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添加不同类型秸秆对土壤CO_(2)排放和化学性质的影响

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农业环境科学学报 2022年第4期41卷 909-918页

作者：李欢赵平陈林康李连华向蕊龙光强云南农业大学资源与环境学院昆明650201 农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201

秸秆组成和土壤性质是秸秆腐解的重要影响因素,进而调控着秸秆还田后的土壤CO_(2)排放和土壤养分动态。本研究选取了玉米秸秆(MS)、马铃薯秸秆(PS)及其等比例混合秸秆(CS)3种秸秆类型,分别添加到3种种植模式[玉米单作(MM)、马铃薯单作(... 详细信息

秸秆组成和土壤性质是秸秆腐解的重要影响因素,进而调控着秸秆还田后的土壤CO_(2)排放和土壤养分动态。本研究选取了玉米秸秆(MS)、马铃薯秸秆(PS)及其等比例混合秸秆(CS)3种秸秆类型,分别添加到3种种植模式[玉米单作(MM)、马铃薯单作(MP)和玉米马铃薯间作(I)]土壤中,进行105 d的室内恒温培养试验,以探究秸秆类型在不同环境中的CO_(2)排放及土壤化学性质变化。结果表明:土壤种植模式显著影响MS的CO_(2)累积排放量,而对CS、PS没有显著影响。与玉米和马铃薯单一秸秆的加权平均(WM)相比,秸秆混合分别增加了MM土壤中CO_(2)累积排放量和净累积排放量19.2%和19.9%。与培养前相比,MS在培养结束时增加了土壤pH和可溶性有机碳含量,但对速效磷和速效钾的影响较小,且显著低于PS和CS。当同一秸秆添加到不同作物种植模式土壤中,MP土壤的速效磷、速效钾和铵态氮含量的增幅(相对于培养前)均高于I和MM。研究表明,秸秆在土壤中的腐解与碳排放首先受碳氮比调控,而土壤种植模式的作用较小,同时这些因素均对腐解过程土壤化学性质产生显著影响。

关键词：秸秆还田 CO_(2)排放速率 CO_(2)累积排放量土壤养分

长期不同施肥模式对黄壤旱地土壤细菌群落结构和土壤养分的影响

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应用生态学报 2023年第7期34卷 1949-1956页

作者：熊涵刘彦伶李渝张雅蓉黄兴成杨叶华朱华清蒋太明贵州省农业科学院土壤肥料研究所贵阳550006 农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵阳550006 贵州省农业科学院贵阳550006

明确黄壤旱地细菌群落对长期不同施肥的响应,可为今后建立科学的施肥制度和培育健康土壤提供理论依据。本研究依托进行了25年的黄壤长期定位施肥试验,采集不施肥(CK)、平衡施用氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(M)、常量有机无机肥配施(MNPK... 详细信息

明确黄壤旱地细菌群落对长期不同施肥的响应,可为今后建立科学的施肥制度和培育健康土壤提供理论依据。本研究依托进行了25年的黄壤长期定位施肥试验,采集不施肥(CK)、平衡施用氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(M)、常量有机无机肥配施(MNPK)和1/2有机肥替代1/2化肥(MNP)处理0~20 cm土层土壤样品,采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究了不同施肥模式对土壤细菌群落结构和土壤养分含量的影响,并探究土壤细菌群落的主要驱动因子。结果表明:与NPK处理相比,长期施用有机肥处理土壤pH和有机质含量分别显著提高了11.4%~13.5%和28.8%~52.0%。长期不同施肥模式并没有影响土壤细菌α多样性,但显著影响了细菌β多样性。与CK和NPK处理相比,M、MNP和MNPK处理显著改变了土壤细菌群落结构,浮霉菌门和匿杆菌门的相对丰度明显增加;与CK相比,4个施肥处理增加了拟杆菌门的相对丰度,降低了放线菌门和绿弯菌门的相对丰度。土壤pH是影响土壤细菌群落结构最关键的因子。施肥激发的稀有微生物类群(如浮霉菌门和匿杆菌门)对不同环境因子的变化敏感性更高,是形成群落多功能性的主要驱动力。综上,添加有机肥改善了土壤性质,提升了土壤肥力,显著改变了土壤细菌群落结构,有利于培育健康土壤。

关键词：长期施肥细菌多样性健康土壤

玉米间作和施氮对土壤微生物代谢功能多样性的影响

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应用生态学报 2022年第3期33卷 793-800页

作者：王顶伊文博李欢陈林康赵平龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站昆明650201 云南农业大学资源与环境学院昆明650201

微生物功能多样性是土壤健康的重要指标,在多种生物地球化学过程中发挥关键作用。本研究基于多年田间小区定位试验,设置间作和单作2种种植模式和4个施氮水平(N_(0),0kg·hm^(-2);N_(125),125 kg·hm^(-2);N_(250),250 kg·hm^(-2);N_(37... 详细信息

微生物功能多样性是土壤健康的重要指标,在多种生物地球化学过程中发挥关键作用。本研究基于多年田间小区定位试验,设置间作和单作2种种植模式和4个施氮水平(N_(0),0kg·hm^(-2);N_(125),125 kg·hm^(-2);N_(250),250 kg·hm^(-2);N_(375),375 kg·hm^(-2)),采用Biolog-Eco微平板法,分析了间作与施氮量对土壤微生物代谢活性、多样性和6类碳源利用率的影响。结果表明:施氮处理显著提高了间作和单作土壤的平均颜色变化率(AWCD)值、Simpson指数和Shannon指数,并在N;处理时达到最大值。施氮提高了微生物对氨基酸、胺类和酚类碳源的利用率,但降低了对聚合物的利用。与同一氮水平的单作相比,间作提高了微生物的AWCD值、Simpson指数和Shannon指数,并在N;处理下间作优势最大。间作和施氮均显著影响了6类碳源的代谢活性,且间作提高了微生物对氨基酸和碳水化合物类不稳定碳源的利用率。冗余分析和线性回归分析显示,土壤温度、含水率和土壤有机碳含量的升高是导致AWCD值增加的主要环境因素。因此,间作后土壤理化性状的改变是导致施氮调控下微生物代谢活性增强的主要原因。

关键词： Biolog 施氮量间作玉米土壤微生物功能多样性

氮肥减量下长期间作毛叶苕子根茬还田对玉米产量及氮肥利用率的影响

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中国农业科学 2022年第12期55卷 2384-2397页

作者：卢秉林车宗贤张久东包兴国吴科生杨蕊菊甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所/农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站

【目的】通过探讨氮肥减量条件下长期间作毛叶苕子利用其根茬还田对玉米产量及氮肥贡献率的影响，旨为玉米毛叶苕子间作体系的氮肥替代及其氮素资源管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2019年在农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科... 详细信息

【目的】通过探讨氮肥减量条件下长期间作毛叶苕子利用其根茬还田对玉米产量及氮肥贡献率的影响，旨为玉米毛叶苕子间作体系的氮肥替代及其氮素资源管理提供科学依据。【方法】试验于2014—2019年在农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站进行。采用田间试验方法，在不施肥(CK)和习惯施氮(N100)水平下设置单作玉米处理，在90%(N90V)、80%(N80V)、70%(N70V)、60%(N60V)和0%(N0V)的习惯施氮水平下设置玉米毛叶苕子间作处理，共7个处理，3次重复，田间随机区组排列。研究不同氮肥减施条件下，玉米长期间作毛叶苕子后，作物产量、经济效益、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥贡献率的变化规律。【结果】玉米长期间作毛叶苕子利用根茬还田对玉米具有明显的增产优势，而且这种增产优势随间作年限的延长呈增加趋势。相比习惯施氮处理(N100)，在化学氮肥减施20%条件下玉米长期间作毛叶苕子根茬还田，可以在保证玉米稳产的情况下增收2 273.2 kg·hm毛叶苕子干草，合计收益增加0.9%，达29 686元/hm~2，同时，氮肥偏生产力和农学效率显著提高20.7%和14.7%；在化学氮肥减施30%的条件下玉米长期间作毛叶苕子根茬还田，虽然玉米籽粒产量降幅明显，达7.7%，但是因为可以增收2 319.34 kg·hm毛叶苕子干草，合计收益与习惯施氮处理持平，达28 652元/hm~2，同时，氮肥偏生产力和农学效率显著提高31.8%和16.3%；在化学氮肥减施40%的条件下玉米长期间作毛叶苕子根茬还田，虽然可以增收2 303.09 kg·hm毛叶苕子干草，氮肥偏生产力和农学效率也显著提高48.8%和23.8%，但是因为玉米籽粒产量显著降低10.7%，合计收益只有27 929元/hm~2，显著低于习惯施氮处理。【结论】在甘肃河西绿洲灌区玉米生产过程中，氮肥减量条件下长期(9年)间作毛叶苕子利用其根茬还田，若只考虑玉米籽粒产量，则可以替代20%的化学氮肥用量，若考虑玉米和毛叶苕子的合计产值，则可以替代30%的化学氮肥用量。

关键词：玉米毛叶苕子间作根茬还田肥料贡献率产量氮肥利用率产值

灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响

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灌溉排水学报 2022年第4期41卷 20-29页

作者：雷菲潘孝忠张治军符传良刘国彪曾建华张冬明海南省农业科学院农业环境与土壤研究所/农业农村部海南耕地保育科学观测实验站/海南省耕地保育重点实验室海口571100

【目的】探究与海南地区辣椒生产相适宜的高产高效灌溉施肥模式。【方法】采用田间小区试验,设置了沟灌不施肥CK、沟灌常规用肥F1处理(N 470.70 kg/hm^(2)+P_(2)O_(5)511.22 kg/hm^(2)+K_(2)O 526.39 kg/hm^(2))、沟灌减肥F2处理(N 376.... 详细信息

【目的】探究与海南地区辣椒生产相适宜的高产高效灌溉施肥模式。【方法】采用田间小区试验,设置了沟灌不施肥CK、沟灌常规用肥F1处理(N 470.70 kg/hm^(2)+P_(2)O_(5)511.22 kg/hm^(2)+K_(2)O 526.39 kg/hm^(2))、沟灌减肥F2处理(N 376.55 kg/hm^(2)+P_(2)O_(5)314.83 kg/hm^(2)+K_(2)O 526.39 kg/hm^(2))、膜下微喷灌减肥F3处理(N 376.55 kg/hm^(2)+P_(2)O_(5)314.83kg/hm^(2)+K_(2)O 526.39 kg/hm^(2))共4个处理,对比分析了不同灌溉与施肥模式的辣椒产量、叶片光合作用、根系生长、养分积累、土壤养分分布特征以及辣椒水肥利用状况。【结果】在土壤氮素和磷素本底值偏高的条件下,与F1处理相比,F2处理的辣椒产量、品质、根系生长、叶片光合作用和植株氮、磷、钾养分积累量均无显著差异。相同施肥量情况下,F3处理辣椒的产量、叶片蒸腾速率、根长、根表面积、根体积、氮积累量、磷积累量和钾累积量分别相比F2处理增加了8.03%、16.91%、60.69%、43.00%、40.37%、19.30%、14.19%、14.61%,但辣椒品质、叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO_(2)摩尔分数差异不显著。F2处理降低了收获后0~20 cm和20~40 cm土层中全氮量、铵态氮量、全磷量和有效磷量,减少了氮和磷的表观盈余量,提高了氮肥偏生产力和磷肥偏生产力。与F2处理相比,F3处理提高了0~20 cm土层中全氮量、硝态氮量、铵态氮量、全磷量和有效磷量,减少了氮和磷的表观盈余量,提高了灌溉水生产率。【结论】本试验条件下,采用膜下微喷灌减肥模式能提高辣椒的产量和水肥利用效率。

关键词：辣椒灌溉施肥模式产量土壤养分水肥利用

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玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应

植物生态学报 2024年

作者：陈林康赵平王顶向蕊龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南农业大学资源与环境学院

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯... 详细信息

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解速率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之,秸秆混合促进秸秆分解。

关键词：混合秸秆间作微生物代谢活性有机物腐解非加性效应

河西绿洲灌区玉米产量对长期秸秆带状覆膜还田方式的响应

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植物营养与肥料学报 2023年第6期29卷 1037-1047页

作者：卢秉林车宗贤包兴国张久东吴科生杨蕊菊崔恒甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所/农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站/国家土壤质量凉州观测实验站甘肃兰州730070

【目的】秸秆还田方式影响着其对作物的增产效果,为此,我们探讨了河西绿洲灌区不同秸秆带状覆膜还田对玉米产量的影响。【方法】田间定位试验于2011—2020年在河西绿洲灌区进行。试验设7个秸秆还田方式处理,分别是:玉米秸秆不还田(CK)... 详细信息

【目的】秸秆还田方式影响着其对作物的增产效果,为此,我们探讨了河西绿洲灌区不同秸秆带状覆膜还田对玉米产量的影响。【方法】田间定位试验于2011—2020年在河西绿洲灌区进行。试验设7个秸秆还田方式处理,分别是:玉米秸秆不还田(CK)、半量整株带状翻压还田(1/2WB)、半量整株带状覆盖还田(1/2WM)、半量粉碎带状翻压还田(1/2CB)、全量粉碎带状翻压还田(CB)、半量粉碎带状覆盖还田(1/2CM)、全量粉碎带状覆盖还田(CM),所有秸秆还田处理均在玉米行间还田,其上覆盖薄膜。在玉米主要生育期测定倒二叶SPAD值,成熟期调查玉米植株生长指标、产量及产量构成因素,并计算秸秆还田对产量的累积贡献率。【结果】两个秸秆全量还田处理(CB、CM)均显著提高了玉米穗粒数、百粒重、株高、茎粗、穗粗、穗长、有效穗长和收获指数,降低了玉米秃顶长度,增加了玉米籽粒产量(P<0.05),CB处理还显著增加了玉米穗数(P<0.05)。在试验第1年(2011年),6个秸秆还田处理的玉米苗期、拔节期、大喇叭口期和抽雄期的叶片SPAD值与CK均无显著差异;与CK相比,2020年CB和1/2CB处理显著提高了玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期和吐丝期的叶片SPAD值(P<0.05)。秸秆带状覆膜还田对玉米产量具有明显的累积效应,从2011到2020年,CB处理对玉米累积产量的增产贡献率最高(为9.33%~14.15%),1/2CB处理次之,为7.17%~12.25%,之后是CM处理,为9.19%~10.14%。【结论】玉米秸秆带状还田能够显著提高玉米整个生育期的光合效率,协调玉米营养生长和生殖生长的关系,最终显著提高籽粒产量。长期连续玉米秸秆还田对玉米产量具有明显的累积效应,且增产优势逐年增加。秸秆粉碎翻压还田的效果优于整株覆盖还田,全量秸秆粉碎翻压还田效果优于半量秸秆粉碎翻压还田。

关键词：河西绿洲灌区秸秆粉碎还田秸秆覆盖还田玉米产量 SPAD值

豆科绿肥还田及氮肥减施对黄壤玉米生长的影响

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河南农业科学 2023年第4期52卷 66-73页

作者：魏全全张萌柳玲玲顾小凤秦松芶久兰贵州省农业科学院土壤肥料研究所/农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵州贵阳550006

为研究氮肥减施情况下绿肥还田对贵州黄壤玉米产量、养分吸收与利用的影响,设置不同处理[不施氮肥(0%N)、单施氮肥(100%N)、90%氮肥(90%N)、80%氮肥+绿肥(80%NM)、70%氮肥+绿肥(70%NM)、60%氮肥+绿肥(60%NM)和50%氮肥+绿肥(50%NM)],于2... 详细信息

为研究氮肥减施情况下绿肥还田对贵州黄壤玉米产量、养分吸收与利用的影响,设置不同处理[不施氮肥(0%N)、单施氮肥(100%N)、90%氮肥(90%N)、80%氮肥+绿肥(80%NM)、70%氮肥+绿肥(70%NM)、60%氮肥+绿肥(60%NM)和50%氮肥+绿肥(50%NM)],于2018—2019年连续2 a在贵州省黔西市定位开展田间试验。结果表明,与0%N处理相比,施氮能显著增加玉米产量、生物量和养分累积量。氮肥减施20%配合绿肥还田能起到稳产或小幅增产的效果,80%NM处理玉米产量2018、2019年分别为10437、10554 kg/hm^(2),比100%N处理高54、55 kg/hm^(2),但差异不显著;能维持或略微提高玉米生物量,80%NM处理玉米生物量2018、2019年分别为18083、18239 kg/hm^(2),比100%N处理高153、187 kg/hm^(2),但差异不显著。2018、2019年氮、磷和钾累积量均以80%NM处理为最高,分别为161.05、37.40、144.54kg/hm^(2)以及165.79、38.58、149.45 kg/hm^(2)。氮素农学效率(AEN)、氮素偏生产力(PEPN)和氮素吸收利用效率(REN)2018、2019年均分别以80%NM、50%NM和80%NM处理最大,分别为21.18、85.33 kg/kg和50.45%以及24.72、82.89 kg/kg和57.86%。当氮肥减施超过30%后,绿肥还田后玉米产量、生物量、养分累积均低于100%N处理,但70%NM处理玉米产量和90%N处理相当。综合来看,豆科绿肥还田替代20%的化学氮肥,可维持玉米较高产量,在豆科绿肥还田基础上,推荐正常氮肥用量的80%即120 kg/hm^(2)为贵州黄壤玉米的最适氮肥施用量。

关键词：绿肥氮肥减施黄壤玉米生长

长期施肥对黄壤性水稻土综合肥力和水稻产量的影响

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南方农业学报 2023年第2期54卷 506-515页

作者：黄兴成杨叶华李渝刘彦伶张雅蓉朱华清熊涵蒋太明贵州省农业科学院土壤肥料研究所贵州贵阳550006 国家农业科学土壤质量贵阳观测实验站贵州贵阳550006 农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站贵州贵阳550006

【目的】评价长期不同施肥处理对西南地区黄壤性水稻土综合肥力和水稻产量的影响,为西南稻区土壤培肥和作物产能提升提供科学参考。【方法】依托农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站的长期定位试验,选取10个不同施肥处理:... 详细信息

【目的】评价长期不同施肥处理对西南地区黄壤性水稻土综合肥力和水稻产量的影响,为西南稻区土壤培肥和作物产能提升提供科学参考。【方法】依托农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站的长期定位试验,选取10个不同施肥处理:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、施磷钾肥(PK)、平衡化肥(NPK)、25%有机肥替代化肥(3/4NP+1/4M)、50%有机肥替代化肥(1/2NP+1/2M)、单施有机肥(M)、有机肥化肥配施(NPK+M),测试各处理2016—2020年作物产量和耕层土壤养分,运用改进的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行估算,采用随机森林回归评估土壤性质对综合肥力的影响,基于稳定性指数和可持续性指数评估不同施肥管理下水稻产量的稳定性和可持续性特征,通过路径分析明确施肥对土壤肥力和作物产量的影响。【结果】长期不同施肥处理对黄壤性水稻土综合肥力有明显影响,土壤综合肥力指数以N处理最低,NPK+M处理最高;长期施用有机肥各处理(3/4NP+1/4M、1/2NP+1/2M、M、NPK+M)的土壤综合肥力指数显著高于CK和施化肥处理(N、NP、NK、NPK)(P部分替代化肥(3/4NP+1/4M和1/2NP+1/2M)和NPK+M处理的水稻产量显著高于CK、N和NK处理。施用有机肥各处理(3/4NP+1/4M、1/2NP+1/2M、M、NPK+M)在获得水稻高产的同时,水稻产量的稳定性和可持续性也较高;CK、N和NK处理水稻产量较低,且产量稳定性和可持续性低。土壤综合肥力指数与水稻产量密切相关,路径分析结果表明,长期施用磷肥和有机肥促进了黄壤性水稻土综合肥力提升,并促进作物增产;当季施用氮肥和磷肥促进水稻增产。【结论】长期施用有机肥和磷肥可提升黄壤性水稻土综合肥力,并维持水稻高产、稳产和可持续性。土壤有效磷和有机质含量是影响黄壤性水稻土综合肥力高低的重要养分指标。

关键词：土壤综合肥力指数稳定性指数可持续性指数随机森林回归路径分析