红壤双季稻田土壤活性碳、氮周年变化及影响因素

【目的】研究红壤稻田土壤活性碳、氮含量及其周年变化和影响因素,为弄清红壤双季稻田土壤活性碳、氮季节变化规律,提高土壤养分利用效率提供理论依据。【方法】以红壤稻田长期定位试验(1990年开始)为对象,选择不施肥(CK)、单施NPK化肥(NPK)和有机物(紫云英、稻草)+NPK化肥(NPKM)三个施肥处理,在早稻、晚稻、休闲期取0—20 cm土样,动态监测稻田土壤几种重要活性碳、氮成分,包括无机态氮(NH_4^+N、NO_3~–-N),可溶性有机碳、氮(DOC、DON)和微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)的周年动态变化。【结果】稻田土壤NH_4^+-N含量在早稻期间呈下降状态,晚稻期间变化较平缓,休闲期呈先上升后下降的趋势。土壤无机氮主要以NH_4^+N形式存在,其含量范围为14.9~31.6 mg/kg,其休闲期含量略低于生育期(P>0.05);周年土壤NO_3~–-N含量(<3 mg/kg)远小于NH_4^+N含量,与NH_4^+N含量呈现此消彼长的趋势(P<0.01)。稻田土壤DOC、DON周年变化趋势相似(P<0.01),在生育期呈下降状态,休闲期呈先上升后下降趋势,休闲期土壤DOC、DON含量略低于生育期(P>0.05)。休闲期土壤MBC、MBN含量分别为463~701 mg/kg、31.1~52.4mg/kg,比生育期分别提高25.4%~36.9%和62.8%~125.9%。总体来看,稻田休闲期土壤活性碳(DOC+MBC)、氮(NH_4^+N+NO_3~–-N+DON+MBN)含量高于生育期含量,较生育期增幅分别为10.8%~19.6%、10.3%~34.8%。不同施肥处理结果表明,仅施用化肥(NPK处理)对活性碳、氮影响较小(P>0.05),有机物还田能显著提高水稻生育期和休闲期的土壤活性碳、氮含量(P<0.05),NPKM与CK相比活性碳、氮在水稻生育期分别提高53.8%和81.2%,而在休闲期分别提高了43.5%和63.2%。相关性分析结果表明,稻田休闲期土壤NH_4^+N、DOC、DON含量不仅与土壤SOC、TN含量密切相关(P<0.05或P<0.01),还受温度、水分含量等环境因子影响,如休闲期土壤NH_4^+N含量与5 cm处土壤温度呈极显著负相关关系(P<0.01),而土壤NO_3~–-N含量与该土层温度呈显著正相关关系(P<0.05),土壤DOC和DON与土壤含水量呈显著正相关关系(P<0.05)。【结论】长期化肥配施紫云英及秸秆还田能显著提高稻田土壤周年活性碳、氮含量,其活性含量与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系;休闲期稻田能维持较高的活性碳、氮含量,且比水稻生育期有一定程度增加。休闲期土壤无机氮含量变化主要受土壤温度影响,土壤可溶性碳、氮含量变化主要受土壤含水量的影响。

长期施肥对稻田土壤微生物量、群落结构和活性的影响

以湖南省宁乡县长期定位施肥试验为平台,选取不施肥(CK)、全量化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(ST)和有机肥+化肥(OM)这4种处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术和MicroRespTM方法,研究了长期施肥对水稻土微生物量、群落结构及活性的影响.结果表明,细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA含量均表现为OM>ST>NPK>CK;PLFA主成分分析表明,相比CK处理,NPK、ST和OM处理中微生物的群落结构均发生了改变,特别是ST和OM处理变化更为显著.MicroRespTM结果表明,相比CK处理(1.28μg·h^(-1)),OM处理的土壤微生物对碳源平均利用率最高(1.81μg·h^(-1)),ST处理(1.19μg·h^(-1))次之,NPK处理(0.95μg·h^(-1))最低.不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用的偏好情况存在明显差异.当碳源底物为酮戊二酸、半乳糖和赖氨酸时,不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用差异十分明显.因此,长期化肥配合秸秆还田或配施有机肥显著改善土壤养分含量和土壤微生物量、微生物群落结构和活性,对于培肥地力和优化土壤微生物群落极为重要.