水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响

引用本文

孙星照, 沈建国, 王忠, 李霞, 张志剑. 水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响[J]. 浙江农业科学, 2017,(8):1447-1451
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水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响

孙星照¹, 沈建国², 王忠², 李霞¹, 张志剑^1,^3,^*

1.浙江大学环境与资源学院环境与健康研究所,浙江杭州 310058

2.余杭区农业科学研究所,浙江杭州 311113

3.杭州谷胜农业科技有限公司,浙江杭州 311108

通信作者:张志剑(1973—),男,浙江桐乡人,博士,副教授,主要研究方向为元素循环与气候变化,E-mail: zhangzhijian@zju.edu.cn。

作者简介:孙星照(1993—),女,山东滨州人,硕士研究生,主要研究方向为水稻田生物地球化学循环,E-mail: sunxingzhao@foxmail.com。

基金项目: 国家自然科学基金(41373073,41673081); 浙江省重点研发计划项目(2013C03SA420001)

摘要

以2005年开始的水田长期定位试验为载体,设计4个施磷水平,以P计分别为0(P-0)、30(P-30)、60(P-60)和90 kg·hm^-2(P-90),研究水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的动态影响。结果表明,随施用磷肥水平的增加,土壤总氮(TN)含量和微生物量氮(MBN)含量显著( P<0.05)增加,且均在P-60施磷水平处达到最高值;涉氮生态酶,如N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)的活性,随施磷水平的增加而降低,最高下降率达26%;与土壤氮库矿化相关的硝化、氨化和总氮矿化指标含量均在施磷处理下呈极显著( P<0.01)提高,并于P-60施磷处理下达到最高值。在各施磷水平处理下,土壤涉磷生化指标与土壤全氮、微生物量氮和涉氮生态酶活性呈现显著相关性,说明水田施用磷肥显著影响土壤氮素状况,每年60 kg·hm^-2的施磷量对提高土壤氮库活性及周转特性效果最佳。

关键词: 水田; 长期定位试验; 梯度施磷; 土壤氮库; 周转特性

中图分类号:S153 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2017)08-1447-05 doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20170846

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施用磷肥是确保水稻产量和提高土壤肥力的主要措施之一, 但不合理的施用也会造成土壤营养元素的失衡^{[1, 2]}, 影响植株对土壤养分的吸收^{[3, 4]}。土壤氮素养分作为评价土壤肥力的重要指标, 其在土壤中的分布规律、形态转化和在各种影响因素作用下的反应机理一直是土壤学研究的热点。近年来, 已经有部分研究报道了不同施肥措施下土壤中氮素养分的分布规律^{[5, 6]}, 以及各种施肥措施对土壤氮素组分^{[7, 8]}、累积^{[9, 10]}和活性^[11]的影响, 但有关磷肥对土壤氮库活性及周转特性影响的研究不多, 且各试验条件差异较大, 因此, 需要从施磷的角度作进一步探索, 以充实土壤氮库的相关研究。为此, 本研究拟以自2005年建立的水田长期定位试验为载体, 探索不同施磷水平下水田耕土层中氮素含量、生态酶(ecoenzymatic)^[12]活性以及矿化速率的变化规律, 以揭示水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响, 为科学施用磷肥及土壤氮素管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 处理设计

长期定位试验地位于杭州市余杭区长岗农场永建分场(30° 18'51.84″N, 119° 54'13.37″E), 气候类型属于亚热带季风气候, 年平均气温15.9~17.0 ℃, 年降水量1 380 mm, 其中, 6— 7月为梅雨季节。供试土壤类型为冲积型水稻土。该地区常规施磷量为(40± 10)kg· hm^-2(以P计, 下同)。

试验采用完全随机区组设计, 磷肥采用过磷酸钙, 设4个施磷水平处理, 即0、30、60和90 kg· hm^-2, 依次记为P-0、P-30、P-60、P-90。每处理重复3次。整个试验区每年施170 kg· hm^-2尿素和50 kg· hm^-2氯化钾作为常规肥。试验期2 a, 水稻分别于2013年6月初和2014年6月初种植, 并于同年11月中旬收获, 在水稻种植半个月后施入过磷酸钙, 并人工翻入表层耕土中, 水稻生长期间不再追施磷肥。

1.2 样品采集与分析

土壤样品分别于2013年5月、2013年8月、2013年11月和2014年5月、2014年11月采集。每个施磷水平的样品按“ S” 形线路随机采集耕土层0~20 cm的5个点的土壤进行混合, 其中一部分过2 mm筛的新鲜土样放置在4 ℃冰箱内用于土壤矿化速率和生物学指标的检测, 另一部分土样风干后分别过60目和100目筛, 用于土壤理化指标分析。

土壤全磷(TP)采用高氯酸-硫酸酸溶-钼锑抗比色法测定, 速效磷(Olsen-P)采用碳酸氢钠法测定, 全氮(TN)采用半微量凯氏定氮法测定。微生物量磷(MBP)和微生物量氮(MBN)分别采用氯仿熏蒸浸提法和氯仿熏蒸-K₂SO₄提取-碳自动分析仪(multi N/C 3100, Analytikjena, 德国)法测定, 其中, MBP和MBN的转化系数分别为0.40和0.54^{[13, 14]}。土壤氮矿化量采用2 mol· L^-1 KCl溶液进行提取, 并通过全自动定氮仪(SKALAR, SA1100, 荷兰)测定N $\begin{matrix} H_{4}^{+} \end{matrix}$ 和N $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 的含量, 两者之和为总氮矿化量。

土壤涉磷生态酶酸性磷酸酶(acid phosphatase, AP)和涉氮生态酶N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β -1, 4-N-acetyl-glucosaminidase, NAG)、亮氨酸氨基肽酶(leucine aminopeptidase, LAP)的活性采用微平板-荧光比色法测定, 所用基质分别为4-MUB-N-acetyl-β -D-glucosaminide、L-Leucine-7-amino-4-methylcoumarin、4-MUB-phospate, 酶活性计算采用Sinsabaugh等^[12]和DeForest^[15]的方法。

1.3 数据处理

试验数据采用Origin 8.0与Excel 2013进行计算及统计分析, 采用SPSS 15.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 涉磷指标分析

2.1.1 土壤总磷与速效磷

如图1所示, 在整个采样期中, 各采样期的土壤TP含量均表现为随施用磷肥水平的提高而显著(P< 0.05)上升。在2013年5月第1次采样中, 各处理组TP含量与对照组(P-0)相比分别提高了16%、35%和75%。由于同年6月底施入磷肥和常规肥, 在8月第2次采样中, 各处理组TP含量均较5月份有所上升, 但对照组P-0较首次下降了4%左右。2013年11月采样中, 各处理组TP含量与8月相比均有大幅下降, 降率为22%~36%, 这可能是期间水稻的生长吸收大量磷素所致, 但全组TP含量仍保持随施磷水平的增加而上升的趋势。2014年的2次采样中, TP含量的变化趋势同2013年。纵观整个采样期, 对照组(P-0)的TP含量处于一直下降的趋势, 到2014年11月, P-0的TP含量已较首次采样时下降了45%, 这说明长期施用磷肥对提高土壤磷库的累积效应具有明显作用。

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	图1 各处理土壤全磷含量的变化

由图2可知, 土壤Olsen-P含量的变化趋势同TP基本保持一致, 均随施用磷肥水平的提高而显著(P< 0.05)上升。纵观整个采样期, 各采样期间P-0的Olsen-P含量差异不大, 由0.13 mmol· kg^-1降至0.08 mmol· kg^-1, 期间下降最快的时期处于2013年5— 8月, 下降了0.03 mmol· kg^-1, 之后每次下降均保持在0.01 mmol· kg^-1左右, 这与颜晓等^[16]和曲均峰等^[17]长期定位试验的结果一致。土壤速效磷含量基本不受土壤磷素表观平衡的控制, 在不施用磷肥和长期连续种植作物的处理中, 土壤速效磷含量开始会快速下降, 但降至某一水平后会基本保持稳定。

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	图2 各处理土壤速效磷含量的变化

2.1.2 土壤生物量磷

MBP作为土壤有机磷组分中最活跃的部分, 周转速率快, 更易被矿化为植物有效磷, 从而迅速参与土壤中的养分循环。由图3可知, 随采样时间的推移, MBP含量的总体变化趋势为先增加后降低, 于2013年8月达到最高值, 此时, P-30、P-60、P-90相较于对照组(P-0)的MBP含量分别增加了27%、57%、77%。这主要是由于在2013年6月有1次磷肥和常规肥的添加, 以及夏季温度升高提高了土壤微生物的活性所致。在整个采样期中, 除2014年2次采样中P-60和P-90处理间差异未达到显著水平外, 其余采样期的各处理间MBP含量随施磷水平的增加均显著(P< 0.05)增加。

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	图3 各处理土壤微生物量磷含量的变化

2.1.3 土壤涉磷生态酶活性

由图4可知, 随采样时间推移, 酸性磷酸酶(AP)活性的变化趋势表现为先增加后降低, 于2013年8月达到最高值。但在每个采样期内, AP活性随施磷水平的增加而显著(P< 0.05)降低。在2013年5月第1次采样中, 各处理组AP活性与对照组(P-0)相比分别降低了10%、16%和29%, 这表明随施用磷肥水平的增加, AP活性呈下降趋势。作为在土壤磷受限环境下将有机磷转化为无机磷的重要磷素转化酶, 在施用磷肥提高了土壤速效磷含量以致土壤微生物和生长植物的磷限制效应得到缓解后, AP的活性降低, 这与王飞祥等^[18]的研究结果一致。

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	图4 各处理酸性磷酸酶活性的变化

2.2 施用磷肥对土壤氮库组分的影响

2.2.1 土壤全氮

如图5所示, 在2013年5月首次采样中, 各处理组TN含量随施磷水平的增加而增加, 与对照组(P-0)相比分别增加3%、8%和13%。2013年8月采样时, 全组TN含量均低于首次采样, 除P-60和P-90间无显著差异外, 施磷水平的增加显著(P< 0.05)增加了土壤TN含量, 这表明施磷水平的增加可有效促进土壤总氮的积累。2013年11月与2014年11月的TN变化趋势一致, 2组TN含量分别为2013年和2014年的最低值, 这可能是因为同年6月播种的水稻生长吸收了土壤中大量氮素所致。2013年11月与2014年11月的采样结果显示, 与对照组(P-0)相比, P-60和P-90的TN含量增加, 并在P-60处达到最高值, 但P-30的TN含量降低了。这可能是因为随着施磷水平的增加, 受磷素积累刺激的土壤微生物分解土壤中的腐殖质而产生大量外源氮素, 故P-60和P-90处理下土壤氮素表现为大量积累, 但较P-60更高的施磷水平(P-90)可能会导致土壤氮素的损失。

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	图5 各处理土壤全氮含量的变化

2.2.2 土壤微生物量氮

如图6所示, MBN含量随采样时间推移总体呈先增加后降低的趋势, 但在每个采样期内, 施磷水平增加, 土壤MBN含量相较对照组(P-0)显著(P< 0.05)增加。2013年5月首次采样中, 各施磷处理组MBN含量与对照组相比分别增加了14%、28%和50%。2013年8月采样时, 全组MBN含量均高于首次采样, 也是整个采样期内的最高值, 这可能与夏季高温可提高土壤微生物活性相关^[19]。后3次采样的土壤MBN变化趋势均与8月保持一致, 组内表现为先增加后降低, 并均于P-60处达到最高值, 这与土壤TN的变化趋势相似。可以看出, P-60的施磷处理对提高土壤MBN含量最有效。

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	图6 各处理土壤微生物量氮含量的变化

2.2.3 土壤涉氮生态酶活性

N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)都是与土壤中氮素代谢转化相关的生态酶, NAG可降解土壤腐殖质中几丁质和肽聚糖, LAP可水解蛋白质和氨基酸, 两者活性可由NAG+LAP来表示^[12]。如图7所示, 在整个采样期中, 随时间推移, NAG+LAP活性的变化趋势为先增加后降低, 同MBN含量的时间变化趋势一致。在2013年5月首次采样中, 随施磷水平的增加, NAG+LAP活性呈现下降趋势, 但仅有P-90处理与对照组(P-0)相比差异达到显著水平(P< 0.05)。2013年8月各处理的NAG+LAP活性均为整个采样周期中的最高值, 组内变化趋势表现为先降低后增加, 于P-60处达到最低值, 降幅为26%。后3次采样的组内变化趋势同8月一致, 随施磷水平的增加, NAG+LAP活性的变化趋势与MBN含量的变化趋势相反。这表明施用磷肥可明显抑制土壤涉氮生态酶NAG+LAP的活性。这可能是因为土壤MBN含量的提高缓解了土壤氮素受限的状况, 故NAG+LAP活性降低。

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	图7 各处理N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸基肽酶活性的变化

2.2.4 土壤氮矿化速率

如图8所示, 在2013年5月至2014年5月之间, 土壤氮硝化、氨化和总矿化速率随时间变化的总趋势均为先降低后升高, 并均于2013年11月第3次采样时达到最低值, 这可能与水稻的生长吸收了大量土壤氮素有关。在2013年5月首次采样中, 与对照组(P-0)对比, 施用磷肥极显著(P< 0.01)地提升了土壤硝化、氨化和总矿化速率, 但施磷处理组间并无显著差异(P> 0.05)。2013年8月各处理组土壤硝化、氨化和总矿化速率均低于首次采样, 随施磷水平的增加, 三者变化趋势保持一致, 先增加后降低, 并均于P-60达到最高值。后3次采样中, 土壤硝化、氨化和总矿化速率在施磷处理下均表现为极显著(P< 0.01)提高, 采样组内变化趋势同2013年8月一致, 这说明施用磷肥可有效提升土壤氮矿化速率, 加快土壤氮素周转, 但当磷肥施用量增加到一定水平时, 促进作用将不再明显, 过高的施磷水平将会导致磷肥的浪费。相较于其他施磷处理, P-60对土壤氮素的积累和氮库总体活性及周转性的提升具有更好的效果。

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	图8 各处理土壤氮矿化速率的变化

2.3 皮尔森(Pearson)相关性分析

如图9所示, 土壤TP与TN、Olsen-P呈显著(P< 0.05)正相关, 与NAG+LAP、AP活性呈显著(P< 0.05)负相关; MBP与MBN、Olsen-P呈显著(P< 0.05)正相关; Olsen-P与MBN、TP和MBP呈显著(P< 0.05)正相关。这表明土壤磷库特征的变化会直接影响土壤氮库的变化。这可能是由于施用磷肥导致土壤TP含量增加, 进而提高了土壤速效磷含量, 促进了水稻根系的生长发育, 分泌大量根系物质, 增强土壤微生物活性, 加速土壤中腐殖质残渣的分解, 进而提高了外源氮素的输入, 最终表现为土壤氮库活性和周转速率得到增强与土壤氮库的增加。

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	图9 土壤涉氮磷生化性质之间的相关性矩阵灰色代表正相关; 白色代表负相关; 圆圈的大小代表相关性的高低; * 表示达到显著水平(P< 0.05)

3 小结

本研究表明, 在自然降水条件下, 向水田施用梯度磷肥后的土壤磷、氮素状况差异明显。随施用磷肥水平提高, 土壤TP、Olsen-P和MBP的含量显著(P< 0.05)提升, 同时涉磷生态酶AP的活性显著(P< 0.05)降低, 表明施用磷肥可明显改善土壤磷素的营养状况。土壤TN含量总体随施磷水平的增加而增加, 并于P-60处达到最高值, P-30处理下TN含量较未施磷处理的TN含量略低, 表明施用磷肥可在一定程度上促进水稻对土壤氮素的吸收。土壤MBN含量与土壤氮硝化、氨化和总矿化速率均在施磷处理下表现为显著(P< 0.05)或极显著(P< 0.01)增加, 并均在P-60处达到最高值。涉氮生态酶NAG+LAP的活性受制于土壤氮素的状况, 因此在施用磷肥提高了土壤氮素含量的情况下, NAG+LAP活性显著(P< 0.05)降低, 且于P-60处达到最低值。Pearson相关性分析显示, TP、Olsen-P、MBP与TN、MBN呈显著(P< 0.05)正相关, 而与NAG+LAP和AP的活性呈显著(P< 0.05)负相关, 暗示土壤磷素特征的变化会直接改变土壤氮库的特征。总体来看, 水田施用磷肥可明显提升土壤氮库的活性和周转特性, 且以P-60处理下的效果最明显。从有利于土壤氮库积累与活性提升的角度出发, 在本试验条件下, 以每年60 kg· hm^-2左右的施磷量最佳。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献:

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[1]	谢学俭, 陈晶中, 宋玉芝, 等. 磷肥施用量对稻麦轮作土壤中麦季磷素及氮素径流损失的影响[J]. 农业环境科学学报, 2007, 26(6): 2156-2161. [本文引用:1]
[2]	张作新, 廖文华, 刘建玲, 等. 过量施用磷肥和有机肥对土壤磷渗漏的影响[J]. 华北农学报, 2008, 23(6): 189-194. [本文引用:1]
[3]	刘大会, 刘伟, 朱端卫, 等. 磷肥施用量对药用菊花生长、产量和养分吸收的影响[J]. 西南农业学报, 2010, 23(5): 1575-1580. [本文引用:1]
[4]	邢丹, 李淑文, 夏博, 等. 磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响[J]. 应用生态学报, 2015, 26(2): 437-442. [本文引用:1]
[5]	左奎月, 张玉龙, 虞娜, 等. 氮肥与磷肥配合滴施对土壤氮素水平分布的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2008, 26(4): 43-48. [本文引用:1]
[6]	王婷, 李利利, 周海燕, 等. 长期不同施肥措施对雨养条件下陇东旱塬土壤氮素的影响[J]. 土壤学报, 2016, 53(1): 177-188. [本文引用:1]
[7]	宋震震, 李絮花, 李娟, 等. 有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014(3): 525-533. [本文引用:1]
[8]	HUANG Q R, FENG H U, HUANG S, et al. Effect of long-term fertilization on organic carbon and nitrogen in a subtropical paddy soil[J]. Pedosphere, 2009, 19(6): 727-734. [本文引用:1]
[9]	王继红, 刘景双, 李月芬, 等. 氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响[J]. 土壤通报, 2005, 36(3): 341-344. [本文引用:1]
[10]	袁新民, 同延安, 杨学云. 施用磷肥对土壤NO₃^--N累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4): 397-403. [本文引用:1]
[11]	邵兴华, 徐金仁, 张建忠, 等. 长期施肥对旱地红壤肥力和酶活性的影响[J]. 生态环境学报, 2011, 20(2): 266-269. [本文引用:1]
[12]	SINSABAUGH R L, HILL B H, FOLLSTAD SHAH J J. Ecoenzymatic stoichiometry of microbial organic nutrient acquisition in soil and sediment[J]. Nature, 2009, 462(7274): 795-798. [本文引用:3]
[13]	BROOKES P C, POWLSON D S, JENKINSON D S. Measurement of microbial biomass phosphorus in soil[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1982, 14(4): 319-329. [本文引用:1]
[14]	VANCE E D, BROOKES P C, JENKINSON D S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1987, 19(6): 703-707. [本文引用:1]
[15]	DEFOREST J L. The influence of time, storage temperature, and substrate age on potential soil enzyme activity in acidic forest soils using MUB-linked substrates and L-DOPA[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2009, 41(6): 1180-1186. [本文引用:1]
[16]	颜晓, 王德建, 张刚, 等. 长期施磷稻田土壤磷素累积及其潜在环境风险[J]. 中国生态农业学报, 2013, 21(4): 393-400. [本文引用:1]
[17]	曲均峰, 戴建军, 徐明岗, 等. 长期施肥对土壤磷素影响研究进展[J]. 热带农业科学, 2009, 29(3): 75-80. [本文引用:1]
[18]	王飞祥, 冯大兰, 黄建国. 有机肥与化肥配施对云南旱烟地和田烟地土壤酶活性的影响[J]. 贵州农业科学, 2011, 39(6): 114-118. [本文引用:1]
[19]	MELERO S, PORRAS J C R, HERENCIA J F, et al. Chemical and biochemical properties in a silty loam soil under conventional and organic management[J]. Soil and Tillage Research, 2006, 90(1): 162-170. [本文引用:1]

2007

0.0

谢学俭, 陈晶中, 宋玉芝, 等. 磷肥施用量对稻麦轮作土壤中麦季磷素及氮素径流损失的影响[J]. 农业环境科学学报, 2007, 26(6): 2156-2161.

采用田间试验研究了磷肥施用量对稻麦轮作土壤中麦季磷素及氮素径流损失的影响.结果表明,麦季径流水中磷素的浓度随着施磷量的增加而显著增加,磷的径流损失量呈现相同趋势.每公顷施磷量为0、15、30、60、120 kg时,磷的当季径流损失量分别达到了623、703、1 062、2 337、6 823 g·hm-2.试验还表明,施磷水平对于麦季径流水中氮素的浓度及损失量无明显的影响.

... 施用磷肥是确保水稻产量和提高土壤肥力的主要措施之一,但不合理的施用也会造成土壤营养元素的失衡^[1,2],影响植株对土壤养分的吸收^[3,4] ...

2008

0.0

张作新, 廖文华, 刘建玲, 等. 过量施用磷肥和有机肥对土壤磷渗漏的影响[J]. 华北农学报, 2008, 23(6): 189-194.

... 施用磷肥是确保水稻产量和提高土壤肥力的主要措施之一,但不合理的施用也会造成土壤营养元素的失衡^[1,2],影响植株对土壤养分的吸收^[3,4] ...

2010

0.0

刘大会, 刘伟, 朱端卫, 等. 磷肥施用量对药用菊花生长、产量和养分吸收的影响[J]. 西南农业学报, 2010, 23(5): 1575-1580.

采用盆栽土培试验,开展了不同磷肥施用量对药用菊花植株生长、产量和矿质养分吸收的影响,并确定了适宜菊花生长的最佳磷肥施用量.结果表明,随着磷肥施用量的增加,菊花花中P和Mg养分含量增加,促进菊花植株生长和花芽分化,提早菊花的花期,从而显著提高菊花植株的鲜花产量,并提高菊花的外观品质与经济效益.在本试验中,磷肥施用量超过0.30 g P2O5/kg土时,会开始抑制植株对N、K养分的吸收,即磷肥过量,会导致植株N、K元素含量及N/P、N/Mg比大幅降低,引起植株养分不平衡,造成植株叶色浓绿、叶面积变小,并造成繁殖器官提前发育,引起植株过早成熟(花期提前),从而降低菊花产量.通过回归分析表明,菊花生育期内磷肥施用量在0.25～0.27g P2O5 /kg土时为适宜,此时菊花单株的花朵数和鲜花产量最高,可分别达到527.83朵和434.37 g /株.

... 施用磷肥是确保水稻产量和提高土壤肥力的主要措施之一,但不合理的施用也会造成土壤营养元素的失衡^[1,2],影响植株对土壤养分的吸收^[3,4] ...

2015

0.0

邢丹, 李淑文, 夏博, 等. 磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响[J]. 应用生态学报, 2015, 26(2): 437-442.

In order to evaluate the threshold of phosphorus (P) application rate and improve the utilization efficiency of fertilizers in Baoding region of Hebei Province, a field experiment was conducted to examine the impacts of P fertilization on wheat yield, soil NO 3 - -N and nitrogen use efficiency. Results showed that, compared with the CK (P 0 ), all treatments with P application (P 1 , 120 kg·hm -2 ; P 2 , 240 kg·hm -2  and P 3 , 480 kg·hm -2 ) increased the plant height, flag leaf areas and total leaf areas per plant of winter wheat, which was conducive to the accumulation of photosynthetic products. In addition, P application increased the spike number, kernels per spike and yield of winter wheat but slightly decreased the grain mass per 1000 seeds. Of the Pfertilized treatments, P 2  had the highest wheat yield of 6102 kg·hm -2 , which was similar to P 1  but significantly greater than those of P 0  and P 3 . Furthermore, P fertilization reduced the NO 3 - -N content in top soil layer although the total accumulation of NO 3 -  was still rather high. The N grain production efficiencies (GPE N ) and N uptake efficiencies (UE N ) of P 1  and P 2  were similar but greater than the other treatments. The use efficiency (UR P ), agronomic efficiency (AE P ) and partial productivity of P fertilizer (PFP P ) in P 1  were significantly greater than P 2  and P 3 . In conclusion, the P application rate of 120 kg·hm -2 (P 1 ) in this study could be an appropriate threshold in Baoding, Hebei, from the aspects of wheat yield, nitrogen and phosphate use efficiencies and accumulation of soil NO 3 - .

为确定河北保定地区磷肥投入阈值，提高肥料利用效率，以冬小麦为研究对象进行大田试验，研究了磷肥施用对小麦产量、土壤硝态氮含量及氮素利用的影响.结果表明：与不施磷肥(P 0 )相比，优化施磷(P 1 ，120 kg·hm -2 )、200%优化施磷(P 2 ，240 kg·hm -2 )和400%优化施磷(P 3 ，480 kg·hm -2 )处理均能增加小麦株高、旗叶面积和单株叶面积，有利于光合产物的积累.施用磷肥显著提高了冬小麦的穗数、穗粒数和籽粒产量，但千粒重有所下降.其中，以P 2 处理小麦产量最高，为6102 kg·hm -2 ，显著高于P 0 和P 3 处理，但与P 1 处理差异不显著.施用磷肥可有效降低耕层土壤硝态氮的积累量，但0~100 cm土体总积累量仍然偏高，可通过降低氮肥施入等方法减少土壤硝态氮含量.P 1 和P 2 处理冬小麦的氮素生产效率、氮素吸收效率均较高，但两者间并无显著差异.P 1 处理的磷肥利用率、磷肥农学效率、磷肥偏生产力显著高于P 2 和P 3 处理.本试验条件下，施磷量为120 kg·hm -2 (P 1 )是兼顾小麦产量、氮磷利用效率和较低土壤硝态氮累积的适宜施磷量.

... 施用磷肥是确保水稻产量和提高土壤肥力的主要措施之一,但不合理的施用也会造成土壤营养元素的失衡^[1,2],影响植株对土壤养分的吸收^[3,4] ...

2008

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左奎月, 张玉龙, 虞娜, 等. 氮肥与磷肥配合滴施对土壤氮素水平分布的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2008, 26(4): 43-48.

通过室内模拟滴灌施肥,研究不同氮肥及磷肥混合施用对土壤氮素水平分布的影响.结果表明:土壤含水量在水平方向上呈线性减缓分布,不同种类氮肥单施与配施对土壤含水量影响不大;氮磷肥配施较氮肥单施可加速土壤硝态氮随着水分的迁移速度;土壤铵态氮在滴头处浓度最大,在水平方向上的最大迁移距离为7.5cm.

... 近年来,已经有部分研究报道了不同施肥措施下土壤中氮素养分的分布规律^[5,6],以及各种施肥措施对土壤氮素组分^[7,8]、累积^[9,10]和活性^[11]的影响,但有关磷肥对土壤氮库活性及周转特性影响的研究不多,且各试验条件差异较大,因此,需要从施磷的角度作进一步探索,以充实土壤氮库的相关研究 ...

2016

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王婷, 李利利, 周海燕, 等. 长期不同施肥措施对雨养条件下陇东旱塬土壤氮素的影响[J]. 土壤学报, 2016, 53(1): 177-188.

The Loess Plateau of East Gansu is a typical area where rainfed farming prevails. To understand effects of long-term fertilization on soil nitrogen in soil profile is something very meaningful to farmers in doing fertilization in this area and to researchers in enriching scientific knowledge of soil nitrogen nutrition as well. From wheat fields of a long-term fertilization experiment that started in 1978 and had six treatments, i.e., no fertilizer (CK), nitrogen only (N), nitrogen and phosphorous (NP), nitrogen and phosphorous combined with straw return (SNP), manure only (M), nitrogen and phosphorous combined with manure (MNP), soil samples were collected during the booting and summer fallow stages of wheat in 2014 for analysis of soil total nitrogen (total-N), soil available nitrogen (ava-N), soil mineral nitrogen (min-N) and composition of min-N. Results showed that treatments M and MNP obviously improved soil nitrogen nutrition and were significantly higher than the other treatments in total-N, ava-N, min-N in the 0～40 cm soil layers. No big difference in soil total-N was found between the two treatments. They both increased soil total N by 26.2% on averagely in the 0～20 cm soil layer over the original value in the year of 1978 when the experiment started. Treatment SNP was higher in total-N and ava-N than CK but significantly lower than treatments M and MNP. However, total-N in treatment SNP remained almost the same as or was just slightly higher than the original value. Though treatment NP was quite low in total-N and ava-N, it was still higher than treatments N and CK. Treatments N and NP were 13.1% and 6.4%, respectively, lower than the original value in total-N of the 0~20 cm soil layer. The treatments did not vary much in absolute value of NH 4 + -N concentration in the soil profiles, but treatment N stood out in NO 3 - -N concentration throughout the 0～100 cm soil profile, while the other treatments were higher in the topsoil and sub-topsoil layers than in the 40～100 cm or 60～100 cm soil layer. All the fertilization treatments, particularly treatments M and MNP, lowered NH 4 + -N/ NO 3 - -N ratio in the topsoil layer. Treatment SNP tended to increase the proportion of NH 4 + -N in soil total N and hence NH 4 + -N/ NO 3 - -N ratio in the middle and lower soil layers. The phenomenon was getting more significant with soil depth in the profile during the summer fallow season. To sum up, under rainfed farming in the Loess Plateau of East Gansu, the practices of applying NP in combination with organic manures are superior to the others in building up soil fertility. The application of N or NP only fails to maintain balance of total-N in the soil. The application of chemical nitrogen alone aggravates downward leaching of NO 3 - -N, while the practices of manure, NP and NP plus manure application are proved to be able to reduce NO 3 - -N leaching. However, NH 4 + -N is not much affected by fertilization practices. Fertilization changes composition of min-N, but the effects of manure application and straw incorporation differ quite sharply. It is, therefore, suggested that more efforts should be dedicated to the study on fate and transformation of soil nitrogen under rainfed farming in future.

基于1978年开始的陇东旱塬定位试验，分析雨养条件下麦田0～100 cm剖面土壤氮素状况。设计6种试验处理：不施肥、氮肥、氮磷肥、氮磷配施秸秆、有机肥、氮磷配施有机肥。结果表明：有机肥、氮磷配施有机肥处理改善土壤氮素肥力效果优于其他施肥措施，0～40 cm土层全氮、碱解氮、无机氮含量均显著增加，其中0～20 cm土壤全氮较36年前平均提高了26.2%；氮磷配施秸秆处理土壤全氮及碱解氮显著高于对照，全氮与试验前持平或略有提升；氮肥、氮磷肥处理的耕层土壤全氮较试验前分别降低了13.1%和6.4%。氮肥处理深层土壤硝态氮明显较高，其他各施肥处理均能减少硝态氮下移。不同施肥处理改变了土壤的无机氮构成，有机肥与秸秆的作用有较大差异。结果说明不同施肥显著影响农田土壤氮素状况，施用有机肥是培育土壤氮库、而无机氮磷肥配合及有机无机配施是减少NO 3 - -N下移的有效手段。

2014

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宋震震, 李絮花, 李娟, 等. 有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014(3): 525-533.

In this paper, the effects of long-term application of organic fertilizer and chemical fertilizer on soil labile nitrogen fractions and some kinds of soil enzyme activities (urease, catalase, alkaline phosphatase and sucrase) were studied based on a 26-year long-term field experiment in Chinese Academy of Agricultural Sciences Research Station in Yucheng City, Shandong province, China. The results show that, compared with CK, long- term fertilization significantly increases soil total nitrogen, particle organic nitrogen (POM-N), dissolved organic nitrogen (DON), microbial biomass nitrogen (MBN) and light fraction organic nitrogen(LFON) contents. Treatments of applying organic fertilizers alone could improve soil total nitrogen and labile nitrogen fractions contents more effectively than the treatments of applying mineral fertilizers alone. The highest soil total nitrogen and labile nitrogen fractions contents appear in treatment of double organic fertilizer input, then is the treatment of common organic fertilizer input. The similar soil total nitrogen and labile nitrogen fraction contents are in treatment of applying 50% organic fertilizer and 50% mineral fertilizer and the treatment of applied double amount of mineral fertilizers. The soil total nitrogen and labile nitrogen fraction contents are improved with the increased input levels of mineral fertilizers. POM-N is the main contributor of the soil total nitrogen, affected by fertilizer types and input levels. There is no difference in the contribution of LFOM-N to the soil total nitrogen among all the treatments, suggesting that fertilizer application types and input levels couldn’t affect the contribution of LFOM-N to the soil total nitrogen. The activities of soil urease, alkaline phosphatase and sucrase are increased significantly by the application of fertilizers. The three enzyme activities are correlated significantly with each other, and also correlated with soil total nitrogen, available phosphorus and organic carbon, and closer correlation exists between the urease activity and soil labile nitrogen fractions contents. But the activity of soil catalase is decreased after long-term application of fertilizers

本文以中国农业科学院山东禹城长期定位施肥试验为平台，研究了长期施用有机肥和化肥26年后对土壤活性氮库不同组分［颗粒有机氮（POM-N）、可溶性有机氮（DON）、微生物量氮（SMBN）及轻组有机氮（LFOM-N）］及土壤酶活性的影响。结果表明，与不施肥相比，长期施肥显著提高了土壤全氮、颗粒有机氮、可溶性有机氮、微生物量氮以及轻组有机氮的含量，长期施有机肥效果好于化肥，施用高量有机肥效果好于施用常量有机肥。常量施用量下，50%有机肥和50%化肥配施处理其土壤全氮和活性有机氮库各组分含量与高量化肥处理的相当。长期施化肥处理土壤全氮及活性有机氮库各组分含量随施肥量的增加而显著增高。POM-N对土壤全氮的贡献率最高，且明显受施肥方式的影响，LFOM-N对土壤全氮的贡献率不随施肥方式的改变而变化。长期施肥处理土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性显著增加，它们之间及与土壤全氮、速效磷及有机碳含量间呈现显著或极显著相关性，脲酶活性与土壤各活性氮组分间也存在显著或极显著相关性；但长期施肥后土壤过氧化氢酶的活性低于不施肥

2009

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2005

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王继红, 刘景双, 李月芬, 等. 氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响[J]. 土壤通报, 2005, 36(3): 341-344.

利用D饱和最优设计研究了氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响,结果表明,氮磷肥对NO-3-N含量的影响随着土层的加深逐渐减弱,并且施用尿素的NO-3-N累积大于施用硝铵.在降雨高峰期存在NH+4-N向下层土壤的移动,其移动时间滞后于NO-3-N.尿素施入土壤后对NH+4-N的累积无明显影响,对NO-3-N的累积有促进作用.而不同用量的NH+4-N肥的施入则促进了NH+4-N的移动和累积.因此黑土玉米农田生态系统氮素做追肥时尿素和硝铵相比尿素更易造成地下水的硝酸盐污染.黑土玉米农田生态系统在作物拔节前期向土壤中施入氮素,将造成这一时期NO-3-N对地下水的短期污染.

2000

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袁新民, 同延安, 杨学云. 施用磷肥对土壤NO₃^--N累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4): 397-403.

An eight-year long-term experiment in Loess Plateau Area demonstrated the importance of balanced fertilization. In a rotation of wheat-corn, when nitrogen application rate was as high as 352kg·hm -2 ·a -1 , NO 3 - -N accumulation in a 4 meter deep profile was more than 1000kg/hm 2 if there was no application of phosphorus fertilizer(treatment of N and NK), and 50%～60% of it distributed below 2 meter soil layer. For treatment of applying phosphorus fertilizer(NP), the NO 3 - -N accumulation was only about 220kg/hm 2 , and more than 80% of it distributed in a layer of 0～2m. Balanced fertilization can greatly decrease soil NO 3 - -N accumulation by increasing soil water use efficiency and nitrogen uptake.

1 Dept. of Plant Nutrition;CAU;Beijing100094; 2. Inst. of Soil Sci. and Fertilizer;Shaanxi AAS;Yangling Shaanxi712100

在黄土高原南部的“国家黄土肥力和肥料效益监测基地”进行的长期定位试验结果表明 ,在小麦玉米轮作中 ,当年施氮量为N 352kg/hm 2 时 ,单施氮肥或氮钾配合的 0～4m土壤剖面的NO 3 - -N累积量达 1000kg/hm 2 以上 ,其中约 50%～60%的NO 3 - -N分布在 2～ 4m以下的土层中 ,而氮磷配合的 0～ 4m土壤剖面的NO 3 - -N累积量仅为 220kg/hm 2 ,且 80 %的NO 3 - -N分布在 0～2m的土层中 ,增施磷肥由于增加了氮的吸收和对水分的利用而有效地降低了土壤中NO 3 - -N的累积。

2011

0.0

邵兴华, 徐金仁, 张建忠, 等. 长期施肥对旱地红壤肥力和酶活性的影响[J]. 生态环境学报, 2011, 20(2): 266-269.

摘　要：为了明确不同施肥种类对旱地红壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,NP,NPK,2倍NPK,猪粪,NPK＋猪粪）旱地红壤玉米田耕层（0～20 cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）全N含量各处理间差异不显著,单施N肥显著增加土壤速效N,施有机肥处理（NPK＋猪粪,猪粪）土壤的pH值、有机质、全P、速效P均显著增加;2）除了2倍NPK处理土壤脲酶活性最高外,施有机肥土壤的转化酶、脱氢酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性也较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶与全N、有机质、速效N呈显著或极显著正相关;因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤肥力,而且能增加土壤酶活性,从而显著提高土壤持续生产力。

2009

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... 为此,本研究拟以自2005年建立的水田长期定位试验为载体,探索不同施磷水平下水田耕土层中氮素含量、生态酶(ecoenzymatic)^[12]活性以及矿化速率的变化规律,以揭示水田施用磷肥对土壤氮库活性及周转特性的影响,为科学施用磷肥及土壤氮素管理提供理论依据 ...

... -D-glucosaminide、L-Leucine-7-amino-4-methylcoumarin、4-MUB-phospate,酶活性计算采用Sinsabaugh等^[12]和DeForest^[15]的方法 ...

... N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)都是与土壤中氮素代谢转化相关的生态酶,NAG可降解土壤腐殖质中几丁质和肽聚糖,LAP可水解蛋白质和氨基酸,两者活性可由NAG+LAP来表示^[12] ...

1982

0.0

... 54^[13,14] ...

1987

0.0

... 54^[13,14] ...

2009

0.0

... -D-glucosaminide、L-Leucine-7-amino-4-methylcoumarin、4-MUB-phospate,酶活性计算采用Sinsabaugh等^[12]和DeForest^[15]的方法 ...

2013

0.0

颜晓, 王德建, 张刚, 等. 长期施磷稻田土壤磷素累积及其潜在环境风险[J]. 中国生态农业学报, 2013, 21(4): 393-400.

The continuous and excessive application of phosphorus (P) fertilizers and manure in intensive agricultural systems have led to soil P accumulation and progressive saturation of soil sorption capacity. This has significantly influenced soil P loss and P accumulation in aquatic ecosystems. The Taihu Lake Region of the Yangtse River Delta has for decades been a highly intensive agricultural production zone in China. Here, applications of chemical fertilizers and farmyard manure have been an effective method of improving soil fertility and productivity. Long-term applications of fertilizers and/or manure, often in excess of immediate plant uptake, have resulted in significant P accumulation and loss in this region. This has considerably increased the potential for eutrophication in the Taihu Lake. The change-point theory (with a soil Olsen-P content threshold above which the potential for significant P loss from soils to water systems occurred) has been considered to be scientific and useful in P management in agricultural soils. Up to date, however, there has been less report with respect to the Olsen-P change-point theory for paddy soils in the Taihu Lake Region. In this study, a long-term (13 years) P fertilization experiment in four P application doses (0 kg・hm -2 ・a -1 , 30 kg・hm -2 ・a -1 , 60 kg・hm -2 ・a -1 and 90 kg・hm -2 ・a -1 ) was conducted in the Taihu Lake Region to evaluate the accumulation of Olsen-P under rice-wheat rotation cropping system. The experiment evaluated the environmental risks caused by P loss from soils to water systems. Topsoil (0~15 cm), surface water and leachates (30 cm and 60 cm) Olsen-P and total P (TP) contents were determined. Furthermore, a split-line regression model was used to estimate the risks of P loss from soils to water bodies and the change-point of soil Olsen-P in the Taihu Lake Region determined. Although, TP concentrations in surface water bodies and in 30 cm leachate significantly increased with increasing application rate of fertilizer-P, no significant increase was observed in the 60 cm leachate. As the risk of P runoff was mainly in the first 9 days after fertilizer-P application, it was advisable to control paddy field drainage during this period. Split-line regression analysis suggested that the change-points of Olsen-P content in surface soil triggering P leaching and runoff were respectively 26.0 mg・kg -1 , 24.8 mg・kg -1 . Fertilizer-P application at 60 kg・hm -2 ・a -1 and 90 kg・hm -2 ・a -1 for 13 years resulted in respective soil Olsen-P accumulation of 26.9 mg・kg -1 and 33.2 mg・kg -1 , which were all higher than the change-points. TP concentration of 30 cm leachate was also increased significantly. With continuous application of fertilizer-P at 30 kg・hm -2 ・a -1 for 13 years, soil Olsen-P content remained at (10.1±2.0) mg・kg -1 . This was sufficient for optimum rice/wheat growth without any risk of P loss. It was therefore not suitable to continuously apply 60 kg・hm -2 ・a -1 of fertilizer-P for a long time in paddy fields. The results demonstrated that intermittent fertilizer-P applications at 30 kg・hm -2 ・a -1 and 60 kg・hm -2 ・a -1 were suitable for rice-wheat rotation cropping system in the Taihu Lake Region.

应用常规化学分析法和数学统计方法, 基于太湖地区13年的长期定位试验, 研究长期不同施磷水平下[0(不施磷)、30 kg?hm -2 ?a -1 (低磷)、60 kg?hm -2 ?a -1 (适磷)、90 kg?hm -2 ?a -1 (高磷)]稻麦轮作系统稻田土壤磷素累积规律及磷素流失引发的环境风险。在本试验区土壤环境条件下, 可能发生稻田磷素淋溶及径流的土壤耕层(0~15 cm)Olsen-P临界值分别为26.0 mg?kg -1 和24.8 mg?kg -1 。连续13年适磷、高磷施肥, 土壤耕层Olsen-P含量分别达到26.9 mg?kg -1 和33.2 mg?kg -1 , 均高于临界值浓度, 且已导致稻田田面水与30 cm渗漏水中总磷浓度显著升高, 大大提高了稻田磷素淋溶及径流的风险。低磷施肥土壤Olsen-P长期稳定在(10.1±2.0) mg?kg -1 水平, 并且每年的稻麦产量与高磷、适磷处理相比并无显著差异, 而长期低磷施肥土壤磷的流失风险也较小。因此, 在太湖地区稻麦轮作体系下, 磷肥不宜以常规适磷水平长期施用, 建议以低磷水平(30 kg?hm -2 ?a -1 )长期施用或以适磷水平(60 kg?hm -2 ?a -1 )间歇式施用。

... kg^-1左右,这与颜晓等^[16]和曲均峰等^[17]长期定位试验的结果一致 ...

2009

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曲均峰, 戴建军, 徐明岗, 等. 长期施肥对土壤磷素影响研究进展[J]. 热带农业科学, 2009, 29(3): 75-80.

It is estimated that the soil in about two thirds of cultivated land was deficient of phosphorus (P) in China, and that the average use efficiency of phosphorus was only 10%-25%. Researches on the effects of long-term fertilization on cropland soil phosphorus are reviewed, and the developments on P sink, P forms, and P distribution in soil layers are described as well.

介绍长期施肥对农田土壤磷素状况的影响，阐述土壤磷库、磷素形态、土层磷素分布等方面的研究进展。

... kg^-1左右,这与颜晓等^[16]和曲均峰等^[17]长期定位试验的结果一致 ...

2011

0.0

王飞祥, 冯大兰, 黄建国. 有机肥与化肥配施对云南旱烟地和田烟地土壤酶活性的影响[J]. 贵州农业科学, 2011, 39(6): 114-118.

为给烤烟氮肥的合理施用和土壤改良提供依据,研究了有机肥与化肥配施对云南旱烟地和田烟地土壤酶活性的影响.结果表明:施有机肥处理的土壤脲酶、蛋白酶、转化酶和酸性磷酸酶活性明显提高,而过氧化氢酶活性无显著变化;各施肥处理中,旱烟地土壤的脲酶、蛋白酶、转化酶和酸性磷酸酶活性分别比田烟地高60.84%～71.78%、37.64%～53.03%、17.01%～32.36%和24.61%～51.77%,但过氧化氢酶活性无显著差异.旱烟地碳氮比高于田烟地,但无显著差异.可见,有机肥与化肥合理配施有利于提高酶活性,促进营养元素的转化与循环,改善土壤营养,促进植物吸收利用.

... 作为在土壤磷受限环境下将有机磷转化为无机磷的重要磷素转化酶,在施用磷肥提高了土壤速效磷含量以致土壤微生物和生长植物的磷限制效应得到缓解后,AP的活性降低,这与王飞祥等^[18]的研究结果一致 ...

2006

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... 2013年8月采样时,全组MBN含量均高于首次采样,也是整个采样期内的最高值,这可能与夏季高温可提高土壤微生物活性相关^[19] ...