A Field Study on Effects of Nitrogen Fertilization Modes on Nutrient Uptake,Crop Yield and Soil Biological Properties in Rice-Wheat Rotation System

Rational application of nitrogen （N） fertilizers is an important measure to raise N fertilizer recovery rate and reduce N loss.A two-year field experiment of rice-wheat rotation was employed to study the effects of N fertilization modes including a N fertilizer reduction and an organic manure replacement on crop yield,nutrient uptake,soil enzyme activity,and number of microbes as well as diversity of microbes.The result showed that 20% reduction of traditional N fertilizer dose of local farmers did not significantly change crop yield,N uptake,soil enzyme activity,and the number of microbes （bacteria,actinomycetes,and fungi）.On the basis of 20% reduction of N fertilizer,50% replacement of N fertilizer by organic manure increased the activity of sucrose,protease,urease,and phosphatase by 46-62,27-89,33-46,and 35-74%,respectively,and the number of microbes,i.e.,bacteria,actinomycetes,and fungi by 36-150,11-153,and 43-56%,respectively.Further,organic fertilizer replacement had a Shannon＇s diversity index （H） of 2.18,which was higher than that of other modes of single N fertilizer application.The results suggested that reducing N fertilizer by 20% and applying organic manure in the experimental areas could effectively lower the production costs and significantly improve soil fertility and biological properties.

Effect of Different Fertilization Practices on Yield of a Wheat-Maize Rotation and Soil Fertility

A 15-year field experiment was carried out in Henan Province, China, to study the effects of different fertilization practices on yield of a wheat-maize rotation. Fertilizers tested contained N alone (N), N plus P (NP) or plus P and K (NPK), all with or without manure (M). Different long-term fertilization practices affected the yields under the rotation system of wheat and maize differently and the effects on yields was in a general trend of MNPK＞MNP＞MN＞NPK＞NP＞M＞N＞the control. The average contribution rate of soil fertility to the highest yield was 37.9%, and the rest 62.1% came from fertilizer applications. The yield effects of the chemical fertilizers were in the order of N＞P＞K and were increased by application of manure.Balanced fertilization with multielement chemical fertilizers and manure can be effective in maintaining growth in agricultural production. Combined application of chemical fertilizer and organic manure also increased the content of soil organic matter.

Green manuring facilitates bacterial community dispersal across different compartments of subsequent tobacco

Green manure–crop rotation is a sustainable approach to protect crops against diseases and improve yield.However,the mechanism by which green manuring manipulates the crop-associated microbial community remains to be elucidated.In this study,we explored the horizontal processes of bacterial communities in different compartments of the soil–root interface(bulk soil,rhizosphere soil,rhizoplane and endosphere)of tobacco by performing a field experiment including four rotation practices,namely,tobacco rotated with smooth vetch,ryegrass,radish,and winter fallow(without green manure).Results showed that the co-occurrence networks constructed by adjacent compartments of the soil–root interface with green manuring had more edges than without green manuring,indicating dramatic microbial interactions.Green manuring increased the dispersal-niche continuum index between bulk soil and other compartments,indicating that it facilitated the horizontal dispersal of microbes.For the different green manuring practices,the neutral community model explained 24.6–27.6%of detection frequency for bacteria,and at least one compartment under each practice had a normalized stochasticity ratio higher than the 50%boundary point,suggesting that the deterministic and stochastic processes jointly shaped the tobacco microbiome.In conclusion,green manuring generally facilitates bacterial community dispersal across different compartments and enhances potential interactions among adjacent compartments.This study provides empirical evidence for understanding the microbiome assembly under green manure–crop rotation.

Agronomic and Economic Efficiency of Manure and Urea Fertilizers Use on Vertisols in Ethiopian Highlands

Soil fertility depletion is among the major impediments to sustained agricultural productivity especially in the less developed countries because of limited application of fertilizers. Soil fertility maintenance requires a balanced application of inorganic and organic nutrient sources. This study was conducted on a Vertisol in Ethiopia to determine the optimum farm yard manure （M） and nitrogen （N） application rates for maximum return under cereal-pulse-cereal rotation system. The main and interaction effects of M and N significantly affected biomass, grain and straw yields of wheat （Triticum durum） and tef （Eragrostis tear）, but the residual effect on chickpea （Cicer arietinum） was not significant. Application of 6 t M ha^-1 and 30 kg N ha^-1, gave the largest grain yield of both crops but a comparable result was obtained due to 3 t M ha^-1 and 30 kg N ha^-1. The economic analysis revealed that 6.85 t M ha^-1 and 44 kg N ha^-1 for wheat, and 4.53 t M ha^-1 and 37 kg N ha^-1 for tef were the economic optimum rates. The additional benefit obtained due to these rates was about 450 USD ha^-1. Therefore, application of the economic optimum combination of both organic and inorganic sources of nitrogen is recommended for use on cereals in the cereal-legume-cereal rotation system.

西兰花复种绿肥-当归高效轮作种植技术规程

为进一步挖掘和发挥地区农业资源优势,推进高原夏菜和当归产业健康可持续发展,经过试验示范和生产实践,从范围、规范性引用文件、术语和定义、产地环境、西兰花栽培技术、绿肥复种技术、轮作当归栽培技术等方面制订了西兰花复种绿肥-当归高效轮作种植技术规程,以更好地指导生产。

轮作及减氮对绿洲灌区农田温室气体排放及土壤酶活性的影响

基于2018年在武威绿洲农业试验站布设的田间定位试验,设春小麦-冬油菜-箭筈豌豆(WRV)、春小麦-冬小麦-箭筈豌豆(WWV)、春小麦-箭筈豌豆-春小麦-箭筈豌豆(WV)、春小麦连作(W)4种种植模式,减氮25%(270 kg·hm^(-2),N 1)、传统施氮(360 kg·hm^(-2),N 2)两个施氮水平,共8个处理,于2020—2021年测定并分析不同轮作模式结合减氮对农田CO 2、N 2O排放的影响及其与春小麦产量和土壤酶活性的关系,以期为当地农业绿色高效发展提供理论依据。结果表明:轮作结合减氮处理可显著降低温室气体排放,增加作物产量,以WRVN 1处理增产减排效果最佳,其CO 2、N 2O排放总量分别较WN 2处理降低了15.2%、28.0%,全球增温潜势(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)分别降低15.7%和30.4%,作物产量增加16.7%。土壤脲酶和过氧化氢酶活性均表现为0~10 cm高于10~30 cm土层,轮作降低了小麦开花期土壤酶活性,以WRVN 1处理土壤酶活性最低;在N 1处理下土壤脲酶、过氧化氢酶活性较N 2处理分别降低20.1%~28.7%、8.3%~12.2%,且CO 2、N 2O排放速率与土壤脲酶、过氧化氢酶活性均呈显著正相关关系。综上,春小麦-冬油菜-箭筈豌豆轮作模式结合减氮25%可作为实现绿洲灌区农业增效减排的合理种植模式与施氮制度。

长期不同施肥和深翻对玉米高粱轮作体系作物钾利用及土壤钾形态的影响

【目的】研究长期施用化肥钾、秸秆还田、有机肥配施化肥钾结合秸秆还田及其深翻对玉米高粱轮作体系作物钾利用效率、土壤钾形态及非交换性钾释放的影响,为合理使用钾肥和提高钾养分资源高效利用提供理论依据。【方法】于2011—2022年在山西省晋中市进行长期定位试验,共设6个处理:不施肥(CK)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田结合有机肥(MS)、氮磷钾肥配施有机肥结合秸秆还田(NPKMS)、氮磷钾肥配施有机肥结合秸秆还田和深翻(NPKMSD),研究不同施肥处理对作物籽粒产量、地上部钾吸收量、钾利用效率、土壤钾形态和土壤非交换性钾释放特征的影响。【结果】与NP和NPK比较,MS、NPKMS和NPKMSD提高籽粒产量6%—8%,地上部钾吸收量提高22%—43%。NPKMS和NPKMSD处理钾素农学利用效率仅为NPK和MS的50%;施肥改变了土壤剖面钾形态,2022年收获后与CK、NP和NPK处理相比,MS、NPKMS和NPKMSD处理0—20 cm土层速效钾含量分别提高了2.2—2.8倍,缓效钾提高了8%—10%;与NPKMS比较,NPKMSD提高了20—40 cm土层速效钾含量。基于随机森林回归模型分析表明,0—20和20—40 cm土层的速效钾与缓效钾含量能解释地上部钾吸收量的64.1%,0—20 cm土层速效钾、缓效钾含量和20—40 cm土层的速效钾含量是影响植株钾吸收的关键因子。用氯化钙浸提时NPK、MS、NPKMS和NPKMSD处理0—20 cm土层非交换性钾累积释放量分别是NP的1.04、1.77、1.99和1.81倍,柠檬酸浸提时则分别为1.05、1.41、1.85和1.63倍。与NPKMS处理比较,NPKMSD处理20—40 cm土层柠檬酸浸提的非交换性钾累积释放量提高17.8%,而氯化钙浸提对其非交换性钾累积释放量没有显著影响。【结论】与施用相当量的化肥钾比较,秸秆还田和有机肥能明显活化土壤钾,提高土壤有效钾和缓效钾的含量,提高钾肥利用效率。化肥钾配施有机肥结合秸秆还田会造成作物钾奢侈吸收降低钾利用效率。深翻提高根层下土层速效钾含量但对产量影响不显著。秸秆还田和有机肥明显促进土壤非交换性钾的释放速率和累积释放量,长期秸秆还田结合适量有机肥能够替代化学钾肥。

绿肥油菜还田提高水稻产量与土壤磷钾肥力

为评价太湖地区油菜花后作绿肥对水稻产量及稻田水土养分的影响,在太湖地区连续进行2年田间定位试验,明确在2种不同油菜-水稻种植模式[绿肥油菜-水稻、饲用油菜-水稻(CK)]引起的水稻籽粒产量、产量构成因子、土壤氮磷钾含量以及稻田田面水氮磷浓度变化。结果表明:与对照处理相比,油菜终花期后压青还田下2年水稻产量提高了6.1%~15.2%,试验第1年水稻产量显著增加主要是由于有效穗数显著增加了20.0%,成穗率显著提高了14.7%,穗实粒数显著提高13.1%(P<0.05),结实率、千粒质量2种处理差异无统计学意义。连续2年绿肥油菜还田下耕层土壤全氮含量差异无统计学意义,但速效磷和速效钾含量分别显著提高了31.6%和27.8%,同时移栽至分蘖期稻田田面水总氮和总磷浓度分别显著提高36.3%和53.7%(P<0.05)。由此,太湖地区油菜作绿肥还田可维持水稻产量并补充土壤磷钾库,但应结合配套油菜绿肥还田技术以降低稻田盈余养分潜在流失风险,为太湖保护区提供化学肥料有机替代和绿色防控等有效环保型施肥技术。

High manure load reduces bacterial diversity and network complexity in a paddy soil under crop rotations

Long-term application of chemical fertilizers causes soil degradation and nitrogen(N)loss,but these effects could be alleviated by organic fertilizers.In addition,crop rotation is a feasible practice to increase soil fertility,soil quality and crop yields comparing with monocultural cropping patterns.However,questions remain concerning how the soil microbiome responds to different manure application rates under crop rotations.Here,we collected soil samples from a rice-rape system to investigate the response of the soil microbiome to nine years of pig manure application at different rates(CK:0 kg ha^(-1),M1:1930 kg ha^(-1),M2:3860 kg ha^(-1) and M3:5790 kg ha^(-1)).Our results revealed that the bacterialα-diversity(Chao1 and Shannon index)in the rape season increased first and then decreased with increasing manure application rates,and a high manure load tended to decrease the bacterialα-diversity in the rice season.Long-term manure application enriched some copiotrophic bacteria,such as Proteobacteria and Actinobacteria,while it decreased the relative abundance of Nitrospirae.Redundancy analysis(RDA)and the Mantel test indicated that soil pH,TC,TN,AP,C/P and N/P ratios were the main factors influencing bacterial communities.Moreover,network analysis showed that a low manure application rate shaped a complexly connected and stable bacterial community,while higher manure application rate decreased the stability of the bacterial network.These findings improve our understanding of bacterial responses to longterm manure application under crop rotations and their relationships with soil factors,especially in the context of increasing fertilizer inputs.

有机肥替代化肥对砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N_(2)O排放的影响

【目的】探究有机肥替代化肥条件下砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N_(2)O排放特征及与土壤环境因子的关系,为实现农田温室气体减排提供理论依据。【方法】以砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法与常规土壤参数分析相结合,研究不施肥(CK)、常规施肥(CF)、有机肥氮替代20%化肥氮及有机肥氮替代40%化肥氮(R2FM及R4FM,有机肥于小麦季施用)对小麦-玉米轮作系统N_(2)O排放的影响及与关键驱动因子的关系。【结果】R2FM及R4FM处理小麦产量显著高于CF处理,增幅分别为12.2%和10.2%,而不同施肥处理之间玉米产量无显著差异。CK、CF、R2FM及R4FM处理周年N_(2)O平均排放通量分别为5.9、50.3、43.9及39.6μg·m^(-2)·h^(-1),其中小麦季为3.1、23.6、25.0及26.4μg·m^(-2)·h^(-1),玉米季为8.8、77.0、62.8及52.9μg·m^(-2)·h^(-1);不同施肥处理下N_(2)O排放通量与土壤NO_(3)^(-)-N含量呈极显著正相关,同时还与小麦季土壤温度、玉米季土壤含水量呈显著或极显著正相关。CF、R2FM及R4FM处理周年N_(2)O累积排放量分别为2.38、2.44及2.53 kg·hm-2,较CK处理(0.56 kg·hm-2)显著增加325%—354%,N_(2)O-N排放系数为0.40%—0.44%,但CF、R2FM及R4FM处理之间周年N_(2)O累积排放量、N_(2)O-N排放系数均无显著差异。不同施肥处理下季节性N_(2)O累积排放量存在差异,与CF处理相比,R2FM及R4FM处理在小麦季N_(2)O累积排放量分别显著提高28.3%和62.6%,且二者N_(2)O-N排放系数(0.35%和0.41%)显著增加,而在玉米季N_(2)O累积排放量分别显著降低15.8%和33.8%;N_(2)O累积排放量与小麦季土壤全氮、碱解氮、微生物量碳含量及玉米季土壤全氮含量呈显著或极显著正相关,而与玉米季土壤有机碳含量呈显著负相关。【结论】在有机肥氮替代化肥氮条件下,优化小麦季施肥管理是减少砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N_(2)O排放的关键。

绿洲灌区麦后复种绿肥并还田对翌年玉米根系性状及水分利用效率的影响

针对西北干旱绿洲灌区麦后休闲期长,水分蒸发量大、水资源利用率不高等问题,研究了绿肥不同还田方式对玉米根系性状和水分利用效率的影响及其相互关系,以期为构建区域水资源高效利用种植模式提供理论依据和技术支撑。2020至2021年基于田间定位试验,研究了绿肥全量翻压(tillage with full quantity of green manure incorporated in the soil, TG),绿肥地表覆盖免耕(no-tillage with full quantity of green manure mulched on soil surface, NTG),绿肥地上部移除根茬翻压(tillage with root incorporated in the soil and above ground green manure removed, T),绿肥地上部移除免耕(no-tillage with above ground manure removed, NT)和传统翻耕、休闲(conventional tillage and leisure, CT) 5个处理对轮作玉米土壤贮水量、玉米根系性状和水分利用效率的影响。结果表明,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了0~110 cm土层土壤贮水量;与CT相比, NTG和TG的全生育期平均土壤贮水量分别提高14.0%~15.0%和8.8%~12.0%。绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了玉米根长、根表面积、根体积和根干重;与CT相比,NTG和TG的根长分别提高20.7%~26.0%和19.9%~28.5%;根表面积分别提高43.0%~52.9%和41.3%~58.7%;根体积分别提高45.7%~46.7%和40.6%~46.7%;根干重分别提高48.0%~51.5%和41.9%~50.2%。绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了玉米籽粒产量和水分利用效率;与CT相比,NTG和TG的籽粒产量分别提高15.4%~34.3%和19.1%~32.0%, NTG和TG的水分利用效率分别提高19.5%~39.2%和20.5%~34.8%。玉米拔节期、大喇叭口期和吐丝期的根长、根表面积与土壤贮水量均呈显著正相关,根长、根表面积、根体积、根干重与水分利用效率均呈显著正相关。因此,在干旱绿洲灌区绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理有利于改善土壤水分条件,优化玉米根系生长,从而提高产量和水分利用效率;其中,绿肥地表覆盖免耕处理效果突出,可作为该区适宜的绿肥还田方式。

有机肥替减化肥对赤红壤菜-稻轮作区甘蓝产量和养分利用的影响

为提高化肥利用效率,以圆球甘蓝中甘8号为试验材料,在闽南菜-稻轮作区设计5种施肥处理(习惯施肥、推荐施肥、有机肥替代25%化肥、有机肥替代50%化肥、有机肥替代100%化肥)和不施肥处理(对照,CK)进行田间试验,研究不同处理对甘蓝产量及养分利用的影响。结果表明,有机肥替减化肥能够促进甘蓝叶球生长,有机肥替代50%化肥处理叶球质量和叶球紧实度均高于其他施肥处理。有机肥替代50%化肥的施肥处理产量最高,达到3824.13 kg/hm^(2),显著高于有机肥替代25%化肥、有机肥替代100%化肥、习惯施肥和不施肥处理,但与推荐施肥处理相比较无显著差异。有机肥替代50%化肥、有机肥替代25%化肥的施肥处理分别具有较高的氮肥、磷肥利用效率,其分别为40.82%、30.82%。与习惯施肥相比,有机肥替代50%化肥的施肥处理甘蓝对氮肥利用效率增加了13.14个百分点。综合甘蓝产量和养分利用效率,推荐有机肥替代50%化肥作为闽南赤红壤菜-稻轮作区甘蓝生产中有机肥替减化肥的施用量。

基于主成分分析不同种养模式下的土壤肥力评价

为探究不同种养模式对稻田土壤肥力的贡献,筛选出适合推广的生态种养模式。在韶关市仁化县扶溪镇紫岭村水稻田开展了2年田间试验,设置水稻单作(CK)、油稻轮作(T1)、鸭稻共作(T2)和油稻鸭模式(T3)4个处理,分析水稻种植后不同处理土壤机械组成、容重、pH、有机质、有机碳、全氮、碳氮比、碱解氮、有效磷、速效钾的差异。结果发现,与CK相比,T3处理土壤容重、pH、碳氮比显著下降(降幅分别为24.63%、8.78%、23.98%),土壤有机质、有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾均显著提高(增幅依次为21.66%、21.66%、57.75%、24.64%、20.81%、26.43%);T2处理土壤容重、pH、碳氮比显著下降(降幅依次为19.34%、8.78%、16.01%),土壤有机质、有机碳、全氮、碱解氮、速效钾均显著增加(增幅依次为15.19%、15.19%、36.31%、17.02%、18.81%);T1处理土壤容重显著下降(降幅11.95%),土壤pH、有机质、有机碳、全氮、碳氮比、碱解氮显著增加(增幅依次为3.03%、11.29%、11.29%、7.01%、4.76%、10.49%)。主成分分析结果显示土壤肥力综合排名:T3>T2>T1>CK。因此,T3处理更有利于改善稻田土壤各项理化指标,土壤培肥效果最好。

有机肥替代部分化肥对稻麦轮作系统产量及土壤微生物区系的影响

[目的]本文旨在研究不同有机肥替代部分化肥对稻麦轮作系统产量及其构成因素、土壤微生物区系的影响,为找到合适的施肥措施来提高作物产量,培育高产土壤微生物区系提供理论依据。[方法]以江苏省金坛市的长期肥料试验点为研究对象,设置6个施肥处理:不施肥(CK),常规氮、磷、钾化肥(NPK),3 000 kg·hm^(-2)猪粪有机肥替代30%常规化肥施用量(NPKM1),6 000 kg·hm^(-2)猪粪有机肥替代50%常规化肥施用量(NPKM2),1 800 kg·hm^(-2)猪粪有机无机复合肥替代50%常规化肥施用量(NPKMOI1),3 600 kg·hm^(-2)猪粪有机无机复合肥替代70%常规化肥施用量(NPKMOI2)。测定水稻、小麦的有效穗数、每穗粒数、千粒质量、理论产量和实际产量;并利用氯仿熏蒸-硫酸钾浸提法和高通量测序测定土壤微生物生物量及微生物群落结构。[结果]与NPK处理相比,猪粪有机肥(NPKM1、NPKM2)和猪粪有机无机复合肥(NPKMOI1、NPKMOI2)替代部分化肥对水稻和小麦的产量构成因素、理论产量和实际产量无显著降低,且均能提高土壤微生物生物量碳、氮。NPKMOI1和NPKMOI2处理能够增加土壤细菌丰富度、多样性和均匀度指数,显著改变土壤细菌区系,且这种改变随着化肥替代量的增加而变大。[结论]3 600 kg·hm^(-2)猪粪有机无机复合肥替代70%常规化肥施用量处理能够提高作物产量,是一种具有培育高产土壤微生物区系潜力的施肥措施。

长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量的影响

为探讨湘南红壤稻田多熟制的增产潜力,不断提高经济效益和土壤肥力,促进农业可持续发展,从1982年开始,对红壤稻田布置了紫云英(T1)、油菜(T2)、黑麦草(T3)绿肥翻压还田对水稻产量及生长发育影响的长期轮作制度定位试验。27年的研究结果表明:1)与冬闲(CK)处理相比,种植绿肥处理能促进水稻增产,增产幅度依次为T1>T2>T3;2)与CK相比,绿肥处理下水稻年产量与CK处理间差异随年份增加而增大;T1处理与T2、T3处理间及T2处理与T3处理间差异也是如此。

水旱轮作下长期免耕和施用有机肥对土壤某些肥力性状的影响

198 3年 6月至 1997年 10月进行的水旱轮作下连续免耕并配合施用有机肥料的长期定位田间试验研究结果表明 ,长期免耕和施肥造成土壤养分的表层富集 ,0～ 5cm土层有机碳、全氮、速效氮含量显著增加 ,而 5～ 10cm和 10～ 2 0cm土层上述养分含量明显低于常规耕翻处理 ;免耕对土壤结构破坏少 ,使 0～ 2 0cm土层水稳性团粒结构增多 .综合各项肥力性状 ,不同施肥处理对提高土壤肥力的贡献为 :猪粪 >秸秆 >绿肥 >化肥 >不施肥 .

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm^(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。

东北黑土区长期不同种植模式下土壤碳氮特征评价

土壤碳氮是衡量土壤肥力的重要指标,阐明农田管理措施对土壤碳氮特征的综合影响,可为农田地力培育和土地可持续利用提供理论与技术支撑。该研究借助在吉林公主岭建立的长期定位试验,选择休闲处理与增施有机肥条件下的玉米连作、玉米-大豆轮作、大豆连作等处理,系统评价了种植模式对土壤不同形态碳氮的影响及其相互关系。经过21 a的增施有机肥,玉米连作、玉米-大豆轮作、大豆连作3个处理的耕层（0-20 cm）土壤有机碳、全氮和有效氮比休闲处理分别提高23.5%-46.8%、4.9%-64.3%和35.4%-121.9%,其中以玉米连作处理最高（P〈0.05）;有机碳与全氮、有效氮呈极显著的相关关系（P〈0.01）,表明较高的有机碳会促进氮素有效性。玉米连作处理的耕层土壤微生物量碳分别比玉米-大豆轮作和大豆连作处理高23.1%和41.4%,而土壤微生物量氮则分别高37.8%和135.3%,差异显著（P〈0.05）。玉米连作处理下耕层〉2 000μm、≥250-2 000μm、≥53-250μm以及〈53μm的土壤团聚体结合有机碳均为最高（P〈0.05）。此外,玉米连作处理的高活性有机碳组分显著（P〈0.05）高于其他处理,其化学活性指数也显著（P〈0.05）高于玉米-大豆轮作处理,表明玉米连作处理下的土壤有机碳对外界环境变化较为敏感。上述研究表明,在施用有机肥的条件下,长期玉米连作可提高土壤有机碳质量分数,促进土壤氮素有效性,但应配合采用合理的耕种措施,以降低有机碳分解风险。

稻田绿肥轮作提高土壤养分增加有机碳库

综合评价中国南方不同稻田绿肥轮作模式,筛选与优化绿色高效的稻田多熟种植系统,有利于南方双季稻区农业可持续发展。通过田间试验,研究不同绿肥轮作模式（A冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻（对照）、B紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、C油菜/花生-稻→马铃薯/玉米＋大豆-稻、D马铃薯/玉米＋大豆-稻→蔬菜/花生＋玉米-稻、E蔬菜/花生＋玉米-稻→紫云英-稻-稻）对土壤养分中pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及总有机碳库、活性有机碳、碳库管理指数的影响。结果表明：绿肥轮作各处理的土壤有机质、碱解氮和速效钾均显著高于对照处理（P〈0.05）,增加幅度分别为8.73%-15.59%、11.79%-19.64%和5.80%-37.19%。绿肥轮作处理B、C的总有机碳质量分数与对照相比有显著（P〈0.05）增加,分别增加了15.59%、11.19%。与对照相比,绿肥轮作B、C、D、E均可以显著（P〈0.05）提升土壤活性有机碳质量分数,提高幅度分别为29.03%、19.96%、16.67%和21.75%。与冬闲对照处理相比,绿肥轮作系统中处理B的土壤碳库指数显著（P〈0.05）增加了15.70%。相比冬闲对照处理,绿肥轮作处理B、C、D、E的土壤碳库管理指数分别显著（P〈0.05）增加了32.07、21.32、17.91和23.74,其中紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻种植模式达到最大。土壤有机质与全氮、有效磷、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数存在极显著（P〈0.01）的相关性,土壤全氮、碱解氮、有效磷均与碳库管理指数存在显著的相关性（P〈0.05）。此外,总有机碳与活性有机碳和碳库管理指数存在极显著的相关性（P〈0.01）。可见在当地土壤肥力条件下,绿肥轮作尤其是紫云英-稻-稻-油菜/花生-稻能提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为建立农田可持续的土壤管理和土地利用提供科学依据和参考价值。

旱地基于豆类绿肥不同轮作方式的经济效益分析

【目的】黄土高原旱地土壤贫瘠,传统的夏休闲期雨热资源丰富但利用率不高,评价不同轮作方式的经济效益,为选择一种合理的种植模式、保证农民获得可靠的收入提供依据。【方法】本研究通过4年定位试验,以夏休闲-冬小麦一年一熟制为对照,测定并分析了豆类绿肥-冬小麦和豆类绿肥-春玉米-冬小麦两种轮作方式及其不同豆类绿肥处理方式条件下的经济效益。【结果】豆类绿肥-冬小麦轮作经济效益最低,而且纯收入的变异系数高达67.69%,与夏休闲-冬小麦轮作方式相比没有优势;该轮作绿肥不同翻压时间对作物产量、总收入等指标存在年际差异。豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作,整体收入最高,而且纯收入变异系数最低,为15.42%,其中茎秆覆盖和茎秆翻压处理的作物产量、总收入、纯收入等均高于移出处理。【结论】从农民收入的角度来看,豆类绿肥-春玉米-冬小麦轮作很好的平衡了成本与收益的关系,是该地区较为合理的种植制度;将绿肥籽粒收获后,茎秆覆盖式翻压,可有效提高小麦、玉米的产量,是应推广的技术措施。