垦殖与自然恢复黑土土壤微生物量碳和土壤酶活性的季节性变化

对比研究中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验区中黑土自然恢复（NR）及垦殖中不施肥（NoF）、施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CF＋M）处理下的土壤微生物量碳和土壤酶活性季节性变化情况。结果表明：黑土土壤微生物量碳季节性变化明显,所有处理土壤微生物量碳的峰值均出现在早春,自然恢复较垦殖处理提高了黑土土壤微生物量碳含量。对土壤酶活性研究发现,除垦殖处理的转化酶活性季节性变化较小外,其他处理酶活性季节性变化显著。NR处理促进了土壤过氧化氢酶、转化酶和磷酸酶活性的提高,而对土壤脲酶活性影响不大。垦殖处理下施肥较不施肥处理土壤酶活性高,但单施化肥对土壤过氧化氢酶活性有一定的抑制作用。     

长期施肥对农田黑土酶活性及土壤肥力的影响

利用29a的长期定位试验,对不同的施肥方式下农田黑土酶活性及肥力进行了研究,探讨长期施肥对土壤酶活性及与土壤肥力的影响。结果表明,化肥与有机肥配合施用能明显提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性。相关分析结果显示,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶活性与有机质、全氮、全磷、有效磷、碱解氮呈显著正相关。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶综合活性可以反应长期施肥后农田黑土质量的变化趋势。     

施肥对模拟侵蚀黑土土壤微生物群落代谢活性的影响

单施化肥和化肥配施有机肥两种施肥方式对模拟不同侵蚀强度（采用人工剥离表层土壤0cm、10cm和30cm）黑土的土壤微生．物量和土壤细菌群落代谢活性均有影响。平板稀释培养法和氯仿熏蒸浸提法研究结果表明,随着表层土壤剥离深度的增加,土壤可培养微生物和土壤微生物量碳呈显著降低趋势;化肥配施有机肥与单施化肥相比有助于提高土壤微生物数量。应用BiologECO板对土壤细菌群落代谢活性研究表明,代谢活性随剥离深度增加而降低,增施有机肥有利于提高细菌群落的代谢活性。主成分分析显示,施肥方式的不同是导致土壤细菌群落代谢产生分异的主导因素,土壤剥离为次要因素。在一定剥离范围内（10cm内）,土壤细菌群落代谢功能变化不大,增施有机肥可以更好地恢复土壤微生物原有的代谢活性。图3,表3,参18。     

CO2浓度升高对三江平原典型湿地土壤活性有机碳的影响

选择三江平原典型草甸化小叶章湿地为研究对象,利用开顶箱控制CO2浓度,模拟CO2浓度升高对湿地土壤活性有机碳的影响。结果表明,CO2浓度升高对土壤微生物量碳的影响受土壤氮素水平制约。不施氮和常氮处理,CO2浓度升高对其影响不显著;高氯处理,土壤中可利用的氮相对充足,微生物活性不受氮素限制,土壤微生物量碳显著增加。置于CO2浓度升高环境中的土壤水溶性有机碳含量有增高的趋势,但没有达到统计上显著水平（P〉0．05）。施氮均促进了土壤微生物量碳和水溶性有机碳的增加。图2,参13。     

土壤微生物对不同作物根系活动的响应

以中国科学院海伦农业生态实验站为平台,研究了不同作物（大豆、小麦和玉米）根系对根际微生物种群（细菌、真菌和放线茵）组成和数量的影响。结果表明：3种作物根际微生物数量均表现为细菌的数量显著多于放线茵和真菌的数量,作物之间的微生物总数量多少表现为大豆〉小麦〉玉米,各作物间差异显著（P〈0．05）。根际三大微生物种群的变化情况为真菌、放线茵数量的变化趋势相同,均表现为大豆〉玉米〉小麦,细菌数量的变化情况为大豆〉小麦〉玉米。不同施肥处理中,玉米根际微生物总数变化情况为NPK〉NK〉PK〉CK,且施NK和NPK处理极显著增加根际微生物数量（P〈0．01）,增幅为54．9％和243．2％;NK处理下,大豆根际真菌数量表现为显著性降低（P〈0．05）,而细菌显著性增加（P〈0．05）;小麦根际微生物数量在NK处理下极显著增加,增幅为64．9％（P〈0．01）。图4,表2,参19。     

长期定位施肥对黑土碳氮储量的影响

以中国科学院海伦农业生态实验站的18 a长期定位施肥试验为平台,研究了在不施肥（CK）、施化肥（NPK）和化肥配施有机肥（NPKOM）条件下,0～100 cm土体剖面碳、氮的分布特征,并在此基础上分析0～100 cm土体碳氮储量的变化。结果表明,与CK处理相比,施用有机肥的NPKOM处理增加了0～60 cm剖面土壤的碳、氮含量,而施化肥NPK处理,只增加了0～20 cm耕层土壤碳、氮含量。从0～100 cm土体碳、氮储量来看,施肥对0～100 cm土体碳、氮储量影响较小,尽管各处理间的变化趋势为NPKOM〉NPK〉CK,但处理间差异不显著。剖面土壤碳、氮含量存在着线性关系,相关系数R=0.991。与无肥CK处理相比,化肥配施有机肥NPKOM处理和化肥NPK处理的C/N有下降趋势,而与NPK处理相比,NPKOM处理的C/N也有所降低,这些结果表明长期定位施肥条件下的土壤剖面碳、氮的变化是相互影响,相互制约。     

长期培肥对农田暗棕壤土壤微生物量的影响

以黑龙江省农业科学院黑河分院＂土壤肥力与肥效长期定位试验＂的农田暗棕壤为研究对象,测定不同施肥制度下大豆土壤微生物量C、N动态变化,探讨长期不同施肥处理对暗棕壤的培肥效应。结果表明,与不施肥、单施化肥、单施有机肥处理相比,化肥配施有机肥能显著增加大豆各生育期土壤微生物量C、N量及qMB值,增强了农田暗棕壤土壤养分容量的供应强度,有利于农田暗棕壤的培肥。     

芦苇人工湿地根际微生物效应研究

研究了芦苇人工湿地根际微生物变化及其对根际生境的影响,结果表明,芦苇的泌氧作用使根际形成了一个好氧区域,硝化亚硝化细菌等好氧细菌数量明显高于非根际.根际对微生物的促生作用使得根际中的各种微生物数量均明显高于非根际.但根际土壤的pH值要略低于非根际,而土壤呼吸强度的不断升高则证实了根际微生物活性的增强.图4,参19.     

黑土区长期施肥后土壤供氮能力与氮肥利用特征的研究

利用采自中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验地土样,进行框栽试验,种植玉米,比较了长期不同施肥后黑土供氮能力的变化特征和长期不同施肥对氮肥利用率的影响。结果表明：与长期不施肥处理相比,施肥能显著增加土壤铵态氮、硝态氮、可矿化氮含量和土壤生产力、植株吸氮量;与长期单施化肥相比,化肥配施有机肥能够提高土壤铵态氮、硝态氮、可矿化氮含量和土壤生产力、植株吸氮量。长期不施肥处理土壤的氮肥利用率最高,其次为长期单施化肥处理,氮肥利用率最低为化肥配施有机肥处理,这进一步说明长期施肥能够提高土壤氮素肥力。图3,表3,参13。     

施用生石灰对土壤酶活性及大豆产量的影响

在酸性土壤上施用生石灰对土壤酶活性及大豆产量的影响初步研究表明,在大豆各生育期内酸性磷酸酶和转化酶活性随土壤酸性变弱而受到抑制,而脲酶和过氧化氢酶活性却增强,大豆产量呈现出随生石灰施入量的增加而增加的趋势,各处理与对照相比增产1.0%~9.5%。经土壤酶活性与大豆产量的相关分析得出,酸性土壤改良后土壤酶活性提高,在酸性较强的土壤上种植大豆,施肥时配合一定量的生石灰对提高土壤肥力、增加大豆产量有良好的促进作用,但在实际生产中的施用量要根据具体情况而定。     

不同施肥措施对黑土土壤水分及保水性的影响

在长期定位试验中,采用中子水分测量仪对其中的4个处理(F1-无肥、F2-中量化肥、F3-高量化肥、F4-高量化肥加有机肥)进行了为期3年的土壤水分监测。结果表明:施肥处理显著影响了土体内的水分变化,影响范围主要是10cm~90cm。深度超过90cm之后,施用高量化肥的处理含水量超过了其它3个处理,施用相对高量的化肥具有明显的保水作用,而施用有机肥则增加了土壤的疏松透气性,因而增加了蒸发。施肥多的两个处理比较于不施肥和施肥少的处理水分的纵向变幅要大。施入了高量化肥的处理,在高产的同时,保存了70cm以下土体的含水量,而施入同样高量化肥配合有机肥的处理,深层的含水量没有单施高量化肥的高。施用化肥降低了土壤水分的蒸发,提高了保水性。施用化肥同时施用有机肥改善了土壤的透气性。施用有机肥的处理具有如下特点:在含水量高的时候,有排水的作用;在含水量适中的情况下,蒸发量最小,有保水的作用。不施肥的处理,在适宜的水分条件及干旱的情况下,蒸发量最大;在土壤含水量较大的情况下,蒸发较慢,相对而言不具有保水及排涝的作用。图5,表2,参13。     

化肥施用对黑龙江省黑土区近50年粮食产量的贡献率

以黑龙江省及其典型市县为代表,分析了黑龙江省典型黑土区近50年农田粮食产量的动态变化及化肥施用对粮食生产的贡献率。研究结果表明：近50年,无论是粮食总产还是单位面积粮食产量,其总的变化趋势是不断增加的,单位面积粮食产量从南到北(即由双城—海伦—克东)逐渐递减,据粗略统计,自20世纪七八十年代施用化肥和有机肥后,其单位面积粮食产量比以前平均增加为：黑龙江省104％,双城市242％,海伦市126％,克东县105％。近30年,黑龙江省和海伦市化肥施用量的变化趋势也是递增的,化肥的施用能促进粮食产量的增加,但化肥对粮食生产的贡献率是逐渐下降的,黑龙江省每千克化肥生产的粮食数量平均由20世纪70年代的15．7 kg下降到目前的9．3 kg,海伦市由70年代的34．7kg下降到目前的8．4k。图3,参5。     

施肥对土壤呼吸的影响

以中国科学院海伦农业生态实验站长期肥料定位试验为研究平台,研究玉米生长条件下,不同施肥处理对土壤呼吸和水溶性有机碳的影响。结果表明,玉米生长期间,各施肥处理的土壤呼吸速率变化趋势较为一致,变化范围（CO2-C）是43.86 mg.m-2.h-1~359.32 mg.m-2.h-1,在7月12日达到最大值。NPKOM处理的土壤呼吸速率以及累积呼吸量明显大于其它施肥处理。CK处理Q10最大,表明施肥降低了土壤呼吸对温度的敏感性。不同施肥处理（除PK处理）的Q10都呈现15 cm地温最高,地表温度最低。有机肥能够增加土壤水溶性有机碳的含量,氮肥会减少水溶性有机碳的含量。     

北部黑土区旱年大豆适宜施肥量的研究

试验采用氮磷钾的不同组合,对氮磷钾施用量的配比与北部黑土区旱年大豆产量间的关系及对肥料利用率和经济效益的影响进行了研究。施肥与产量的分析结果表明,当满足磷钾肥施用量时,以氮肥施用纯量为75kg／hm^2的处理产量最高;当满足氮钾肥施用量时,以磷肥施用纯量为90kg／hm^2的处理产量最高;当满足氮磷肥施用量时,以钾肥施用纯量48kg／hm^2的处理产量最高。对施肥量与产量的关系进行回归分析,得出最高大豆产量所需的施肥量为：N78．3kg／hm^2、P2O5 83．3kg／hm^2。通过肥料利用率和经济效益的计算,得出经济效益最高的处理对应的施肥量为：N75kg,／hm^2、P2O5 90kg／hm^2、K2O 48kg／hm^2,相对最佳经济施肥量为：N45kg／hm^2、P2O5 60kg／hm^2、K2O 48kg／hm^2。最终根据当地的气候因素,将北部黑土区大豆最佳施肥量定为：N60kg／hm^2、P2O5 75kg／hm^2、K2O48kg／hm^2,最佳施肥配比为N：P2O5：K2O=1．25：1．56：1。图3,表4,参14。     

淮北滨海地区生土农田养分产投分析

在江苏淮地区的新垦土生荒土上,对水稻－小麦－水稻、水稻－油菜－水稻、水稻－绿肥－水稻３种种植模式不同施肥下的氮、磷、钾产投入与土壤肥力关系进行了分析,结果表明：在生荒土上,随着各植年限的增加,氮、磷的产股比有 大的提高。三季种植后,土壤有机质净增量与有机质投入量,总投氮与土壤全氮、碱解氮,总投磷量与土训速 效磷,总投钾量与速效钾呈显著正相,肥料投入对土土壤肥力演变起决定性作用,表６,参１２。