【目的】土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理:不施肥处理(CK),施氮磷钾化肥处理(NPK),施70%化肥+30%有机肥处理(70F+30M),施50%化肥+50%有机肥处理(50F+50M),施30%化肥+70%有机肥处理(30F+70M),于2017年早稻种植前采集耕层(0—20 cm)土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放CO2-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量(C0)、易矿化有机碳量(C1)和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)土壤有机碳显著高于NPK处理(P30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为:30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量(P>0.05),70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理(P<0.05),分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率(累积矿化量占有机碳总量的比率)变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理(P<0.05);土壤有机碳的周转速率常数(k)与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。

【目的】研究长期施用化肥以及化肥与稻草配合施用对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响。【方法】试验土壤采自湖南省望城无机有机肥长期定位试验田小区,各施肥处理为:CK(不施肥)、NP(施氮磷肥)、NPK(施氮磷钾肥)、NP+RS(施氮磷肥和稻草)和NPK+RS(施氮磷钾肥和稻草)。【结果】氮磷钾长期平衡施用和化肥与稻草长期配合施用有利于2～5mm和0.5～2mm水稳性团聚体含量增加。与CK处理相比,化肥与稻草长期配合施用处理能提高2～5mm和0.5～2mm水稳性团聚体内的有机碳含量和全氮、可矿化氮含量,同时也显著提高了二者在较大粒径(2～5mm,0.5～2mm)水稳性团聚体内有机碳、...

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质(labile organic matter(LOM))和碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理:(1)不施肥(CK);(2)单施化肥(NPK);(3)在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田(NPKSM);(4)在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田(NPKS),测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质(HLOM)、中活性有机质(MLOM)、低活性有机质(LLOM)、非活性有机质(NLOM)含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质(SOM)含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47g·kg~(-1)(10—20 cm)和45.09 g·kg~(-1)(0—10 cm);在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳(DOC)含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层(0—20 cm)土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg~(-1)。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg~(-1);各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg~(-1);而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg~(-1)(0—10 cm)和15.93 g·kg~(-1)(10—20 cm)。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层(0—20 cm)土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系(P≤0.01),且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关(P≤0.05)。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。

【目的】在已有团聚体碳氮分布研究的基础上,进一步研究不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征,并分析有机碳矿化的影响因素,为揭示施肥对土壤肥力的影响及土壤有机碳矿化作用机制提供理论依据。【方法】以长期定位施肥红壤性水稻土为研究对象,包括9个处理:不施肥(CK)、有机质循环(C)、氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、氮钾肥(NK)和氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。运用湿筛法得到>2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和1 mm团聚体有机碳矿化速率在培养前期快速下降,之后逐渐降低至稳定状态,而2 mm和1—2 mm团聚体中最高,在0.053—0.25 mm团聚体中最低。与对照相比,施磷肥处理(NP和NPK)各粒级团聚体有机碳累积矿化量平均提高17.0%—62.1%,施有机肥处理(C、NC和NPKC)则平均提高25.0%—80.5%。>2 mm和0.25—1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,分别为21.0%—42.5%和20.6%—32.7%。>0.25 mm大团聚体微生物生物量碳含量和转化酶活性均高于0.25 mm大团聚体转化酶活性,其中NC处理大团聚体转化酶活性最高,较对照提高46.0%—135.0%。团聚体有机碳累积矿化量与有机碳、全氮、微生物生物量碳含量及转化酶活性均呈极显著正相关,但与有机碳的相关性最大。【结论】大团聚体在土壤有机碳矿化中发挥主导作用;有机碳含量是影响团聚体有机碳矿化的最主要因素;磷肥和有机肥的施用促进了土壤团聚体有机碳的矿化,是提高红壤性水稻土供肥能力的有效措施。

通过长期定位肥料试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土微生物生态特征的影响.结果表明,有机无机肥料配合施用均能明显增加土壤中细菌和放线菌数量,减少真菌数量;N,P,K肥配合稻草还田对提高土壤微生物活度的效果显著;有机无机肥料配合施用对提高土壤微生物生物碳和生物氮量的作用显著,并可降低土壤微生物碳氮比.

【目的】通过对土壤细菌数量和多样性的研究,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物生态的影响规律,为中国稻田土壤科学施肥、维护健康土壤微生物生态系统及农业可持续发展等方面提供重要理论和实践依据。【方法】采用末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)和实时定量(real-time)PCR方法,研究湖南省望城县施用化肥(NPK)和秸秆还田(NPKS)对水稻土细菌群落结构及其多样性和数量的影响。【结果】T-RFLP分析结果表明红壤性水稻土细菌的优势类群为变形菌(150 bp;相对丰度33%—37%)和放线菌(67 bp;相对丰度20%—25%),施肥对土壤细菌群落结构及其多样性产生了显著影响。典范对应分析...

【目的】研究溶解性有机质(DOM)对红壤水稻土碳、氮矿化作用的影响,为正确认识红壤碳、氮循环的过程机制、制订科学的养分管理措施及有效控制温室气体排放提供参考依据。【方法】采用发育于第四纪红粘土的水稻土,以旱地红壤为对照,通过室内恒温培养试验研究了去除DOM土和原土间有机碳、氮的矿化差异。【结果】去除DOM使土壤有机碳的累积矿化量在培养前期(12d)下降了6.3%～8.9%(平均7.5%),但整个培养期内仅降低3.6%～6.1%(平均5.0%),其影响不显著。去除DOM对不同土壤有机氮矿化的影响不同。3种水稻土在去除DOM后,土壤有机氮的累积矿化量显著下降,降幅为11.2%～18.3%(平均12...

【目的】研究不同施肥处理对红壤水稻土水稳性团聚体组成、不同粒级团聚体中有机碳、氮含量与分布及土壤微生物生物量碳氮含量的影响,为揭示施肥对土壤肥力形成演变的影响机制提供重要理论依据。【方法】依托鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站已进行了20年的长期定位试验,试验包括9个处理:对照(不施肥,CK)、有机质循环(C)、化学氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、化学氮磷肥(NP)、化学氮磷钾肥(NPK)、化学氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、化学氮磷肥(NK)和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。采集各小区耕层土壤,利用湿筛法得到不同粒级水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳、氮含量及土壤微生物量...

为阐明长期施肥对黄壤性水稻土有机碳平衡特征的影响,探讨土壤可持续利用培肥模式,收集2006-2011年10种施肥模式下(CK,1/4M+3/4NPK,1/2M+1/2NPK,M,NPKM,NPK,NK,N,NP,PK)的黄壤性水稻土,分析了各施肥模式下土壤有机碳平衡的变化特征。结果表明:长期施用有机肥情况下,各处理土壤有机碳含量较不施肥处理(CK)均显著增加;随着有机肥施用量的增加,有机碳含量逐渐增加,其中NPKM处理最高;不同施肥模式有机碳平衡变化较大,除1/4M+3/4NPK处理外,施有机肥处理土壤有机碳表现为盈余,且各处理间存在显著差异;不施肥和施用化肥处理的有机碳表现为亏缺;黄壤性水稻...

【目的】土壤微生物生物量是土壤重要的活性养分库。研究长期不同施肥处理下土壤微生物生物量的周转特性,探究施肥对土壤养分转化与供应能力的影响。【方法】对田间长期单施或配施无机氮肥(N)、无机磷肥(P)、无机钾肥(K)、有机质循环(C)及1/2秸秆回田(S)的试验进行采样分析,研究不同施肥处理下土壤微生物生物量、微生物量氮周转及水稻产量变化。【结果】施用磷肥有利于提高土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物量氮周转速率以及作物产量,比未施用磷肥处理平均提高了13.2%、33.1%、31.2%及173.4%。单施有机肥也有利于提高土壤微生物量碳、微生物量氮和作物产量,比对照提高了36.1%、28.1%和68...

[目的]通过研究外源有机物添加对不同施肥条件下水稻土有机碳矿化及形态的影响，旨在探究不同施肥措施对水稻土有机碳稳定性的影响，为水稻土的合理碳管理施肥提供参考。[方法]以江苏溧阳白土（4年定位试验）和如皋高砂土（11年定位试验）两种水稻土为研究对象，每种水稻土各选取4个不同肥料处理的耕层（0～15 cm）土样，各处理分别为不施肥（CK）、农民习惯施肥（N 300 kg·hm~(-2)_(，)FFP）、优化施肥（N 240 kg·hm~(-2)_(，)OPT）和牛粪替氮（OPT施肥基础上牛粪替代20%化学氮，CMSN），采用室内培养法（培养周期为60 d），研究添加外源有机物（玉米秸秆）对土壤CO_(2)排放动态、总有机碳、活性碳库等含量及激发效应的影响。[结果]添加玉米秸秆可显著提高水稻土土壤有机碳的矿化速率，白土FFP处理土壤CO_(2)排放量较CK降低9.52%，高砂土OPT和CMSN处理土壤CO_(2)排放量较CK分别提高30.38%和13.38%。培养初期，除高砂土的CMSN处理产生负激发效应外，其他土壤均表现出正激发效应，其相对激发效应随培养时间逐渐降低。添加玉米秸秆在培养试验结束后可显著提高各处理土壤总有机碳含量，白土的FFP和OPT处理及高砂土的OPT和CMSN处理提高效果显著。相比于未施肥土壤，白土CMSN处理和高砂土FFP处理显著提高可溶性有机碳含量；白土和高砂土的FFP和OPT处理显著提高微生物量碳含量；施肥可以提高白土颗粒态有机碳含量，CMSN处理提高效果最显著，高砂土只有OPT处理提高了颗粒态有机碳含量；2种水稻土的各个施肥处理对易氧化态有机碳含量没有显著影响。[结论] 添加玉米秸秆可以提高所有处理的土壤有机碳矿化速率、土壤总有机碳和活性碳库组分含量，其中CMSN处理在2种土壤中均产生较低的正激发效应或负激发效应，更有利于土壤有机碳固存。

[目的]通过研究添加外源有机物对不同施肥条件下水稻土有机碳矿化及形态的影响,探究不同施肥措施对水稻土有机碳稳定性的影响,为水稻土的合理碳管理施肥提供参考。[方法]以江苏溧阳白土(4年定位试验)和如皋高砂土(11年定位试验)2种典型水稻土为研究对象,各选取4个不同肥料处理的耕层(0～15 cm)土样,各处理分别为不施肥(CK)、农民习惯施肥(N 300 kg·hm~(-2),FFP)、优化施肥(N 240 kg·hm~(-2),OPT)和牛粪替氮(OPT施肥基础上牛粪替代20%化学氮肥,CMSN),采用室内培养法(培养周期60 d)研究添加外源有机物(玉米秸秆)对土壤CO_2排放动态、总有机碳、活性碳库等含量及激发效应的影响。[结果]添加玉米秸秆可显著提高水稻土土壤有机碳的矿化速率,白土FFP处理土壤CO_2排放量较CK降低8.75%,高砂土OPT和CMSN处理土壤CO_2排放量较CK分别提高30.38%和13.38%。培养初期,除高砂土的CMSN处理产生负激发效应外,其他土壤均表现出正激发效应,其相对激发效应随培养时间逐渐降低。添加玉米秸秆可显著提高各处理土壤总有机碳含量,白土的FFP和OPT处理及高砂土的OPT和CMSN处理提高效果显著。相比于未施肥土壤,白土CMSN处理和高砂土FFP处理显著提高可溶性有机碳含量;白土和高砂土的FFP和OPT处理显著提高微生物量碳含量;施肥可以提高白土颗粒态有机碳含量,CMSN处理提高效果最显著,高砂土只有OPT处理提高了颗粒态有机碳含量;2种水稻土的各个施肥处理对易氧化态有机碳含量没有显著影响。[结论]添加玉米秸秆可以提高所有处理土壤的有机碳矿化速率、土壤总有机碳和活性碳库组分含量,其中CMSN处理在2种土壤中均产生较低的正激发效应或负激发效应,更有利于土壤有机碳固存。

【目的】研究田间长期定位施肥处理下不同类型水稻土有机碳矿化的动态差异及其影响因素，为揭示不同类型水稻土有机碳的循环特征及制定合理的养分管理措施等提供依据。【方法】以江苏常熟（乌栅土）、江西余江（低肥力红壤）、湖南望城（高肥力红壤）和重庆（紫色土）４个地点长期定位施肥试验的水稻土为研究对象，选择不施肥（ＣＫ）、单施化肥（ＮＰＫ）和化肥配合秸秆还田（ＮＰＫＳ）３个处理，通过室内２７ ｄ的有机碳矿化培养试验，采用室内恒温培养、碱液吸收法测定土壤有机碳的矿化量；选择ＪｏＮｅＳ一级动力学方程拟合土壤有机碳累积矿化量的动态变化，比较土壤类型和长期不同施肥处理对有机碳矿化动态的影响。【结果】长期施肥处理可以．．．

设CK(不施任何肥)、NK(施氮、钾肥)、NP(施氮、磷肥)、NPK(施氮、磷、钾肥)、NK+PM(施氮、钾肥+猪粪)、NP+RS(施氮、磷肥+稻草)、NPK+RS(施氮磷钾肥+稻草)7个处理,通过25年长期肥料定位试验,研究了双季稻种植制度下长期施肥对红壤性水稻土氮素肥力的影响.结果表明,长期不平衡施肥处理(NK、NP)土壤各氮素含量增加不明显或出现一定幅度的减少;长期平衡施用化肥的NPK处理,土壤各氮素含量均有增长,与CK处理的差异达到显著或极显著水平;无机、有机肥长期配施处理NK+PM、NP+RS、NPK+RS在单施化肥的基础上进一步提高了土壤中氮素养分的含量.双季稻种植制度下,长期平衡...

【目的】为阐明长期施肥对红壤和潮土不同大小颗粒有机碳含量和分布的影响,探讨土壤持续利用培肥模式。【方法】采集17年长期施用不同肥料后的红壤和潮土,通过物理分组方法得到砂粒、粗粉粒、细粉粒、粗黏粒及细黏粒,观测了不同颗粒有机碳含量和分布的状况。【结果】与不施肥(CK)相比,施用有机肥(M、NPKM)和秸秆还田(NPKS)均可显著增加红壤和潮土总有机碳及不同颗粒有机碳组分的含量,其中以配施有机肥效果最为明显。施化肥有利于增加细黏粒的有机碳含量。各级颗粒中以砂粒的有机碳(POC)含量增幅最高,在红壤和潮土中分别增加1.7～3.8倍和1.9～2.8倍,对施肥最敏感。施肥使红壤和潮土有机碳在砂粒中的分布...