施肥是提升土壤肥力促进作物增产的有效措施,长期不同施肥对土壤培肥的效果差别很大,依托中国农科院红壤实验站双季稻田连续38年不同施肥定位试验,研究了7种不同施肥处理CK(不施肥);NPK(化学氮、磷、钾肥料);M(腐熟牛粪);NPKM(化学氮、磷、钾和牛粪);NPM(化学氮、磷和牛粪);NKM(化学氮、钾和牛粪);PKM(化学磷、钾和牛粪)对水稻产量、稻田土壤肥力与养分表观平衡的影响。结果表明,各处理水稻年均产量由高到低为NPKM、NPM、NKM、PKM、M、NPK、CK,范围在6214-11562 kg hm2。长期有机无机配施处理(NPKM、NPM、NKM、PKM)较NPK的增产率分别为:22.58%、15.35%、10.53%、4.41%。长期有机无机配施处理(NPKM、NPM、NKM、PKM)的土壤有机碳、全氮、有效氮、速效钾含量均显著高于CK和NPK,其中有机肥配施氮磷肥处理的NPKM、NPM、PKM土壤全磷和有效磷含量显著高于CK、NPK;NPKM处理的水稻年均产量(11562 kg hm2)、有机碳(20.88 g kg-1)、土壤全氮(2.30 g kg-1)、全磷(0.95 g kg-1)、全钾(22.5 g kg-1)、有效磷含量(38.94 mg kg-1)均为各处理中最高,NKM处理土壤碱解氮含量(152.4mg kg-1)和速效钾含量(151.00 mg kg-1)为各处理最高。氮、磷施用量的增加导致土壤中氮、磷养分出现盈余,但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量;各处理土壤中钾素均表现为亏缺。相关性分析表明土壤SOC、TN、AN、TP、AP含量均与水稻产量显著相关(P<0.05),相关系数分别为0.428、0.496、0.518、0.501和0.438。本研究表明,相比单施化肥,长期有机肥配施化肥通过提升土壤肥力,促进土壤养分平衡,显著增加水稻产量,其中有机肥配施氮磷钾肥(NPKM)对于土壤肥力和水稻产量的提升效果最好。
该研究系统阐述了长期不同施肥对土壤剖面SOC和N库的影响,通过冗余分析了SOC团聚体组分及影响因素,三维表面分析深入理解剖面SOC和N库对作物产量的影响。与化肥处理相比,长期施用有机肥通过增加表土层 (0–20 cm)SOC输入、SOC储量、TN储量和土壤pH值来提高作物产量。不同施肥处理的SOC团聚体组分存在差异,所有处理SOC团聚体组分高低依次为矿物结合有机碳(mSOC)>粗自由颗粒有机碳(cfPOC)>物理保护有机碳(iPOC)>细自由颗粒有机碳(ffPOC)。施用有机肥处理的所有SOC组分含量均显著高于化肥处理。在不同SOC团聚体组分中,ffPOC对不同施肥处理的敏感性最高。单施有机肥(M)和有机无机肥配施(NPKM)显著提高了表层(0-20 cm)SOC和TN含量,与化肥处理相比,M和NPKM处理降低了深层土壤(80-100 cm)中的SOC和N含量,有利于减少养分垂直流动,从而减少养分的淋溶损失。
Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens是应用广泛的植物根际促生菌。目前Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens对稻田土壤氮循环和水稻生长发育的影响尚不清楚。本研究通过两年田间试验(2016-2017)解析了Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens对水稻根际土壤氮素转化和供氮能力的影响,明确了Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens在稻田肥料减施增效中的作用。微生物接种包括4个处理,分别为生理盐水接种(对照,M0),水稻幼苗接种Azospirillum brasilense(Mb),水稻幼苗接种Pseudomonas fluorescens(Mp),水稻幼苗接种Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens的混合物(Mbp)。氮肥施用水平包括4个处理,分别为0 kg N hm-2(N0)),90 kg N hm-2(N90),180 kg N hm-2(N180),270 kg N hm-2 (N270)。结果表明,与M0相比,Mbp与Mp处理显著增强了水稻根际土壤氨化作用强度,高氮条件下提升作用更显著。与M0相比,Mbp与Mb处理显著增强了水稻根际土壤固氮酶活性,低氮条件下提升作用更显著。接种用的Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens不参与水稻根际土壤的硝化和反硝化过程。根际促生菌与氮肥的交互作用对土壤呼吸速率与微生物量氮有显著影响。在Mbp处理中,N90、N180、N270处理的土壤供氮能力与水稻产量无显著差异。水稻幼苗接种Azospirillum brasilense与Pseudomonas fluorescens的混合物,可将该地区氮肥施用量降至90 kg N hm-2。