Comprehensive evaluation of multiple cropping systems on upland red soil

According to the principles and methods of ecology and system engineering,we set up an evaluation indicator system for multi-component and multiple crop-ping systems,evaluated the comprehensive benefits of multi-component and multiple cropping systems using grey relation clustering analysis and screened out the optimized model based on research done in the upland red soil in Jiangxi Agricultural University from 1984 to 2004.The results show that the grey relation degree of"cabbage/potato/maize-sesame"was the highest among 23 multi-component and multiple cropping systems and was clustered into the optimized system.This indicates that"cabbage/potato/maize-sesame"can bring the best social,economic and ecological benefits,increase product yield and farmers’income and promote sustainable development of agricultural production.Therefore,it is suitable for promotion on upland red soil.The grey relation degree of"canola/Chinese milk vetch/maize/mung bean/maize"was second,which is suitable for imple-mentation at the city outskirts.In conclusion,these two planting patterns are expected to play important roles in the reconstruction of the planting structure and optimization of the planting patterns on upland red soil.

限制红壤旱地芝麻产量提高的关键土壤肥力因子探究

本研究在第四纪红黏土发育的红壤上,种植10个芝麻品种(赣芝5号、赣芝9号、青麻、金黄麻、武宁黑芝麻、玉山黑芝麻、豫芝11号、丰城白芝麻、中芝13号和樟树褐芝麻),研究不同生育期土壤化学性质和土壤酶活性的动态变化及其与芝麻产量的关系。结果表明,随着芝麻生育进程的推进,土壤pH、有效磷、有效锌、纤维素酶和脲酶活性呈升高趋势。与苗期相比,各指标花期分别升高4.1%、19.4%、15.4%、11.1%、21.4%,成熟期分别升高3.3%、12.9%、13.0%、70.4%、11.3%。有机质、全氮、速效氮含量和蛋白酶活性呈降低趋势,花期分别降低8.2%、1.7%、30.3%、17.1%,成熟期分别降低9.0%、5.8%、33.2%和30.3%。速效钾含量和酸性磷酸酶活性呈先升高后降低趋势,花期分别升高23.3%、10.7%,成熟期分别降低20.6%、3.5%。有效硼含量、蔗糖酶活性呈“V”型变化,花期有效硼含量降低41.4%,成熟期升高7.3%;花期蔗糖酶活性降低25.8%,而成熟期与苗期无差异。与苗期相比,β-葡萄糖苷酶活性在花期未产生显著差异,但成熟期却降低了33.5%。土壤有效锌、速效钾、有效硼、速效氮和有效磷含量、纤维素酶和蔗糖酶活性在芝麻生育期间和品种间变化较大,而土壤全氮、有机质、pH值、β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、酸性磷酸酶和脲酶活性在芝麻生育期间和品种间则相对稳定。苗期土壤速效氮含量和蛋白酶活性,花期土壤有效硼含量和纤维素酶活性,以及成熟期土壤pH值与芝麻产量呈显著正相关关系。因此,注重芝麻基肥的氮肥投入,花期喷施硼肥,同时施用石灰等碱性物质或其他措施阻控土壤酸化是红壤旱地芝麻产量提高的关键。

长期施钾红壤中铁铝氧化物调控有机无机复合体钾素分布

【目的】探究长期施用钾肥如何调控有机无机复合体中速效钾的分布及作用机制,为红壤钾库健康培育提供理论依据。【方法】旱地红壤长期定位试验始于1986年,2022年玉米收获后采集不施肥(CK)、化学氮磷肥配施(NP)、化学氮磷钾肥配施(NPK)3个处理的土样,通过干筛法获得各处理大团聚体(>2 mm)、小团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm)土样,结合虹吸法进一步分离得到各级团聚体下的有机无机复合体(<2、2~10、10~50和>50μm)样品,分析各粒级有机无机复合体颗粒组成、速效钾和铁铝氧化物含量与分布,探究铁铝氧化物与速效钾之间的相互关系。【结果】1)与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体含量占比分别提高20.5%和149.0%,10~50μm粒级复合体含量占比分别提高18.6%和降低31.0%。2)在0~50μm粒级复合体范围内,大、小和微团聚体中10~50μm粒级复合体速效钾含量均为最低水平。土壤速效钾主要存在于<2μm粒级复合体中,占比为54.6%~85.9%。与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体速效钾含量占比分别提高44.6%和23.0%。3)与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体游离铁、铝氧化物含量分别提高30.0%、467.0%,无定形态铁、铝氧化物含量分别降低79.7%、59.3%。与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量提高9.8%;10~50μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量降低33.2%。4)在<2μm粒级复合体中,游离态铁铝氧化物、无定形态铝氧化物和有机络合态铝氧化物与速效钾之间存在极显著的正相关关系。无定形态和有机络合态铝氧化物对速效钾含量分布解释度较高,分别为11.2%和11.0%。【结论】长期施用钾肥显著提高红壤旱地土壤大团聚体<2μm粒级复合体速效钾含量占比和游离态铁铝氧化物含量,降低无定形态铝氧化物含量。且无定形态、有机络合态铝氧化物对<2μm粒级复合体速效钾具有正向调控作用,有助于增加土壤钾库。

生物质炭-沼液配施条件下旱地红壤碳氮循环功能基因丰度主控因子与耦合关系

为研究生物质炭-沼液配施条件下碳氮生物地球化学循环特征,本研究以典型旱地红壤为对象,按0%和2%生物质炭添加量(C0和C1)与0%和100%沼液替代比例(B0和B1)配施,探究配施条件下4年间土壤基本理化性质、碳-氮循环功能基因丰度变化特征及其相互耦合关系。结果显示:与空白处理(CK)相比,生物质炭与沼液的联合施用处理(C1B1)土壤pH提升了1.92个单位,容重降低了19.2%,全氮含量则提高了268.6%。多元非线性回归模型显示,铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)和水溶性有机碳(WSOC)是影响碳氮循环功能基因丰度的主要因子。相关性热图则表明反硝化功能基因(narG、nirK、nirS和nosZ)与碳降解(chiA、pgu、naglu和gcd)、碳固定(rbcL、frdA、pccA和mct)、甲烷代谢功能基因(mxaF和pmoA)呈正相关关系。研究表明,生物质炭与沼液配施显著提升土壤质量,并通过影响土壤碳氮形态和含量改变碳氮循环功能基因丰度,最终调控土壤碳氮循环过程。

坡耕地红壤剖面磷的储存容量及其流失风险研究

基于土壤磷储存容量的变化差异,准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上(T)、坡中(M)及坡下(B)的花生旱地(PU)及稻田(PF)各发生层土壤为对象,分析了各发生层土壤全磷(TP)、有效磷(Olsen-P)、磷饱和率(PSR)、磷吸持指数(phosphorussorptionindex,PSI)及磷储存容量(Soil phosphorus storage capacity,SPSC)随剖面的变化特征及差异,估测了坡耕地红壤磷的剖面流失风险,探讨了土壤pH、Eh及容重(BD)等因子对坡耕地红壤发生层SPSC的影响差异。结果表明,不同坡位花生旱地与稻田红壤表层TP、Olsen-P含量均显著高于底层土壤,且稻田红壤TP与Olsen-P的剖面变异显著高于花生旱地剖面。与耕作层(Ap1)相比,花生旱地底层土壤PSI显著增加了33.1%~146%,且随剖面深度增加而缓慢降低;而稻田红壤PSI则随着剖面深度增加而增大。花生旱地与稻田红壤(PF-M除外)PSR均随着剖面深度的增加而逐渐降低,SPSC变化范围分别为–89.2~298.3 mg·kg^(-1)与^(-1)38.1~101.1mg·kg^(-1)。PU-T与PU-M剖面SPSC均为正值,且随剖面深度增加呈降低趋势;而PU-B(耕作亚层Ap2除外)剖面的SPSC均为负值。PF-T(氧化还原层Br2除外)、PF-M(Ap1除外)及PF-B剖面各发生层的SPSC均为负值,且随剖面深度增加变化显著。基于SPSC理论对坡耕红壤剖面土壤磷储量及其环境流失风险的评估,花生旱地土壤磷沿剖面及坡位的迁移与运移迹象明显,当土壤Olsen-P>27.6mg·kg^(-1)时,花生旱地剖面土壤磷的流失风险将急剧增加,应及时采取管控措施。稻田红壤剖面各发生层均存在不同程度的磷流失风险,需立即停止施磷并及时采取有效措施。

黄豆/旱稻间作与肥料协同作用对矿泥、赤泥土壤化处置的影响

针对矿泥、赤泥大规模堆存对周边环境造成严重污染的问题,以脱水矿泥、赤泥为研究对象,从土壤化处置基质的物理性质、化学性质以及微生物指标入手,探究黄豆/旱稻间作与肥料协同作用对纯矿泥基质及矿泥+赤泥混合基质土壤化效果的影响。结果表明,随着土壤化处置时间的延长,两种基质的电导率呈先上升后下降的趋势,在土壤化过程中始终满足《土地复垦质量控制标准》(TD/T 1036—2013)要求;在土壤化处置115 d后,两种基质的pH值均在8.5以下,满足《矿山生态环境保护治理技术规范》(HJ 651—2013)的要求;矿泥、赤泥混合土壤化处置基质和纯矿泥土壤化处置基质中全氮含量均达到全国第二次土壤普查标准中的一级水平,速效钾含量分别达到2级和4级水平,有效磷含量均为4级水平以上,有机质含量均达到4级水平;在土壤化处置过程中基质粒径增大,容重下降,有利于作物种植;经过黄豆/旱稻间作与肥料协同作用,土壤中微生物多样性增加,种群丰富度提高,物种种群分布更加均匀,生态系统更加健康。本研究结果可为矿泥、赤泥土壤化处置生态修复提供参考。

湘南丘陵区水田改旱地后土壤磷的有效性及淋失风险

【目的】研究不同母质发育的水稻土改旱地后土壤有效磷变化特征及主要影响因素,为红壤区磷素高效利用提供依据。【方法】采集3种母质(石灰岩、第四纪红色黏土和砂页岩)发育的水稻土及相邻的水田改旱地土壤样品,分析了土壤全磷、有效磷、水溶性磷和无机磷组分(Al-P、Fe-P、Ca-P和O-P)的变化特征,通过主成分分析(PCA)和随机森林分析,探究水田改旱地后土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结果】水田改为旱地后,石灰岩、砂页岩发育的土壤有效磷含量分别增加了20.48和17.60 mg/kg (P<0.05),但水溶性磷含量均低于磷素环境阈值;土壤磷活化系数分别提高了2.67和2.22个百分点;Al-P含量分别增加了46.07和51.28mg/kg;石灰岩发育的土壤Fe-P含量增加了62.11 mg/kg。相关分析表明,水田改旱地后,Fe-P、Al-P与磷活化系数呈显著或极显著正相关,PCA和随机森林分析结果表明Fe-P、Al-P是土壤磷素有效性变化的主要驱动因子。【结论】湘南红壤丘陵区水田改为旱地后,第四纪红色黏土发育的红壤磷素有效性未发生显著变化,石灰岩和砂页岩发育的土壤磷素有效性由于铁磷和铝磷在全磷中比例的增加而显著提升。3种母质发育的水田改旱地后,其水溶性磷含量均低于环境磷阈值,引发磷淋失的风险较低。

长期施肥下旱地红壤不同保护态有机碳库变化特征

为研究长期施肥对旱地红壤不同保护态有机碳组分(库)的影响,在不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施常量氮磷钾肥(NPK)、施2倍量氮磷钾肥(HNPK)、氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)、单施有机肥(M)6个处理下,分析物理-化学联合分组方法分离的土壤未保护、物理保护、物理-化学保护、物理-生物化学保护、化学保护、生物化学保护的有机碳组分的含量特征及其与总有机碳含量的关系,并探究土壤各保护态有机碳库储量与累积碳投入量间的关系。结果表明,CK与N处理间的土壤各保护态有机碳组分的含量均无显著差异(P>0.05)。与CK相比,施氮磷钾肥(NPK、HNPK)与有机肥(M、NPKM)处理的土壤总有机碳含量、未保护有机碳组分含量、物理保护有机碳组分含量分别提高13.3%~48.0%、39.2%~221.5%、41.9%~132.3%,土壤未保护有机碳、物理保护有机碳占土壤总有机碳的比例提高1.9~10.0、2.5~5.5个百分点,增幅均达显著水平(P<0.05),该效应在施有机肥条件下表现更为明显。土壤各保护态有机碳组分含量与总有机碳含量均呈正相关关系,线性回归方程拟合结果显示,单位总有机碳含量增加引起的未保护游离粗颗粒有机碳和物理保护有机碳含量的变化值分别达44.3%和28.0%(P<0.001)。除土壤生物化学保护有机碳外,其他保护态有机碳库的储量均与累积碳投入量呈极显著线性正相关(P<0.01)。研究表明,施肥后土壤增加的有机碳优先固存于未保护游离粗颗粒有机碳和物理保护有机碳组分中。与施化肥相比,有机培肥可更好地促进旱地红壤总有机碳的固存、提升有机碳的活性及增强有机碳的物理保护作用。在当前碳投入水平下,旱地红壤的生物化学保护有机碳可能已接近平衡状态。

长期连续施用猪粪的旱地红壤肥力健康与花生产量研究

依托中国科学院鹰潭红壤生态实验站内一个连续施肥23 a的旱地红壤-花生作物体系长期定位试验点,重点研究长期施用猪粪对土壤酸度、有机质含量和主要养分等土壤肥力指标与健康的影响。采用由隶属度值制成的雷达图探讨旱地红壤肥力的制约因素,并采用土壤健康指数面积法定量评估土壤肥力健康指数水平,最后以连续施肥23 a后的花生产量验证土壤肥力健康指数的适用性。结果表明,连续23 a的施肥提升了花生地土壤肥力健康水平;与施用化肥相比,施用猪粪大幅降低了土壤可交换性酸度,同时提高了土壤pH值、有机质和氮磷养分含量,从而将整体土壤健康指数从0.70提高到1.20,施用猪粪处理组的花生植株总生物量与花生果粒产量分别是施用化肥组的2.84和2.28倍。因此,长期施用猪粪可有效改善旱地红壤酸度强、养分少等肥力限制条件,提高土壤肥力健康水平及作物产量。

长期不同施肥水田和旱地铁氧化物对红壤团聚体有机碳固持特性的影响

红壤中铁氧化物是影响有机碳固持的主要因素之一。探究红壤旱地和水田土壤有机碳与不同形态铁氧化物的关系,有助于理解土壤有机碳的稳定机制,为农田合理管理提供科学依据。本文依托我国南方红壤旱地和水田长期施肥定位试验(均超35年),分别采集长期不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾配施(NPK)和NPK与有机肥配施(NPKM)等4种施肥处理的土壤样品,采用沙维诺夫干筛法获得土壤大团聚体(>2 mm)、小团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm),测定土壤团聚体有机碳含量及络合态、游离态和无定形等形态铁氧化物的含量。水田土壤大、小和微团聚体的平均有机碳含量分别为8.21 g∙kg^(-1)、7.65g∙kg^(-1)和2.08 g∙kg^(-1),而旱地分别为2.93 g∙kg^(-1)、6.68-1 g∙kg和1.33 g·kg^(-1);水田土壤大、小和微团聚体中的平均可溶性有机碳含量分别为70.72 mg∙kg^(-1)、79.83 mg∙kg和30.29 mg·kg^(-1),而旱地分别为7.27 mg∙kg^(-1)、21.49-1 mg∙kg和5.88 mg·kg^(-1)。无论是旱地还是水田,土壤小团聚体和微团聚体无定形铁氧化物含量与土壤有机碳含量均呈显著正相关关系,土壤各粒级团聚体无定形铁氧化物含量与可溶性有机碳含量均呈显著正相关关系。水田土壤各粒级游离态铁氧化物含量与土壤有机碳含量均呈显著正相关关系,尤以微团聚体贡献率较高。水田条件下,土壤微团聚体中的游离态铁氧化物含量与可溶性有机碳含量呈显著正相关关系。随着土壤团聚体粒级的增加,铁氧化物含量表现为先增加后降低的趋势。无定形铁氧化物对旱地和水田土壤有机碳均具有固持作用,游离态铁氧化物仅对水田土壤有机碳具有固持作用。

长期施肥对旱地红壤微生物生物量碳、氮和酶活性的影响

为探究南方长期不同施肥对双季玉米土壤微生物生物量碳、氮和酶活性的影响,依托江西进贤35 a旱地红壤长期定位试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥和新鲜猪粪配施(NPKM)、单施新鲜猪粪(OM)4个处理,测定双季玉米成熟期0~20 cm,20~40 cm土层土壤养分、微生物生物量碳、氮和酶活性并分析了微生物生物量碳、氮和酶活性与土壤养分的相关性。结果表明,长期施肥(NPK、NPKM和OM)显著提高土壤微生物生物量碳、氮和酶活性,春玉米时期,0~40 cm土层各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量较CK分别提升了67.05%~159.15%,3.33%~62.37%;过氧化氢酶、磷酸单脂酶、脲酶和蔗糖酶活性分别提高了0.22%~79.71%,9.82%~59.51%,8.73%~82.37%,66.67%~538.89%;秋玉米时期,0~40 cm土层各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量较CK分别提升了36.30%~136.72%,17.09%~47.29%;过氧化氢酶、磷酸单脂酶、脲酶和蔗糖酶活性分别提高了7.41%~74.55%,22.69%~57.39%,18.85%~58.98%,51.70%~216.67%,其中,以NPKM处理的提升效果最佳。总体上,0~20 cm土层土壤微生物生物量碳、氮和酶活性高于20~40 cm,秋玉米时期土壤微生物生物量碳、氮和酶活性高于春玉米时期。NPKM和OM处理还可以显著提高土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、碱解氮和速效钾等养分,长期增施有机肥后土壤磷素累积明显,而NPK处理则加速了土壤酸化。各施肥处理均可以显著提高玉米产量(P<0.05),较CK比增加了1.04~15.07倍。综上,有机无机配施(NPKM)是提升土壤养分、微生物生物量、酶活性和产量的最佳培肥措施。

绿肥种植对红壤旱地生土细菌群落结构的影响

为探究红壤旱地生土种植绿肥对土壤细菌群落结构的影响,在浙江省遂昌县和景宁畲族自治县的新垦旱地设置不种植绿肥的对照,以及种植大绿豆和种植高丹草的处理,利用高通量测序技术研究不同处理表层土壤细菌多样性和群落结构的差异,并分析细菌群落与环境因子的相关性。结果表明,与对照相比,种植绿肥显著(P<0.05)提高了土壤微生物生物量碳、氮含量,且高丹草的效果优于大绿豆。种植两种绿肥作物对细菌群落多样性无显著影响。不同处理下的优势细菌门类为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、浮霉菌门(Planctomycetota)、黏球菌门(Myxococcota)、疣微菌门(Verrucomicrobiota),相对丰度共占84%以上。与对照相比,种植绿肥降低了差异标志物的数量,尤其是种植大绿豆的处理。在门水平上,种植大绿豆较高丹草大幅提高了根际土壤中拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度;在属水平上,种植大绿豆处理的罗河杆菌属(Rhodanobacter)和孤岛杆菌属(Dokdonella)的相对丰度较种植高丹草的显著(P<0.05)提高5~6倍。冗余分析和相关分析发现,影响土壤细菌髌骨细菌门(Patescibacteria)、拟杆菌门、放线菌门、芽单孢菌门(Gemmatimonadota)、厚壁菌门(Firmicutes)、黏球菌门、绿弯菌门和变形菌门分布的主要环境因子是pH值、速效钾和微生物生物量碳含量。综上,在红壤旱地生土上种植绿肥作物有助于改善土壤环境条件,促进土壤细菌群落参与土壤养分循环。

耕作方式与有机物投入对旱地红壤水稳性团聚体和作物产量的影响

利用2015年设置的旱地红壤耕作方式与有机肥投入试验,选取旋耕(R)、浅翻耕(S)、深翻耕(D)3个耕作方式为主处理,单施化肥(NM)、化肥和新鲜猪粪配施(PM)、化肥和粉碎水稻秸秆配施(CS)、化肥和新鲜肥田萝卜配施(GS)4个有机物投入种类为副处理,分析不同耕作方式与有机物投入对旱地红壤耕层水稳性团聚体及稳定性、土壤有机碳含量和作物产量的影响。连续5 a不同耕作与有机物投入试验结果表明:(1)旱地红壤水稳性团聚体组成发生改变,团聚体平均重量直径(MWD)和大团聚体含量(R_(0.25))显著提高,浅翻耕和肥田萝卜(SGS)措施提高水稳性团聚体稳定性效果较好。(2)不同耕作方式与有机物投入协同提高了土壤SOC含量,0~15 cm土层提高了4.52%~20.80%,15~30 cm土层提高了13.05%~20.96%。(3)花生产量提高了10.91%~40.07%,以浅翻耕和肥田萝卜措施(SGS)效果最佳;相关性分析表明花生产量与表层土壤SOC含量、MWD极显著正相关,与R_(0.25)显著正相关。

南荻秸秆厌氧发酵产物含磷量对旱作红壤磷有效性的影响

【目的】洞庭湖区南荻(Triarrhena lutarioriparia)秸秆生物量大,富含磷素,每年大量秸秆废弃于水体带来巨大的环境压力。研究南荻秸秆发酵产物对旱作红壤磷有效性的影响,以期为南荻资源化利用提供理论依据。【方法】试验采用室内培养法,供试土壤为红壤。供试南荻秸秆发酵物有高磷含量(4.23 g/kg)和低磷含量(2.98 g/kg)两个产品,通过厌氧发酵过程中分别接种植物乳杆菌发酵(In1)和黑曲霉菌(In4)获得,以不添加秸秆发酵物作为对照(CK),在25℃恒温培养70天。在培养的第7、20、40、70天进行破坏性采样,分析土壤全磷、Olsen-P、pH、磷库组成和土壤酶活性。【结果】在70天的培养周期中,In1处理的土壤Olsen-P均显著高于CK处理,在培养第7天最为显著,而In4处理的土壤Olsen-P含量与CK无显著差异,除培养第40天时显著低于CK。In1和In4处理土壤中可溶性磷含量均较CK增加,但In4处理显著降低了有机酸交换态磷(疏松吸附态磷),是土壤Olsen-P含量降低的主要原因。南荻秸秆发酵产物显著增加了土壤磷酸酶活性,且In1处理高于In4处理。Pearson相关分析显示,土壤Olsen-P和疏松吸附态磷库与有机碳含量和磷酸酶活性呈显著正相关,说明秸秆发酵物添加对土壤磷吸附性能的影响是In1处理提高土壤磷有效性的重要原因。【结论】南荻秸秆厌氧发酵物进行肥料化利用,可提高旱作红壤的磷肥有效性,含磷量高的发酵物的效果更好。因此,选择可浓缩秸秆磷的发酵菌剂,生产含磷量高的秸秆发酵物,是高效利用南荻秸秆资源的有效途径。

长期施用有机肥对旱地红壤团聚体结构与稳定性的影响

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团聚体百分含量为:厩肥>稻草>绿肥>还田>对照。各有机肥处理中土壤中有机质、无定形氧化铁和无定形氧化铝含量较单施化肥处理分别增加了9%～54%、8.5%～21.7%和10.9%～26.8%。统计结果显示,>0.25mm水稳性团聚体含量与土壤有机质含量成极显著正相关(p<0.01);土壤团聚体破坏率与土壤有机质含量成极显著负相关(p<0.01)。在单施化肥的基础上有机肥的施入不仅有利于红壤旱地土壤大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。

不同施肥处理对旱地红壤团聚体中有机碳含量及其组分的影响

借助筛分、浮选等物理分组和化学分析方法研究了不同施肥处理下旱地红壤团聚体中不同有机碳组分的差异。结果表明:长期施肥显著地提高了土壤中总有机碳含量(TOC)和团聚体中轻组有机碳(LF-C)、团聚体内粗颗粒有机碳(CF-C)、团聚体内细颗粒有机碳(FF-C)和矿物结合态有机碳(mSOC)的含量,且各有机碳组分与TOC均呈极显著相关;团聚体中有机碳含量随团聚体的粒级减小而降低,厩肥处理的促进效果最明显;团聚体中有机碳主要以mSOC形式存在。有机肥的施入降低了大团聚体的周转,秸秆处理对团聚体的形成和稳定效果优于厩肥处理;在红壤地区有机无机肥配施使得有机碳在团聚体形成及稳定方面的作用得以加强。

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时 14年的田间定位试验表明 ,红壤旱地磷素最为缺乏 ,施用磷肥对提高作物产量效果最好 ;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用 .施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度 ,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响 .土壤中赢余 (亏损 )的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示 .研究表明 ,当红壤旱地N、P2 O5、K2 O养分赢余 1kg·hm-2 时 ,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高 0 .6～ 6 .2 6、0 .2 0～ 0 .2 8和 1.1～ 8.5mg·kg-1.红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大 ,不同处理之间的变化幅度也较大 .红壤每年可固定磷 4 3.5kg·hm-2 ,通过自身风化作用每年可提供氮4 8.1kg·hm-2 和钾 4 0 .5kg·hm-2 ,以满足作物生长所需 .

沼液还田对旱地红壤微生物群落代谢与多样性的影响

通过沼液还田定位实验,按照不同沼液全氮还田比例设6个等氮量(N-P_2O_5-K_2O量均为120-90-135 kg/hm^2(对照除外))处理:对照(不施肥,CK)、100%化学氮(NPK)、15%沼液氮+85%化学氮(BS15)、30%沼液氮+70%化学氮(BS30)、45%沼液氮+55%化学氮(BS45)和100%沼液氮(BS100),运用Biolog-ECO技术分析0—20cm花生收获期土壤微生物群落代谢功能多样性,阐明微生物群落代谢与沼液还田量的相关关系。结果表明:①BS45、BS30处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)显著高于CK和NPK处理;而BS15、BS100处理土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)与CK和NPK处理则无显著差异;②土壤微生物群落碳源代谢强度(AWCD)、丰富度指数、Shannon指数、Simpson优势度指数均表现为BS45>BS30>NPK>CK>BS100>BS15;③结合主成分分析和聚类分析,表明各处理土壤微生物群落功能多样性分为4组:BS45、BS30处理为一组,微生物群落代谢活性最强,特别是碳水化合物、氨基酸、聚合物和胺类等碳源的代谢能力;NPK、CK、BS100处理为一组,微生物群落代谢活性次之;BS15处理为一组,微生物群落代谢能力最低,其碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类等碳源的代谢能力均为最低。结合主成分分析综合得分,土壤微生物群落代谢和多样性的顺序为BS45>BS30>NPK>CK>BS100>BS15。可见,沼液还田显著影响旱地红壤微生物群落的代谢活性和多样性,沼液不能完全替代化肥,当沼液全氮还田比例在30%—45%时,微生物群落代谢活性最强,有利于土壤质量提高,适于在我国旱地红壤地区推广。

长期施用有机肥对红壤旱地土壤线虫群落的影响

基于红壤旱地(玉米)的长期施肥试验,研究长期施用有机肥对土壤线虫分布特征及群落结构的影响。田间试验处理包括:CK(对照)、ON1(低量有机肥)、ON2(高量有机肥)和ON2L(高量改良有机肥)。结果表明,施肥8a后,红壤旱地中共鉴定出15科、29属土壤线虫,包括8属植物寄生线虫、9属食细菌线虫、3属食真菌性线虫和9属捕食杂食性线虫,短体属(Pratylenchus)、小杆属(Rhabditis)和原杆属(Pro-torhabditis)为优势属。不同施肥处理中,土壤线虫总数的大小顺序为ON2>ON1>ON2L>CK。线虫群落生态指数对于施用有机肥有不同的响应:除SI外,其他虫群落生态指数均有显著差异,通过线虫群落结构的变化很好地反映了土壤的肥力变化状况,土壤线虫可以作为施有机肥过程中指示土壤健康质量的一个重要的生物学指标。