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喀斯特地区农田管理措施对土壤微生物养分限制状态的影响研究取得新进展

  近日,中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站李德军研究员团队在喀斯特农田管理措施对土壤微生物养分限制状态影响方面的研究取得系列进展。

  为提高作物生产力或改良土壤,喀斯特地区农业生态系统长期采用不同农业管理措施(包括不同的农田转化措施和施肥措施)。这些措施直接或间接地改变了土壤微生物养分限制的状态。了解这些变化,对于判断选择何种农田转化策略或者施肥策略有利于改善喀斯特地区农业生产现状有重要意义。然而,目前该方面的研究还非常不足。

  基于此,李德军课题组利用微生物酶化学计量学作为指示微生物养分限制的指标,在喀斯特地区开展了两个不同处理的田间试验。第一个试验以玉米-大豆轮作地为对照,研究了中国西南喀斯特地区的三种常见的农田转化策略(即, 种植香椿(TS)、种植桂牧一号(GG)和任豆与桂牧一号混种(ZG)对土壤微生物养分限制的影响。第二个试验调查了长期(11年)施肥策略对玉米-大豆轮作下喀斯特农田微生物养分限制的影响。实验设置了六种施肥处理,即i)不施肥(对照),ii)仅无机肥(NPK),iii)无机肥料加少量秸秆(LSNPK),iv)无机肥料加少量粪肥(LMNPK),v)无机肥料加上大量秸秆(HSNPK)和vi)无机肥料加上大量粪肥(HMNPK)。

  研究结果表明:1)总体上,喀斯特农田土壤具有“富氮”的特征,导致只有少数农田土壤微生物受氮限制,大部分农田土壤微生物受碳和磷限制。2)由于土壤富氮的特征,因此喀斯特农田不需要太多的氮肥。然而对于部分农业转化模式,比如玉米地改种香椿(TS)和桂牧一号(GG),适量的氮和磷肥添加有利于进一步提高生产力。3)单一的有机肥或无机肥添加远没有无机有机混合施肥有效。4)土壤微生物养分限制状态的变化确实可以作为一个有效的指标以评估不同农田转化模式或施肥策略的优劣。

  以上研究成果在李德军研究员指导下, 陈浩和郑亮分别作为第一作者发表在Geoderma和Soil & Tillage Research上。研究得到国家自然科学基金、中科院青促会等项目支持。

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图1 不同农业转化策略对土壤微生物养分限制状态的影响

图2 不同施肥策略对土壤微生物养分限制状态的影响

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