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长期化肥配施不同有机物料对亚热带稻田土壤微生物生物量及酶化学计量特征的影响 被引量：1
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作者 李雪 周萍 +5 位作者 程爱武 戴玉婷 赖佳鑫 李康祺 盛浩 吴金水 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第2期305-316,共12页
【目的】利用肥料长期定位试验,研究化肥与不同有机物料配施下,亚热带稻田土壤的微生物生物量碳氮磷含量、土壤胞外酶活性及其化学计量比的差异,揭示不同有机肥源对土壤微生物生物量稳定性的影响特征。【方法】依托位于湖南省宁乡市农... 【目的】利用肥料长期定位试验,研究化肥与不同有机物料配施下,亚热带稻田土壤的微生物生物量碳氮磷含量、土壤胞外酶活性及其化学计量比的差异,揭示不同有机肥源对土壤微生物生物量稳定性的影响特征。【方法】依托位于湖南省宁乡市农技中心的稻田长期定位试验(始于1986年),选取5个施肥处理,分别为不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、30%猪粪有机肥替代化肥氮(30%OM)、60%猪粪有机肥替代化肥氮(60%OM)、秸秆还田+化肥(NPKS),种植制度为一年三熟,早稻-晚稻-大麦轮作。于2022年9月晚稻成熟期采集表层(0—20 cm)土壤样品,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量和β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)活性,并计算化学计量比。【结果】长期施肥显著提高了土壤SOC、TN和TP含量,60%OM处理3个指标的增幅均最高(P<0.05),30%OM处理的增幅也显著高于NPK处理,而NPKS处理的TN增幅与NPK处理相当。3个有机无机肥配合处理之间土壤C/N无显著差异,而NPKS处理的C/P和N/P均显著高于60%OM和30%OM处理。3个有机无机肥配合处理MBC含量无显著差异,均高于NPK处理;MBN和MBP含量均以60%OM处理最高,显著高于其他处理,其次为30%OM处理,NPKS处理MBN含量高于NPK处理,而MBP含量与NPK处理相当,因而NPKS处理的MBC/MBN和MBC/MBP均显著高于两个猪粪处理,低于NPK处理。与CK相比,NPK处理仅显著增加了βG活性,而有机无机肥配施提高了土壤βG、NAG和ACP活性,30%OM处理土壤中的βG/NAG和βG/ACP显著高于NPK处理,而60%OM处理则显著低于NPK处理。相关性分析表明,土壤微生物生物量及其化学计量,以及βG和ACP活性,均与土壤碳、氮、磷含量及其化学计量呈正相关。进一步冗余分析表明,土壤TP含量和N/P是驱动土壤微生物生物量及其化学计量变化的关键因子。【结论】长期将化肥与有机肥配合施用,能显著提升稻田土壤的有机碳、全氮和全磷含量,同时增加微生物生物量和胞外酶活性。其中,以60%的猪粪替代化肥氮的效果最为突出,不仅显著提高了土壤碳、氮、磷的含量,而且显著增加了微生物生物量碳、氮、磷含量,但降低了胞外酶化学计量比,并维持较低的胞外酶化学计量平衡。因此,猪粪与氮磷钾配施通过增加土壤有机碳、氮、磷投入,维持较稳定的积累,进而提升土壤肥力,提高适应环境变化的能力。而氮磷钾与秸秆配施可能造成土壤磷素的限制,降低土壤养分的供应能力。 展开更多
关键词 长期试验 亚热带稻田 土壤养分 微生物生物量 土壤酶活性 元素化学计量
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基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区
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作者 赖佳鑫 李康祺 +3 位作者 周萍 戴玉婷 郭晓彬 吴金水 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期702-716,共15页
[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 ... [目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。 展开更多
关键词 土壤肥力分区 空间分异 模糊聚类 主成分分析 养分管理措施
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