土壤特征微团聚体的组成比例与肥力评价

以棕壤为例研究了15对不同肥力水平的典型棕壤、棕壤型水稻土的特征微团聚体（＜10m和＞10m）的组成比例，结果表明该比例即微团聚体（＜10m）／微团聚体（＞10m）可成为土壤肥力水平的一个综合指标。以该指标为标准的典型棕壤和棕壤型水稻土肥、瘦地区分界数分别为0.25和0.35，小于此二值分别为各自肥地，反之亦反。土壤培肥措施可使肥、瘦地特征微团聚体的比例降低并提高土壤肥力水平或根本改变瘦地肥力实质。

长期施用含氯化肥对土壤酶活性的影响

在黄土性母质上发育的壤质棕壤农田上，长期施用双氯化肥氯磷铵和氯化钾，使土壤中０～２０ｃｍ土层中含氯量达４１．０ｍｇｋｇ－１，此时对土壤中过氧化氢酶、转化酶、脲酶的活性略有所降低，施用单氯化肥氯化钾，使土壤０～２０ｃｍ土层中含氯量为３３．０ｍｇｋｇ－１，略高于对照，此时，土壤中过氧化氢酶、转化酶、脲酶活性与对照相比，无明显差异；施用双氯或单氯肥料后，与对照相比，土壤中酸性磷酸酯酶活性无明显差异。通过对土壤中酶活性的测定，为长期施用含氯肥料提供一些理论依据．

地膜覆盖对土壤主要酶活性的影响

地膜覆盖后土壤的温度、湿度、ｐＨ等发生较大的变化，从而影响了土壤的酶活性。在棕壤上定位试验研究的结果表明：覆膜后土壤中过氧化氢酶和脲酶活性显著降低，而提高了中性和酸性磷酸酶活性。施用有机肥可以明显提高过氧化氢酶和脲酶活性，但对这两种磷酸酶的活性影响较小。

长期施肥对棕壤有机碳组分的影响

通过对起始于1979年的棕壤长期肥料定位试验田2005年的耕层土壤不同有机碳组分的测定与分析,以探讨长期施肥影响土壤有机碳的过程及机理。结果显示:长期单施化肥降低了土壤的游离态颗粒有机碳(FPOM-C)含量,但进一步稳定了矿物结合态有机碳(MOM-C),最终提高了土壤总有机碳(TOC)含量;长期施用有机肥和有机肥配施化肥使土壤的FPOM-C、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、MOM-C以及TOC含量均显著提高,且增加效果好于单施化肥。从各组分有机碳所占比例或相对比值来看,长期施用有机肥和有机肥配施化肥提高了POM-C/TOC比例而降低了MOM-C/TOC比例,使FPOM-C/OPOM-C比值显著增大。表明土壤有机碳结构分组的应用有助于揭示长期施肥影响土壤有机碳的机理。

长期施氮肥对黄棕壤微生物生物性状的影响及其调控因素

基于黄棕壤小麦-甘薯轮作的长期定位试验,探究不同施氮处理土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量和酶活性的变化及其潜在调控因子,为科学施氮提高土壤质量和改善土壤生态功能提供依据。试验选取始于2011年4个施氮处理:不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施化学氮肥(NPK)和化学氮肥配施有机肥(NPKM),调查两季作物收获后土壤MBC和MBN含量、酶活性及微生物碳氮利用效率的变化,并通过冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)明确调控弱酸性黄棕壤中MBC和MBN变化的潜在因素。小麦和甘薯两季的结果表明:施氮肥降低了土壤MBC、MBN含量和蔗糖酶(SSC)、脲酶(SUE)活性,与NPK处理相比, NPKM处理增加了MBC、MBN含量和SSC、SUE活性。长期施用氮肥提高了土壤有机碳(SOC)和土壤养分[全氮(TN)和矿质态氮(MN)]含量,但施氮肥显著降低土壤p H以及微生物的碳氮利用效率。与小麦季相比,甘薯季土壤SOC和MN含量有所下降,而MBN含量和SSC活性有所升高。RDA和SEM结果表明,氮肥的施用强化了MBC与MBN、SSC与MBC以及SUE与MBC之间的关联性;不同施氮处理下土壤pH、有机碳、氮含量以及微生物的碳氮利用效率的变化直接或间接地影响土壤MBC、MBN含量和SSC、SUE活性,其中pH是调控土壤MBC变化的直接因素,而土壤SSC和SUE活性与MBC、MBN含量相互影响。长期施用氮肥降低了黄棕壤MBC、MBN含量和酶活性,化学氮肥配施有机肥有利于缓解生物性状的下降,土壤p H是影响MBC变化的主要因素,小麦-甘薯轮作中土壤微生物强烈的碳代谢过程利于增加MBN。

长期不同施肥棕壤玉米地酶活性的时空变化

为揭示长期不同施肥对棕壤玉米地酶活性时空变化的影响,利用31年长期肥料定位试验研究了玉米生育期内3种主要土壤酶活性的时空变化及其与土壤理化性质的关系。结果表明,棕壤上各种酶活性随玉米生育期推进而有规律地变化。土壤脲酶、转化酶活性高峰出现在玉米拔节期,酸性磷酸酶活性高峰出现在玉米大喇叭口期;玉米收获后,土壤转化酶、脲酶均高于播前或与播前相当,而酸性磷酸酶活性则低于播前。在同样化肥水平上增施有机肥能增加脲酶、转化酶活性,而降低酸性磷酸酶活性;3种酶活性的空间分布均遵循随土层深度加深而不断减小的规律,长期培肥对深层土壤酶活性亦有影响。相关分析结果显示,土壤脲酶与转化酶呈极显著正相关(r=0.636**);脲酶、转化酶与土壤有机碳、pH、含水量、碱解氮、速效磷基本呈极显著正相关;酸性磷酸酶与各因子无显著相关关系。土壤酶与土壤肥力因素关系密切,可作为衡量土壤肥力的敏感指标。

长期施肥对棕壤主要养分生物有效性的影响

本试验在沈阳农业大学土地与环境学院棕壤肥料长期定位试验微区内进行,对长期不同施肥处理条件下玉米不同生育时期土壤养分状况进行了监测,并对不同施肥处理玉米养分吸收量、产量进行分析比较。结果表明:与对照相比,长期施肥尤其是长期施用有机肥,土壤全氮、全磷、有机质均有显著增加。土壤碱解氮、速磷、速钾在玉米拔节期呈现最大值,之后逐渐降低,至玉米灌浆期过后趋于平稳。玉米产量与生物量均以M2N1P处理为最高,CK处理最低。相关分析表明,玉米N、P吸收量与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速磷显著或极显著相关,玉米吸钾量与土壤养分相关性不显著,而与玉米N、P吸收量极显著相关。玉米产量及生物量与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速磷相关性达极显著或显著相关。

长期定位施肥对暗棕壤肥力和作物产量的影响

根据29年肥料效应长期定位监测试验结果,研究了不同施肥处理对作物产量及土壤肥力、养分水平等指标的影响。结果表明:不同施肥处理作物产量差异较大,有机肥和氮、磷化肥的配合施用对提高作物产量、增加土壤养分作用十分明显。

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅲ.棕壤型菜园土的N素保持与供应

对辽宁省北部、中部及南部棕壤型菜园土１５ 对肥、瘦地Ｎ 素保持与供应性能的研究表明，绝大多数肥地及其各粒级微团聚体的全Ｎ 量、ＮＨ＋４ 吸附与解吸量均大于瘦地及其各相应粒级微团聚体的，而ＮＨ＋４ 解吸率则相反．除了大粒级微团聚体外，肥、瘦地及其小粒级微团聚体全Ｎ 储量与ＮＨ＋４ 吸附与解吸性能均有显著差异．肥、瘦地微团聚体的ＮＨ＋４ 吸附与解吸量均随粒径的增大而降低，解吸率则随之升高．ＮＨ＋４ 吸附与营养物质或酶活性等大多没有显著的线性相关关系；肥地及各粒级微团聚体ＮＨ＋４ 解吸与土壤有机质及其结合形态、全Ｎ 含量、脲酶与磷酸酶活性等呈显著线性正相关，瘦地及其各相应粒级微团聚体的与营养物质含量和酶活性均无显著线性相关关系．

土壤保肥-供肥机理及其调节 Ⅰ.棕壤型菜园土的P素保持与供应

对辽宁省北部、中部及南部的棕壤型菜园土１５对肥、瘦地的保Ｐ供Ｐ性能的测定表明，在绝大多数供试土样中，肥地及其各粒级微团聚体的全Ｐ量、Ｐ解吸量及Ｐ解吸率均大于瘦地及其各相应粒级微团聚体的，Ｐ吸附量则相反．不论肥地或瘦地，＜１０μｍ微团聚体均比＞１０μｍ微团聚体具有更大的Ｐ吸附能力．供试菜园土的＜１０μｍ微团聚体亦具有较大的供Ｐ潜势，其Ｐ解吸率比其他农用土壤相同粒级微团聚体的大１个数量级．

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅱ.棕壤型菜园土的腐殖质结合形态及其肥力学意义

采自辽宁省不同地区的１５对棕壤型菜园土肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量和腐殖质结合形态的研究表明，肥地及其各粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量与松结态腐殖质占有机质总量的比例均比瘦地及其各相应粒级微团聚体的高，稳结态腐殖质的比例较小，紧结态腐殖质的比例肥瘦地大体相当．无论肥地或瘦地，小粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量及松、稳结态腐殖质占有机质总量的比例均较大粒级的高，而紧结态腐殖质则相反，表明大。

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅳ.棕壤型菜园土肥力的调节与培育及其作用实质

棕壤型菜园土肥、瘦地盆栽试验对土壤肥力的调节培育及作用实质的研究表明 ,在不同的培肥措施下 ,肥、瘦地的营养物质含量与对照相比没有普遍提高 ,而土壤微团聚体的团聚度增加 ,不同粒级微团聚体的比例更趋合理 .土壤生产力水平与土壤肥力水平的本质代表 -特征微团聚体比例间没有显著的相关关系 .试验证明土壤肥力培育的实质在于从根本上改变了土壤的保肥供肥能力 ,而基于土壤本质属性的土壤特征微团聚体的比例比土壤营养物质含量与土壤生产力水平更适于作为土壤肥力水平及培肥效果评价的指标 .

长期有机无机配施对暗棕壤土壤酶活性及春麦产量品质的影响

根据41年长期施肥试验结果,研究有机无机配施对暗棕壤土壤肥力、春麦籽粒产量和品质的影响,探讨有机无机配施条件下土壤酶活性与作物产量、品质之间的内在关系,为建立科学合理的有机无机配施技术体系提供理论依据。长期定位试验于1979年开展,位于黑龙江省黑河市农科院内,土壤类型为暗棕壤。设对照、低量化肥、中量化肥、高量化肥、有机肥、有机肥+中量化肥6个处理,于2019年8月采集土壤样品(0~20 cm)和小麦籽粒样品,测定分析了5种土壤水解酶,即β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶活性,研究暗棕壤酶活性、小麦籽粒产量和品质的变化规律,并进行相关性分析。研究结果表明:1)各处理相比较,单施有机肥、有机肥配施中量化肥2个处理均显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶活性,有机肥配施中量化肥处理较单施中量化肥处理土壤酶活性提高了21.04%~95.74%。2)不同施肥处理小麦籽粒产量差异显著,各施肥处理小麦产量较对照增加了6.93%~111.03%,以单施高量化肥、有机肥配施中量化肥2个处理增产比例最高。3)小麦籽粒品质、面粉品质和面团品质均表现出一致性的规律,有机肥配施化肥处理的小麦综合品质均显著高于单施化肥处理。4)土壤酶活性与小麦籽粒品质、面粉品质和面团品质之间存在显著或极显著正相关关系,与小麦产量间呈正相关,但不显著。不同施肥处理下土壤酶活性、小麦产量和品质均存在显著差异,有机肥配施中量化肥处理对提高土壤酶活性、小麦产量和品质有明显的作用,有机肥与化肥的合理配施是提高土壤肥力并保障作物产量和品质的重要措施。

不同施肥模式对植烟棕壤活性有机碳组分和酶活性的影响

为探究植烟棕壤活性有机碳组分和碳转化酶活性对不同施肥模式的响应规律,以始于2009年的土壤肥力长期定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施化肥(T1)、化肥有机肥配施(T2)和单施有机肥(T3)4种田间试验处理。结果表明:较CK、T1处理,T2、T3处理显著提高了土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量有机碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)、碳库管理指数(CPMI)以及纤维素酶(S-CL)、蔗糖酶(S-SC)、β-葡萄糖苷酶(S-β-GC)、多酚氧化酶(S-PPD)和过氧化物酶(S-POD)活性(P<0.05)。Pearson相关分析表明,DOC、MBC、ROC均与S-CL、S-SC、S-β-GC、S-PPD和S-POD活性之间呈极显著正相关(P<0.01);通径分析表明,直接影响DOC、MBC和ROC含量的是S-CL、S-SC和S-β-GC,而主要起间接作用是S-PPD和S-POD。主成分分析表明,不同施肥模式对活性有机碳组分和酶活性的综合影响可分为2组:CK和T1处理为一组,T2和T3处理为一组;结合主成分分析综合得分和方差分析,不同施肥模式影响土壤活性有机碳组分和酶活性的顺序为T3>T2>T1>CK。因此,单施有机肥是提升山东烟区棕壤活性有机碳组分和酶活性的最有效的施肥措施。

长期施肥棕壤有机硫矿化特征及其驱动力

[目的]探究长期不同施肥对土壤有机硫矿化量、动力学特征和酶活性的影响,揭示玉米–大豆轮作体系中棕壤有机硫矿化特征及其主要驱动因子。[方法]沈阳农业大学长期定位试验于1979年建立,为玉米–玉米–大豆(一年一熟)轮作模式。试验设置15个处理,本研究选取了其中7个处理,分别为:CK(不施肥)、N_(1)(低量化学氮肥)、N_(2)(高量化学氮肥)、N_(1)P(低量化学氮肥+磷肥)、N_(1)PK(低量化学氮肥+磷钾肥)、M_(1)(低量有机肥)和M_(1)N_(1)PK(低量有机肥配施化学氮磷钾肥)。不同作物有机肥投入量相同,氮磷钾化肥投入量不同。选取2014和2015年的耕层(0—20 cm)土壤样品,测定土壤基本理化指标(pH、有机碳和全氮含量)、有机硫矿化量、土壤中性蛋白酶及土壤芳基硫酸酯酶活性。同时,进行矿化培养试验,分析不同温度下有机硫矿化特征。于玉米、大豆收获后测定产量。[结果]长期施肥处理均提高了土壤有机硫的矿化量,7个处理总体表现为M_(1)N_(1)PK>M_(1)>N_(1)PK、N_(1)、N_(2)>N_(1)P>CK。单施化肥条件下,增加氮肥用量对有机硫矿化作用无显著影响;单施有机肥或有机肥与化肥配施均可明显促进土壤有机硫矿化。与CK相比,M_(1)N_(1)PK处理有机硫矿化量提升幅度最大,提高了57.30%。利用一级动力学方程进行拟合,长期施肥均提高了有机硫矿化势,无机肥处理(N_(1)、N_(2)、N_(1)P和N_(1)PK)的提升幅度均较低,提升效果最优的是M_(1)处理,比CK提高了45.27%。环境温度和作物种类均显著影响有机硫矿化量和矿化势,随着环境温度的升高,有机硫的矿化量和矿化势均明显增加;玉米种植季有机硫矿化量和矿化势均高于大豆种植季。土壤中性蛋白酶活性和芳基硫酸酯酶活性均以M_(1)N_(1)PK处理最高,与单施化肥相比分别提高了96%~220%、264%~986%。有机硫累积总矿化量在种植玉米的年份与土壤有机碳(r=0.7693)含量和全氮(r=0.7554)含量呈显著正相关(P<0.05)。[结论]土壤的有机碳和全氮含量是棕壤有机硫矿化的主要驱动力。只施用无机肥对土壤有机硫的矿化没有显著影响,而有机无机肥配合施用可显著提高土壤芳基硫酸酯酶、中性蛋白酶活性,进而提高有机硫矿化势和矿化量。玉米因其较高的生物量也成为有机硫矿化的主要驱动力。

长期施肥对土壤颗粒有机碳和酶活性的影响

为探讨长期不同施肥条件下土壤颗粒有机碳和土壤酶活性的变化及其关系,对棕壤肥料长期定位试验地第27年耕层土壤的颗粒有机碳和主要酶活性进行了测定与分析。结果表明:长期施用有机肥显著提高土壤中的总有机碳(TOC)、游离态颗粒有机碳(FPOM-C)和闭蓄态颗粒有机碳(OPOM-C)含量及土壤颗粒有机碳POM-C/TOC和FPOM-C/OPOM-C。单施化肥使土壤的TOC含量有所增加,但显著降低了FPOM-C和OPOM-C含量及POM-C/TOC和FPOM-C/OPOM-C;长期施用有机肥显著提高土壤的过氧化氢酶、转化酶、脲酶和中性磷酸酶活性,且均随有机肥用量的增加而增加。单施化肥对土壤酶活性影响差异较大。相关分析结果显示:土壤的TOC、POM-C、FPOM-C和OPOM-C含量两两之间均呈现显著或极显著相关关系;土壤的TOC、POM-C、FPOM-C和OPOM-C含量与过氧化氢酶、转化酶、脲酶和中性磷酸酶活性之间存在密切关系。

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2N>M_2、NP>N>CK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NP>M_2N>M_2>N>NP>CK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm^(-_2)·a^(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm^(-_2)·a^(-1)、440._2 kg·hm^(-_2)·a^(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.

长期施肥对土壤活性有机碳指标的影响

以棕壤长期肥料定位试验地土壤为试材,研究和对比了不同施肥处理耕层土壤各项活性有机碳指标对长期施肥的响应。研究结果表明,长期施用化肥、有机肥以及有机肥配施化肥均显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量。与此同时,土壤的轻组有机碳(LFOC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物量碳(MBC)含量亦对长期施肥产生与TOC基本一致的响应。相关分析结果表明,土壤的LFOC、ROC和MBC可以作为长期施肥对土壤TOC影响的评价指标,且三者的指示灵敏度依次为MBC>LFOC>ROC。

长期施肥对黑土和暗棕壤土壤酶活性及土壤养分的影响

为阐明长期施肥对黑土和暗棕壤土壤酶活性的影响、土壤酶活性与土壤养分的关系,探讨土壤持续利用的培肥模式,采集了施用不同肥料28年后的黑土和暗棕壤,对黑土和暗棕壤土壤酶活性以及土壤养分因子进行了测定和分析。结果表明,与不施肥对照相比,各施肥处理均可显著增加黑土和暗棕壤有机质和氮磷钾养分含量,提高土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性,其中以化肥配施有机肥效果最为明显。土壤酶活性与土壤养分之间有很好的相关性,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量呈显著相关,黑土对施肥比暗棕壤对施肥更敏感。对不同土壤长期化肥配施有机肥均可为作物生长创造良好的土壤环境。

不同施肥处理下棕壤有机碳库对团聚体稳定性的影响

利用三种不同破碎方法对不同施肥处理棕壤的团聚体进行稳定性研究。研究结果表明快速湿润是团聚体破碎的主要机制。快速湿润处理后最稳定的是CK和M4N2P1处理,湿润震荡处理后最稳定的是CK和M4处理,而在缓慢湿润后最稳定的是M4处理。有机碳水平的高低与土壤团聚体稳定性密切相关,但影响程度因施肥类型而异。M4N2P1土壤的有机碳含量最大,稳定性却不是最高,而CK处理下土壤团聚体表现出最稳定。而在慢速湿润中不同施肥影响各不相同,小团聚体的稳定性显著高于大团聚体的稳定性。土壤团聚体湿润破碎后,有机碳含量和C/N比随着破碎团聚体粒级的增大而提高。研究结果说明增施有机肥过程中有机碳促进了土壤团聚体的形成,并提高其稳定性。