摘要:增施有机物料并结合化肥减施是提高资源利用率并协同作物产量提升、生态环境保护和可持续发展的关键措施。生物质炭作为生物质热解产生的富碳、碱性和多孔的有机物料，其性质与红壤的贫碳、酸化和粘重的不利因素形成互补，因而在红壤耕地的生物多样性和土壤健康提升方面潜力巨大。本研究在亚热带旱地红壤红薯-油菜种植农田中设置2×3全因子交互式设计试验，包括3个有机物料（无有机物料施用的对照、秸秆、生物质炭）和2个化肥施用量（全量化肥NPK和减量化肥60%NPK），一共6个处理，探究生物质炭施用5年后对旱地红壤线虫群落的影响及驱动机制。结果表明，全量化肥施用下，与不施用有机物料的对照相比，生物质炭的施用显著增加了食细菌线虫数量、食微线虫与植食性线虫数量的比例，降低了红薯根冠比和土壤可溶性有机碳含量，提高了土壤矿质氮含量；相比之下，减量化肥施用下，与对照和秸秆相比，生物质炭显著增加了土壤线虫总数、食细菌线虫和植食性线虫以及捕杂食线虫数量，同时提高了红薯根系生物量和根冠比，以及土壤pH，但显著降低了土壤矿质氮含量。通过分析土壤线虫群落与植物生长和土壤性质的关系，表明生物质炭与化肥减量配施会造成土壤养分有效性降低，进而通过养分限制促使植物将更多光合产物投资到地下，从而增加作物根系生物量和植食性线虫数量。本研究表明，在我国化肥减量和有机物料增施的背景下，生物质炭施用和化肥减量相结合的土壤施肥措施应全面考虑土壤养分缺乏对作物生长的潜在不利影响。

摘要:大气氨(NH3)是PM2.5形成的重要前体物,明确和量化农田等排放源对大气NH3的贡献,是大气污染治理的基础。农田NH3挥发是大气NH3的重要来源之一,氮同位素自然丰度(δ15N)特征可以用来定量溯源大气NH3的来源,但目前对于农田土壤NH3挥发全过程δ15N值动态变化规律的研究比较缺乏,且农田土壤NH3挥发受土壤性质等不同因素的影响,会直接或间接影响NH3挥发的δ15N值,进而影响溯源结果。旱地土壤NH3挥发在我国农田NH3挥发中占主导地位,选取我国4个不同区域旱地土壤(辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝),添加尿素后在受控条件下采用海绵吸收法开展为期15 d的室内培养试验,通过化学转化法测定不同区域土壤NH3挥发全过程δ15N值并观察其变化规律。结果表明,辽宁北票、河南新乡、河北唐山、西藏林芝的土壤NH3挥发过程δ15N值变化范围分别为-26.14‰~-5.57‰、-31.92‰~-26.31‰、-24.41‰~-3.11‰、-29.17‰~-2.20‰,均值分别为-21.74‰±1.89‰、-29.31‰±1.72‰、-19.82‰±2.04‰、-23.25‰±2.16‰。不同区域旱地土壤NH3挥发过程δ15N值的特征存在差异,新乡土壤的δ15N-NH3值持续升高,而北票、唐山和林芝土壤的δ15N-NH3值出现先降低后升高的趋势。综上所述,土壤性质、NH3挥发速率是影响NH3挥发δ15N值的主要因素,其中土壤pH、NH3挥发速率和累积损失量与δ15N-NH3值显著负相关;此外,同位素分馏效应对δ15N-NH3值也有一定的影响。本研究结果可为大气NH3的定量溯源提供更好的支撑。

摘要:为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响，以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象，选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施化学氮磷钾肥（NPK）和化学氮磷钾+有机肥配施（NPKM）4个处理，于试验开展25年（2015年）小麦收获后采集各处理0~20 cm的土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定，并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明：（1）长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质，N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15，而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力，但后者效果明显优于前者，而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。（2）长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度，非度量多维度分析（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。（3）与CK相比，N处理的4种多样性指数（物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数）显著降低了21.4%~49.4%，而NPKM处理显著增加了7.0%~66.9%，NPK处理也会使系统发育多样性和香农指数显著降低10.3%和13.0%。（4）逐步回归分析表明土壤pH是决定优势菌相对丰度及4种多样性指数的首要因素，多元回归树分析（MRT）探明土壤pH共解释了83.1%的细菌群落变异，不同处理间细菌群落转变均由土壤pH驱动。（5）STAMP分析发现，N、NPK和NPKM处理与CK分别有11、14和8个显著差异细菌属。综上所述，长期施肥后旱地红壤细菌群落主要受土壤pH的影响，而土壤肥力的作用相对较弱，长期施用化学氮肥造成的红壤酸化的负面效应已远超肥力改善的正面效应。因此，旱地红壤施肥应以防治土壤酸化为前提，长期化肥有机肥配施是一项适宜的施肥措施。

摘要:土壤磷素储存容量(SPSC)是基于磷饱和度(DPS)概念提出与发展的指标，可以有效地评估及监测土壤磷素的存储状态及释放潜能。以红壤旱地长期肥料定位试验地(1988—)为依托，以无机肥区的NK、NPK、NP、PK、NPKCa、NPKCaS及有机无机配施的1/2NPK(CK)、1/2NPK+花生秸秆还田(PS)、1/2NPK+稻秆(RS)、1/2NPK+鲜萝卜菜(FR)、1/2NPK+猪厩肥(PM)共11小区的土壤为对象，采用湿筛法获得各粒级团聚体样本，分析红壤旱地及各粒级团聚体SPSC的变化特征，探讨土壤供磷水平对SPSC的影响，评估红壤旱地磷素的流失风险，预测红壤旱地可继续容纳外源磷的“安全寿命”。结果表明：在无机肥区，长期未施磷肥的NK处理土壤SPSC高达265 mg•kg-1，分别为NPK、NP、PK、NPKCa与NPKCaS处理的1.9倍、1.6倍、1.9倍、2.0倍和2.4倍；各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、 0.053~0.25 mm、 > 2 mm、 1~2 mm；按现有施磷量，红壤旱地仍可以继续安全施用磷肥30年。在有机无机肥配施区，与CK处理相比，配施猪厩肥(PM)处理的SPSC呈现出负值且高达-333 mg•kg-1，应立即停止施肥或调整施肥量；而配施花生秸秆(PS)、稻秆(RS)及鲜萝卜菜(FR)处理的SPSC仍为正值且处理间差异不显著，各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1~0.25 mm、 > 2 mm、 0.053~0.25 mm、 1~2 mm；按现有施磷量，可继续安全施磷41年、30年、14年，CK处理则可安全施磷51年。由SPSC与TP、Bray-P的相关关系可以发现，当SPSC > 10 mg•kg-1时，红壤旱地磷是绝对“安全”的；当-10 mg•kg-1 ≤ SPSC ≤ 10 mg•kg-1时，红壤旱地磷处于极度不稳定状态，极易或已经开始向周围环境或水体释放，需随时监测或停止施磷；当SPSC < -10 mg•kg-1时，红壤旱地磷已经向周围环境或水体释放，应立刻停止施磷，并调整施肥方案，降低土壤磷素的环境风险。

摘要:以长期（1988 —2014年）配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料，采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分，并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库，分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响，探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明：长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为：SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC，而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为：HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化，已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比，PM处理可显著增加红壤旱地SOC；PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量，且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明，外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。

摘要:土壤铁氧化物的氧化还原过程不仅与重金属的生物有效性和有机污染物降解转化关系密切，也与旱地土壤肥力关系密切，因而备受关注。然剖面土壤耕层以下是否存在铁氧化物的还原、氧化过程，其特征如何尚未可知。本文采用恒温厌氧泥浆培养的方法研究旱地褐土剖面中铁的氧化还原特征。结果表明，旱地土壤剖面0~100 cm中均存在铁的厌氧还原过程，还原潜势、最大速率均随剖面深度增加而显著降低；剖面0~80 cm土层中均存在光合型Fe(II)氧化现象，0~40 cm土层Fe(II)氧化量和氧化速率显著高于40~80 cm。剖面的铁氧化还原过程不仅受有机碳含量影响，也受N、K等养分元素的影响。结果可为拓展对铁氧化还原微生物生境的认识、深入理解土壤剖面中铁氧化还原过程提供依据。

摘要:在中国科学院红壤生态试验站26年的旱地红壤长期肥料定位试验中，选取无机肥试验区的NPK、NK处理，有机无机肥配施试验区的对照(CK)、CK + 稻秆(RS)、CK + 花生秸秆还田(PS)、CK +绿肥(FR)及CK + 猪厩肥(PM)等7个肥料处理土壤，采用湿筛法逐级提取并得到粒级依次为> 2 mm、2 ~ 1 mm、 1 ~ 0.25 mm与0.25 ~ 0.053 mm的团聚体土壤样品；通过室内分析获得了土壤及各粒级团聚体的全磷(TP)、有效磷(Available P)、水溶性磷(CaCl2-P)、土壤磷素吸持指数(PSI)及土壤磷素饱和度(DPS)等指标值，并探讨了上述测定指标间的相关关系。结果表明：长期施用磷肥可有效保持旱地红壤的供磷水平，配施猪厩肥可显著增加旱地红壤及大小团聚体的TP、有效磷及CaCl2-P含量、降低土壤PSI并显著增大旱地红壤DPS，加大了旱地红壤磷素的流失风险；随着土壤中> 1 mm粒级团聚体数量的增多，旱地红壤磷素储量显著增加，磷素固持能力显著下降，土壤磷释放潜能随之增大。由DPS、有效磷及CaCl2-P的分段线性拟合方程可以推断得出，当旱地红壤中有效磷为168 ~ 260 mg kg-1时或DPS< 28%，土壤磷素具有潜在流失风险；当有效磷≥260 mg kg-1或DPS≥28%，土壤磷素具有极高的流失风险，应立即停止施用磷肥尤其是有机磷肥，并重新调整施肥方案，以避免土壤磷素流失及其对水体环境的污染。

摘要:通过三年六季的田间定位试验，对比研究了水旱轮作（水稻/油菜）和旱地轮作（棉花/油菜）下氮肥用量对土壤有机氮含量及其组分的影响。结果表明，经过三年轮作后，周年轮作氮肥投入超过300 kg hm-2（以纯氮计，下同）的处理0~20 cm土壤全氮含量明显增加。与不施氮处理相比，周年氮肥用量为300 kg hm-2和375 kg hm-2水旱轮作处理0~20 cm土壤全氮含量增加了13.6%~23.5%，而旱地轮作处理则增加了15.0%~23.0%，土壤酸解态氮含量增加是土壤全氮变化的主要原因。两种轮作模式下土壤酸解态氮含量无显著差异，但土壤酸解态氮各组分的变化却不相同。水旱轮作中酸解铵态氮增加的比例（33.8%）低于旱地轮作（53.9%），但其酸解未知态氮含量增加的比例（36.0%）高于旱地轮作（16.6%）。综上所述，周年氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量，水旱和旱地轮作下土壤酸解态氮库各组分变化差异明显。根据不同轮作模式下土壤有机氮库转化特点，优化氮肥施用对于提高作物产量和氮肥利用率具有重要意义。

摘要:明确不同来源土壤剖面数据建立的大、中、小系列制图比例尺对旱地有机碳储量估算的影响对于全球碳循环研究具有重要意义。以江苏北部（简称“苏北地区”）3.9×106多hm2旱地为例，系统分析了我国目前常用《县级土种志》、《地级市土种志》、《省级土种志》和《中国土种志》中记录的土壤剖面数据分别建立的1:5万、1:25万、1:50万、1:100万、1:400万和1:1 000万数据库对有机碳储量估算的影响。结果表明，与数据最详细、记录有983个土壤剖面的《县级土种志》1:5万尺度有机碳密度和储量相比，其他土壤数据源建立的不同制图尺度数据库相对偏差分别在1.94%～23.53%与0.02%～22.86%之间，T检验表明大多数制图尺度土壤数据库的估算结果与《县级土种志》1:5万尺度之间存在极显著差异（p＜0.001），这说明在今后国家或区域尺度土壤有机碳储量估算中选择适宜的土壤数据源和制图尺度是非常重要的。

摘要:我国热带和亚热带地区的红壤农田肥力水平低，严重制约着农业生产力的提升。不同农业管理措施会对土壤理化性质和生物群落产生不同的影响。本文研究了不同耕作年限条件下的旱地土壤，选取耕作10 a、20 a、50 a的花生地和菜地，并以未开垦的原始荒地作为对照。结果显示，与荒地相比，各年限花生地的土壤肥力等指标表现出下降的趋势，菜地土壤的各项性质则呈现提升的趋势。耕作20 a的花生地土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、有效磷等指标均最低，同时耕作50 a的菜地各项性质相对于10 a有显著的提升（p < 0.05）。花生地中植食性线虫比例伴随耕作年限延长而下降，而菜地中食细菌线虫比例伴随耕作年限延长而逐渐上升。从线虫生态指标数据显示，花生地相对于频繁施肥和耕作的菜地表现出更为稳定的土壤食物网。因此，线虫群落对不同耕作年限下旱地红壤生态系统的变化表现出一定的指示潜力。