科研产出
有机物料与化肥长期配施对小麦玉米轮作潮土细菌群落和酶活性的影响
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究有机物料与化肥长期配施对土壤细菌群落和酶活性的影响，揭示土壤养分、胞外酶活性与细菌群落之间关系，为制定潮土区小麦玉米轮作制度下长期且合理的施肥策略提供理论依据。【方法】连续10年的定位试验，设置不施肥（NF）、单施化肥（NPK）、化肥配合秸秆还田（NPKS）、50%的化肥配施6 000 kg·hm-2猪粪（NPKP）和50%的化肥配施6 000 kg·hm-2牛粪（NPKC）等5个处理。【结果】（1）有机物料与化肥长期配施（NPKS、NPKP和NPKC）可显著提高土壤肥力和胞外酶活性，其中NPKC处理提升效果最为显著，土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量和碱性磷酸酶活性较NPK处理提升幅度为13.8%—15.4%、9.7%—15.5%、7.2%—15.9%、13.6%—38.5%和2.5%—13.1%。（2）有机物料与化肥长期配施显著改变了细菌群落结构和组成。与NPK处理相比，小麦季NPKS处理显著上调物种为Aggregatilinea和Parachlamydia,NPKP处理显著提高Pseudomonas、Nonomuraea和Flexilinea丰度，NPKC处理仅Luteitalea丰度显著升高。玉米季NPKS处理显著上调的物种为Phycisphaera和Syntrophothermus,NPKP处理显著提高Gemmatimonas丰度；NPKC处理Aquipuribacter和Desulfosoma丰度显著升高。（3）功能预测结果表明，长期有机物料与化肥配施较单施化肥对土壤碳、氮循环功能有促进作用，尤其NPKC处理对硝化作用、尿素溶解、芳香族化合物的降解、木聚糖分解、纤维素降解作用均有较强的影响。（4）蒙特尔分析表明，土壤pH是潮土细菌群落结构和生态功能的主要调控因素。【结论】有机物料与化肥长期配施（尤其是化肥配施牛粪）可提高土壤肥力和胞外酶活性，增加有益菌群丰度，显著改变细菌群落结构和组成，有利于碳、氮、磷循环，从而促进潮土形成适合作物和细菌生长的环境。
关键词： 小麦玉米轮作 有机物料 化肥 长期施肥 细菌群落 酶活性 土壤养分 潮土
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不同有机物料还田后砂质土壤有机碳组分结构特征
《农业生物技术学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：近年来固态13C核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术已成为土壤有机碳分子结构研究领域的应用热点,相比于壤土和黏土,砂质土对土壤碳组分变化的反馈机制更加敏感.为揭示不同外源碳输入对土壤有机碳组分及稳定性的影响,本研究利用13C-NMR技术,以秸秆还田、单施化肥为主、副对照,测定3种有机物料进行8年连续还田后对砂质土壤有机碳分子结构的影响.结果表明:1)猪粪、沼渣和生物炭处理的土壤有机碳组分与对照组相似,均以烷氧碳(45~110 ppm)为主,其中碳水化合物类碳(60~90 ppm)是其构成的主体.2)与秸秆还田(主对照)相比,沼渣与猪粪还田后土壤耐分解碳组分(烷基碳+芳香碳)比例分别降低了2.96%和3.77%,而生物炭处理则增加了8.12%;沼渣与猪粪处理的疏水性指数分别比秸秆处理降低了4.93%和6.25%,而生物炭处理则提高了14.65%;生物炭处理的芳香度约为沼渣和猪粪处理的1.7~2.0倍.3)冗余分析表明,土壤芳香碳的相对含量对土壤有机碳稳定性指标和有机碳含量的影响达到显著水平(P<0.01).由于不同有机物料还田后土壤有机碳组分存在差异,沼渣和猪粪还田后增加了土壤易分解碳组分(以碳水化合物类碳为主)和羧基碳,意味着土壤有机碳的稳定性被削弱了;生物炭还田后增加了土壤耐分解碳组分(以芳香碳为主),提升土壤有机碳稳定性的效果更显著.本研究结果可为进一步提升农田土壤有机碳库稳定性提供参考.
关键词： 有机物料 长期施肥 固态13C核磁共振(NMR) 有机碳分子结构
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施用不同有机物料对砂质土壤玉米成熟期根际细菌群落变化的影响
《中国农业大学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为探究有机物料还田后土壤理化性质对细菌群落变化的影响，在华北平原砂质土壤玉米成熟期分别以秸秆还田（ST）和单施化肥（CF）为主、副对照，设置猪粪（PM）、沼渣（BR）和秸秆生物炭（BC）3种有机物料还田处理，利用Illumina高通量测序技术分析根际土壤细菌群落结构。结果表明：1)玉米成熟期根际土壤细菌群落丰富度的2个指标（Chao 1和ACE）由高到低均为：PM＞BR＞ST＞BC＞CF，但沼渣和生物炭处理的土壤细菌群落多样性（Shannon）均显著高于猪粪处理。2)沼渣、生物炭和对照组（秸秆和化肥处理）的土壤细菌优势菌门均为放线菌门（Actinobacteriota）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi），优势菌门的累计丰度为71.53%～80.31%；而猪粪处理的土壤细菌优势菌门以厚壁菌门（Firmicutes）为首，其余依次为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门，优势菌门的累计丰度为85.61%。3)土壤有效磷是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子（P＜0.05），与厚壁菌门的梭菌属（Clostridium）和土孢杆菌属（Terrisporobacter）的相对丰度均呈显著正相关，其中猪粪处理的土壤有效磷含量显著高于其他处理；生物炭处理显著增加土壤pH和有机质含量，沼渣处理增加土壤水分含量但不显著，生物炭和沼渣处理显著上调放线菌门相关菌属的相对丰度。综上，猪粪处理虽然显著提高土壤细菌群落的丰富度，但是导致菌落的多样性显著下降，生物炭处理则与之相反；沼渣处理也显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性。综上，合理施用沼渣还田可作为改良华北平原砂质瘠薄型农田的首选方式。
关键词： 有机物料 长期施肥 玉米根际土壤 土壤细菌群落 高通量测序
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高碳有机物料对设施菜田土壤速效磷累积的影响
《山东农业科学 》 2020
摘要：设施菜田施用有机粪肥是改善土壤质量的重要手段,但是常年持续过量施用粪肥极易造成土壤磷的累积和淋失.本研究在持续施用鸭粪的设施大棚中投入不同C/N有机物料,研究其对西葫芦生长和土壤速效磷累积的影响.试验以鸭粪为习惯施肥处理,高碳有机物料分别是沼渣、菌渣、泥炭土、生物炭和麦秸,所有处理碳投入量相同.结果表明,常年施用鸭粪导致0~100 cm土层中速效磷严重累积,且向深层土壤运移现象明显;高碳有机物料的投入不仅实现了西葫芦稳产,而且增加了磷吸收量,有效缓减土壤中速效磷向深层土壤的迁移,改善土壤微生境从而促进土壤微生物生长,进而增加土壤磷有效性,提高其利用效率.
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有机物料覆盖对土壤微环境、树体生长及光合速率的影响
《天津农业科学 》 2019
摘要：以烟富3/M9T337为试材,研究麦秸、花生秸、玉米秸等有机物料覆盖对土壤微环境、树体生长及光合速率的影响。结果表明,有机物料覆盖后明显提高土壤温、湿度,依次表现为麦秸>花生秸>玉米秸>CK,土壤温度分别比对照提高1.29～5.15℃、0.34～3.76℃、0.18～3.03℃,土壤相对湿度分别比对照提高3%～11%,1.2%～6.9%,0.2%～4.1%,并且土壤温、湿度波动幅度要小于对照;有机物料覆盖能够促进苹果新梢的生长,利于冠径以及干径的伸展,依次表现为麦秸>花生秸>玉米秸>CK,其中麦秸覆盖处理的新梢长度、冠径以及干径分别比对照提高20.3%,15.9%和21.9%;有机物料覆盖能够促进叶片的生长并提高叶片的光合速率,依次表现为麦秸>花生秸>玉米秸>CK,其中麦秸覆盖处理的叶面积、比叶干质量、SPAD、Pn分别比对照提高7.21%,19.60%,6.33%和10.71%。
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有机物料对牛粪好氧堆肥过程的影响
《山东农业科学 》 2019
摘要：为了解决牛粪纤维含量较高,C/N值低,不易腐解的问题,本试验结合当地农业废弃物特点及数量,从玉米秸秆、糠醛渣、菌渣等材料中筛选出适合牛粪发酵的辅料,采用好氧发酵方法,通过测定发酵期间堆肥温度、容重、pH值、有机质、氮磷钾含量、种子发芽指数等指标,检验牛粪与不同辅料配合的发酵效果.结果表明,配方1(牛粪69%+辅料A 31%+菌剂,辅料A为糠醛渣、秸秆、氧化钙)、配方2(牛粪76%+辅料B 24%+菌剂,辅料B为秸秆、尿素)、配方3(牛粪86%+辅料C 14%+菌剂,辅料C为糠醛渣、氧化钙)、配方4(牛粪63%+辅料D 37%+菌剂,辅料D为糠醛渣、菌渣、氧化钙)在发酵23 d后各项指标趋于稳定;四个配方在发酵过程中达到50℃高温的时间分别为1、6、3、3 d,维持时间均在23 d以上,达到了好氧发酵的卫生要求;0~1 d pH值下降,1~11 d升高,11~23 d呈现下降趋势,23~32 d稳定,最终pH值达到7.5~8.2;有机质、氮、磷、钾含量变化幅度较大的时段是0~23 d,发酵结束后氮、磷、钾含量均升高, C/N值由30下降到15.3~20.3;四个配方发酵产物浸出液的发芽指数均在95%以上,达到了无害化程度.综合各项指标,四个配方在发酵23 d后达到无害化程度,均适合做牛粪发酵的辅料;发酵到23 d时四个配方的有机质含量乘以1.5后均达到70%以上,符合NY525-2012有机肥的标准;N+P2O5+K2O含量大于4.3%,接近商品有机肥的标准,四个配方的发酵产物均可以作为商品有机肥的原料.
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不同有机物料速效养分释放规律研究
《山东农业科学 》 2017
摘要：采用室内培养法研究不同有机物料速效氮、有效磷、速效钾养分的释放特性。试验结果表明,豆粕有机肥(150 d)矿质氮释放量为8.04%,有效磷释放量为75.96%,随培养时间延长其释放量逐渐下降,速效钾释放量为23.44%,与培养时间长短没有相关性。供试条件下,施入糖渣可以增加土壤有效磷、速效钾含量,但培养时间长短对其没有明显影响,施入糖渣后抑制了土壤氮素的矿化,其矿质氮含量始终低于对照处理。菌渣施入土壤也抑制了土壤氮素的矿化,整个培养期间矿质氮含量始终低于对照处理,随培养时间延长速效钾释放量逐渐下降,菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ(150 d)速效钾释放量分别为28.31%和17.34%,施用菌渣Ⅰ对土壤有效磷没有影响,菌渣Ⅱ处理随培养时间延长释放量逐渐增加,培养150 d时有效磷释放量为46.08%。
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