有机培肥条件下红壤区稻田土壤病毒多样性及其对生物地球碳循环的影响          下载免费PDF全文

郭小军  王欣  周旦  孙杰  解开治  齐鹏  徐培智  黄庆海  叶会财 《南方农业学报》2022,53(9):2468-2477

【目的】探究不同有机培肥条件下稻田土壤病毒多样性、群落结构特征及其差异,为揭示病毒与寄主协同进化关系,以及病毒微生态系统驱动生物地球碳循环过程提供理论基础。【方法】长期定位试验开始于1981年,试验设置6个处理,每处理3次重复,试验处理分别为:(1)CK,不施肥;(2)NPK,单施化肥;(3)M1,早稻施绿肥;(4)M2,早稻施绿肥+早稻施猪粪;(5)M3,早稻施绿肥+晚稻施猪粪;(6)M4,早稻施绿肥+晚稻秸秆还田。2020年晚稻收获后,采集耕层(0~20 cm)土壤,通过宏病毒组测序平台、土壤常规理化分析等方法测定土壤宏病毒组以及土壤养分含量。【结果】红壤区稻田土壤病毒分布于37个科,微小病毒科(Microviridae)是红壤区稻田土壤主要的病毒类群。M3处理中长尾病毒科(Siphoviridae)、肌病毒科(Myoviridae)和痘病毒科(Poxviridae)丰度显著高于其他处理(P<0.05,下同),M2处理中微小病毒科和矮化病毒科(Nanoviridae)丰度显著高于其他处理。通过稻田土壤病毒宏基因组基因注释,鉴定出143个独特碳水化合物的运输和代谢基因,46个开放阅读框属于13种病毒辅助碳水化合物活性酶(CAZyme),其中糖苷水解酶最丰富,约占61.7%,其次为糖基转移酶。土壤病毒物种丰富度可在一定程度反映土壤pH、Mg2+含量和水稻产量的高低,病毒群落结构受p H、Mg2+含量等其他因素驱动。【结论】微小病毒科是红壤区稻田土壤主要的病毒类群,施用猪粪可显著提高土壤病毒群落结构和物种组成,病毒群落结构受土壤pH和Mg2+含量的显著影响。通过稻田土壤病毒宏基因组基因注释,在病毒体中检测到丰富的碳水化合物活性酶基因,主要分别属于糖苷水解酶类和糖苷转移酶,病毒编码的辅助代谢基因或代谢基因会改变细菌代谢,间接促进农业土壤的生物地球碳化学循环。  相似文献   

长期施肥下土壤肥力变化的评价方法   总被引：30，自引：4，他引：26  

包耀贤  徐明岗  吕粉桃  黄庆海  聂军  张会民  于寒青 《中国农业科学》2012,45(20):4197-4204

【目的】确定长期施肥下土壤肥力变化的适宜评价方法。【方法】以湖南望城和江西进贤的长期试验数据为基础,比较和分析因子分析法、相关系数法、内梅罗指数法3种评价方法对土壤肥力的综合评价结果,探明适宜土壤肥力变化的综合评价方法。【结果】20多年长期施肥下,3种评价方法所得综合土壤肥力指数（IFI）的变化趋势和差异性不同：因子分析法和相关系数法评价结果相似,而内梅罗指数法与二者存在一定差异,评价结果灵敏度较高。经验证,3种评价方法的IFI与作物产量间均呈极显著正相关,其中内梅罗指数法相关性更高。内梅罗指数法评价结果：低产的不施肥（CK）、偏施肥（NK）处理IFI随时间呈下降趋势;高产的均衡施肥（NPK、2NPK、NPKCa、NPKS、NPKM）处理IFI随时间趋稳,且均值显著高于不施肥和偏施肥的处理。【结论】因子分析法、相关系数法和内梅罗指数法均适用于长期施肥下土壤肥力的综合评价,但应首选内梅罗指数法,最后选相关系数法。  相似文献   

红壤稻田长期施用猪粪的生态效益及承载力评估   总被引：22，自引：1，他引：21  

柳开楼  李大明  黄庆海  余喜初  叶会财  徐小林  胡惠文  王赛莲 《中国农业科学》2014,47(2):303-313

【目的】有机粪肥还田是实现废弃物资源循环利用的重要途径之一,大量研究证实,猪粪还田施用可以显著提高土壤肥力和作物产量,但是,由于饲料添加剂含有较高的Cu、Zn、As等重金属元素,再加上养猪业中饲料添加剂的广泛应用,猪粪长期还田也可能导致土壤中重金属元素大量累积,从而威胁土壤质量和粮食安全。因此,利用长期定位探讨和综合评价长期施用猪粪下红壤稻田的生态效益就显得十分重要。【方法】以始于1981年的红壤性水稻土有机肥定位试验为载体,分析了长期施用猪粪30年间红壤稻田的水稻产量和土壤有机碳含量影响,以期明确猪粪对水稻产量的增产幅度和对土壤有机碳的贡献潜力,同时分析不同猪粪施用年限（包括试验前、试验5年、16年、22年和30年）的土壤重金属Cu、Zn、Cr和As等含量变化,基于国家土壤质量二级标准（GB 15618-1995）的土壤重金属含量的临界值,利用本研究中土壤重金属的累积速率对红壤稻田施用猪粪的超标时间进行估算,并进一步探讨猪粪的安全用量。【结果】施用猪粪显著提高了水稻产量和土壤有机碳含量,与施化肥处理（NPK）相比,产量增加了10.3%-12.0%,土壤有机碳含量增加了18.8%-23.7%,但是猪粪施用对红壤稻田的酸化阻控作用较小。在试验30年后,分别在早稻和晚稻施用猪粪的处理（OM1和OM2）的土壤pH值与未施肥对照无显著差异。此外,施用猪粪的土壤Cu、Zn、Cr和As含量亦显著增加,与施用化肥处理相比,OM1和OM2的Cu、Zn、Cr和As含量分别增加了72.0%-82.6%、29.1%-55.2%、194.8%-262.6%和90.5%-192.7%,但是未超过国家土壤环境质量二级标准（GB15618-1995）。按照现行猪粪施用量（22.5 t•hm-2•a-1）推算,土壤Cu、Zn、Cr和As含量确保安全水平的施用时间分别还有22、67、44和14年。若确保连续施用猪粪50年土壤Cu、Zn、Cr和As含量不超标,则红壤稻田每公顷最多猪粪施用量应不超过6.40 t•hm-2•a-1。【结论】在红壤稻田上,猪粪长期还田虽然能够显著提高稻米产量和土壤肥力（尤其是土壤有机碳含量）,但也同时导致土壤Cu、Zn、Cr和As含量大幅增加,从而可能引起土壤出现重金属污染风险,进而威胁稻米质量和人类安全。因此,权衡稻田长期施用猪粪对作物产量、土壤肥力和重金属累积的生态效益,确定土壤对猪粪的最大环境承载力将为科学合理的利用猪粪以实现区域农业的可持续发展提供依据。  相似文献   

秸秆全程覆盖少（免）耕技术在江西丘陵红壤坡耕地的应用     

肖国滨  黄庆海  陈国钧  刘小三  吴志红 《江西农业学报》2008,20(3):67-69

结合江西实际,概述了秸秆全程覆盖少（免）耕技术在丘陵红壤坡耕地应用研究的重要作用和必要性,并全面介绍了该项技术目前在江西等省的研究应用现状和存在的主要问题,切实提出了该项技术研究创新及应用推广的发展对策。  相似文献   

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化   总被引：1，自引：0，他引：1  

黄晶  张淑香  石孝均  黄庆海  聂军  徐明岗  张会民 《植物营养与肥料学报》2018,24(6):1630-1639

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。   相似文献   

基于红壤稻田肥力与相对产量关系的水稻生产力评估   总被引：9，自引：4，他引：5  

柳开楼  黄晶  张会民  韩天富  黄庆海  余喜初  李大明  胡惠文  叶会财  胡志华  马常宝  薛彦东 《植物营养与肥料学报》2018,24(6):1425-1434

【目的】 土壤肥力是水稻产量提升的基础,研究土壤肥力质量指数与水稻产量的量化关系可以为稻田土壤培肥和产量提升提供理论参考。 【方法】 本研究基于位于江西省南昌市进贤县的红壤稻田长期肥料定位试验和县域尺度样点调研,长期试验包括不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、单施磷肥 (P)、单施钾肥 (K)、氮磷肥配施 (NP)、氮钾肥配施 (NK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK) 和有机无机肥配施 (NPKM) 处理,收集1981年、1985年、1989年、1995年、2002年、2005年、2012年和2017年的土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和水稻产量;并于2017年在进贤县布置了58个代表性点位,获取土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和晚稻产量数据。采用Fuzzy方法对长期试验不同施肥处理的土壤肥力质量指数进行计算,构建和验证土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系,并在进贤县进行了验证。 【结果】 在红壤性双季稻田,不同施肥处理显著影响水稻产量和土壤肥力质量指数,与CK处理相比,NPKM、2NPK和NPK处理的年平均产量分别增加了71.6%、59.1% 和36.5%;土壤肥力质量指数分别增加了64.1%、47.3% 和27.7%,且NPKM处理的水稻产量和土壤肥力质量指数分别比NPK处理增加了25.6% 和28.5%;同时,NP和NK处理的水稻产量和土壤肥力质量指数也显著低于NPKM处理,而N、P和K处理的水稻产量和土壤肥力质量指数则与CK没有显著差异。线性拟合方程发现,红壤稻田的土壤肥力质量指数增加0.1个单位,水稻相对产量增加7.2%～22.6%。县域尺度的验证结果表明,基于土壤肥力质量指数预测的水稻相对产量与实际相对产量高度吻合 (R2 = 0.5268,P < 0.01,RRMSE < 25%),表明基于土壤肥力质量指数可较准确地评估该区域的水稻生产能力。 【结论】 在红壤稻田上,化肥配施有机肥是提升土壤肥力质量和水稻产量的关键技术途径,且利用土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系可以指导该地区的土壤培肥管理和生产力评估。   相似文献   

基于模糊数学和主成分分析的长期施肥红壤旱地土壤肥力评价   总被引：6，自引：2，他引：4       下载免费PDF全文

杨旭初  叶会财  李大明  余喜初  柳开楼  胡秋萍  胡志华  谷子寒  胡惠文  周利军  黄庆海  林小兵 《中国土壤与肥料》2018,(3):79-84

为评价红壤旱地长期不同施肥方式下土壤肥力水平,基于1986年建立的江西进贤红壤旱地玉米定位试验,选用土壤pH值、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、阳离子交换量5个指标,采用模糊数学和主成分分析方法,评价和比较了连续施肥30年后不同施肥模式下红壤旱地土壤综合肥力水平。结果表明,数据球形假设检验KMO值为0.73,Bartlett值为127.98,Sig0.01,可以进行主成分分析。土壤肥力综合指数(SNI)以氮磷钾配施猪粪处理最高(0.94),单施猪粪次之(0.92),单施氮肥最低(0.42)。因此,红壤旱地施用有机肥或有机无机肥配施是维持和提高土壤肥力水平的重要措施。  相似文献   

长期秸秆还田下土壤铵态氮的吸附解吸特征   总被引：8，自引：0，他引：8  

丛日环  张丽  鲁艳红  黄庆海  石孝均  李小坤  任涛  鲁剑巍 《植物营养与肥料学报》2017,23(2):380-388

【目的】研究长期秸秆还田对不同轮作区域耕层和亚耕层的土壤铵态氮 (NH₄+) 的吸附、解吸特征差异,通过 Langmuir 等温吸附方程拟合得到 NH₄+ 最大吸附量 (q_max) 和吸附系数 (b),分析长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附、解吸特征差异及影响因素。 【方法】2015 年 10 月水稻收获后,在湖南望城 (稻–稻轮作)、江西进贤 (稻–稻轮作)、重庆北碚 (稻–麦轮作) 三个长期定位试验点 (25 年) 采集不施肥 (CK)、长期施用化肥 (NPK) 和长期秸秆还田配施化肥 (NPKS) 三个处理、0—20 cm 和 20—40 cm 两个土层的土样,进行土壤 NH₄+ 的吸附–解吸室内试验,吸附试验为添加不同浓度的 NH₄Cl 溶液振荡、离心后,测定滤液 NH₄+ 浓度;解吸试验采用吸附试验后的土壤样品,经无水乙醇淋洗至无 NH₄+ 后,再加入 0.01 mol/L 的 KCl 溶液振荡、离心后测定滤液 NH₄+ 浓度。 【结果】长期秸秆还田对不同试验点土壤 NH₄+ 吸附–解吸特征的影响差异较大。处理间的差异主要表现在耕层土壤。当平衡溶液 NH₄+ 浓度 < 400 mg/L 时,不同试验点耕层和亚耕层处理间差异均不明显;当平衡溶液浓度 > 400 mg/L 时,处理间耕层土壤对 NH₄+ 吸附表现出差异,其中望城试验点土壤对 NH₄+ 的吸附表现为 CK > NPK > NPKS,北碚试验点则表现为 CK > NPKS > NPK,且北碚试验点的紫色土对 NH₄+ 的吸附显著高于望城和进贤试验点的红壤性水稻土。进贤试验点不同处理间差异不明显,且土壤对 NH₄+ 的吸附量最低。 通过相关性分析发现,q_max和土壤 pH、阳离子交换量 CEC 呈显著正相关,而与土壤有机质和全氮含量呈显著负相关;b 与土壤性质的相关性与q_max 则相反。从土壤对 NH₄+ 的解吸曲线来看,耕层和亚耕层土壤对 NH₄+ 的解吸在各试验点不同处理间均表现为差异不显著,其中望城和进贤试验点的红壤性水稻土 NH₄+ 的最大解吸量高于其吸附量,而北碚试验点的紫色土 NH₄+ 的最大解吸量 (541.89～742.38 mg/kg) 则远低于其吸附量 (1003.83～2014.79 mg/kg)。 【结论】长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附–解吸作用影响不同,对于土壤吸附位点较多且钾离子含量丰富的紫色土而言,长期秸秆还田有利于土壤对氮的吸附;而对于土壤偏酸性的红壤性水稻土而言,长期秸秆还田则可能因为增加了土壤有机质含量而减少了土壤对铵态氮的吸附位点,从而降低了土壤对氮的吸附保持能力。  相似文献   

长期施肥对水稻土不同功能有机质库碳氮分布的影响   总被引：4，自引：1，他引：3  

邓文悦  柳开楼  田静  黄庆海  叶会财  娄翼来  李忠芳  曹明明 《土壤学报》2017,54(2):468-479

土壤有机质(SOM)对于维持农业生产力、提高土壤质量和增加土壤固碳均具有非常重要的意义。以红壤水稻土35年的长期定位试验为依托,借助近期发展的物理―化学联合分组方法,探讨了长期施肥对水稻土不同功能SOM库含量、SOM库碳氮含量变化和分配比例的影响。结果表明,长期施肥尤其是有机无机配施处理显著增加了未保护游离SOM库(c POM和f POM)和纯物理保护SOM库(i POM)在土壤中的含量以及它们的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量。未保护游离SOM库的SOC和TN含量占总有机碳和全氮比例在有机无机配施处理下最高,分别达35.9%和33%。与CK相比,有机无机配施使生物化学保护库非水解游离粉粒组(NH-d Slit)和非水解游离黏粒组(NH-d Clay)含量分别降低了15%和9.5%(p0.05)。物理―化学保护SOM库、物理―生物化学保护SOM库以及化学保护SOM库含量受长期施肥影响不显著。综上,研究表明土壤不同功能SOM库对长期施肥的响应不同。有机无机配施是提升红壤水稻土SOM数量和质量的最佳培肥措施。  相似文献   

不同有机培肥模式下双季稻田碳汇效应与收益评估   总被引：5，自引：1，他引：4  

胡志华  李大明  徐小林  余喜初  柳开楼  叶会财  周利军  胡惠文  黄庆海 《中国生态农业学报》2017,25(2):157-165

本研究基于1981年开展的有机肥长期定位试验,研究了不同有机肥种类、用量和施用方式对稻田生态系统碳排放、系统碳固定与净碳汇的影响,并对各处理经济效益进行了比较,为实现农业低碳、高值、高效生产提供理论参考。本研究所选取的有机肥处理包括:不施肥对照(CK);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M1);早稻施用两倍绿肥紫云英30 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M2);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2和猪粪15 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M3);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2+晚稻施用猪粪15 t·hm-2和冬季稻草覆盖4 500 kg·hm-2(M4);长期施用化肥(NPK)等5个处理。每5年于晚稻收获后采集土样测定土壤有机碳含量,并测定每年的早晚季水稻产量与生物量,用于估算系统收益与碳收支(5年平均)。结果表明:与不施肥对照相比,各施肥处理水稻产量均显著提高(P0.05),增幅为30.88%~96.52%,且随着施肥年限的增加,M4处理增产作用最大。长期施用有机肥显著提高红壤稻田土壤固碳能力,且有机肥用量增加系统土壤固碳能力增强,M2、M3、M4处理土壤固碳量显著高于M1、NPK和CK处理;稻田植株固碳量也显著提高(P0.05),M4和M3最高,双季稻植株固碳量为6.76~8.83 t(C)·hm~(-2)·a~(-1)。长期施用有机肥下稻田系统净碳汇显著增加,与对照相比施肥处理(M1、M2、M3、M4、NPK)系统净碳汇增加1.43~3.93 t(C)·hm~(-2)·a~(-1),系统碳汇效应显著(P0.05)。同一处理不同施肥年限由生产活动所引起的碳排放量保持不变,系统净碳汇量差异主要表现在系统固碳量上,其变化趋势与水稻产量变化趋势基本一致。长期施用有机肥显著降低了化肥投入,稻田生态系统经济效益显著增加(P0.05),并以M4处理最高,达25 683.7$·hm~(-2)·a~(-1)。综上结果表明:长期施用有机肥显著提高双季稻田碳汇效应与经济效益(P0.05),绿肥紫云英与猪粪和秸秆配施稻田生态系统碳汇效益与经济效益较单施绿肥紫云英优势明显。  相似文献