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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

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湖北省三峡库区畜禽养殖污染现状评价

生态学杂志 2017年第3期36卷 725-733页

作者：黄美玲夏颖范先鹏黄敏吴茂前刘冬碧张富林湖北省农业科学院植保土肥研究所武汉430064 武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070 农业部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站湖北潜江433100

采用畜禽产排污系数估算出湖北省三峡库区2001—2014年畜禽粪便总量及COD、TN、TP的产生量,分析畜禽粪便对环境污染的情况,并对湖北省三峡库区的畜禽养殖的环境容量和污染风险进行评估。结果表明:(1)湖北省三峡库区的畜禽粪便主要来源... 详细信息

采用畜禽产排污系数估算出湖北省三峡库区2001—2014年畜禽粪便总量及COD、TN、TP的产生量,分析畜禽粪便对环境污染的情况,并对湖北省三峡库区的畜禽养殖的环境容量和污染风险进行评估。结果表明:(1)湖北省三峡库区的畜禽粪便主要来源于生猪。(2)2001—2014年湖北省三峡库区的畜禽粪便的猪粪当量和COD产生量均呈增长趋势,至2014年分别为316.2万t和28.0万t。(3)2001—2014年畜禽粪便TN和TP产生量均呈缓慢上升趋势,2014年的TN、TP耕地负荷分别为281.2、44.1 kg·hm^(-2)·a^(-1),远高于欧盟的限量标准。(4)2001—2014各年湖北省三峡库区的实际养殖量均超过当年其环境容量的50%。2014年巴东县、夷陵区、兴山县和秭归县的实际养殖猪当量远超出其环境容量的50%,这些地区应严格控制畜禽养殖数量。

关键词：畜禽粪便产排污系数耕地负荷环境容量总量控制

长期施用磷肥和有机肥对黄壤稻田锌形态转化的影响

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土壤学报 2023年第1期60卷 258-268页

作者：刘彦伶李渝蒋太明张雅蓉黄兴成朱华清杨叶华张萌张文安张艳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

为探明长期不同施肥下黄壤稻田锌形态变化规律及对土壤锌有效性的影响,以设立于1995年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、氮钾肥配施(NK)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥替代1/2化学氮磷肥及全部化学钾肥(0.... 详细信息

为探明长期不同施肥下黄壤稻田锌形态变化规律及对土壤锌有效性的影响,以设立于1995年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、氮钾肥配施(NK)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥替代1/2化学氮磷肥及全部化学钾肥(0.5MNP)、全量有机肥化肥配施(MNPK)6个处理耕层土壤有效锌及锌形态时序变化规律,并采用相关分析和通径分析方法分析不同形态锌与有效锌的关系。结果表明,NK处理土壤有效锌和锌活化系数随试验年限增加呈降低趋势,其中锌活化系数线性拟合方程达显著水平,年下降速率为0.05个百分点。与NK处理相比,2019年,NPK处理土壤有效锌和锌活化系数分别提高了44.1%和1.49个百分点,弱酸可溶态锌和可还原态锌含量分别提高了15.9%和5.3%。施用有机肥处理土壤有效锌和锌活化系数随试验年限增加呈不断增加趋势,年增长速率分别为0.074~0.1244 mg·kg^(-1)和0.032~0.063个百分点。与NPK处理相比,施用有机肥的处理2019年土壤有效锌和锌活化系数分别显著提高了6.3%~22.6%和0.68~1.47个百分点,弱酸可溶态锌、可还原态锌、可氧化态锌含量分别显著提高了33.6%~84.0%、32.5%~47.4%、25.5%~36.3%,其占比分别提高了0.6~1.3个百分点、1.7~3.4个百分点、1.2~7.3个百分点,残渣态锌占比降低了3.6~12.0个百分点。相关分析表明,土壤有效锌与弱酸可溶态锌、可还原态锌、可氧化态锌呈极显著正相关,与残渣态锌呈极显著负相关。通径分析结果表明,弱酸可溶态锌对有效锌直接通径系数最大,有显著直接正效应,残渣态锌对有效锌有显著直接负效应,可还原态锌和可氧化态锌通过间接影响弱酸可溶态锌对有效锌有较强间接正效应。综上,弱酸可溶态锌是黄壤稻田有效锌的主要来源,可还原态锌和可氧化态锌是有效锌的重要缓存库。农业生产中,可通过合理施用有机肥促进锌向弱酸可溶态锌、可还原态锌、可氧化态锌转化,避免其向残渣态锌累积来提高土壤锌有效性。

关键词：黄壤稻田长期施肥有效锌锌形态通径分析

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稻田土壤古菌群落组成对秸秆还田的响应

农业环境科学学报 2019年第2期38卷 374-382页

作者：王宁赵亚慧艾玉春张永春汪吉东于建光江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业部江苏耕地保育科学观测实验站南京210014

为探讨秸秆还田下稻田土壤古菌群落的演替规律及其驱动因子,本研究开展室内稻田土壤淹水培养试验,利用高通量测序技术,研究了淹水培养第0、15、30 d和60 d时不同量小麦秸秆(0、1%、2%和5%)施用下两种类型的稻田土壤(高砂土和黄泥土)古... 详细信息

为探讨秸秆还田下稻田土壤古菌群落的演替规律及其驱动因子,本研究开展室内稻田土壤淹水培养试验,利用高通量测序技术,研究了淹水培养第0、15、30 d和60 d时不同量小麦秸秆(0、1%、2%和5%)施用下两种类型的稻田土壤(高砂土和黄泥土)古菌群落组成的动态变化及其影响因子。结果表明:秸秆还田导致土壤pH显著降低,而土壤电导率(EC)、总碳(TC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)以及土壤孔隙水中溶解性有机碳(DOC)、还原性亚铁[Fe(Ⅱ)]和总铁(Fe)含量显著增加,并且当秸秆还田量为5%时,上述土壤指标改变量最大。基于高通量测序技术发现,两种类型稻田土壤的优势古菌均为奇古菌门(Thanumarchaeota)。在淹水培养的0～30 d,秸秆还田对奇古菌门的相对丰度没有显著影响,维持在97%～98%;然而,在培养的第60 d,与未施用秸秆相比,秸秆施用下两种类型稻田土壤中奇古菌门的相对丰度显著降低(P<0.05),并且随着秸秆施用量的增加,奇古菌门丰度的降低程度越大。主成分分析(PCA)结果显示两种不同类型土壤的古菌群落存在着显著差异(P<0.05),表明土壤类型是土壤古菌群落结构的重要影响因子。与未施用秸秆的土壤相比,5%秸秆施用显著改变了高砂土古菌群落结构,而1%秸秆施用显著改变了黄泥土壤古菌群落结构。进一步对不同量秸秆施用下土壤古菌群落结构的分析发现,秸秆施用量为5%时高砂土壤古菌群落显著不同于秸秆施用量为1%和2%的土壤,而1%和2%秸秆施用量之间并无显著差异;而对黄泥土,仅秸秆施用量为1%和2%时古菌群落存在着显著差异。为了进一步探究土壤古菌群落迁移的驱动因子,冗余分析(RDA)发现,pH和C/N比是秸秆还田下两种类型土壤古菌群落迁移的重要影响因子。综合分析认为,秸秆还田主要通过改变土壤性质来调控古菌群落结构,而不同类型土壤的古菌群落结构对秸秆还田的响应亦不同。

关键词：古菌群落秸秆还田演替规律驱动因子

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长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

土壤学报 2016年第5期53卷 1275-1285页

作者：张雅蓉李渝刘彦伶张文安蒋太明贵州省土壤肥料研究所贵阳550006 农业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

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相... 详细信息

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:M>MNPK>1/2M+1/2NPK>1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M>1/2M+1/2NPK>1/4M+3/4NPK>NPK>NK>NP>N、CK>PK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK>1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPK>NPK、M>NP>NK、PK、N>CK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数>0.6,变异系数<0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。

关键词：长期施肥黄壤有机碳含量有机碳平衡量玉米产量

秸秆还田和添加生物炭对热带地区稻菜轮作体系中淹水后土壤温室气体排放的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1692-1701页

作者：胡天怡车佳玥胡煜杰陈绮琦张冬明雷菲曾建华汤水荣伍延正孟磊海南大学热带作物学院海口570228 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所海口571100 农业农村部海南耕地保育科学观测试验站海口571100 海南省耕地保育重点实验室海口571100

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N_(2)O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N_(2)O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理:添加200 mg·kg^(-1)(... 详细信息

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N_(2)O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N_(2)O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理:添加200 mg·kg^(-1)(以N计,下同)KNO_(3)(CK);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭(B);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)和1%花生秸秆(P);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭+1%花生秸秆(P+B);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+1%水稻秸秆(R);添加200 mg·kg^(-1)KNO_(3)+2%生物炭+1%水稻秸秆(R+B),进行114 d的25℃恒温淹水培养,来探究有机物料添加对土壤淹水后温室气体排放和氮素利用的影响.结果表明,与CK相比,添加秸秆或秸秆和生物炭配施显著增加了土壤pH(P<0.05);B和P处理分别显著增加了41.6%和28.5%的N_(2)O累计排放(P<0.05),P+B、R和R+B处理分别显著降低了14.1%、24.7%和36.7%的N_(2)O累计排放(P<0.05);添加秸秆增加了净温室气体增温潜势(NGWP),增施椰壳生物炭能够显著减缓秸秆对NGWP的影响(P<0.05),秸秆和生物炭配合施用降低了NGWP,其中P+B显著降低NGWP(P<0.05),R+B不显著;添加秸秆或生物炭显著增加了土壤微生物量碳(MBC)(P<0.05),P+B最高,为502.26mg·kg^(-1);秸秆和生物炭配施增加了土壤微生物量氮(MBN),P+B最高.N_(2)O排放通量与pH呈极显著负相关(P<0.01),与NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N呈极显著正相关(P<0.01);N_(2)O累计排放量与MBN呈极显著负相关(P<0.01);NO_(3)^(-)-N与MBN呈显著负相关(P<0.05),说明硝态氮的减少可能被微生物固持,微生物对硝态氮固持的增加也减少了N_(2)O排放.综上所述,花生秸秆和椰壳生物炭配合施用能够显著抑制N_(2)O排放,增加土壤MBC和MBN,是一种海南瓜菜季后充分利用氮肥,减少氮素损失,减缓N_(2)O排放的一种合理措施.

关键词：生物炭秸秆氧化亚氮(N_(2)O) 土壤微生物量碳氮硝态氮

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香溪河流域人类活动净磷输入量及其影响因素

中国环境科学 2020年第11期40卷 4957-4964页

作者：张天鹏雷秋良秦丽欢李晓虹武淑霞夏颖张富林张亦涛刘宏斌中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081 湖北省农业科学院植保土肥研究所农业农村部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站湖北武汉430064 中国科学院地理资源与科学研究所北京100101

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入(NAPI)模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明:在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAP... 详细信息

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入(NAPI)模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明:在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAPI整体呈下降趋势;在空间尺度上,NAPI呈现东北部高于西南部的趋势,影响香溪河流域NAPI的主要乡镇为黄粮镇、峡口镇和昭君镇,占香溪河流域NAPI的63.8%;河流磷输出占NAPI的百分比为10.7%~79.5%;从NAPI结构上看,影响香溪河流域NAPI主要的影响因素为磷肥施入量,占香溪河流域NAPI的46%~68%,次要影响因素为食物磷和磷化工及磷矿开采导致磷素释放量,分别占香溪河流域NAPI的14%~32%和16%~24%;从NAPI影响因素上看,NAPI与人口密度和耕地面积占比均呈极显著正相关(P0.05),不具有直接的响应关系.因此,香溪河流域磷素管理应优先考虑重点区域(黄粮镇、峡口镇和昭君镇),控制化肥施用量,并提高工厂污染物排放标准.

关键词：人类活动净磷输入(NAPI) 香溪河流域乡镇尺度人口密度耕地面积

河西绿洲灌区灌漠土长期秸秆还田土壤肥力和作物产量特征分析

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草业学报 2021年第12期30卷 59-70页

作者：吴科生车宗贤包兴国张久东卢秉林杨新强杨蕊菊甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 农业部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站甘肃武威733017

系统研究长期秸秆还田对河西绿洲灌区灌漠土壤养分的演变规律、土壤肥力特征的影响,分析作物产量及稳定性和持续性,为秸秆还田培肥土壤和资源化利用提供科学和理论依据。利用河西绿洲灌区31年(1988-2018年)的灌漠土长期定位培肥试验,开... 详细信息

系统研究长期秸秆还田对河西绿洲灌区灌漠土壤养分的演变规律、土壤肥力特征的影响,分析作物产量及稳定性和持续性,为秸秆还田培肥土壤和资源化利用提供科学和理论依据。利用河西绿洲灌区31年(1988-2018年)的灌漠土长期定位培肥试验,开展了以秸秆与磷肥配施(SP)、秸秆与氮磷肥配施[1/2(S+N)P]、氮磷配施(NP)、不施肥(CK)为处理的田间定位试验,测定了耕层0~20 cm土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、pH,研究了长期秸秆还田对小麦/玉米间作体系灌漠土土壤养分演变规律和作物产量的影响。结果表明:秸秆还田第31年和逐年平均值与试验初始值相比,土壤有机质增加73.3%和25.8%,土壤全氮增加50.6%和21.7%,土壤全磷增加22.5%和3.8%,土壤全钾含量增加19.9%和38.2%;与对照(CK)相比,土壤有机质增加55.3%和20.0%;土壤全氮增加28.8%和15.9%,土壤全磷增加50.2%和13.4%;土壤全钾增加23.5%和0.2%。秸秆连续还田9年后小麦产量比对照平均降低5.8%,第10年开始小麦产量逐年增加,比对照平均增加65.9%。玉米产量在秸秆连续还田13年间比对照平均降低8.2%,之后较对照平均增加22.0%。河西绿洲灌区灌漠土长期施用秸秆或秸秆氮磷肥配施,土壤培肥效果均显著优于单施化肥,可显著增加土壤有机质含量,提升土壤肥力,秸秆与氮磷化肥配施能持续提升作物产量及其稳定性和可持续性。

关键词：长期秸秆还田河西绿洲灌区灌漠土土壤肥力特征作物产量稳定性和持续性

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基于产量及环境友好的玉米氮肥投入阈值确定

农业工程学报 2016年第12期32卷 136-143页

作者：张君赵沛义潘志华段玉李焕春王博景宇鹏董智强中国农业大学资源与环境学院北京100193 内蒙古农牧业科学院资源环境与检测技术研究所呼和浩特010031 内蒙古旱作农业重点实验室呼和浩特010031 农业部武川农业环境科学观测实验站呼和浩特011705 农业部内蒙古耕地保育科学观测实验站呼和浩特011705

为了寻求河套灌区玉米高产与环境友好双赢的氮肥投入阈值,该文采用田间试验和室内分析化验相结合的方法,在内蒙古五原县连续三年定位研究了不同施氮水平对河套灌区玉米产量、土壤N素残留量及氮平衡的影响。结果表明：随着施氮量的增加,... 详细信息

为了寻求河套灌区玉米高产与环境友好双赢的氮肥投入阈值,该文采用田间试验和室内分析化验相结合的方法,在内蒙古五原县连续三年定位研究了不同施氮水平对河套灌区玉米产量、土壤N素残留量及氮平衡的影响。结果表明：随着施氮量的增加,籽实产量呈先增加后下降的趋势,2 m土壤矿质氮质量分数呈指数增加趋势。随着施氮量及施氮年限的增加,土壤剖面N素含量呈增加趋势。随着土壤深度的增加,在0～80 cm土层间土壤N素含量呈下降趋势。盈余率为0时,施氮量为237 kg/hm^2,籽实产量为13.7 t/hm^2,2 m土壤矿质氮为478 kg/hm^2,土壤氮素回收率为24%,植株氮素回收率为41%,土壤-玉米系统总回收率为65%;95%最高产量到最高产量为13.2～13.9 t/hm^2,对应施氮量为193～291 kg/hm^2,2 m土壤矿质氮为419～563 kg/hm^2,氮素盈余率为-19%～23%,土壤氮素回收率为21%～26%,植株氮素回收率为41%,土壤-玉米系统总回收率为62%～67%。施氮量193～291 kg/hm^2是既保证玉米产量又满足土壤氮素盈余较少、土壤-玉米系统氮素回收较高的合理施氮阈值。该研究为河套灌区玉米合理施用氮肥提供了科学依据。

关键词：作物氮土壤玉米产量施氮水平氮素残留投入阈值环境友好