不同量化肥与有机肥配施对设施番茄栽培土壤硝化潜势和pH的影响

【目的】利用9年设施番茄定位试验,研究施氮量以及有机无机肥配施对土壤硝化潜势和pH的影响,为提高设施土壤供氮能力和减缓设施土壤酸化的施肥管理提供理论依据。【方法】设施番茄栽培定位施肥田间试验位于辽宁沈阳,始于2013年,每年种植一季番茄。设置施用尿素N 0、187.5、375.0、562.5 kg/hm^(2)4个水平(N0、N1、N2、N3),在每个氮水平下又设置施有机肥75000 kg/hm^(2)处理(MN0、MN1、MN2、MN3),共8个处理。2021年,于番茄第一穗果膨大期(S1)、第二穗果膨大期(S2)、收获期(S3)和休耕期(S4),采集0—10和10—20 cm土层土壤样品,测定土壤硝化潜势(NP)、pH、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(−)-N)含量,以及休耕期土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,计算矿质氮(N_(min))占TN的比例(N_(min)/TN)。【结果】化学氮肥施用量、施用有机肥及二者交互作用均显著影响土壤NP、pH和NO_(3)^(−)-N含量。与单施化肥相比,有机无机肥配施降低了S1期土壤NP,但提高了S2~S4期土壤NP。N1处理土壤pH与N0处理无显著差异,N2、N3处理显著降低了0—20 cm土层pH,且N3处理降幅显著大于N2处理(P<0.05);4个有机无机肥配施处理土壤pH在S1、S2期无显著差异,在S3、S4期随化学氮肥施用量增加而逐渐降低,但降低幅度明显小于单施化肥处理。单施化肥和有机无机肥配施处理土壤pH下降速率分别为0.00~0.20ΔpH/a和0.00~0.08ΔpH/a。有机无机肥配施显著增加番茄生长期土壤NO_(3)^(−)-N含量及收获期和休耕期土壤NH_(4)^(+)-N含量,单施化肥和有机无机肥配施处理土壤NO_(3)^(−)-N含量分别为4.43~197.35 mg/kg和35.16~400.04 mg/kg。与单施化肥相比,有机无机肥配施显著提高土壤SOC和TN含量,显著降低土壤N_(min)/TN(P<0.05)。单施化肥处理土壤NP与NO_(3)^(−)-N含量和pH呈正相关,与NH_(4)^(+)-N含量呈负相关;有机无机肥配施处理土壤NP与SOC、TN和S2期NO_(3)^(−)-N含量均呈正相关,与S2期pH和休耕期N_(min)/TN呈负相关。单施化肥处理土壤pH在S3和S4期与NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N含量呈显著负相关,有机无机肥配施处理土壤pH在S1、S2和S4期与NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N含量呈显著负相关,单施化肥和有机无机肥配施处理土壤pH在休耕期均与N_(min)/TN呈显著负相关,有机无机肥配施处理土壤pH还与TN含量呈显著负相关。【结论】与单施化肥相比,有机无机肥配施提高土壤有机碳、全氮含量以及番茄生长中后期土壤NO_(3)^(−)-N含量(硝化潜势),同时降低土壤N_(min)/TN,有效减缓土壤pH下降速率。尿素N 187.5 kg/hm^(2)与有机肥75000 kg/hm^(2)配施处理提高设施土壤供氮能力、减缓土壤酸化的效果最突出。

不同林龄杉木人工林土壤硝化和反硝化作用

对不同林龄杉木人工林(5、8、21、27和40年生)土壤硝化与反硝化过程及功能微生物丰度进行研究。结果表明:土壤净硝化速率随林龄的增加波动变化,8、27年生杉木人工林土壤净硝化速率显著低于5、21和40年生。27年生杉木人工林土壤氨氧化古菌(AOA)amoA基因丰度显著低于40年生,其他林龄AOA amoA基因丰度之间无显著差异。不同林龄杉木人工林的氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度、反硝化功能基因丰度以及反硝化潜势均无显著差异。逐步回归分析表明,土壤氨氧化微生物AOA amoA基因丰度受土壤理化性质的影响不显著,土壤总碳和土壤pH是影响AOB丰度的重要因子。反硝化功能基因narG、nirK及nosZ随土壤pH的增加而增加,编码亚硝酸盐还原酶(NIR)的功能基因(nirK、nirS)受土壤总碳的影响。林龄可通过影响AOA amoA基因丰度影响土壤净硝化速率。林龄直接作用于反硝化潜势,或间接影响土壤微生物生物量碳、土壤pH及反硝化功能基因丰度(narG和nirK),进而影响反硝化潜势。相较于反硝化过程,土壤硝化作用及AOA amoA基因丰度对杉木林分发育更加敏感,可适当延长轮伐期以降低土壤硝化作用造成的氮流失风险。

荒漠绿洲过渡带自然沙地开垦为灌溉农田后土壤硝化、反硝化速率及其影响因素

为阐明干旱区绿洲不同开垦年限农田土壤硝化、反硝化活性及其影响机制,选取河西走廊典型荒漠绿洲边缘不同开垦年限(15、30、50、80、100、150年)农田及未开垦沙地(开垦年限为0年)为研究对象,对比分析表层(0-20 cm)土壤硝化反硝化过程差异及其与环境因子的关系.结果表明,土壤硝化潜势和反硝化潜势均随开垦年限的增加呈先增加后降低的趋势,土壤硝化潜势和反硝化潜势最大值分别出现在开垦80年农田(101.4μg g^(-1) d^(-1))和开垦100年农田(0.93μg g^(-1) d^(-1)),且未开垦沙地土壤硝化潜势和反硝化潜势均显著低于开垦农田(P<0.05).相关分析表明土壤硝化潜势和反硝化潜势均与土壤养分、土壤含水量及土壤粒径组成呈显著相关(P<0.05).土壤硝化反硝化潜势与环境因子间的回归分析表明,环境变量分别解释了硝化潜势和反硝化潜势变化的69.7%和75.7%.其中总氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、pH、土壤含水量(SM)和砂粒含量是土壤硝化潜势变化的关键,而有机质含量(SOM)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、pH和黏粒含量是土壤反硝化潜势变化的关键.可见,耕种可显著改善土壤性状,提高土壤水分及养分含量,提高土壤硝化、反硝化能力.(图8参30)