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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

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环境科学 2022年第10期43卷 4735-4744页

作者：李胜君胡菏李刚王蕊赵建宁张贵龙修伟明农业农村部环境保护科研监测所天津300191

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... 详细信息

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NO^(-)_(3)淋溶潜力,N_(2)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),NH^(+)_(4)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NH^(+)_(4)含量显著负相关;NO^(-)_(3)淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH^(+)_(4)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N_(2)O排放的环境风险.

关键词：化肥减量有机物料 N循环功能微生物丰度 N转化遗传潜力小麦-玉米轮作

化肥减量配施有机肥对土壤功能微生物和柠檬产量及品质的影响

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环境科学 2023年第3期44卷 1768-1779页

作者：王蓥燕熊子怡罗东海王子芳高明西南大学资源环境学院重庆400715 绵阳师范学院资源环境工程学院绵阳621000

为明确化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物(硝化、反硝化和溶磷微生物)对柠檬产量和品质的影响,以柠檬果实和非根际/根际土壤为研究对象,将传统果实品质测定与分子生物学技术相结合,探究化肥减量配施有机肥处理非根际/根... 详细信息

为明确化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物(硝化、反硝化和溶磷微生物)对柠檬产量和品质的影响,以柠檬果实和非根际/根际土壤为研究对象,将传统果实品质测定与分子生物学技术相结合,探究化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物与柠檬产量和品质之间的相互关系.结果表明:(1)70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著增加硝化强度和磷酸酶活性,但有效控制反硝化酶活性.(2)化肥减量配施有机肥显著降低硝化微生物和nirS和nirK基因反硝化微生物的丰度.同时,增加nosZ基因反硝化微生物和phoD基因溶磷微生物的丰度.但是,功能微生物群落结构多样性在化肥减量配施有机肥处理没有明确的规律性.(3)相较于化肥和有机肥,70%化肥+30%腐熟猪粪处理柠檬产量最高,果实品质最佳.(4)氮素及其转化的相关微生物通过柠檬内在和外观品质显著影响柠檬产量;而磷素及其转化微生物主要通过柠檬内在品质影响柠檬产量.此外,非根际土和根际土对柠檬内在品质的影响因子存在明显的分异现象.由上可知,70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著影响土壤氮、磷功能微生物进而提升柠檬产量和品质.

关键词：化肥减量根际土氮、磷功能微生物柠檬产量和品质

化肥减量有机替代对紫色土旱坡地土壤氮磷养分及作物产量的影响

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环境科学 2020年第4期41卷 1921-1929页

作者：朱浩宇高明龙翼徐国鑫王富华王子芳西南大学资源环境学院重庆400715 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

化肥减量配施有机肥是实现环境友好,保持耕地质量的国家战略,对防治土壤污染和实现农业可持续发展具有重要意义.以三峡库区紫色土旱坡地为研究对象,通过田间试验研究了在油菜/玉米轮作模式下,对照处理、常规施肥、优化施肥、生物炭(化... 详细信息

化肥减量配施有机肥是实现环境友好,保持耕地质量的国家战略,对防治土壤污染和实现农业可持续发展具有重要意义.以三峡库区紫色土旱坡地为研究对象,通过田间试验研究了在油菜/玉米轮作模式下,对照处理、常规施肥、优化施肥、生物炭(化肥减量配施生物炭)及秸秆还田(化肥减量配施秸秆还田)这5个处理对土壤氮、磷形态、作物氮磷含量、肥料利用率及作物产量的影响.结果表明,土壤铵态氮含量在油菜季的秸秆处理最高,为4.51 mg·kg^-1.各处理玉米季的土壤铵态氮和碱解氮含量均明显高于油菜季.化肥减量配施有机肥可以保障并提高土壤全氮的含量.其中,秸秆处理的油菜季和玉米季土壤全氮含量均最高,分别为0.56 g·kg^-1和0.60 g·kg^-1.秸秆处理的油菜季土壤有效磷含量最高(0.76 mg·kg^-1).化肥减量配施有机肥的土壤全磷含量较常规处理没有显著差异(P>0.05).化肥减量配施有机肥表现出略有增产的趋势,其中生物炭处理的油菜产量最高(2328 kg·hm^-2);常规处理的玉米产量最高(5838 kg·hm^-2).无论油菜季还是玉米季,各化肥减量处理较常规处理都普遍提高了氮肥和磷肥的农学利用率.在紫色土地区中,化肥减量配施生物炭和秸秆还田均有利于改善土壤养分、提高化肥利用率,达到减少氮肥、磷肥施用量和提高作物产量的效果.

关键词：化肥减量生物炭秸秆还田土壤养分化肥利用率

化肥减量配施有机肥对柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的影响

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环境科学 2023年第2期44卷 1074-1084页

作者：邓正昕高明王蓥燕谢永红熊子怡王子芳西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市农业科学院果树研究所重庆401329

研究不同施肥方式对柠檬根际/非根际土壤理化性质及细菌群落结构的影响,可为果园科学合理地施肥提供理论依据.采用盆栽试验,设置对照(CK)、常规施肥(FM)、有机肥(P)、新鲜有机肥(NP)、 70%化肥+30%有机肥(70FP)和50%化肥+50%有机肥(50FP... 详细信息

研究不同施肥方式对柠檬根际/非根际土壤理化性质及细菌群落结构的影响,可为果园科学合理地施肥提供理论依据.采用盆栽试验,设置对照(CK)、常规施肥(FM)、有机肥(P)、新鲜有机肥(NP)、 70%化肥+30%有机肥(70FP)和50%化肥+50%有机肥(50FP)这6个施肥处理.采用化学分析、实时荧光定量PCR技术和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)方法,研究不同施肥处理对根际/非根际土壤的理化性质、细菌16S rRNA基因的丰度和细菌群落结构的影响,并通过冗余分析(RDA)探究影响柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的环境因子.结果表明:(1)化肥减量配施有机肥(50FP和70FP)能显著提高根际/非根际土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和硝态氮的含量(P化肥减量配施有机肥处理的土壤有效磷含量提高了24.76%~97.98%,速效钾含量提高了6.87%~45.11%,硝态氮含量提高了18.42%~55.82%.(2)化肥减量配施有机肥能显著提高土壤细菌丰度及土壤呼吸速率(P化肥减量配施有机肥处理的根际土壤细菌群落结构与未添加有机肥的处理之间有较大差异,影响根际/非根际土壤细菌群落结构的主要环境因子是:有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、硝态氮和速效钾.化肥减量配施有机肥能显著提高土壤养分含量和增加土壤细菌丰度,改变根际土壤细菌群落结构,且50FP处理的效果更佳.因此50%化肥+50%有机肥(50FP)是改善果园土壤理化性质、增加土壤细菌丰度和提高土壤呼吸速率的较好施肥方法.

关键词：化肥减量有机肥根际/非根际土壤细菌群落结构环境因子

化肥减量配施紫色光养细菌对花生的增产作用和土壤细菌群落的影响

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应用与环境生物学报 2024年第2期30卷 262-270页

作者：彭双王一明华清清巫攀邱崇文林先贵江苏开放大学环境生态学院南京210017 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

微生物肥料在现代农业生产中具有很大应用潜力,可在提高作物产量的同时减少化肥使用,从而创造环境友好型农业生产体系.通过田间长期试验对分离的一株紫色非硫细菌Rhodopseudomonas palustris ISP-1的5年花生增产效果进行研究,并探讨浇... 详细信息

微生物肥料在现代农业生产中具有很大应用潜力,可在提高作物产量的同时减少化肥使用,从而创造环境友好型农业生产体系.通过田间长期试验对分离的一株紫色非硫细菌Rhodopseudomonas palustris ISP-1的5年花生增产效果进行研究,并探讨浇灌菌液(R1)和叶面喷施(R2)两种追肥方式对花生产量、花生仁品质和土壤细菌群落的影响.经过5年的连续施用,R1和R2处理分别使花生产量平均增加12.5%和17.9%,追肥时喷施菌液在植株的叶面比直接浇灌在植株根部增产效果更好.R1和R2处理显著促进了花生植株的生长,提高了花生仁中的蛋白质含量.在施肥第5年花生收获期,R1和R2处理土壤中的残留养分与对照处理相比无显著差异.R2处理显著改善了土壤pH并增加了细菌生物多样性,但R1和R2处理对细菌的丰富度和群落结构均没有显著影响,仅Verrucomicrobia门细菌丰度显著增加.细菌基因功能预测分析发现R1和R2处理的土壤细菌群落中参与磷吸收和转运的基因总相对丰度显著降低,而无机磷溶解和有机磷矿化的基因分别增加了2.71%和3.20%.偏最小二乘路径建模(PLS-PM)分析表明,施用*** ISP-1菌液对花生产量和花生仁养分含量有显著的直接影响,而施用菌液导致的土壤细菌多样性增加、部分细菌群落结构以及细菌磷代谢功能的变化对花生增产的作用相对较小.本研究表明施用*** ISP-1可以促进花生植株生长,提高花生仁蛋白含量,并在长时序年的田间试验过程中维持较高的花生产量,展示了紫色光养细菌作为生物肥料的应用潜力.(图6表3参44)

关键词：化肥减量紫色光养细菌沼泽红假单胞菌土壤细菌群落花生产量

化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤生物学性质和玉米干物质量的影响

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应用生态学报 2022年第3期33卷 677-684页

作者：孙海燕孙义卓周娈杜丹凤郭伟黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163319 黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319

降低化肥施用量、提高肥料利用率是稳定粮食产量、缓解黑土退化的有效途径。本研究以玉米为对象,采用2年室内盆栽试验,设置化肥减量配施腐植酸生物肥4个处理[T_(0):不施肥;T_(1):常规化肥用量;T_(2):化肥减量15%配施腐植酸生物肥(400 kg... 详细信息

降低化肥施用量、提高肥料利用率是稳定粮食产量、缓解黑土退化的有效途径。本研究以玉米为对象,采用2年室内盆栽试验,设置化肥减量配施腐植酸生物肥4个处理[T_(0):不施肥;T_(1):常规化肥用量;T_(2):化肥减量15%配施腐植酸生物肥(400 kg·hm^(-2));T_(3):化肥减量30%配施腐植酸生物肥(600 kg·hm^(-2))],研究腐植酸生物肥对土壤微生物数量、酶活性和养分含量的影响,以明确退化黑土对腐植酸生物肥的响应,为黑土土壤保护提供参考。结果表明:与单施化肥相比,腐植酸生物肥的施用显著增加了土壤细菌和真菌数量,菌群数量随着腐植酸生物肥用量的增加而增加。与T_(1)处理相比,T_(2)处理可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,玉米抽雄期以后脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别显著增加了11.4%~21.6%、34.9%~46.7%和6.5%~13.4%。T_(2)、T_(3)处理土壤碱解氮含量较T_(1)处理升高了8.2%~18.1%,保障了抽雄期后土壤的供氮能力;土壤有效磷和速效钾含量分别较T_(1)处理显著增加了17.1%~121.0%和9.6%~57.3%,随着腐植酸生物肥用量的增加,土壤磷素和钾素活化效果更显著。与T_(1)处理相比,T_(2)、T_(3)处理玉米单株干物质量显著增加。可见,施用腐植酸生物肥增加了土壤细菌和真菌的数量,提高了过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和土壤养分含量,增加了玉米单株干物质量。本试验条件下常规化肥减量15%配施400 kg·hm^(-2)腐植酸生物肥是黑土玉米生产最适宜的养分管理策略。

关键词：腐植酸生物肥化肥减量生物学性质

化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响

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生态学杂志 2021年第12期40卷 3970-3981页

作者：李其胜张顺涛赵贺高飞焦加国胡锋李辉信鲁剑巍南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 华中农业大学微量元素研究中心/农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

长期施肥可改变土壤肥力及微生物特性,间接改变土壤线虫群落组成。本研究旨在分析化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响及土壤线虫群落与土壤基本性质、胞外酶活性的相关性,探讨土壤线虫群落组成对农田土壤肥力响应的敏... 详细信息

长期施肥可改变土壤肥力及微生物特性,间接改变土壤线虫群落组成。本研究旨在分析化肥减量配施有机物料对油菜地土壤线虫群落结构的影响及土壤线虫群落与土壤基本性质、胞外酶活性的相关性,探讨土壤线虫群落组成对农田土壤肥力响应的敏感性。试验共设置CK(不施肥)、CF(常量化肥)、RF(减施化肥)、RFS(减施化肥+秸秆全量还田)和RFMS(减施化肥+有机肥+秸秆全量还田)5个处理。结果表明,在5个施肥处理中共鉴定出33属土壤线虫,食细菌线虫和植食性线虫在各处理中均为优势营养类群。不同处理的土壤线虫数量为RFMS>RFS>RF>CF>CK,其中RFMS和RFS处理显著高于其他处理(P化肥和配施有机物料可以增加食细菌线虫和杂食/捕食性线虫丰度,抑制植食性线虫的繁殖。从土壤线虫生态指数来看,RFMS处理的线虫瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)、结构指数(SI)、富集指数(EI)分别为1.42、1.35、67.3和70.94,均高于其他处理。相比CK处理,RFS和RFMS处理显著降低PPI/MI。相关性分析显示,土壤线虫数量、食细菌线虫与土壤有机质、全氮等土壤性质以及土壤胞外酶活性呈显著或极显著正相关;冗余分析表明,土壤全磷、有机质和全氮对线虫群落种属组成影响较大。因此,化肥减量配施有机物料在一定程度上有助于食微线虫的繁殖,提高线虫种类多样性,并能丰富土壤线虫食物网结构以降低其受干扰程度,是维持土壤生物健康的重要措施。

关键词：化肥减量有机物料土壤线虫土壤胞外酶活性

化肥减量配施不同有机肥的植烟土壤-微生物碳氮磷生态化学计量特征

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生态学杂志 2024年第7期43卷 2150-2157页

作者：余顺平熊于斌杨娅俞海冰胡良松黄琳汤利云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南农业大学烟草学院昆明650201 玉溪市农业科学院云南玉溪653100 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征,明确农田生态系统生产力与养分供应之间的平衡效应,对促进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象,进行长期... 详细信息

探明化肥减量合理配施不同有机肥的土壤微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量特征,明确农田生态系统生产力与养分供应之间的平衡效应,对促进云南高原特色农业产业的高效绿色发展具有重要意义。本研究以连续9年的植烟土壤为对象,进行长期定位施肥试验。试验设不施肥(CK)、当地常规推荐施肥(100%化肥,CF-1)、化肥减量20%(CF-2)、化肥减量20%配施有机肥(OF)和化肥减量20%配施生物有机肥(BF)处理。分析比较植烟土壤微生物生物量碳氮磷及生态化学计量比,探讨其化学计量内稳性指数。结果表明,与常规推荐施肥处理相比(CF-1),化肥减量20%配施有机肥处理(OF)和配施生物有机肥处理(BF)均显著提高土壤碳氮磷含量及微生物生物量碳氮磷,且土壤C∶N、C∶P、N∶P和微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P呈降低趋势。回归分析表明,微生物生物量C、N、P、C∶N和N∶P的内稳性指数1/H均≥0.75,具有敏感型特征。冗余分析表明,植烟土壤微生物生物量C、N、P与土壤C、N、P含量呈显著或极显著正相关,微生物生物量C∶N、C∶P与土壤C、N、P含量呈极显著或显著负相关,表明化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤C、N、P的改变直接导致微生物生物量C、N、P化学计量比的改变。综上所述,连续化肥减量20%配施不同有机肥能不同程度提高植烟土壤养分含量,对于维持土壤碳氮磷及微生物生物量碳氮磷化学计量平衡、提高土壤肥力具有重要作用。

关键词：植烟土壤化肥减量微生物生物量生态化学计量比内稳性

化肥减量配施有机肥对皖北夏玉米养分吸收及氮素利用效率的影响

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南京农业大学学报 2019年第1期42卷 118-123页

作者：李孝良胡立涛王泓张云晴吴长昊汪建飞安徽科技学院资源与环境学院安徽凤阳233100 农业农村部生物有机肥创制重点实验室安徽蚌埠233400

[目的]针对皖北小麦玉米轮作区化肥过量施用和有机废弃物资源利用低的现状,探讨了皖北地区夏玉米化肥减量与有机肥配合施用的可行性及化肥减量比例。[方法]采用田间试验,研究100%化肥(NPK)、有机肥(OF)、化肥减量(0%、20%、40%)配施有机... 详细信息

[目的]针对皖北小麦玉米轮作区化肥过量施用和有机废弃物资源利用低的现状,探讨了皖北地区夏玉米化肥减量与有机肥配合施用的可行性及化肥减量比例。[方法]采用田间试验,研究100%化肥(NPK)、有机肥(OF)、化肥减量(0%、20%、40%)配施有机肥(OF100、OF80和OF60)对夏玉米养分吸收和氮素利用效率的影响。[结果]施肥可改善玉米各生育期营养状况,提高玉米N、P、K养分吸收量。与NPK处理比较,OF60、OF80和OF100处理100 kg籽粒产量所需要的N含量分别下降0.04、0.13和0.27 kg,所需K2O含量下降0.19、0.13和0.25 kg,所需P2O5含量基本持平。与NPK处理相比,OF80处理玉米孕穗期至收获期地上部植株N、P、K养分吸收量占玉米整个生育期地上部植株N、P、K吸收总量的比例提高3.2%、11.8%、9.1%,产量显著提高9.7%,肥料总氮利用率、化肥氮利用率、肥料总氮农学利用率、化肥氮农学利用率、肥料总氮偏生产力、化肥氮偏生产力分别显著提高6.4%、7.4%、4.6 kg·kg^(-1)、3.1 kg·kg^(-1)、6.7 kg·kg^(-1)、13.3 kg·kg^(-1)。[结论]皖北夏玉米种植以化肥减量20%配施有机肥处理,即基肥施用有机肥1 500 kg·hm^(-2),无机复混肥600 kg·hm^(-2),追肥尿素90 kg·hm^(-2)较为适宜。

关键词：化肥减量养分吸收氮素利用效率砂姜黑土夏玉米