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Responses of soil microbial communities and functions associated with organic carbon mineralization to nitrogen addition in a Tibetan grassland

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Pedosphere 2020年第2期30卷 214-225页

作者： Ruyi LUO Jiafa LUO Jianling FAN Deyan LIU Jin-Sheng HE Nazia PERVEEN weixin ding State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture Institute of Soil ScienceChinese Academy of SciencesNanjing 210008China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 10049China AgResearch Limited Ruakura Research CentreHamilton 3240New Zealand Department of Ecology College of Urban and Environmental SciencesKey Laboratory for Earth Surface Processes of the Ministry of EducationPeking UniversityBeijing 100871China

Alpine grasslands with a high soil organic carbon(SOC)storage on the Tibetan Plateau are experiencing rapid climate warming and anthropogenic nitrogen(N)deposition;this is expected to substantially increase the soil N availability,which may impact carbon(C)***,little is known regarding how N enrichment influences soil microbial communities and functions relative to C cycling in this *** conducted a 4-year field experiment on an alpine grassland to evaluate the effects of four different rates of N addition(0,25,50,and 100 kg N ha^-1 year^-1)on the abundance and community structure(phospholipid fatty acids,PLFAs)of microbes,enzyme activities,and community level physiological profiles(CLPP)in *** found that N addition increased the microbial biomass C(MBC)and N(MBN),along with an increased abundance of bacterial PLFAs,especially Gram-negative bacterial PLFAs,with a decreasing ratio of Gram-positive to Gram-negative *** N addition also stimulated the growth of fungi,especially arbuscular mycorrhizal fungi,reducing the ratio of fungi to *** functional diversity and activity of enzymes involved in C cycling(β-1,4-glucosidase and phenol oxidase)and N cycling(β-1,4-N-acetyl-glucosaminidase and leucine aminopeptidase)increased after N addition,resulting in a loss of SOC.A meta-analysis showed that the soil C/N ratio was a key factor in the response of oxidase activity to N amendment,suggesting that the responses of soil microbial functions,which are linked to C turnover relative to N input,primarily depended upon the soil C/N ***,our findings highlight that N addition has a positive influence on microbial communities and their associated functions,which may reduce soil C storage in alpine grasslands under global change scenarios.

关键词： alpine grassland C cycling C turnover community level physiological profiles(CLPP) enzyme activity microbial community composition microbial function N input

Mitigating greenhouse gas emissions from croplands and pasturelands—climate-smart agriculture

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Pedosphere 2021年第2期31卷 227-230页

作者： Alberto SANZ-COBENA weixin ding Christoph MÜLLER Mohammad ZAMAN Lee HENG ETSI Agrónomos Universidad Politécnica de MadridCiudad UniversitariaMadrid 28040(Spain) Research Center for the Management of Environmental and Agricultural Risks(CEIGRAM) Universidad Politécnica de MadridCiudad UniversitariaMadrid 28040(Spain) State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture Institute of Soil ScienceChinese Academy of SciencesNanjing 210008(China) Institute of Plant Ecology Justus-Liebig University GiessenHeinrich-Buff-Ring 26Giessen 35392(Germany) School of Biology and Environmental Science and Earth Institute University College DublinDublin D04 V1W8(Ireland) Soil and Water Management&Crop Nutrition Section Joint FAO/IAEA DivisionInternational Atomic Energy AgencyVienna 1400(Austria)

One of the main challenges facing humankind is ensuring food security for a rapidly growing population with lower environmental footprints under changing climate. Environmental unsustainability of agro-food systems is multi-faced,but alteration of biogeochemical cycles (e.g., nitrogen (N)and phosphorus (P) cycles) and emissions of greenhouse gases (GHGs) to the atmosphere have been reported as one of the main disruptive forces over safe-operating space of planetary boundaries (Springmann et al., 2018).

关键词： N) phosphorus greenhouse

抑制剂和包膜尿素对河套灌区土壤养分含量和向日葵产量的影响

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中国农学通报 2024年第23期40卷 92-98页

作者：苗运彩何铁虎刘德燕丁维新中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

本研究通过田间小区试验,探讨了不同种类的氮素抑制剂和包膜尿素对河套灌区向日葵产量及土壤肥力的影响。试验设6个处理:不施肥(Control)、常规施氮(NPK)、常规施氮+脲酶抑制剂HQ+硝化抑制剂DCD(HDN)、常规施氮+脲酶抑制剂NBPT+硝化抑制... 详细信息

本研究通过田间小区试验,探讨了不同种类的氮素抑制剂和包膜尿素对河套灌区向日葵产量及土壤肥力的影响。试验设6个处理:不施肥(Control)、常规施氮(NPK)、常规施氮+脲酶抑制剂HQ+硝化抑制剂DCD(HDN)、常规施氮+脲酶抑制剂NBPT+硝化抑制剂DCD(NDN)、50%包膜尿素+50%普通尿素(PCU1)和70%包膜尿素+30%普通尿素(PCU2)。结果表明:与NPK处理相比,抑制剂联用显著增加土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾和无机氮含量,增幅分别为2.4%~5.0%、11.6%~12.1%、36.7%~50.0%、12.4%~13.2%和24.0%~56.6%。相反,包膜尿素处理则对土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾和无机氮含量无显著影响。抑制剂联用显著增加土壤可溶性有机碳含量7.3%~10.2%,施用包膜尿素对土壤可溶性有机碳无显著影响。抑制剂联用和PCU1处理显著增加向日葵地上部分生物量,以HDN处理最高,增幅达到16.8%,而PCU2处理则无显著影响。与NPK处理相比,PCU1、HDN和NDN处理显著增加了向日葵产量和氮肥利用率,以HDN处理最高。相反,PCU2处理对向日葵产量无显著影响,并降低了氮肥利用率。综上所述,常规施氮与双效氮素抑制剂配合施用是提高河套灌区土壤养分保蓄能力和向日葵产量的重要措施。

关键词：氮素抑制剂包膜尿素土壤养分向日葵产量氮肥利用率河套灌区

旱作黑土中不同种类有机肥的残留效应及对土壤CO_(2)排放的影响

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应用生态学报 2024年第9期35卷 2609-2619页

作者：伍志阳陈增明刘玉莲陈艺周许士麒张久明张永成郭小俊丁维新中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 黑龙江省黑土保护利用研究院/农业农村部黑土地保护与利用重点实验室哈尔滨150086 双鸭山市气象局黑龙江双鸭山155100 中国科学院大学南京学院南京211135

施用有机肥对黑土肥力提升具有重要作用,但不同种类有机肥的固碳效果存在较大变异且内在机制尚不清楚。为探究不同有机肥的残留及其对土壤碳排放的影响,选取东北旱作黑土开展田间试验,设置仅施化肥对照(SNF)和施用牛粪(CRH)、羊粪(SHP)... 详细信息

施用有机肥对黑土肥力提升具有重要作用,但不同种类有机肥的固碳效果存在较大变异且内在机制尚不清楚。为探究不同有机肥的残留及其对土壤碳排放的影响,选取东北旱作黑土开展田间试验,设置仅施化肥对照(SNF)和施用牛粪(CRH)、羊粪(SHP)、鸡粪(CKN)、玉米淀粉渣(BCS)、秸秆(HRS)、菇渣(WMC)制成的有机肥,共7个处理。利用静态箱法监测全年土壤CO_(2)排放通量,同步测定环境因子和土壤活性碳、氮含量,并运用神经网络分析揭示有机组分特征对有机肥碳残留率的调控机制。结果表明:与SNF处理相比,有机肥处理使土壤溶解性有机碳(DOC)含量增加26.3%~103.5%,可浸提有机氮含量提高21.4%~150.0%,但是明显降低了土壤DOC的芳香度。土壤异养呼吸通量主要受土壤温度和DOC含量影响,且其温度敏感性在CKN处理显著降低。施用有机肥使土壤异养呼吸年累积量由对照的203 g·C·m^(-2)增至234~334 g·C·m^(-2),其中CKN和HRS处理最显著。黑土中不同有机肥处理周年碳残留率为CRH(91.2%)>WMC(82.9%)>BCS(82.6%)>SHP(78.1%)>CKN(70.2%)>HRS(69.3%),有机肥半纤维素含量和碳氮比是影响其碳残留率的关键因素,解释度分别为58.8%和32.9%。低碳氮比与低半纤维素、溶解性多酚含量使牛粪有机肥具有最高的碳残留率且不显著影响黑土异养呼吸。综上所述,施用牛粪有机肥更有助于实现旱作黑土有机碳的高效提升。

关键词：有机肥黑土碳残留率 CO_(2)排放有机组分

Yield-scaled nitrous oxide emissions from nitrogen-fertilized croplands in China: A meta-analysis of contrasting mitigation scenarios

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Pedosphere 2021年第2期31卷 231-242页

作者： Garba ALIYU Jiafa LUO Hong J.DI Deyan LIU Junji YUAN Zengming CHEN Tiehu HE weixin ding State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture Institute of Soil ScienceChinese Academy of SciencesNanjing 210008(China) University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049(China) AgResearch Limited Ruakura Research CentreHamilton 3240(New Zealand) Faculty of Agriculture and Life Sciences Lincoln UniversityLincoln 7646(New Zealand)

Nitrogen(N) losses in cropland resulting from the application of synthetic fertilizers decrease crop productivity and exacerbate environmental *** measures, such as reduction in N fertilizer application rates, can have unintentional adverse effects on crop yield. We conducted a meta-analysis of soil N_(2)O emissions from agricultural fields across China under contrasting mitigation scenarios as a novel approach to identify the most effective strategy for the mitigation of emissions of N_(2)O derived from N fertilizer use in China. Current standard agricultural practice was used as a baseline scenario(BS), and 12 potential mitigation scenarios(S1–S12) were derived from the available literature and comprised single and combinations of management scenarios that accounted for crop yield. Mitigation scenarios S6(nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate) and S11(20% reduction in N application rate plus nitrification inhibitor dicyandiamide) in maize, rice, and wheat crops led to an average 56.0% reduction in N_(2)O emissions at the national level, whereas scenario S4(nitrification inhibitor dicyandiamide) led to yield optimization, with a 14.0% increase for maize and 8.0% increase for rice as compared to the BS. Implementation of these most effective mitigation scenarios(S4, S6, and S11) might help China, as a signatory to the 2015 United Nations Framework Convention on Climate Change(Paris Agreement), to achieve a 30% reduction in N_(2)O emissions by 2030.

关键词： crop yield emission factor nitrification inhibitor nitrogen partial factor productivity N_(2)O emission yield-scaled emission

有机肥部分替代化肥对河套灌区土壤有机碳和向日葵产量的影响

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北方农业学报 2024年第1期52卷 46-54页

作者：苗运彩何铁虎袁俊吉刘德燕姚荣江丁维新中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008 土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008

【目的】揭示河套灌区不同种类和比例有机肥替代化肥对土壤肥力和向日葵产量的影响,筛选土壤有机碳与向日葵产量协同提升的有机无机肥配施模式。【方法】设置不施肥(CK)、常规施化肥氮(MN)、20%羊粪有机肥氮+80%化肥氮(SN1)、40%羊粪有... 详细信息

【目的】揭示河套灌区不同种类和比例有机肥替代化肥对土壤肥力和向日葵产量的影响,筛选土壤有机碳与向日葵产量协同提升的有机无机肥配施模式。【方法】设置不施肥(CK)、常规施化肥氮(MN)、20%羊粪有机肥氮+80%化肥氮(SN1)、40%羊粪有机肥氮+60%化肥氮(SN2)、20%牛粪有机肥氮+80%化肥氮(CN1)、40%牛粪有机肥氮+60%化肥氮(CN2)、20%猪粪有机肥氮+80%化肥氮(PN1)、40%猪粪有机肥氮+60%化肥氮(PN2)8个处理,分析不同种类和比例有机肥替代化肥对土壤有机碳含量、全氮含量、铵态氮浓度、硝态氮浓度、无机氮浓度、团聚体组成以及向日葵植株性状、地上部生物量、产量、氮肥利用率的影响。【结果】与MN处理相比,施用羊粪有机肥氮对土壤有机碳含量无显著影响(P>0.05),牛粪或猪粪有机肥氮可显著提高土壤有机碳含量(P<0.05),且提升效应随有机肥用量的增加而增加;CN1处理土壤铵态氮、硝态氮和总无机氮浓度分别显著增加9.7%、6.0%和7.6%(P<0.05);PN2处理土壤大团聚体质量比例显著提高29.3%(P<0.05)。与MN处理相比,CN1和PN1处理向日葵盘径和千粒重显著提高5.8%和4.0%(P<0.05);向日葵地上部生物量显著增加4.6%和12.8%(P<0.05);产量和氮肥利用率显著提高(P<0.05),其中CN1处理增幅最高,为14.3%和66.1%。【结论】20%牛粪/猪粪有机肥氮+80%化肥氮处理有利于土壤有机碳含量的提高以及向日葵盘径、千粒重、产量、氮肥利用率的增加,能够实现土壤有机碳含量和向日葵产量的同步提升,可作为河套灌区低肥力耕地的适宜有机无机肥配施技术模式。

关键词：有机肥替代比例土壤有机碳向日葵产量氮肥利用率

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草莓采后货架期预测模型的构建

中国食品学报 2017年第3期17卷 186-193页

作者：胡位歆丁甜刘东红浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 浙江大学馥莉食品研究院杭州310058

以七成熟的草莓为试验材料,研究不同贮藏温度(4,10,25,37℃)对草莓贮藏过程中品质的影响,并以Arrhenius方程为基础,建立相关指标的动力学模型;经在不同温度下对模型的验证,相对误差在±10%内,说明预测结果良好,模型具有实用性。恒等变形... 详细信息

以七成熟的草莓为试验材料,研究不同贮藏温度(4,10,25,37℃)对草莓贮藏过程中品质的影响,并以Arrhenius方程为基础,建立相关指标的动力学模型;经在不同温度下对模型的验证,相对误差在±10%内,说明预测结果良好,模型具有实用性。恒等变形后,得到货架期预测模型。在温度4~37℃范围,可根据综合模型对草莓的货架期进行预测。

关键词：草莓货架期预测模型 Arrhenius方程温度

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长期施肥对土壤碳储量和作物固定碳的影响

土壤学报 2005年第5期42卷 769-776页

作者：孟磊蔡祖聪丁维新土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)

利用长期定位试验研究有机肥、化肥以及有机肥和化肥混合施用对耕层土壤有机C储量变化和作物固定C的影响。处理包括化学肥料NPK不同组合。NPK、NP、NK、PK、全部施用有机肥(OM)、化学肥料氮和有机肥氮对半施用(1/20M)及不施肥(CK)七个... 详细信息

利用长期定位试验研究有机肥、化肥以及有机肥和化肥混合施用对耕层土壤有机C储量变化和作物固定C的影响。处理包括化学肥料NPK不同组合。NPK、NP、NK、PK、全部施用有机肥(OM)、化学肥料氮和有机肥氮对半施用(1/20M)及不施肥(CK)七个处理。均衡施用N、P和K,显著提高土壤有机C储量,而养分缺乏的施肥,土壤有机碳大量损失。抵消N2O排放后,只有外源有机碳输入的OM和1/2OM具有净的碳固定。土壤有机碳储量变化(Y)与土壤有机碳输入量(X)符合线性方程Y=1.3231X-1942.7(r=0.9840, n=7)。作物固定碳量和可以返还到土壤的根茬和秸秆中有机碳量都以NPK、NP和1/2ON施肥处理最多。若固定于根茬和秸秆的碳返还到原施肥土壤,则这些处理的土壤有机碳储量最多。但从经济效益考虑,最佳的施肥方式为有机和化学肥料配合施用。

关键词：长期定位试验土壤C储量全球变化

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长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应

生态环境 2008年第2期17卷 693-698页

作者：孟磊丁维新蔡祖聪海南大学农学院海南儋州571737 土壤与农业可持续发展国家重点实验室//中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

温度和水分是影响土壤呼吸的重要因素。利用室内培养试验研究因长期施用不同肥料造成有机质含量存在差异的土壤在不同土壤水分含量(30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS和90%WFPS)和培养温度(5℃、15℃、25℃、35℃)下的土壤呼吸。结果... 详细信息

温度和水分是影响土壤呼吸的重要因素。利用室内培养试验研究因长期施用不同肥料造成有机质含量存在差异的土壤在不同土壤水分含量(30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS和90%WFPS)和培养温度(5℃、15℃、25℃、35℃)下的土壤呼吸。结果表明,土壤水分含量和培养温度对土壤呼吸既表现出相互制约作用,在一定范围内又具有相互促进作用。施肥影响着土壤呼吸所需的最适水分含量,不均衡施肥处理的土壤呼吸所需最适土壤水分含量高于均衡施肥处理的土壤。培养温度也影响土壤呼吸的最适水分含量,土壤呼吸所需最适水分随培养温度升高而升高。土壤水分含量的增加可增加土壤呼吸的Q10。施肥特别是施有机肥而增加的土壤有机碳的释放速率是最快的。因此,气温升高和降水增加等气候变化趋势下,不利于通过施用有机肥来增加农田土壤有机碳储量。

关键词：温度土壤充水孔隙度土壤呼吸 Q10