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吉林农业大学学报 2025年

作者：朱凯朱雪峰解宏图鲍雪莲刘嘉文何红波张旭东梁超辽宁大学生命科学院中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室吉林师范大学

为揭示培肥黑土在缺乏外源碳氮输入时土壤微生物群落的响应规律及其与土壤有机质和土地产能的偶联关系，以长期秸秆还田结合氮肥施用的培肥黑土为研究对象，利用磷脂脂肪酸分析技术，探究秸秆离田或/和氮肥停施8个生长季后土壤碳氮含量... 详细信息

为揭示培肥黑土在缺乏外源碳氮输入时土壤微生物群落的响应规律及其与土壤有机质和土地产能的偶联关系，以长期秸秆还田结合氮肥施用的培肥黑土为研究对象，利用磷脂脂肪酸分析技术，探究秸秆离田或/和氮肥停施8个生长季后土壤碳氮含量、玉米产量和微生物群落的变化。结果显示，与长期培肥处理相比，仅秸秆离田对微生物群落无显著影响；氮肥停施则显著提高丛枝菌根真菌（AMF）、腐生真菌（SF）和真菌总生物量以及真、细菌比值（F:B）；秸秆离田结合氮肥停施显著提高F:B和AMF:SF，降低革兰氏阳性和阴性细菌的比值，改变微生物群落结构。研究表明，外源氮缺乏时微生物转向真菌主导，外源碳氮均缺乏则加剧真菌转向AMF主导并降低细菌底物利用潜力。各处理土壤碳氮含量和玉米产量无显著差异，表明土壤微生物比黑土有机质与产能对农田管理更敏感，可通过调节群落结构应对外源碳氮缺乏，从而具有维持黑土有机质和产能稳定的潜力。

关键词：秸秆离田氮肥停施土壤微生物磷脂脂肪酸土壤有机质玉米产量

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不同发酵方式对全量猪粪污养分转化和腐熟度的影响

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中国农学通报 2025年第13期 101-109页

作者：符宇薇雷登超杨雅丽何红波张旭东张玉兰解宏图鲍雪莲张文杰沈阳理工大学环境与化学工程学院中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室

为探讨固液一体全量粪污好氧和厌氧发酵的差异，设置2种发酵方式进行比较试验。分析发酵过程中pH、电导率（electrical conductance,EC）、化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）、生化需氧量（biochemical oxygen demand,BOD5）等... 详细信息

为探讨固液一体全量粪污好氧和厌氧发酵的差异，设置2种发酵方式进行比较试验。分析发酵过程中pH、电导率（electrical conductance,EC）、化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）、生化需氧量（biochemical oxygen demand,BOD5）等理化和氮素等养分指标的变化规律，并以种子发芽指数（germination index,GI）评价发酵腐熟程度。结果表明，发酵方式能显著影响粪污理化性质和有机物分解速率。好氧发酵15 d左右，猪粪污达到腐熟标准（GI≥70%），但养分损失高达31.8%。厌氧发酵45 d左右达到腐熟标准，氮素几乎无损失（<5.6%）。在45 d时，好氧发酵的BOD5和COD下降70%以上，厌氧发酵的BOD5和COD分别下降了33.7%和39.6%。综合考虑粪污养分保留和腐熟程度，建议东北地区选择厌氧发酵处理全量猪粪污，可在施用时结合发酵时间和程度来考虑施用量，以最大程度资源化利用粪污。

关键词：生猪粪污氮素好氧发酵厌氧发酵种子发芽指数

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下辽河平原农田土壤线虫群落组成的季节变化

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生物多样性 2022年第12期30卷 123-131页

作者：刘笑彤田艺佳刘汉文梁翠影姜思维梁文举张晓珂中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016

下辽河平原农田生态系统在管理过程中频繁的耕作、施肥以及农用化学品施用等引发了一系列问题,如土壤退化、耕地数量减少以及生产力下降等,不可避免地对土壤生物健康产生影响。为探究农田土壤人工管理对土壤生物群落动态的影响,本研究... 详细信息

下辽河平原农田生态系统在管理过程中频繁的耕作、施肥以及农用化学品施用等引发了一系列问题,如土壤退化、耕地数量减少以及生产力下降等,不可避免地对土壤生物健康产生影响。为探究农田土壤人工管理对土壤生物群落动态的影响,本研究在辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站开展了农田土壤线虫群落组成的季节变化研究,对4个季节农田和废弃农田(对照)的土壤线虫群落组成、多度以及多样性等进行了比较分析。研究结果表明,土壤线虫总多度在废弃农田中显著高于农田,但季节间差异不显著。季节变化主要显著影响了自由生活线虫的多度,其在9月达到最高;季节变化也显著影响了属的数量,其在非生长季的11月最低。与废弃农田相比,农田管理显著降低了杂食捕食线虫和食真菌线虫的多度,土壤食物网结构相对稳定;而废弃的农田更易受到季节波动的影响,土壤食物网也受到一定的干扰。

关键词：季节动态农田废弃农田土壤线虫多样性群落组成营养类群

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覆盖作物的种植现状及其对下茬作物生长和土壤环境影响的研究进展

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应用生态学报 2021年第8期32卷 2666-2674页

作者：隋鑫霍海南鲍雪莲何红波张旭东梁超解宏图中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016

覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕... 详细信息

覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕作模式和绿肥作物的灭生还田方式等,可为推广覆盖作物在农田休闲期的高效大面积种植提供参考。基于国内外研究综述了绿肥种植对经济作物、土壤质量、杂草抑制、温室气体排放和土壤微生物等的影响及研究进展,阐明了覆盖作物对农田生态系统的诸多益处。尽管覆盖作物存在局限性,例如短期收益不明显、管理措施不当会造成作物减产等,但其在改善土壤质量、实现农业可持续发展方面仍然具有重要的应用价值。

关键词：覆盖作物保护性耕作经济作物土壤环境

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保护性耕作对土壤微生物群落及其介导的碳循环功能的影响

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应用生态学报 2021年第8期32卷 2675-2684页

作者：杨雅丽马雪松解宏图鲍雪莲梁超朱雪峰何红波张旭东中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016

农田生态系统耕作方式显著影响土壤微生物群落结构和功能,进而影响土壤微生物介导的土壤碳循环过程。以免耕结合作物秸秆还田为核心的保护性耕作是提升土壤碳汇功能和肥力的重要措施,其中土壤微生物发挥了关键作用。尽管有较多关于保护... 详细信息

农田生态系统耕作方式显著影响土壤微生物群落结构和功能,进而影响土壤微生物介导的土壤碳循环过程。以免耕结合作物秸秆还田为核心的保护性耕作是提升土壤碳汇功能和肥力的重要措施,其中土壤微生物发挥了关键作用。尽管有较多关于保护性耕作下微生物群落结构与功能的研究,但由于土壤系统的复杂性、环境因素以及微生物群落评价方法的差异性,尚未形成对保护性耕作下土壤微生物群落响应规律的系统认知。此外,研究多关注土壤微生物作为分解者的作用以及植物源碳对土壤碳库形成的贡献,而忽略了微生物源碳对土壤碳库形成和稳定的贡献。本文在归纳土壤有机质形成和稳定理论体系演变的基础上,梳理了土壤微生物研究方法的进展,重点阐述了保护性耕作对土壤微生物生物量、群落多样性和组成、碳代谢活性以及微生物源有机碳截获的影响,并对未来该领域的研究方向进行展望,以期为探索农田生态系统土壤微生物群落响应规律及其介导的土壤碳循环功能提供参考。

关键词：保护性耕作土壤微生物微生物群落结构微生物碳代谢土壤有机碳

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土壤有机氮组分的年际变化及其对秸秆还田的响应

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应用生态学报 2022年第11期33卷 2963-2970页

作者：董姝含贺章咪王婉琦张效琛周锋何红波张旭东张威中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016

阐明土壤有机氮组分的年际变化特征及其对秸秆还田的响应对合理调控土壤有机氮库和土壤可持续利用具有重要意义。在沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站进行田间微区试验(土壤类型为潮棕壤),设置单施氮肥(200 kg N·hm^(-2),下... 详细信息

阐明土壤有机氮组分的年际变化特征及其对秸秆还田的响应对合理调控土壤有机氮库和土壤可持续利用具有重要意义。在沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站进行田间微区试验(土壤类型为潮棕壤),设置单施氮肥(200 kg N·hm^(-2),下同)、50%秸秆还田配施氮肥和100%秸秆还田配施氮肥3个处理,采用Bremner酸水解法对试验第1、3、6、9年的土壤有机氮组分进行分级。结果表明:氨基酸态氮含量随着耕作年限的增加逐渐提升,提升幅度为39.8%;酸解未知态氮含量提升幅度为10.8%,且在第3年时最高;土壤总氮和其他有机氮组分含量随耕作年限变化不大。相对容易矿化的酸解总氮占土壤总氮的比例随耕作年限的增加逐渐增加,比较稳定的未酸解态氮占土壤总氮的比例随耕作年限的增加逐渐下降,说明随着耕作年限的增加土壤氮素有效性提高,土壤供氮能力增强。与单施氮肥相比,加入秸秆提高了土壤总氮和各酸解态氮含量,秸秆还田量越多,提升效果越明显。秸秆还田对酸解态氮组分的影响主要发生在试验第6、9年,增加的土壤总氮主要为氨基酸态氮和酸解未知态氮,从而提高了土壤中酸解态氮占土壤总氮的比例。秸秆还田能够提升土壤氮库容,提高土壤保氮供氮能力。

关键词：土壤有机氮组分秸秆还田年际变化施肥

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黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制研究

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中国生态农业学报（中英文） 2021年第1期29卷 102-112页

作者：袁磊陈欣吕丽萍马建史奕贾竞超解宏图张旭东何红波梁超鲁彩艳中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁省稳定同位素技术重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016

为阐明黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制,运用田间原位15N示踪技术,设常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕100%秸秆覆盖(秸秆量为7500 kg·hm−2)3个处理,量化了长期免耕秸秆覆盖措施下氮素在不同形态氮库中的转化特征、淋溶运移规... 详细信息

为阐明黑土春玉米田氮素的淋溶风险与阻控机制,运用田间原位15N示踪技术,设常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕100%秸秆覆盖(秸秆量为7500 kg·hm−2)3个处理,量化了长期免耕秸秆覆盖措施下氮素在不同形态氮库中的转化特征、淋溶运移规律和去向。结果表明:农民常规施肥量条件下,常规垄作、免耕无秸秆覆盖和免耕全量秸秆覆盖均已导致东北黑土春玉米田0~300 cm土壤剖面中分别累积461.6 kg(N)·hm−2、450.7 kg(N)·hm−2和439.7 kg(N)·hm−2的矿质氮,且主要是硝态氮(占比分别为84.2%、79.5%和81.7%),存在着氮素的淋溶损失风险。当季施入肥料氮对玉米苗期和抽雄期0~40 cm土层总硝态氮库累积的贡献率平均为60.9%和58.0%,其淋溶损失风险较高。与常规垄作处理相比,免耕全量秸秆覆盖降低了0~40 cm土层肥料氮向矿质氮库的转化,降低比例达20.8%;增加了其向黏土矿物固定态铵和有机氮库的转化,提高比例分别为39.4%和30.5%。0~20 cm土层,黏土矿物对肥料来源铵的固定能力和微生物对肥料来源矿质氮的固持能力基本相当;20~40 cm土层,固持能力前者高于后者,说明外源碳输入的数量及其与土壤微生物的接触程度共同决定着对矿质氮的固持潜能。通过免耕和秸秆覆盖调控机制,可阻控黑土春玉米田矿质氮在土壤剖面的大量积累,使氮肥利用效率和玉米产量均提高9.7%,氮肥的气态损失降低27.7%,延缓肥料氮向深层土壤剖面淋溶运移的速率。

关键词：免耕秸秆覆盖 15N示踪迁移转化淋溶损失

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玉米秸秆覆盖还田量对免耕土壤有机碳中红外光谱特征的影响

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应用生态学报 2021年第8期32卷 2685-2692页

作者：朱雪峰张春雨郝艳杰鲍雪莲霍海南何红波梁超解宏图中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016 吉林省梨树县农业技术推广总站吉林梨树136500

依托位于中国东北黑土地区长期免耕玉米秸秆还田试验平台,分析了不同秸秆还田量(0、33%、67%和100%)连续归还8年后表层(0~5 cm)、中层(20~40 cm)和深层(60~100 cm)土壤有机碳中红外光谱特征,评价了玉米秸秆还田量对免耕土壤碳化学组成... 详细信息

依托位于中国东北黑土地区长期免耕玉米秸秆还田试验平台,分析了不同秸秆还田量(0、33%、67%和100%)连续归还8年后表层(0~5 cm)、中层(20~40 cm)和深层(60~100 cm)土壤有机碳中红外光谱特征,评价了玉米秸秆还田量对免耕土壤碳化学组成和稳定性的影响。结果表明:与免耕无秸秆覆盖还田相比,33%与100%秸秆还田均有利于表层和中层多糖组分的积累,但前者降低了表层土壤碳组成多样性,而后者有利于各层次土壤碳化学稳定性的维持;67%秸秆还田提高了深层土壤碳化学稳定性。综上,当秸秆资源充足时,免耕结合100%全量秸秆还田可在提高0~40 cm土层微生物可利用碳底物的基础上,维持土壤碳的化学稳定性。秸秆还田量与土壤中红外光谱特征间无线性关联,表明亟需挖掘不同秸秆还田量处理下土壤碳周转的微生物参与机制。

关键词：土壤碳化学组成中红外光谱土壤碳化学稳定性保护性耕作深层土壤碳

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免耕条件下不同量秸秆覆盖还田提高东北黑土区玉米光合性能和产量的效应

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植物营养与肥料学报 2023年第5期29卷 840-847页

作者：鲁悦鲍雪莲霍海南杨雅丽赵月解宏图梁超何红波辽宁大学生命科学院辽宁沈阳110036 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室辽宁沈阳110016

【目的】探究东北黑土长期免耕及不同秸秆覆盖还田量下玉米光合性能及产量的变化规律,为科学应用免耕秸秆覆盖还田技术提供理论支撑。【方法】东北黑土区保护性耕作定位试验始于2007年,设置5个处理,分别为传统垄作秸秆不还田(对照,CT)... 详细信息

【目的】探究东北黑土长期免耕及不同秸秆覆盖还田量下玉米光合性能及产量的变化规律,为科学应用免耕秸秆覆盖还田技术提供理论支撑。【方法】东北黑土区保护性耕作定位试验始于2007年,设置5个处理,分别为传统垄作秸秆不还田(对照,CT)及免耕配合当季收获玉米秸秆量的0%、33%、67%和100%(NT-0、NT-33%、NT-67%、NT-100%)还田。于2021年玉米苗期、拔节期和抽雄期,测定玉米叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数,以及叶绿素含量和叶面积;于成熟期,测定籽粒产量及其构成因素。【结果】与CT处理相比,4个免耕秸秆覆盖处理不同程度地提高了苗期的Pn,以及拔节期和抽雄期玉米叶片的Pn、Gs和Tr;NT-67%和NT-33%、NT-100%处理还显著降低了拔节期和抽雄期的胞间二氧化碳浓度,显著提升了抽雄期叶片的叶绿素含量(P<0.05)。NT-100%处理在拔节期和抽雄期的光合效率最高,光合性能显著优于其他处理,NT-67%处理有个别指标略低于NT-100%,但仍与CT、NT-0和NT-33%处理差异显著。免耕结合秸秆覆盖还田提高了玉米穗的行粒数、百粒重和籽粒产量,NT-33%、NT-67%、NT-100%处理的籽粒产量均显著高于NT-0和CT处理,而后二者间差异不显著。净光合速率与产量之间存在显著正相关关系(P<0.01)。【结论】免耕结合秸秆覆盖还田能够提高玉米抽雄期的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,降低玉米光合作用的非气孔限制,提高对胞间CO_(2)的利用能力。秸秆覆盖量为67%~100%时,提高净光合速率、叶绿素含量以及玉米行粒数、籽粒产量的效果突出,是东北黑土区较为理想的耕作模式。

关键词：免耕秸秆覆盖还田量玉米光合性能产量

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基于^(15)N示踪的东北黑土地保护性耕作农田减氮增产调控机制

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应用生态学报 2023年第4期34卷 876-882页

作者：苗贺袁磊杨淼茵胡艳宇陈欣何红波张旭东解宏图鲁彩艳辽宁大学环境学院沈阳110036 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 辽宁省现代保护性耕作与生态农业重点实验室沈阳110016 辽宁省稳定同位素技术重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

保护性耕作是退化黑土地培肥地力的重要措施,但地力提升后氮肥减施条件下保护性耕作农田的稳产增产是否具有可持续性尚不明晰。本研究依托中国科学院保护性耕作研发基地的长期免耕定位试验研究平台,设置常规垄作(RT)、免耕无秸秆还田(N... 详细信息

保护性耕作是退化黑土地培肥地力的重要措施,但地力提升后氮肥减施条件下保护性耕作农田的稳产增产是否具有可持续性尚不明晰。本研究依托中国科学院保护性耕作研发基地的长期免耕定位试验研究平台,设置常规垄作(RT)、免耕无秸秆还田(NT0)、免耕100%秸秆还田(NTS)和连续9年免耕100%秸秆还田培肥后氮肥减施20%(RNTS)4个处理,采用^(15)N示踪田间微区试验,探究长期保护性耕作培肥地力下氮肥减施对玉米产量和肥料氮转化的影响。结果表明:经过一个完整生育期,不同耕作方式下肥料氮在东北黑土农田中的土壤残留率、植株利用率和气态损失率平均比例分别为34%、50%和16%;与常规垄作相比,保护性耕作(NTS和RNTS)使肥料氮当季利用效率显著提高了10%~14%。通过氮素来源分析发现,不同耕作方式下植株及各部位(籽粒、秸秆、根和玉米芯)吸收的肥料氮占其总吸氮量的比例均在40%左右,土壤始终是为作物供应氮素的主体;与常规垄作相比,保护性耕作通过降低土壤扰动、增加有机质输入显著提高了0~40 cm土壤全氮储量,有效保障了退化黑土地农田土壤氮库扩容增效。2016—2018年,NTS和RNTS处理玉米产量较常规垄作显著提高。综上,长期实施免耕秸秆覆盖还田耕作方式,可提高肥料氮当季利用效率、保障土壤对作物持续供氮,即使氮肥减施20%,也可实现连续3个生长季玉米稳产高产,同时降低肥料氮损失带来的环境风险,实现东北黑土地农业绿色可持续发展。

关键词：东北黑土区免耕秸秆还田氮肥减施 ^(15)N示踪

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