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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 7 期摇 摇 2011 年 4 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤氮库与微生物的季节变化 龚摇 伟,胡庭兴,王景燕,等 (1763)…………
IBIS模拟东北东部森林 NPP主要影响因子的敏感性 刘摇 曦,国庆喜,刘经伟 (1772)…………………………
不同坡位沙棘光合日变化及其主要环境因子 靳甜甜,傅伯杰,刘国华,等 (1783)………………………………
氮、硫互作对克隆植物互花米草繁殖和生物量累积与分配的影响 甘摇 琳,赵摇 晖,清摇 华,等 (1794)………
海岛棉和陆地棉叶片光合能力的差异及限制因素 张亚黎,姚贺盛,罗摇 毅,等 (1803)…………………………
遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响 王建华,任士福,史宝胜,等 (1811)……………………………
3 种木本植物在铅锌和铜矿砂中的生长及对重金属的吸收 施摇 翔,陈益泰,王树凤,等 (1818)………………
施氮水平对小麦籽粒谷蛋白大聚合体粒径分布的调控效应 王广昌,王振林,崔志青,等 (1827)………………
强光下高温与干旱胁迫对花生光系统的伤害机制 秦立琴,张悦丽,郭摇 峰,等 (1835)…………………………
环境因子和干扰强度对高寒草甸植物多样性空间分异的影响 温摇 璐,董世魁,朱摇 磊,等 (1844)……………
利用 CASA模型模拟西南喀斯特植被净第一性生产力 董摇 丹,倪摇 健 (1855)…………………………………
北京市绿化树种紫玉兰的蒸腾特征及其影响因素 王摇 华,欧阳志云,任玉芬,等 (1867)………………………
平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 陈建国,张杨珠,曾希柏,等 (1877)…………………………………
冬小麦种植模式对水分利用效率的影响 齐摇 林,陈雨海,周勋波,等 (1888)……………………………………
黄土高原冬小麦地 N2O排放 庞军柱,王效科,牟玉静,等 (1896)………………………………………………
花前渍水预处理对花后渍水逆境下扬麦 9 号籽粒产量和品质的影响 李诚永,蔡摇 剑,姜摇 东,等 (1904)……
低硫氮比酸雨对亚热带典型树种气体交换和质膜的影响 冯丽丽,姚芳芳,王希华,等 (1911)…………………
夹竹桃皂甙对福寿螺的毒杀效果及其对水稻幼苗的影响 戴灵鹏,罗蔚华,王万贤 (1918)……………………
海河流域景观空间梯度格局及其与环境因子的关系 赵志轩,张摇 彪,金摇 鑫,等 (1925)………………………
中国灌木林鄄经济林鄄竹林的生态系统服务功能评估 王摇 兵,魏江生,胡摇 文 (1936)…………………………
城郊过渡带湖泊湿地生态服务功能价值评估———以武汉市严东湖为例 王凤珍,周志翔,郑忠明 (1946)……
黄河三角洲植物生态位和生态幅对物种分布鄄多度关系的解释 袁摇 秀,马克明,王摇 德 (1955)………………
基于景观可达性的广州市林地边界动态分析 朱耀军,王摇 成,贾宝全,等 (1962)………………………………
红脂大小蠹传入中国危害特性的变化 潘摇 杰,王摇 涛,温俊宝,等 (1970)………………………………………
基于线粒体 Cty b基因的西藏马鹿种群遗传多样性研究 刘艳华,张明海 (1976)………………………………
不同干扰下荒漠啮齿动物群落多样性的多尺度分析 袁摇 帅,武晓东,付和平,等 (1982)………………………
秦岭鼢鼠的洞穴选择与危害防控 鲁庆彬,张摇 阳,周材权 (1993)………………………………………………
京杭运河堤坝区域狗獾的栖息地特征 殷宝法,刘宇庆,刘国兴,等 (2002)………………………………………
专论与综述
微生物胞外呼吸电子传递机制研究进展 马摇 晨,周顺桂,庄摇 莉,等 (2008)……………………………………
厌氧氨氧化菌脱氮机理及其在污水处理中的应用 王摇 惠,刘研萍,陶摇 莹,等 (2019)…………………………
问题讨论
海河流域森林生态系统服务功能评估 白摇 杨,欧阳志云,郑摇 华,等 (2029)……………………………………
研究简报
体重和盐度对中国蛤蜊耗氧率和排氨率的影响 赵摇 文,王雅倩,魏摇 杰,等 (2040)……………………………
虾塘养殖中后期微型浮游动物的摄食压力 张立通,孙摇 耀,赵从明,等 (2046)…………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*290*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄04
封面图说: 日斜茅荆坝·河北茅荆坝———地处蒙古高原向华北平原过渡地带的暖温带落叶阔叶林,色彩斑斓,正沐浴着晚秋温
暖的阳光。
彩图提供: 国家林业局陈建伟教授摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
生 态 学 报 2011,31(7):1877—1887
Acta Ecologica Sinica
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家科技部“十一五冶科技支撑计划资助项目(2006BAD05B01)资助; 生态学重点学科资助
收稿日期:2010鄄03鄄01; 摇 摇 修订日期:2010鄄08鄄20
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhangyangzhu2006@ 163. com;zengxb@ cjac. org. cn
平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应
陈建国1,2,张杨珠2,*,曾希柏3,*,谭周进4,周摇 清2
(1. 中南林业科技大学生命科学与技术学院,长沙 410004;摇 2.湖南农业大学资源环境学院,长沙摇 410128;
3. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京摇 100081;4.湖南中医药大学基础医学院,长沙摇 410208)
摘要:为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了 3. 5a平衡施肥试验。 试验采取盆栽水稻的
方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥(NK)、平衡施用氮磷钾无机肥(NPK)、无机氮磷钾肥配施硅肥
(NPKSi)、无机氮磷钾肥配施有机肥(无机肥占 3 / 5)、NPK基础上增施磷肥(NKhP)、NPKM基础上增施磷肥(NKhPM)处理的土
壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。 试验表明,平衡施肥处理
NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥(NK)平均增产 147% ,其中 NPKM提高 152% ;能提高土壤肥力,比
不施磷肥土壤有机质含量平均提高 18. 5% ,其中 NPKM提高 30. 1% ;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物
量碳(MBC)平均提高 57. 2% ,其中 NPKM提高 87. 1% ;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高 120. 3% 、33. 6% ,
其中 NPKM分别提高 152% 、43% 。 而长期重施无机磷肥处理(NKhP)虽然水稻产量比不施磷肥处理提高 125. 1% ,但因土壤中
磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低 9. 4% ,土壤微生物量碳(MBC)降低 2. 4% ,
稻田土壤微生物生态系统质量劣化。 此外,重施磷肥处理(包括 NKhP、NKhPM)易导致稻田水体的磷污染。 各处理比较,NPKM
综合生态效应最佳,以下依次是 NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。 根据试验结果,平
衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。
关键词:平衡施肥;缺磷水稻土;生态效应
Ecological effects of balanced fertilization on red earth paddy soil with
P鄄deficiency
CHEN Jianguo1,2, ZHANG Yangzhu2,*,ZENG Xibai3,*, TAN Zhoujin4, ZHOU Qing2
1 College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China
2 College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
3 Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
4 School of Preclinical Medicine, TCM University of Hunan, Changsha 410208, China
Abstract: In order to study the ecological effect of balanced fertilization on paddy soil with P鄄deficiency treated, a pot鄄
experiment by cropping rice had been conducted for 3. 5 years. The soil for experiment was got from the plowed layer soil in
plot treated with chemical N and K but P鄄fertilizer in a long鄄term experiment of soil fertility and benefit of fertilizer in red
earth paddy soil. Six different treatments including chemical N and K (NK), N, P, and K chemical fertilizer (NPK), N,
P, and K chemical fertilizer mixed with Si fertilizer (NPKSi), three鄄fifths of N, P and K chemical fertilizer and two鄄fifths
of organic manure (NPKM), increasing P chemical fertilizer based on NPK (NKhP), and increasing P chemical fertilizer
based on NPKM ( NKhPM) were examined. The chemical fertilizer N, P, K, Si for experiment was urea, calcium
magnesium phosphate, potassium chloride, and sodium silicate, respectively. The organic manure when cropping early rice
was Astragali and pig feces, and when late rice was green straw of rice and pig feces. All fertilizers applied to soil with once
application as base fertilizers. When the rice was harvested, soil samples were collected for measuring soil fertility and
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microbial characteristics; the samples of rice were also collected in the stages of rice maximum tillering, heading, and
harvesting, respectively, for the rice biomass and the nutrient quantity; the samples of leaching water were collected after
fertilization 1 day, 3 days, 7 days, 15 days, 30 days, 45 days, 60 days and on the day when rice harvested, respectively,
for the content of total P. Every treatment was replicated for 6 times. The experiment was carried out in a greenhouse. The
cropping system was as rice鄄rice鄄fallowing. The indexes of soil fertility, soil microbial characteristics, the content of total P
in leaching water, grain yield, nutrient use efficiency and agricultural P fertilizer use efficiency for each treatment were
measured / calculated and compared. The results showed that balanced fertilization treatments of NPK, NPKSi, NPKM and
NKhPM significantly enhanced the averaged rice yield (147% higher than NK, and NPKM was 152% higher), the indexes
of soil fertility (18. 5% higher content of organic matter in soil than NK, and NPKM was 30. 1% higher), the microbial
biomass (57. 1% content of MBC higher than NK, and NPKM was 87. 1% higher), the nitrogen use efficiency (120. 3%
higher in IEN than NK, and NPKM was 152% higher), and the potassium use efficiency (33. 6% higher than NK, and
NPKM was 43% higher) . However, although NKhP reached a high rice yield which was 125. 1% higher than NK, its soil
microbial activity and MBC were 9. 4% and 2. 4% lower than NK, respectively, mainly due to higher content of phosphate
that led the microbe community to grow unhealthy in paddy soil. As results, its quality of paddy soil microbial ecosystem
grew worse. Furthermore, excessive application of P鄄fertilizer ( included of NKhP and NKhPM) led to water pollution from
phosphorous in rice field. In conclusion, the treatment of NPKM had the best ecological effects under all of treatments,
followed by NKhPM, NPKSi, NPK and NKhP that produced negative effect on microbial ecosystem in paddy soil.
Accordingly, balanced fertilization was the effective method to restore the paddy soil with P鄄deficiency, and the treatments
of adding organic manure or Si鄄fertilizer based on balanced application of N, P and K fertilizer had a better effect.
Key Words: balanced fertilization; paddy soil with deficiency phosphorous; ecological effect
平衡施肥是目前普遍提倡的科学施肥方法。 传统的平衡施肥主要目的是提高作物产量,主要方法是根据
目标产量模型和函数模型施肥,如近年影响较大的“3414冶试验体系[1],不足之处是对土壤因素考虑不多。 近
年有人提出生态平衡施肥的概念[2],其关注的内容除了作物产量,还包括土壤肥力和环境,但对土壤生态系
统的考虑仍不全面。 显然,人们习惯于关注平衡施肥的直接经济效益,而漠视它对土壤生态系统产生的影响。
土壤生态系统质量关系到农业安全,因此平衡施肥对土壤生态系统的影响研究具有现实意义。
南方水稻土缺磷是很普遍的现象,主要表现为土壤有效磷含量低[3],稻田生态系统质量差。 当前对土壤
磷的研究很多,但主要集中在缺磷土壤中磷的有效化以及施用磷肥对土壤环境的影响等方面,如彭娜[4]对稻
草还田条件下土壤有效磷的研究,章永松[5]对有机肥活化土壤磷的机制的研究等,但有关平衡施肥对缺磷水
稻土生态系统质量影响的研究报道并不多。
在缺磷水稻土上实施平衡施肥,除了水稻产量,是否还对土壤生态系统其它因素产生影响? 这是一个很
值得研究的问题。 根据平衡施肥原理,本试验重点研究平衡施肥对长期缺磷的红壤性水稻土产生的生态效
应,一方面这是对缺磷水稻土改良途径的有益探索,以便为缺磷水稻土肥力恢复提供理论依据;另一方面也对
平衡施肥技术的普及推广具有重要意义。
1摇 材料与方法
1. 1摇 供试土壤
盆栽土壤采自临澧“红黄泥稻田土壤肥力与肥料效益研究定位试验冶中的长期施用 NK肥、缺施磷肥的稻
田耕层土壤,基本理化性质为:土壤有机质 28. 34 g / kg,全氮(TN)1. 8 g / kg,全磷(TP)P 0. 44 g / kg,全钾(TK)
16. 48 g / kg,碱解 N 130. 0 mg / kg,速效 K 119. 6 mg / kg,Olsen鄄P 1. 16 mg / kg,有效 Si 98. 7 mg / kg,pH 5. 36。
1. 2摇 试验设计
根据湖南典型健康红壤性水稻土生产的水稻正常平均产量所需的 N、P2O5、K2O、Si 养分量以及猪粪、新
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鲜紫芸英、新鲜稻草的大量元素养分含量,设计每千克风干土常量 N、P、K、Si 化肥的施肥量。 本试验设计 6
个施肥处理(表 1): (1)NPK(氮磷钾),施用常量氮、磷、钾肥,早晚稻每千克风干土分别施入 N、P2O5、K2O
0郾 2、0. 1、0郾 2g和 0. 3、0. 15、0. 3g;(2)NKhP(氮钾高磷),在处理(1)的基础上提高磷肥施用量的 1 倍,即早晚
稻 N、K2O施入量与处理 1)相同,施入的 P2O5每千克风干土分别是 0. 2 和 0. 3g;(3)NPKSi(氮磷钾硅),氮磷
钾肥施用量与(1)相同,另外每千克风干土施入 0. 2g 硅酸钠;(4)NPKM(氮磷钾有机肥),有机无机肥配合施
用,每千克风干土早晚稻分别施入 N、P2O5、K2O 0. 12、0. 06、0. 12g和 0. 18、0. 09、0. 18g,另外每千克风干土分
别施入 10g新鲜猪粪和绿肥(早稻时为紫芸英,晚稻时为新鲜稻草);(5)NKhPM(氮钾高磷有机肥),氮钾肥、
有机肥施用量与(4)同,磷肥施用量提高 1 倍,即早晚稻每千克风干土分别施用 P2O50. 12、0. 18g;(6)NK(对
照),施氮钾肥而不施磷肥,早晚稻每千克风干土分别施入 N、K2O 0. 2、0. 2g和 0. 3、0. 3g。 具体施肥量见表 1。
每处理重复 6 次,每盆装风干土 5. 5 kg,每盆栽插 3 蔸。 供试氮肥为尿素,磷肥为钙镁磷肥,钾肥为氯化钾,硅
肥为硅酸钠。 一次性全层施肥。 试验在湖南农业大学资源环境学院试验基地的玻璃房内进行。 2005 年 4 月
15 日开始,2008 年 8 月结束。 种植制度为稻—稻—冬闲。
表 1摇 试验设计
Table 1摇 Experimental designs
施肥处理
Fertilization
treatments
化肥用量 / (g / kg干土)
Chemical fertilizer applied rate
N P2O5 K2O
硅酸钠
Sodium silicate
有机肥用量 / (g / kg干土)
Organic manure applied rate
紫云英 /鲜稻草
Astragali / green straw
猪粪
Pig feces
NK 0. 2 / 0. 3 0 0. 2 / 0. 3 0 0 0
NPK 0. 2 / 0. 3 0. 1 / 0. 15 0. 2 / 0. 3 0 0 0
NPKM 0. 12 / 0. 18 0. 06 / 0. 09 0. 12 / 0. 18 0 10 10
NPKSi 0. 2 / 0. 3 0. 1 / 0. 15 0. 2 / 0. 3 0. 2 0 0
NKhP 0. 2 / 0. 3 0. 2 / 0. 3 0. 2 / 0. 3 0 0 0
NKhPM 0. 12 / 0. 18 0. 12 / 0. 18 0. 12 / 0. 18 0 10 10
摇 摇 化肥 N、P、K施用量中 “ / 冶 前者为早稻用量, “ / 冶后者为晚稻用量; NK, 施常量氮钾化肥,不施磷肥;NPK,施用常量氮磷钾化肥;NPKM,常
量氮磷钾化肥与有机肥配施;NPKSi,施用常量氮磷钾硅化肥;NKhP,施用常量氮钾化肥及高量无机磷肥;NKhPM,常量氮钾化肥高量无机磷肥与
有机肥配合施用
1. 3摇 样品的采集与测定
1. 3. 1摇 土壤样品的采集方法
在水稻分蘖盛期和齐穗期采取土样分别测定土壤碱解氮、有效磷和速效钾。 水稻收获时采集盆土约
250g,取一部分风干,过 10 目和 100 目筛,测定土壤有机质以及土壤速效氮、磷、钾、全氮、全磷、全钾;其余新
鲜土样于 4益冰箱保存备用。
1. 3. 2摇 植物样品采集方法
于水稻分蘖期、齐穗期分别在动态采样盆采取植株样,测定水稻地上部分生物量及各部分 N、P、K 含量。
于成熟期分钵收割所有水稻植株,进行考种,测定水稻经济产量和生物产量,并分析其 N、P、K含量。
1. 3. 3摇 渗漏液采集方法
每处理选 4 盆,底部接上钻孔橡胶塞(装有玻璃管和滤膜)承接渗漏液,于施肥后第 1,3,7,15,30,45, 60
天和收获当天收集渗漏液,测定水样总 P含量。
1. 3. 4摇 测定方法
土壤碱解氮的测定用碱解扩散法;土壤有效磷(Olsen鄄P)的测定用 0. 5mol / L NaHCO3浸提,钼锑抗比色
法;土壤速效钾的测定用乙酸铵提取鄄火焰光度法;土壤有机质测定用外加热氧化鄄容量法;土壤全氮测定用开
氏消煮法;土壤全磷测定用 NaOH熔融鄄钼锑抗比色法;土壤全钾测定用 NaOH熔融鄄火焰光度计法[6]。
土壤微生物区系。 培养好气和厌气性细菌用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基;培养土壤放线菌用高泽氏 1 号琼
9781摇 7 期 摇 摇 摇 陈建国摇 等:平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 摇
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脂培养基;培养土壤真菌用马丁鄄孟加拉红链霉素琼脂培养基。 好气性细菌在 30益下培养 30h,厌气性细菌在
30益下培养 48h,放线菌和真菌在 28—30益下培养 5d。 土壤好气性细菌、放线菌和真菌的计数采用稀释平板
计数法,厌气性细菌的计数采用液体石蜡油法[7]。 重复 3 次。
土壤微生物活度。 采用改进的二乙酸荧光素水解法测定。 在无菌磷酸盐缓冲液中(pH7. 6),加入二乙酸
荧光素储备液至终浓度 10滋g / mL,再加入土壤,24益振荡培养 90min,加等体积丙酮终止反应,6000r / min 离心
5min,然后用滤纸过滤,490nm波长处进行比色。 重复 3 次,以隔日 2 次高压湿热灭菌土壤为对照[8]。
土壤微生物生物量。 土壤微生物生物量 C(MBC)、N(MBN)、P (MBP)的测定采用氯仿熏蒸法[9]。
植物氮含量测定用半微量凯氏定氮法;植物磷含量测定用 H2SO4 鄄H2O2消煮鄄钒钼黄比色法;植物钾含量
测定用 H2SO4 鄄H2O2消煮鄄火焰光度计法[6]。
渗漏液总 P含量用过硫酸钾消解鄄钼锑抗比色法测定[6]。
1. 3. 5摇 数据处理与统计分析
试验数据采用统计软件 SPSS 12 及 Microsoft Excel 2003 处理,各指标的多重比较采用单因素分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同平衡施肥处理对长期缺施磷肥稻田土壤肥力的影响
从表 2 可知,平衡施肥处理土壤有机质含量显著高于不施磷处理(NK),其中有机、无机肥配施处理土壤
有机质增幅高(NPKM 提高 30. 1% ,NKhPM 提高 21. 6% ),单施化肥处理增幅较低( NPKSi 提高 15. 7% ,
NKhP、NPK有机质含量提高幅度相近,分别为 7. 2%和 6. 9% )。 两种有机、无机肥配施处理比较,NKhPM 处
理有机质含量显著低于 NPKM,表明过量施用磷肥减少土壤有机质积累。 在单施化肥处理中,相对于 NPK处
理,NPKSi土壤有机质含量最高,NKhP与之相近,说明配施硅肥能显著提高土壤有机质含量,而过量施磷肥无
明显效果。
由表 2 可知,各平衡施肥处理中只有 NPKM、NKhPM土壤碱解氮含量在对照(NK)基础上分别提高 49. 7、
32. 4mg / kg,其它单施化肥处理与对照均无显著差异,表明只有配施有机肥才能显著提高土壤碱解氮含量,同
时也说明配施有机肥时过量施无机磷肥会降低土壤碱解氮含量。
表 2摇 不同施肥处理下缺磷退化水稻土 pH、全氮、全磷、全钾、有机质及有效氮磷钾含量(2008 年早稻收获时)
Table 2摇 The pH,total nitrogen, total phosphorous, total potassium, organic matter, available nitrogen, Olsen鄄P, and available potassium in
P鄄deficiency paddy soil in different restoring fertilization treatments (when early rice harvested in 2008)
施肥处理
Treatments pH
有机质
Organic
matter
/ (g / kg)
碱解氮
Available
nitrogen
/ (mg / kg)
Olsen鄄P
/ (mg / kg)
速效钾
Available
potassium
/ (mg / kg)
全氮
Total
Nitrogen
/ (g / kg)
全磷
Total
phosphorous
/ (g / kg)
全钾
Total
Potassium
/ (g / kg)
NK 7. 43 30. 6 依0. 7 e 133. 1 依1. 2 c 6. 5 依0. 1 d 158. 2 a 1. 85 b 0. 42 e 16. 9 a
NPK 7. 74 32. 7 依0. 9 d 129. 5 依1. 6 c 17. 7 依0. 5 c 48. 2 f 1. 69 c 1. 00 c 15. 8 b
NPKM 7. 19 39. 8依0. 4 a 182. 8 依2. 0 a 66. 4 依1. 2 a 113. 7 c 1. 87 b 0. 80 d 16. 1 a
NPKSi 7. 58 35. 4依0. 5 c 129. 5 依1. 3 c 19. 5 依0. 4 c 126. 8 b 1. 71 c 0. 77 d 16. 3 a
NKhP 7. 48 32. 8依0. 2 d 129. 5 依1. 0 c 32. 6 依0. 9 b 79. 6 d 1. 80 bc 1. 08 b 16. 7 a
NKhPM 7. 48 37. 2依0. 2 b 165. 6 依1. 5 b 65. 6 依1. 6 a 63. 9 e 2. 01 a 1. 16 a 15. 3 b
各平衡施肥处理土壤 Olsen鄄P含量显著高于对照(NK)(表 2),其中有机无机肥配施的 NPKM,NKhPM处
理 Olsen鄄P含量较高,高量施用无机磷肥的 NKhP 处理其次,NPKSi、NPK 处理较低。 有机、无机肥配施处理
Olsen鄄P含量显著高于单施化肥处理,说明配施有机肥对提高 Olsen鄄P含量的作用大,同时数据也表明在配施
有机肥时增施无机磷肥对提高 Olsen鄄P没有效果。 在单施化肥的处理中提高无机磷肥用量则能增加稻田土
壤 Olsen鄄P含量,而相同无机磷肥施用水平基础上增施硅肥对提高水稻土 Olsen鄄P没有明显作用(表 2)。
各施肥处理与对照相比速效钾含量显著降低(表 2),其中 NPK 处理速效钾含量降幅最大达 69. 5% ,
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NKhPM其次达 59. 6% ,NPKSi最低也下降 19. 8% 。 各平衡施肥处理土壤速效钾含量的差异与水稻植株对钾
的吸收有关,水稻收获时生物量与速效钾含量呈负相关( r = -0. 735),如 NK 处理生物量最低(表 4),植株吸
收的钾素最少,因而留存土壤中的速效钾含量最高。
与 NK处理比较,各平衡施肥处理除 NKhPM、NPKM处理土壤全氮含量略有提高外,其它处理皆下降(表
2)。 这是因为配施有机肥能增加土壤有机碳含量,促进微生物对无机氮的同化,加强土壤有机氮的积累;单
施化肥处理因水稻产量的提高会消耗较多缓效态氮,从而土壤全氮含量较低。
各平衡施肥处理土壤全磷含量显著高于 NK 处理,其中 NKhPM 处理最高,其次是 NKhP,以下依次是
NPK、NPKM、NPKSi(表 2)。 各平衡处理土壤全磷的差异一方面是施磷量的差异造成的,如 NKhPM、NKhP 因
磷肥用量较多,土壤全磷积累多;一方面是水稻从土壤中摄磷量不同造成的,如 NPK、NPKM、NPKSi 处理水稻
生物量差异致使水稻吸磷量不同,因而土壤全磷积累量也就出现差别。
与 NK处理相比,各平衡施肥处理土壤全钾含量皆降低,其中 NPK、NKhPM 降低显著(表 2)。 水稻是喜
钾植物,平衡施肥处理因水稻产量较高,施入土壤中的钾素往往小于水稻吸钾量,表现为土壤全钾含量降低。
2. 2摇 不同平衡施肥处理对长期不施磷肥退化水稻土微生物特性的影响
2. 2. 1摇 对微生物区系及活度的影响
水稻根际土壤的细菌主要由好气性细菌、嫌气性细菌、兼性嫌气细菌组成,好气性细菌数量大[10],与水稻
根系的生理活动(如分泌氧气及其它有机物)呈正相关[11],而施肥处理直接影响水稻的生理活动。 见表 3,与
NK相比,除 NKhP处理外各施肥处理细菌数量显著提高。 各施肥处理比较,细菌数量大小顺序为:NKhPM ,
NPKM > NPKSi > NPK > NKhP,与水稻籽粒产量呈极显著正相关( r=0. 975, P< 0. 01)(图 1)。 水稻产量高,
则其长势必强,根系活力必旺盛,根系分泌物必多,因此细菌生存环境好,细菌数量也就多,如 NKhPM、NPKM
处理;相反,水稻产量低,则细菌数量也就小,如 NK 处理。 以上表明,有机、无机肥配施比单施无机肥更能增
加缺磷水稻土的细菌数量;在单施化肥处理中,在 NPK 基础上配施硅肥能显著增加细菌数量,而增施无机磷
肥反而降低细菌的数量。
放线菌属好气性微生物,宜生活于微碱性环境,主要以大分子有机物为营养源[10]。 从表 3 可知,各平衡
施肥处理放线菌数量显著高于对照(NK),其中 NPKM 最高,增加 113. 2% ,NPK 其次,增加 77. 9% ,NKhPM、
NKhP、NPKSi分别增加 46. 2% 、37. 6% 、27. 5% 。 除 NPK 外,各处理放线菌数量与土壤有机质含量呈显著正
相关( r=0. 887, P< 0. 05),表明土壤放线菌数量主要决定于土壤中的大分子有机碳。 NPK 处理放线菌数量
高于除 NPKM外的其他处理,其原因是该处理土壤 pH 值最高(pH = 7. 74,表 2),土壤呈弱碱性,最宜于放线
菌生长繁殖。 以上表明,相近 pH条件下在缺磷水稻土中有机、无机肥配施提高放线菌数量的作用大于单施
化肥;但如果土壤 pH上升致土壤呈弱碱性,即使单施化肥土壤放线菌数量也会大幅提高。
真菌是好气性微生物,宜生活于微酸性环境,以小分子有机物为营养源[10]。 见表 3,在本研究中对照
(NK)处理土壤真菌数量显著高于各平衡施肥处理。 各平衡施肥处理中,真菌数量与细菌数量呈非显著性负
相关( r= -0. 329),而与放线菌数量呈显著正相关( r = 0. 93,P = 0. 024<0. 05)。 真菌与细菌都以小分子有机
物为营养,它们竞争生存空间,个体数量上此消彼长,故它们的数量呈负相关。 土壤中大分子有机物被放线菌
分解,分解产物即为小分子有机物,这成为真菌的主要营养源,因此各平衡施肥处理土壤真菌数量与放线菌显
著正相关。 这也表明,在有强势的细菌竞争条件下各平衡施肥处理土壤中的真菌主要利用放线菌的分解产
物,对水稻根系分泌的小分子有机物利用甚少。
微生物活度代表微生物活动过程中生化代谢强度,能反映土壤养分代谢状况,由植物代谢总量和可利用
碳量决定[12]。 本研究中 NPKM、NKhPM 微生物活度最高, NPKSi、NPK 其次,NK 第三, NKhP 处理最低(表
3),与细菌数量大小顺序一致,表现为极显著正相关( r = 0. 934, P = 0. 006<0. 01),说明各处理土壤微生物生
态系统中细菌占据优势地位。 除 NKhP 外,各处理土壤微生物活度与土壤 Olsen鄄P 含量呈极显著正相关( r =
0. 98, P=0. 003<0. 1),表明土壤微生物活度决定土壤 Olsen鄄P含量;与 NK比较,NKhP处理微生物活度较低,
1881摇 7 期 摇 摇 摇 陈建国摇 等:平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 摇
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表明过量施用无机磷肥虽增加了土壤 Olsen鄄P含量,却因此降低土壤微生物活度。
表 3摇 不同施肥处理下缺磷水稻土壤微生物数量,微生物活度,MBC,MBN,MBP(2008 年早稻收获时)
Table 3摇 The effect on quantities of microbe, microbial activities, MBC, MBN and MBP in the soils with different fertilization treatments (when
early rice harvested in 2008)
施肥处理
Treatments
细菌
Bacteria
/ (伊105 CFU / g)
放线菌
Actinomycetes
/ (伊103 CFU / g)
真菌
Fungi
/ (伊103CFU / g)
微生物活度(OD)
Microbial
activities
MBC
/ (mg / kg)
MBN
/ (mg / kg)
MBP
/ (mg / kg)
NK 19. 6 c 76. 4 d 11. 4 a 0. 096 c 380 c 43. 2 d 7. 1 d
NPK 25. 0 b 135. 9 b 7. 0 bc 0. 101 b 487 b 71. 6 c 14. 4 c
NPKM 31. 1 ab 162. 9 a 9. 2 b 0. 112 a 711 a 146. 9 a 38. 3 a
NPKSi 26. 6 b 97. 4 c 4. 9 cd 0. 100 b 494 b 69. 7 c 16. 4 c
NKhP 17. 7 c 105. 1 c 5. 5 cd 0. 087 d 371 c 41. 1 d 5. 6 d
NKhPM 34. 2 a 111. 7 c 4. 1 d 0. 109 a 698 a 131. 7 b 34. 6 b
摇 摇 MBC: 微生物生物量碳;MBN: 微生物生物量氮;MBP: 微生物生物量磷
2. 2. 2摇 对微生物生物量的影响
MBC 土壤微生物量碳的大小与输入土壤中的碳的多少有关,外源碳如输入的有机肥、作物根茬留存、作
物根系分泌物等[13]。 有研究表明土壤微生物量碳和潜在的土壤可利用态氮磷之间存在显著正相关[14],且与
土壤肥力和土壤健康有着十分紧密的关系。 在本研究中,处理间土壤 MBC差异极显著(P<0. 01)(表 3)。 数
据表明,经 3 年 6 个月不同平衡施肥后,NPKM、NKhPM、NPKSi、NPK 等处理水稻土 MBC 含量显著高于对照
(NK),在 NK 基础上分别增加了 87. 1% 、83. 7% 、30. 0% 、28. 2% ,而 NKhP 处理则下降 2. 4% 。 各处理土壤
MB鄄C含量与土壤细菌数量呈极显著线性正相关( r= 0. 962, P< 0. 01),表明各处理土壤 MBC 含量主要决定
于土壤细菌数量。 NKhP 处理 MBC 低于 NK 处理,说明长期过量施用无机磷肥导致土壤微生物生态环境改
变,不宜于微生物生长,终使 MBC减小。 这与 Lovell[15]的有关在牧草地长期施氮对土壤 MBC 影响的研究结
果相似。
MBN(表 3),除 NKhP外,各平衡施肥处理土壤 MBN 含量显著高于 NK(37. 2mg / kg),其中 NPKM 最高
(106. 9 mg / kg),NKhPM次之(101. 7mg / kg),NPK、NPKSi处理较低,与 MBC含量的大小顺序一致(表 3)。
MBP(表 3),除 NKhP外,各平衡施肥处理 MBP显著高于对照(7. 1 mg / kg),并且各处理 MBP含量大小顺
序与 MBC高度一致。 MBP大小也与土壤 Olsen鄄P有关———除 NKhP外,各处理 MBP与土壤 Olsen鄄P含量(表
2)呈极显著正相关( r=0. 993, P=0. 001<0. 01),表明除了 NKhP外各平衡施肥处理及不施磷肥(NK)土壤有
效磷主要源于 MBP,这与陈安磊[16]的结果类似;而 NKhP 处理土壤 MBP 远小于 Olsen鄄P 含量,表明土壤有效
磷则主要源于无机磷肥分解产生的磷酸根离子,同时也说明该处理土壤微生物受过量无机磷肥产生的不利环
境因子的胁迫。
2. 3摇 不同平衡施肥对长期缺施磷肥水稻土水稻养分吸收和产量效应
2. 3. 1摇 对缺磷水稻土水稻各生育期生物量的影响
与对照(NK)相比,各平衡施肥处理在水稻分蘖盛期和齐穗期时生物量相差不显著,而在收获时显著增高
(表 4)。 说明在水稻齐穗期之前各平衡施肥处理对水稻生长的促进作用不明显,处理的促进作用主要集中在
水稻后期(齐穗期至收获时)。 这是因为齐穗期之前水稻吸收的营养以氮素为主,齐穗后水稻则大量吸收磷
钾素营养,这时平衡施肥的效果得以体现。 各平衡施肥处理间比较,NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM 收获时生物
量相差不显著,但它们显著高于 NKhP处理收获时的生物量。 这说明长期过量施用磷肥不利水稻生长。
水稻经济产量的高低反映了水稻土生产力的大小,因此各施肥修复处理的水稻产量也能说明施肥修复的
效果。 本研究中,各施肥修复处理间水稻产量显著高于不施磷肥处理(图 1),各处理水稻产量高低顺序为:
NKhPM(45. 6g /盆),NPKM(44. 1 g /盆),NPKSi(42. 5 g /盆),NPK(40. 8 g /盆),NPhP(39. 4 g /盆) >NK(17. 5
g /盆)。 以上说明氮磷钾平衡施肥及在此基础上配施硅肥、有机肥增产显著,而长期过量施用无机磷肥增产
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效果较差。
表 4摇 不同施肥处理各生育期平均生物量(2005—2008 年平均值)
Table 4摇 The means of biomass in various stage of rice growth under fertilization treatments (means from 2005 to 2007)
施肥处理
Treatments
生物量 Biomass / (g /盆)
分蘖盛期 Maximum tillering stage 齐穗期 Heading stage 收获期 Harvesting stage
NK 12. 4依3. 9 39. 2依11. 3 42. 8依4. 6 c
NPK 5. 2依1. 3 33. 3依9. 2 83. 7依5. 2 a
NPKM 10. 1依2. 6 43. 4依6. 1 82. 0依4. 8 a
NPKSi 8. 8依3. 2 45. 9依8. 7 78. 9依6. 1 ab
NKhP 7. 7依2. 0 46. 9依9. 6 73. 9依5. 3 b
NKhPM 10. 6依 2. 7 59. 0依12. 8 83. 4依7. 4 a
图 1摇 缺磷土壤不同施肥处理稻谷产量(2008 年早稻)
摇 Fig. 1 摇 The rice yield under different fertilization treatments
(early rice in 2008)
2. 3. 2摇 对缺磷水稻土水稻产量的影响
2. 3. 3摇 对缺磷水稻土水稻养分利用率的影响
为了考查肥料养分的利用情况,引入养分内部利用
率(IE)和肥料农学效率。 养分内部利用效率(IE,g / g)
=产量 /地上部养分吸收量,表示吸收单位重量养分所
生产稻谷的重量。 肥料农学效率定义为:肥料农学效率
(g / g)= (施肥区产量-无肥区产量) /施肥量,表示施入
的单位肥料增加的农产品产出。
从表 5 可见,与对照(NK)相比,各平衡施肥处理能
显著提高水稻氮素利用率 IEN、钾素利用率 IEK,显著
降低磷素利用率 IEP。 对照(NK)处理水稻磷素利用率
IEP高是由缺磷土壤水稻的生理特征决定的。 对于
IEN,不同平衡施肥处理间比较,有机、无机肥配施的两
个处理 NPKM、NKhPM水稻 IEN低于单施化肥的平衡施肥处理;而单施化肥处理中以 NPKSi处理水稻 IEN最
高,NKhP处理次之,NPK最低。 针对 IEP,不同平衡施肥处理间以 NPK、NPKSi、NPKM 处理较高,而两个高量
施用无机磷肥的两个处理 NKhPM、NKhP水稻 IEP较低,并且随无机磷肥施用量增大而减小。 针对 IEK,两个
有机、无机肥配施处理 NPKM、NKhPM及 NKhP处理的水稻 IEK较高,而 NPKSi、NPK处理的水稻 IEK较低。
如图 2 所示,各平衡施肥处理间磷肥农学效率以 NPKM(88. 7g / g)最高,NPKSi(50. 0 g / g)、NKhPM(46. 8
摇 表 5摇 不同施肥处理下水稻 N、P、K 养分内部利用效率 (2008 年早
稻)
Table 5 摇 The Internal nutrient use efficiency of N, P and K in
paddy soils under fertilization treatments(early rice in 2008)
施肥处理
Fertilization treatments
IEN /
(g / g)
IEP /
(g / g)
IEK /
(g / g)
NK 9. 0依0. 0 e 324依7. 1 a 29. 2依1. 2 d
NPK 19. 3依0. 6 c 248依1. 5 b 37. 6依0. 7 bc
NPKM 17. 7依0. 6 d 252依9. 5 b 41. 7依3. 7 ab
NPKSi 24. 0依1. 0 a 248依5. 9 b 36. 1依2. 8 c
NKhP 22. 0依0. 0 b 218依1. 5 d 42. 4依0. 9 a
NKhPM 18. 3依0. 6 cd 238依10. 8 c 40. 7依2. 6 ab
摇 摇 IEN,水稻氮素养分内部利用率;IEP,水稻磷素养分内部利用率;
IEK,水稻钾素养分内部利用率
图 2摇 不同处理下的磷肥农学效率比较(2008 年早稻)
摇 Fig. 2 摇 The comparison of Agricultural phosphorous use
efficiency in different fertilization treatments(early rice in 2008)
3881摇 7 期 摇 摇 摇 陈建国摇 等:平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 摇
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g / g)、NPK(46. 6 g / g)其次, NKhP(21. 9 kg / kg)最低。 说明有机、无机肥配施能够大幅提高磷肥农学效率,而
无机磷肥施用量相同或接近的 NPK、NPKSi、NKhPM 处理之间磷肥农学效率无显著差别,过量施磷肥则降低
磷肥农学效率。
摇 图 3摇 不同修复处理水稻土渗漏液总 P的动态
Fig. 3 摇 The dynamic concentration of total phosphorus in
leaching water with restoring treatments
(2005—2008 年平均值)
2. 4摇 对缺磷水稻土磷的渗漏的影响
如图 3 所示 ,P的渗漏主要集中在水稻长势较弱的
前期,早稻 P渗漏峰值出现在施肥后 15d(5 月 15 日),
晚稻 P渗漏峰值出现在施肥后 7d(8 月 4 日)。 水稻分
蘖盛期(早稻 5 月 30 日左右,晚稻 8 月 27 日左右)到齐
穗期(早稻 6 月 30 日左右,晚稻 9 月 27 日左右)之间及
成熟期 P 的渗漏最低,水稻齐穗时 P 渗漏量较高,但远
低于水稻生育前期。 处理间比较,NKhP,NKhPM 渗漏
液总 P浓度都较高,其中早稻时 NKhP处理 P渗漏高于
NKhPM,晚稻时则是 NKhPM高于 NKhP,在水稻长势较
弱的前期渗漏液峰值浓度在 0. 74—0. 94mg / L 之间,超
过国家污水综合排放最高允许浓度一级标准 (0. 5
mg / L);其他处理与对照(NK)相比渗漏液总磷浓度差
异不显著,都接近或低于国家污水综合排放最高允许磷
浓度一级标准,与灌溉水相近。 水稻前期长势弱,植株吸收磷素的能力也弱,故磷的渗漏量大;相反,在水稻分
蘖盛期到齐穗期及齐穗期之后,水稻吸磷强度大,磷的渗漏量小。
3摇 讨论
3. 1摇 不同平衡施肥与缺磷水稻土水稻产量及水稻养分利用率的关系
在缺磷稻田土壤中,磷的供给是影响水稻生长的关键因子。 相对于对照(NK),平衡施肥处理补充的磷素
满足了水稻中后期对磷的需求,加强了水稻干物质的积累,使水稻生物量增大,经济产量提高。 在此基础上,
不同平衡施肥对水稻产量的影响也存在差异。 根据谢桂先[17]的研究,有机、无机肥配施以及施用硅锰肥能够
显著提高水稻生育后期的净光合效率,加强氮磷钾养分的转运,从而提高水稻的产量和质量。 在本研究中,
NPKM、NKhPM、NPKSi处理水稻经济产量显著高于 NPK处理,结果与谢桂先的类似,因此其产量差别的原因
与分别配施有机肥、硅肥提高水稻光合效率、加速养分运输从而加强干物质的积累分不开。 本研究中 NKhP
处理水稻产量比 NPK略低,可能是由于过量施用磷肥强化植物的呼吸作用,过量消耗了植物干物质所致。
施肥对水稻养分利用率的影响涉及水稻的产量和水稻对养分的吸收。 在养分吸收方面,Yang[18]研究指
出,有机、无机肥配施能够显著促进水稻根系的生长,加强水稻对土壤养分的吸收;江立庚[19]等发现,水稻生
产中硅肥提高了叶片 GPT转氨酶和籽粒淀粉分支酶(Q 酶)活性,提高了对氮素的吸收利用;硅还能提高水稻
根系的氧化力,降低铁锰的毒性,提高磷的利用效率,加强对碳水化合物的转运,从而促进水稻的生长发
育[20]。 本研究中配施有机肥处理表现(图 4)为水稻对氮素的吸收最强,故 NPKM、NKhPM处理水稻 IEN在各
平衡施肥处理中最低;吸收的钾素养分量比 NPKSi略低,显著高于 NKhP,因此其水稻 IEK高于水稻产量相近
的 NPKSi,而与产量较低的 NKhP 相当;由于 NKhPM 重施无机磷肥,水稻对磷素奢侈吸收,水稻 IEP 较低;而
NPKM吸收的磷素量与 NPKSi相当,比产量较低的 NPK 略高,故其 IEP 与 NPKSi、NPK 相近。 与江立庚的结
果不同,本研究中配施硅处理(NPKSi)水稻对氮素的吸收(图 4)在各处理中最低,因此其水稻 IEN最高;对钾
素的吸收上 NPKSi处理水稻吸钾量最高,其水稻 IEK 低于各平衡施肥处理。 过量施用磷肥抑制辣椒对 N、
Ca、Mg养分的吸收有过报道[21],本研究 NKhP处理因过量施用无机磷肥抑制水稻对氮、钾养分的吸收(图 4)
的现象与此相类似,原因可能是过量的磷加强了作物的呼吸作用从而增加植物体内干物质的消耗,减少对氮、
钾素的吸收。 NKhP处理水稻吸收的氮、钾素养分量低,其水稻 IEN、IEK较高;也由于存在水稻对磷素的奢侈
4881 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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吸收,NKhP的水稻 IEP最低。
图 4摇 不同施肥对水稻养分吸收的影响
摇 Fig. 4 摇 The nutrient rate taken in with different balanced
fertilization摇
3. 2摇 不同平衡施肥与缺磷水稻土微生物生态系统及功
能的关系
相对于对照(NK),各平衡施肥处理水稻生物量增
大意味着植株根系量提高,因此产生更多代谢产物。 代
谢产物的积累一方面提高土壤有机质含量,另一方面也
为土壤微生物提供更多营养,使微生物数量增大,土壤
MBC含量升高。 MBC 是土壤有机碳库中最有效的部
分。 MBC升高加强微生物对土壤氮磷的同化,从而提
高 MBN及 MBP 含量。 当植株需要养分时,MBN、MBP
会及时矿化供植物吸收利用。 恢复机制暗合前人的研
究结论[22]。
本研究中的有机、无机肥配施处理对水稻土微生物
生态系统的促进作用是综合性的。 一方面,有机、无机
肥配施促进水稻生长,加强水稻根系活力,提高了根系
分泌物量,为土壤微生物提供更多营养;另一方面有机肥的施入也直接为土壤细菌、放线菌提供营养,从而更
有效地提高土壤 MBC、MBP、MBN及土壤微生物活度,加速土壤养分的循环,提高了水稻所需氮、磷等养分的
供应量。 其中 NPKM、NKhPM比较,NKhPM处理土壤放线菌数量、微生物活度、MBC 略低,可能是因为过量施
用的无机磷肥直接影响了放线菌的生存环境导致放线菌数量降低,影响 MBC及微生物活度,从而使碱解氮和
Olsen鄄P含量较低。
NPKSi处理与 NPK水稻产量相近,其根系分泌物量相似,故土壤细菌数量、微生物活度、MBC含量都无明
显差异,也因此土壤碱解氮、土壤 Olsen鄄P含量相近。
Li[23]在研究土地不同利用方式时发现长期过量施用化肥产生的高含量土壤速效磷(Olsen鄄P)使土壤微生
物生物量和群落多样性下降,在本研究中也只有单施化肥的 NKhP 处理土壤高量 Olsen鄄P 降低土壤微生物生
物量和活度,而有机无机肥配施处理土壤中更高含量的 Olsen鄄P 则无表现,表明对微生物生长产生负作用的
只是 Olsen鄄P中的高量无机态速效磷,即土壤中磷酸根离子。 NKhP 处理土壤高量速效无机磷素可能加大微
生物渗透压或产生其它不利环境因子,对土壤微生物产生抑制作用,从而使土壤微生物活度显著低于其他各
平衡施肥处理,具体表现为土壤细菌数量降低,微生物碳氮磷量减小。
3. 3摇 不同处理磷的渗漏流失
钙镁磷肥在微酸性的红壤性水稻土水溶性较强,在水稻生长较弱的前期,重施磷肥处理供给水稻的磷远
高于水稻需求,磷的流失大,造成环境污染。 在晚稻期间,因为泥温高有机肥腐解快,其中的有机磷分解量大,
所以 NKhPM处理磷的流失明显大于 NKhP处理。 从环境的角度考虑,重施磷肥不可取。 另外,晚稻时因为土
壤泥温较高,水稻秧苗移栽后恢复快,秧苗对磷的吸收比早稻早,渗漏液磷峰值出现时间比早稻提前。
3. 4摇 不同平衡施肥处理对缺磷土壤的生态效应比较
(1) NPKM处理摇 本试验各施肥修复处理比较,NPKM 处理土壤有机质、碱解氮、Olsen鄄P 含量、放线菌、
真菌、微生物活度、微生物生物量碳氮磷含量、IEP、磷肥农学效率最高,细菌数量、水稻产量、钾素利用率
(IEK)仅低于 NKhPM,水稻生育期磷素渗漏量在安全范围内。 因此 NPKM处理的综合生态效应最高。
(2) NKhPM处理摇 因有机肥对水稻根系的特殊作用[18],水稻产量最高,钾素养分利用率、土壤全氮、全
磷、细菌数量最高,土壤有机质、碱解氮、Olsen鄄P含量、放线菌、微生物活度、微生物生物量碳氮磷含量仅次于
NPKM,但水稻生育前期磷素流失量大,对农田水体造成污染。 总的来说,NKhPM处理的综合生态恢复效应仅
次于 NPKM。
5881摇 7 期 摇 摇 摇 陈建国摇 等:平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 摇
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(3) NPKSi处理摇 由于南方的湿热气候条件,土壤脱硅富铝化作用是南方土壤的一种主要演化趋势[3]。
由于硅素对水稻的特殊营养作用,在平衡施用氮磷钾肥基础上施用硅肥是恰当举措。 本试验证明,NPKSi 处
理在各平衡处理中水稻氮素养分利用率最高,经济产量、磷素养分利用率、磷肥农学效率次于 NPKM;同时该
处理土壤中,有机质、碱解氮、Olsen鄄P、速效钾含量适中,土壤细菌数量、微生物活度、微生物生物量碳氮磷含
量仅低于有机肥配施处理(NPKM、NKhPM)。 NPKSi处理的综合生态效应高于 NPK、NKhP。
(4) NKhP处理摇 与其它平衡施肥处理比较,NKhP处理由于长期过量施用无机磷肥,一方面土壤中细菌
数量、微生物活度、微生物碳氮磷含量最低,另一方面其水稻产量、磷素利用率(IEP)、磷肥农学效率最小,水
稻前期磷的渗漏量高于其它处理,故其综合生态效应最差,甚至在土壤微生物的效应方面低于不施磷肥
(NK)。
(5) NPK处理摇 NPK处理除土壤 Olsen鄄P、速效钾含量较 NKhP低外,其它方面对稻田土壤生态系统的影
响都比 NKhP好,其生态效应优于 NKhP处理。
综合以上分析,平衡施肥对缺磷稻田生态系统质量的改善以促进水稻生命活力为突破口,水稻良好生长
能带动整个稻田生态系统趋于良性循环;因适量施用有机肥、硅肥能促进水稻生长发育,故平衡施用无机氮磷
钾肥同时配合施用有机肥、硅肥的处理综合生态修复效益好,而过量施用无机磷肥效果差。
3. 4摇 本试验需说明的问题
本试验的水稻盆栽用灌溉水是试验基地中的井水。 井水盐基离子含量较高,故经长期灌溉后土壤 pH 由
5. 36 上升至 7. 4(表 3)。 根据 Gilliam的试验,有机磷的矿化作用随土壤 pH值升高而增强[24];而郭彦军等研
究指出,草原与紫花苜蓿土壤速效磷含量与碱性磷酸酶对有机磷的矿化有直接关系[25],这种矿化作用恰在
pH>7 的条件下进行的。 有机磷占土壤全磷的 20%—50% [3],因此本试验不施磷(NK)处理土壤 Olsen鄄P含量
在试验前基础上提高(3. 5a提高 5. 34mg / kg)可能是 pH上升从而促进有机磷矿化造成的。
4摇 结论
(1) 平衡施肥能够改善缺磷稻田生态系统质量,其机理是通过平衡供给水稻正常生长需要的养分促进水
稻生长发育,良好生长的水稻带动稻田土壤微生物生态系统良性循环;另一方面,平衡施肥又使稻田土壤肥力
提高,终使整个稻田生态系统质量得以改善。
(2) 不同施肥处理生态效应比较,NPKM 处理最好,NPhKM 其次,NPKSi 再次,NPK 优于 NKhP,长期
NKhP处理对缺磷稻田微生物生态系统质量产生负效果。
(3) 基于各处理在长期缺施磷肥土壤上的综合修复效果,建议缺磷稻田土壤的修复以平衡施用氮磷钾肥
的基础上配施有机肥、硅肥为佳。
References:
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7881摇 7 期 摇 摇 摇 陈建国摇 等:平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 7 April,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Seasonal variation of soil nitrogen pools and microbes under natural evergreen broadleaved forest and its artificial regeneration
forests in Southern Sichuan Province, China GONG Wei, HU Tingxing, WANG Jingyan, et al (1763)…………………………
Sensitivity analysis for main factors influencing NPP of forests simulated by IBIS in the eastern area of Northeast China
LIU Xi, GUO Qingxi, LIU Jingwei (1772)
……………
…………………………………………………………………………………………
Diurnal changes of photosynthetic characteristics of Hippophae rhamnoides and the relevant environment factors at different slope
locations JIN Tiantian, FU Bojie, LIU Guohua, et al (1783)……………………………………………………………………
Interactive effects of nitrogen and sulfur on the reproduction, biomass accumulation and allocation of the clonal plant Spartina
alterniflora GAN Lin, ZHAO Hui, QING Hua, et al (1794)………………………………………………………………………
Difference in leaf photosynthetic capacity between pima cotton (Gossypium barbadense) and upland cotton (G. hirsutum) and
analysis of potential constraints ZHANG Yali, YAO Hesheng, LUO Yi, et al (1803)……………………………………………
Effects of shades on the photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of Forsythia suspensa
WANG Jianhua, REN Shifu, SHI Baosheng,et al (1811)
…………………
…………………………………………………………………………
Growth and metal uptake of three woody species in lead / zinc and copper mine tailing
SHI Xiang, CHEN Yitai, WANG Shufeng,et al (1818)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
GMP particles size distribution in grains of wheat in relation to application of nitrogen fertilizer
WANG Guangchang, WANG Zhenlin, CUI Zhiqing,et al (1827)
………………………………………
…………………………………………………………………
Damaging mechanisms of peanut (Arachis hypogaea L. ) photosystems caused by high鄄temperature and drought under high irradiance
QIN Liqin, ZHANG Yueli, GUO Feng,et al (1835)………………………………………………………………………………
The effect of natural factors and disturbance intensity on spacial heterogeneity of plant diversity in alpine meadow
WEN Lu, DONG Shikui, ZHU Lei,et al (1844)
……………………
……………………………………………………………………………………
Modeling changes of net primary productivity of karst vegetation in southwestern China using the CASA model
DONG Dan, NI Jian (1855)
………………………
…………………………………………………………………………………………………………
The characteristics of Magnolia liliflora transpiration and its impacting factors in Beijing City
WANG Hua, OUYANG Zhiyun, REN Yufen,et al (1867)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Ecological effects of balanced fertilization on red earth paddy soil with P鄄deficiency
CHEN Jianguo, ZHANG Yangzhu,ZENG Xibai,et al (1877)
……………………………………………………
………………………………………………………………………
Effects of planting patterns on water use efficiency in winter wheat QI Lin, CHEN Yuhai, ZHOU Xunbo,et al (1888)………………
Nitrous oxide emissions from winter wheat field in the Loess Plateau PANG Junzhu, WANG Xiaoke, MU Yujing, et al (1896)……
Effects of hardening by pre鄄anthesis waterlogging on grain yield and quality of post鄄anthesis waterlogged wheat (Triticum aestivum
L. cv Yangmai 9) LI Chengyong, CAI Jian, JIANG Dong, et al (1904)…………………………………………………………
Effects of simulated acid rain with lower S / N ratio on gas exchange and membrane of three dominant species in subtropical forests
FENG Lili, YAO Fangfang, WANG Xihua, et al (1911)
…
…………………………………………………………………………
Molluscicidal efficacy of Nerium indicum cardiac glycosides on Pomacea canaliculata and its effects on rice seedling
DAI Lingpeng, LUO Weihua, WANG Wanxian (1918)
…………………
……………………………………………………………………………
Spatial gradients pattern of landscapes and their relations with environmental factors in Haihe River basin
ZHAO Zhixuan, ZHANG Biao, JIN Xin, et al (1925)
……………………………
……………………………………………………………………………
The assessment of forest ecosystem services evaluation for shrubbery鄄economic forest鄄bamboo forest in China
WANG Bing,WEI Jiangsheng,HU Wen (1936)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Evaluation on service value of ecosystem of Peri鄄urban transition zone lake: a case study of Yandong Lake in Wuhan City
WANG Fengzhen,ZHOU Zhixiang,ZHENG Zhongming (1946)
…………
……………………………………………………………………
Explaining the abundance鄄distribution relationship of plant species with niche breadth and position in the Yellow River Delta
YUAN Xiu, MA Keming, WANG De (1955)
………
………………………………………………………………………………………
Forestland boundary dynamics based on an landscape accessibility analysis in Guangzhou, China
ZHU Yaojun,WANG Cheng,JIA Baoquan,et al (1962)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Changes in invasion characteristics of Dendroctonus valens after introduction into China
PAN Jie, WANG Tao, WEN Junbao, et al (1970)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Population genetic diversity in Tibet red deer (Cervus elaphus wallichi) revealed by mitochondrial Cty b gene analysis
LIU Yanhua,ZHANG Minghai (1976)
………………
………………………………………………………………………………………………
Multi鄄scales analysis on diversity of desert rodent communities under different disturbances
YUAN Shuai,WU Xiaodong,FU Heping,et al (1982)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Cave鄄site selection of Qinling zokors with their prevention and control LU Qingbin, ZHANG Yang, ZHOU Caiquan (1993)…………
The habitat characteristics of Eurasian badger in Beijing鄄Hangzhou Grand Canal embankment
YIN Baofa,LIU Yuqing,LIU Guoxing,et al (2002)
…………………………………………
…………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Electron transfer mechanism of extracellular respiration: a review MA Chen, ZHOU Shungui, ZHUANG Li, et al (2008)…………
The biochemical mechanism and application of anammox in the wastewater treatment process
WANG Hui, LIU Yanping, TAO Ying, et al (2019)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Discussion
Evaluation of the forest ecosystem services in Haihe River Basin, China
BAI Yang, OUYANG Zhiyun, ZHENG Hua, et al (2029)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Scientific Note
Effects of body size and salinity on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of Mactra chinensis Philippi
ZHAO Wen,WANG Yaqian,WEI Jie,et al (2040)
………………
…………………………………………………………………………………
Study on microzooplankton grazing in shrimp pond among middle and late shrimp culture period
ZHANG Litong, SUN Yao, ZHAO Congming, et al (2046)
…………………………………
……………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊 Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊 Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1 ~ 9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 7 期摇 (2011 年 4 月)
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(Semimonthly,Started in 1981)
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