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)     

配施解磷菌肥对采煤塌陷区复垦土壤磷有效性的影响

选取采煤塌陷区复垦5 a的土壤为对象,采用田间小区试验方法,研究解磷菌肥对复垦土壤无机磷形态及磷吸附-解吸特性的影响。结果表明,配施解磷菌肥可以提高复垦土壤有效磷含量,提高土壤Ca_2-P、Ca_8-P和闭蓄态磷(O-P)含量,降低Al-P、Fe-P和Ca_(10)-P含量。Ca_2-P含量、Ca_8-P含量与有效磷含量之间存在极显著正相关关系(P0.01),相关系数分别为0.997和0.926,对提高有效磷含量的贡献较大。有机肥+化肥+解磷菌肥(MCFB)处理可显著降低土壤对磷的吸附常数(K)和土壤最大缓冲容量(MBC)。与不施解磷菌肥处理相比,施用解磷菌肥处理对土壤最大吸附量(Xm)的影响较小。解磷菌肥可以提高复垦土壤磷的最大解吸量和解吸率,提高土壤磷素有效性。配施解磷菌肥对土壤有机质含量有一定影响,MCFB处理可以显著提高玉米产量,比有机肥+化肥处理提高3.82%。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响

采用完全随机区组设计,研究在等量养分供应条件下,生物菌剂(MA)与有机肥(OF)以及无机肥(IF)配施对矿区复垦土壤养分及微生物学特性的影响,为矿区复垦土壤生物培肥、快速熟化提供科学依据.结果表明:生物菌剂与肥料配合施用能显著增加土壤养分含量,土壤有机质和全氮含量以MA+OF处理最高,分别比CK增加了42.60%和36.43%,土壤全磷、有效氮和有效磷含量则以MA+IF处理最高,分别比CK增加了24.40%、210%和460%;菌剂与肥料配施能显著增加土壤中微生物数量和生物量(P0.05),细菌与微生物总量以MA+OF+IF处理最高,微生物量碳氮以MA+OF处理最高;与未配施菌剂处理相比,配施菌剂后土壤细菌数量增加了35.73%-53.69%,微生物量碳和氮分别增加了15.30%-28.33%和12.55%-23.23%;菌剂与肥配施能显著提高土壤酶活性,与CK相比,MA+OF+IF处理的土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和转化酶活性分别提高了20.66%、40.91%、77.04%和77.06%.相关分析表明土壤养分和微生物学特性指标之间关系密切,可用来评价复垦土壤肥力状况.主成分分析进一步表明,不同培肥处理复垦土壤质量表现为MA+OF+IFMA+OFOF+IFMA+IFOFIFCK.综合分析得出,有机肥与无机肥配施菌剂更有利于提高土壤肥力和土壤微生物特性,改善复垦土壤微生态环境.     

复垦土壤团聚体稳定性和胶结物质对不同施肥的响应北大核心CSCD

土壤团聚体的组成和稳定性是评价土壤质量的重要指标,土壤胶结物质是团聚体形成的物质基础,两者密切相关.通过研究不同施肥处理下团聚体胶结物质含量的变化,阐明采煤塌陷区复垦土壤团聚体的分布与形成机制.设不施肥(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(MNPK)4个处理,另取未复垦生土(RS)和周边未破坏多年种植的熟土(US)作为参照.采集耕层(0-20 cm)非扰动的土样,利用干筛法分析团聚体(> 2、0.25-2、0.053-0.25 mm)和粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例,测定团聚体有机胶结物质(多糖、富里酸、胡敏酸和有机碳)和无机胶结物质(碳酸钙和颗粒组成)的含量.结果表明,同RS相比,各施肥处理均显著提高了> 0.25 mm机械稳定性团聚体的数量(R0.25),增幅为5.32%-5.94%,但是均显著降低了平均重量直径(mean weight diameter,MWD)(除M处理外),降幅为7.51%-9.83%,而M处理显著提高了几何平均直径(geometric mean diameter,GMD),增幅为5.65%.同CK相比,各施肥处理对大团聚体(> 0.25 mm)以及粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例无显著影响,仅M和MNPK处理显著降低了微团聚体(0.053-0.25 mm)的分布比例,降幅为49.45%-62.40%.各施肥处理对富里酸含量无显著影响.NPK处理仅显著降低了土壤有机碳含量.M处理显著提高了土壤有机碳和碳酸钙含量,却显著降低了土壤黏粒含量.而MNPK处理显著提高了土壤各胶结物质含量(除富里酸和黏粒外).胶结物质与机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性的冗余分析结果表明,各胶结物质中,仅胡敏酸对机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的解释率达到了显著水平(P <0.05),能够解释57.1%机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化,并且其单独贡献率为75.9%.综上所述,经过6年培肥,同未复垦土壤相比,各施肥处理显著提高了大团聚体的数量,但同周边农田土壤相比,仍有待进一步培肥提高团聚体稳定性;MNPK处理是提高该复垦土壤有机胶结物质含量最有效的措施,胡敏酸是影响该复垦土壤机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的唯一显著的胶结物质.(图5表6参36)     

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)     

长期增施有机肥对土壤不同组分有机磷含量及微生物丰度的影响

为探究不同施肥模式对土壤不同组分有机磷(Po)含量,细菌、真菌、有机磷转化相关微生物(phoD微生物)丰度和碱性磷酸酶(ALP)活性的影响。以长期施肥定位试验点土壤为试验材料,采用单因素随机区组设计,共选取不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)、施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(NPKM)5个处理。结果表明:与CK和NK处理相比,M处理土壤有机磷含量显著提高52.3%和47.8%,NPKM处理有机磷含量显著提高34.7%和30.6%。M处理土壤有效磷含量分别为CK和NK处理的34.2和31.0倍,NPKM处理有效磷含量分别为CK和NK处理的25.3和23.0倍。与CK处理比较,M和NPKM处理土壤活性Po、中度活性Po、中稳性Po和高稳性Po含量显著增加。M和NPKM处理土壤细菌、真菌、phoD微生物丰度和ALP活性均显著高于CK、NK和NPK处理。土壤活性Po、中度活性Po、中稳性Po和高稳性Po含量与phoD微生物丰度呈显著正相关(P0.05);活性Po、中稳性Po和高稳性Po含量与ALP活性呈显著正相关(P0.05),且不同组分有机磷受phoD微生物丰度和ALP活性的影响程度由大到小依次均为高稳性Po、活性Po、中稳性Po和中度活性Po。土壤增施有机肥增加了土壤有机磷及不同组分有机磷含量,提高了细菌、真菌、phoD微生物丰度和ALP活性。     

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.     

磷细菌肥对采煤塌陷区复垦土壤放线菌群落的影响

为了解磷细菌肥对采煤塌陷区复垦土壤放线菌群落的影响,采用Illumina高通量测序的方法,对土壤复垦5年后的放线菌群落结构及多样性进行分析,并结合冗余分析(RDA)研究放线菌群落与土壤化学性质的相关关系.结果表明:有机肥+磷细菌肥处理可以提高复垦土壤放线菌的数量.采煤塌陷复垦土壤中放线菌的优势菌群是链霉菌属(Streptomyces)和假诺卡氏菌属(Pseudonocardia),其丰度范围分别为12.28%-15.21%、8.93%-11.49%.配施磷细菌肥处理可以降低链霉菌属的相对丰度,提高假诺卡氏菌属的相对丰度.有机肥+磷细菌肥处理能够提高放线菌的Shannon-Wiener和Simpson多样性指数,对Pielou均匀度指数影响较小.RDA结果显示,土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮是造成复垦土壤放线菌群落丰度和多样性差异的主要原因.综上认为,有机肥+磷细菌肥处理对复垦土壤放线菌群落的提高作用明显,可以在一定程度上加快土壤的熟化进程.     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

减氮配施有机肥对土壤碳库及玉米产量的影响

设减施氮肥(减氮20%A_1、减氮40%A_2)2个水平,配施有机肥(设不配施B_0、有机肥B_1、生物有机肥B_2)3个水平和不施氮(CK_0)、常规施氮N100%(CK_1)两个对照试验,研究减氮配施有机肥对川中丘陵土壤微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)及玉米产量的影响,为川中丘陵玉米生产可持续的土壤肥料管理提供科学依据。结果表明,随施氮量的减少,MBC、TOC、LOC、CPMI均逐渐降低。与常规施氮(CK_1)相比,减氮20%、40%(A_1B_0、A_2B_0)处理MBC分别降低25.6 mg·kg~(-1)、35.08 mg·kg~(-1),TOC降低9.29%、26.46%,LOC降低3.88%、13.14%,CPMI降低1.32%、7.98%。减氮配施有机肥显著提高MBC、TOC、LOC、CPMI及产量。与不配施有机肥相比,减氮20%配施有机肥(A_1B_1、A_1B-2)TOC分别提高19.29%、37.26%,LOC提高24.54%、42.13%,CPMI提高25.13%、44.06%,产量提高14.8%、19.4%。减氮20%、40%配施有机肥处理土壤有机碳库总体变化趋势为A_1B-2A_1B_1A_2B_1A_2B_2。与CK_1相比,A_1B-2玉米产量提高495.79 kg·hm-~(2),MBC增加21.95 mg·kg~(-1),TOC增加25.50%,LOC增加36.81%,CPMI提高42.17%。土壤微生物量碳、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数与产量存在极显著相关性(P0.01)。活性有机碳与微生物量碳、总有机碳、碳库管理指数均存在极显著相关性,说明活性有机碳能很好地反映土壤肥力特性。减氮20%配施生物有机肥是促进土壤碳库积累、提高产量的推荐施肥措施。     

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。     

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。     

黄土旱塬垄膜沟播小麦产量及土壤微生物量对施肥的响应

垄膜沟播是黄土旱塬麦田一种典型种植方式,覆膜条件下不同肥料肥效及其对微生物群落结构的影响均不同.在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过2年大田试验系统分析传统农户施肥(FF)、监控施肥(MF)、监控施肥配施有机肥(MFM)和监控施肥配施生物有机肥(MFB)4种施肥措施对冬小麦产量形成及土壤微生物量碳、氮和磷的影响.结果表明,通过优化平衡施肥可显著提高黄土旱塬冬小麦产量,其中MFB处理籽粒产量最高,达4 107-5 400 kg/hm2,较FF处理高14.5%-23.2%(P0.05).不同施肥措施主要通过影响成穗数来影响冬小麦的产量形成,对冬小麦穗粒数和千粒重影响均不显著.土壤微生物量受冬小麦生育期进程和施肥措施共同影响,其中微生物量碳在拔节期至扬花期最高,微生物量氮、磷均在拔节期达最高值.不同生育期间土壤微生物量碳、氮和磷的变化率总体在50%以下,而优化施肥措施对土壤微生物量碳、氮和磷的平均贡献率则可达90%.配施生物有机肥或配施有机肥较单施化肥可显著提高冬小麦生育期土壤微生物量碳、氮和磷,但MFM和MFB处理间的土壤微生物碳和氮差异不显著,而MFB处理由于混合磷细菌的作用,其土壤微生物量磷较MFM处理高19.8%-47.1%(P0.05).各处理土壤微生物量碳氮比和碳磷比分别在6.9-9.8和14.4-41.0,且均在冬小麦扬花期达最大值.综上所述,在黄土旱塬垄膜沟播种植条件下,通过监控施肥配施生物有机肥可有效提高冬小麦产量和土壤微生物量.     

长期施肥对大麦生育期双季稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响

长期有机无机肥配施定位试验条件下,关于不同施肥处理对稻田土壤微生物特性方面的研究目前还较少。为探明大麦(Hordaum vulgare L.)各个生育时期不同施肥处理对大麦-双季稻三熟制种植模式中稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响,以湖南宁乡长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法和化学分析法系统分析了长达28年5种施肥处理之间(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥)稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商及大麦产量的差异。结果表明,大麦各主要生育时期,长期施肥均能提高土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商,各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均随生育期推进呈增加的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;其中,化肥、秸秆还田、30%有机肥和60%有机肥处理土壤微生物生物量碳含量分别比无肥增加20.04%、26.47%、45.94%和51.42%,土壤微生物生物量氮含量分别比无肥增加12.87%、18.42%、32.16%和36.55%。60%有机肥和30%有机肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均为最高,均显著高于其他处理,其大小顺序表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田化肥无肥。各施肥处理大麦产量分别比无肥增产357.6、683.0、721.2和782.1 kg·hm-2。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物商,有机肥与化肥配施对提高土壤肥力和增产效果最好。微生物生物量碳、氮及微生物商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。     

秸秆还田配施氮肥对砂姜黑土有机质组分与碳库管理指数的影响

在安徽蒙城砂姜黑土上进行4 a的秸秆还田定位试验,研究砂姜黑土耕层土壤有机质组分和碳库管理指数的变化特征,分析不同有机质组分、作物产量以及碳库管理指数之间的相关性。结果表明,秸秆还田显著提高了砂姜黑土耕层土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数(P0.05),秸秆还田配施360~720 kg·hm-2氮肥较秸秆还田但不施肥土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数分别提高10.1%~15.8%、20.4%~32.5%和41.7%~74.6%。秸秆还田且配施540 kg·hm-2氮肥处理土壤活性有机质含量增幅最高,且主要提高了惰活性有机质组分含量。玉米产量与土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数均表现为显著相关(P0.01)。秸秆还田配施氮肥促进了土壤有机质质量水平,尤其是与540 kg·hm-2氮肥配施对土壤有机质含量的提高效果显著。     

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。     

不同施肥模式下硝化抑制剂DCD与生物炭对菜地N_2O排放和土壤特性的影响

通过田间试验,采用静态箱-气相色谱法研究不同施肥模式下硝化抑制剂(DCD)和生物炭对菜地土壤氧化亚氮(N2_O)排放及土壤特性的影响。试验包括单施化肥氮与有机肥替代25%化肥氮2种施肥模式,共设6个处理:(1)单施化肥氮(CF);(2)单施化肥氮DCD(CFDCD);(3)单施化肥氮生物炭(CFBC);(4)有机肥替代25%化肥氮(MF);(5)有机肥替代25%化肥氮DCD(MFDCD);(6)有机肥替代25%化肥氮生物炭(MFBC)。研究结果表明,施氮量为225 kg·hm-2条件下,有机肥替代25%化肥氮处理较单施化肥氮处理显著降低了菜地N2_O累积排放量和土壤硝态氮含量,降幅分别为46.9%和30.7%。整个菜心季土壤N2_O总排放量与收获季0~15 cm土层土壤硝态氮含量之间呈极显著的线性正相关关系,表明有机肥部分替代化肥氮一定程度上改变了土壤中氮素营养的存在形态及氮转化路径。CFDCD和CFBC处理较CF处理显著降低了土壤N2_O排放,降幅达72.8%和38.8%,MFDCD和MFBC较MF处理土壤N2_O排放减少了44.9%和10.3%,表明在本试验条件下,DCD处理抑制菜地N2_O排放的效果相对高于生物炭处理,而生物炭抑制菜地N2_O排放的效果在单施化肥氮模式下表现得更明显。与此同时,DCD和BC配施处理均有效降低了土壤硝态氮的积累,且DCD处理在整个菜心生长季0~15 cm土壤铵态氮含量明显高于相同施肥模式下的其他处理。综上可知,有机肥部分替代化肥氮模式、生物炭与DCD的添加均能有效抑制菜地土壤N2_O的排放并降低土壤硝态氮水平。本研究结果可为调控菜地土壤N2_O气体排放提供提供参考。     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤、水稻土和潮土中，土壤微生物量、土壤酶活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理＞单施有机肥处理＞单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小顺序为有机肥配施无机肥处理＞单施无机肥处理＞单施有机肥处理。从土壤类型来看，土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性大小以水稻土最大，潮土次之，红壤最小。３种土壤的微生物量、土壤酶活性在培养的４５～６０ｄ之间分别达到最大值，以后逐渐下降。部分单施无机肥处理的土壤微生物量、土壤酶活性最大值比单施有机肥处理、有机肥配施无机肥处理提前１５ｄ。相关分析表明，有机肥配施无机肥处理及单施有机肥处理，３种土壤的土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶及速效养分呈显著或极显著的相关性；单施无机肥处理中，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖转化酶、蛋白酶、脲酶显著或极显著相关，与部分速效养分相关不显著。     

不同有机肥对矿区复垦土壤氮素矿化的影响

为揭示同一施氮水平下不同有机肥对矿区复垦土壤的氮素矿化过程的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,在200 mg/kg施氮水平下(以全氮计),施用鸡粪、猪粪和牛粪,并以不施肥处理为空白对照,在培养温度为20℃和30℃下,进行为期161 d的室内恒温培养试验,分析不同有机肥对矿区复垦土壤氮素矿化的影响,从而为矿区复垦土壤的快速培肥熟化提供理论科学依据.结果表明:(1)在整个培养时期,各施肥处理的硝态氮含量、硝态氮累积量以及累积矿化量总体呈上升趋势,尤其在培养56-84 d迅速增加.在培养结束时(161 d),不同施肥处理的硝态氮含量、硝态氮累积量以及累积矿化量总体表现为鸡粪处理猪粪处理牛粪处理空白处理(P 0.05).(2)培养初始(0 d),不同施肥处理的铵态氮含量均最高,其中鸡粪、猪粪和牛粪处理之间差异不显著,但三者均显著高于空白处理(P 0.05).各施肥处理的铵态氮含量在培养0-14 d随着培养时间延长迅速降低,在14-161 d各施肥处理的铵态氮含量基本保持不变,维持在较低水平,培养结束时各处理铵态氮含量均低于1.71 mg/kg.(3)随温度升高,各施肥处理的土壤硝态氮含量、硝态氮累积量和累积矿化量增加,不同温度对各施肥处理的土壤硝态氮含量影响显著(P 0.05),但不同温度对各施肥处理的土壤硝态氮累积量和累积矿化量影响不显著.总的来说,有机肥的施入促进了矿区复垦土壤氮素矿化,提高了土壤氮素有效性,施用鸡粪对提高土壤有效氮效果最好,不同施肥处理对矿区土壤矿化效果总体表现为鸡粪处理猪粪处理牛粪处理空白处理,并且30℃下各有机肥的矿化效果优于20℃.(图2表5参50)