有机肥施用恢复侵蚀黑土生产力的生物学效应研究

土壤侵蚀是导致黑土退化土壤肥力下降的最主要驱动因素，有机肥施用有显著恢复侵蚀黑土生产力的作用，但恢复机理尚无系统科学数据予以支持。本项目利用已建立的黑土层剥离模拟土壤侵蚀长期田间定位试验，通过对不同侵蚀程度黑土农田，在常规化肥施用基础上增施两个有机肥用量和不施有机肥条件下，分析大豆生育期间根系分泌物中的丙二酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸和酒石酸含量变化及其差异，测定分泌物中氨基酸态氮和各形态无机氮含量，研究耕层土壤脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性变化，判定根际土壤微生物量碳、呼吸熵和根际微生物的代谢活性、关键生育期根系活力，及地上部养分吸收以及耕层土壤养分有效性变化对有机肥施用的响应，解析生物学指标与植物体及其土壤养分吸收释放之间的关系，确定严重侵蚀状态下，有机肥施用恢复侵蚀黑土生产力的关键生物学效应，为侵蚀黑土农田综合生产力技术提升提供理论支撑。

土壤侵蚀是导致黑土退化土壤肥力下降的最主要驱动因素，有机肥施用有显著恢复侵蚀黑土生产力的作用，但恢复机理无系统科学数据予以支撑。本项研究利用申请者建立的黑土层剥离模拟土壤侵蚀长期田间定位试验，通过对不同侵蚀黑土农田在常规化肥和化肥施用基础上增施有机肥，研究了有机肥长期施用恢复侵蚀黑土土壤生产力的生物学效应，认为有机肥改善作物根表面积和根重，促进养分吸收积累与土壤中大团聚体比例变化有关，尤其与>1 mm团聚体碳含量增加有关；增施有机肥可以更好地恢复土壤微生物原有的代谢活性，显著提高土壤微生物量碳、氮含量和Shannon 指数，活性有机碳组分的分配比例减少，根际和非根际土壤中主要低分子量有机酸（草酸、苹果酸、马来酸、乳酸）总量成倍增加，土壤脲酶、磷酸酶、转化酶活性也明显提高；有机肥施用增加了CO2的排放量，采纳有机肥施用作为恢复侵蚀黑土生产力的措施时，要考虑潜在的碳排放的负面影响。