量(CR1)、控释氮肥减量10%(CR2)、控释氮肥减量20%(CR3)、控释氮肥与普通氮肥3:7配施(CR4)、控释氮肥与普通氮肥5:5配施(CR5)、控释氮肥与普通氮肥7:3配施(CR6),探讨控释/普通氮素肥料不同配比对春玉米产量与产量构成、氮素利用、经济收益及土壤养分有效性的影响。结果表明:控释氮肥与普通氮肥配施有利于叶片氮素积累,增强光合作用能力,增加产量和施肥收益;配施试验各处理产量和施肥收益显著高于单施控释氮肥各处理,CR4产量最高,达到14 695 kg·hm~(-2),与CK相比增产率为25.68%。配施有利于提高成熟期土壤铵态氮和硝态氮含量,与CK相比分别提高14.18%-40.70%、88.32%-113.23%,土壤速效磷、速效钾含量低于CK,表明施用控释氮肥能够促进植株对养分的吸收。施用控释氮肥显著提高了氮肥利用效率,CR3氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均显著高于CR1,与CK相比分别提高了21.79%、14.17 kg·kg~(-1)和23.68 kg·kg~(-1)。配施处理与CK相比氮肥利用率提高了18.23%-19.11%,氮肥表观损失率降低了35.04%-40.01%,减量处理与配施处理的氮肥表观平衡指标无显著差异。综上,配施处理优于本试验其他处理,其中CR4的产量、施肥收益、各氮肥利用指标均显著高于单施控释氮肥处理,氮肥农学效率和氮肥偏生产力显著高于CR6,氮肥表观平衡指标与CR5无显著差异且优于其他处理。因此,东北春玉米最佳施氮方式为控释氮肥与普通氮肥3:7配比施用。     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx、CO2影响的研究

为了研究包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx和CO2的影响,采用水稻盆栽的方法,探讨了在水稻不同生育期内不同种类包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx和CO2的影响。结果表明,包膜尿素处理对水田土壤排放NH3、NOx和CO2均具有抑制作用,与普通尿素相比,包膜尿素LP40、LPSS、BB、SC60 NH3的挥发总量降低了5.4%~19.3%,NOx的挥发总量降低了8.1%~23.4%,CO2的挥发总量降低了1.6%~13.0%;施用包膜尿素能够抑制水田土壤NH3、NOx和CO2的排放。     

控释氮肥减量配施对土壤氨挥发和N2 O排放的影响

施用控释氮肥是提高氮素利用效率、减少氮素损失的重要途径.为研究聚合物包膜氮肥与普通尿素配比减量施用对旱作棕壤氨挥发和N₂O排放的影响,利用15N同位素标记技术,通过5个不同氮肥施用量处理,分析施肥后土壤的氨挥发和N₂O排放规律以及玉米的当季氮肥利用率.结果表明:①土壤氨挥发主要出现在施肥后的前2周,普通尿素氨挥发速率最大可达4.04 kg/（hm2·d）,最大值出现在施肥后第7天,施用配比包膜氮肥氨挥发峰值出现时间比普通尿素延迟2 d,且氨挥发总量明显降低,为2.15 kg/（hm2·d）.②对于各处理下的氨挥发总量,无氮处理（CK）为3.69 kg/hm2,常规尿素处理（NU）为18.64 kg/hm2,配比控释氮肥处理（PU1）为9.39 kg/hm2,减量配比控释氮肥处理（PU2）为6.44 kg/hm2,再减量配比控释氮肥处理（PU3）为5.02 kg/hm2.③N₂O排放规律呈现先平稳后升高的趋势,较高的N₂O排放通量集中在施肥后的55~91 d之间.N₂O排放峰值最高的是常规尿素处理,在施肥后第79天出现,达到0.299 mg/（m2·h）,施用配比包膜氮肥N₂O排放峰值均低于常规尿素处理.④施用配比包膜氮肥玉米产量高于普通尿素处理,减量配比包膜氮肥不会降低玉米产量.⑤土壤氨挥发总量与施氮量呈显著正相关.施用配比包膜氮肥相比于普通尿素可显著减少土壤氨挥发,减量配施氮肥相比于全量施肥可显著减少土壤氨挥发.因此,施用配比包膜氮肥,可在保证粮食产量的前提下减少氮肥投入,降低氮肥的气态损失,从而降低环境风险.      

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.     

包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx、CO2影响的研究

为了研究包膜尿素对水田土壤排放NH3、Nox和CO2的影响,采用水稻盆栽的方法,探讨了在水稻不同生育期内不同种类包膜尿素对水田土壤排放NH3、Nq和CO2的影响。结果表明,包膜尿素处理对水田土壤排放NH3、Nq和CO2均具有抑制作用,与普通尿素相比,包膜尿素LP40、LPSS、BB、SC60NH3的挥发总量降低了5．4％-19．3％,Nox的挥发总量降低了8．1％-23．4％,CO2的挥发总量降低了1．6％-13．O％;施用包膜尿素能够抑制水田土壤NH3、NOx和CO2的排放。