地下水位和长期秸秆还田对土壤镉有效性及稻米镉含量的影响

稻田土壤镉(Cd)容易在水稻中积累进而通过食物链危害人体健康,地下水位和长期秸秆还田对水稻土Cd有效性及水稻Cd吸收积累特性的影响效应值得关注。以红壤性水稻土长期定位试验为对象,选取高地下水位(-20 cm)秸秆还田(HRS)、高地下水位施化肥(HCF)、低地下水位(-80 cm)秸秆还田(LRS)、低地下水位施化肥(LCF)4个处理,检测土壤有效态Cd、各形态Cd占比(BCR法)和水稻地上部Cd含量,分析地下水位和秸秆还田对土壤Cd有效性与形态转化和稻米Cd含量的影响。结果表明:相同水位长期秸秆还田增加了土壤Cd有效性,HRS和LRS处理土壤有效态Cd比HCF和LCF处理分别高49.4%和53.2%。相同施肥处理低水位土壤Cd有效性高于高水位,LCF和LRS处理土壤有效态Cd含量比HCF和HRS分别高46.5%和50.2%。RS下高水位促进残渣态Cd向可氧化态和可还原态Cd转化,化肥下高水位促进酸提取态Cd向可还原和可氧化态Cd转化。相同水位秸秆还田处理稻米Cd含量显著高于化肥处理,高水位下RS处理稻米Cd含量比化肥处理高11.6倍,低水位下则高42.3%。相同施肥处理高水位稻米Cd含量显著低于低水位;RS下高水位稻米Cd含量比低水位低57.4%,化肥下则低95.2%。逐步回归分析结果表明,土壤有效态Cd含量显著地受溶解性有机碳含量的影响,稻米和稻草Cd含量显著地受土壤有效态Cd和有效态Fe含量的影响。地下水位和长期秸秆还田通过改变土壤Cd有效性及Cd形态比例,从而影响水稻对土壤中Cd的吸收积累;高低地下水位下稻田秸秆还田提高了土壤Cd有效性和稻米Cd含量,带来了稻米Cd超标风险。

广西不同林龄软阔林细根碳氮磷化学计量和储量特征

为探索广西各个林龄阶段软阔林细根碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其储量,以5个龄级典型软阔林为研究样点,采集各样点0~<20 cm土层、20~40 cm土层细根并进行室内测定,研究各林龄阶段下不同土层的软阔林细根C,N,P化学计量特征及其储量的变化规律。结果表明:1)广西软阔林细根C含量随林龄和土层变化不发生显著性变化;细根N,P含量随林龄变化差异显著,最高值均出现在成熟林阶段,最低值分别出现在中龄林和近熟林阶段。2)随林龄的增长,细根C/N出现下降的趋势,C/P和N/P整体上表现为先升后降的趋势。3)软阔林各龄级细根生物量和C,N,P平均储量在0~40 cm土层分布为7.77~12.26 t/hm^(2),3324.18~4974.21 kg/hm^(2),44.06~103.36 kg/hm^(2),7.19~13.62 kg/hm^(2)。4)软阔叶林细根生物量和C,N,P储量随土层加深和林龄增长呈下降趋势;软阔林细根生长总体上受到氮元素限制,在软阔林各龄级阶段中均应着重对其氮素进行补充。通过研究,以期为广西软阔林生态系统管理提供参考。

长期定位施肥小麦田间杂草生物多样性的变化研究

长期定位试验研究不同施肥小麦苗期田间杂草生物多样性的变化结果表明,不同施肥处理田间杂草种类与各杂草相对丰度均发生变化,且各处理间Shannon多样性指数(H′)、Shannon均匀度指数(E)和Margalef物种丰富度指数(DMG)均存在差异,其原因可能是由于不同施肥造成各处理间土壤养分的不同,各种杂草的生长因而受其不同影响所致。

长期不同施肥对玉米田间杂草种群组成的影响

通过田间小区试验,研究了长期不同施肥对玉米田间杂草种群组成的影响。结果表明:N、P、K平衡施用时,无论是施用有机肥,或是施用无机化肥,田间杂草的种群组成相似;不施用 P 肥能显著引起杂草种群组成的改变;不施用 N 肥也有一定的影响,但不施用 K 肥却无显著影响。主成分分析表明:土壤速效 P 是影响田间杂草种群组成最为重要的因子,而速效 N 则为第二重要因子。

光照强度与氮肥施用水平对麦田杂草婆婆纳和离子草的生长及其竞争关系的影响

通过盆栽试验,研究了光照强度、氮肥施用水平对两种麦田杂草婆婆纳与离子草的生长及其竞争关系的影响。结果表明,在弱光照强度下,婆婆纳、离子草地上与地下部分的生长都相应减弱,但在施用高量氮肥时,婆婆纳植株能萌发更多的叶片以适应弱光照强度条件;增施氮肥,无论是在弱或强光照强度下都有利于婆婆纳的生长,但在弱光照强度下并不显著促进离子草的生长。当土壤中含有丰富的磷、钾养分时,婆婆纳的相对竞争能力要大于离子草,且光照强度与氮肥施用水平不能改变它的竞争优势。

张家界旱地土壤的养分限制因子研究

采用土壤养分测试、吸附试验和温网室生物盆栽试验相结合的诊断程序,以高粱为指示作物,对张家界市桑植县3种旱地土壤的养分限制因子进行了系统诊断。结果表明:张家界市旱地土壤中有效Ca、Fe、Mn和B含量普遍丰富,且对P素养分的吸附能力强;生物盆栽试验中3种供试土壤上缺N、缺P、缺S分别使高粱生物量平均减少79%、41%、33%。由此,N、P、S分别是张家界旱地土壤中普遍存在的第一、二、三养分限制因子。

桑植县旱地与水田土壤养分限制因子的差异分析

以高粱为指示作物,采用土壤养分测试、吸附试验和温网室生物盆栽试验相结合的方法,对张家界市桑植县旱地与水田土壤的养分限制因子进行了系统诊断.结果表明,桑植县旱地和水田土壤中有效Ca、Fe、Mn、B含量丰富,且对P素养分的吸附固定能力强.在生物盆栽试验中,旱地土壤缺N、P、S、Mg、Mo、Zn,高粱生物量分别减少81%、53%、45%、41%、31%、21%;水田土壤缺N、P、S、Zn,高粱生物量分别减少75%、68%、29%、19%.旱地土壤的养分限制因子比水田相对多,但它们的第1、2、3养分限制因子均为N、P、S.由此,在桑植县的水田和旱地土壤施肥时要优先保证充足的N、P、S、Zn肥供应,在旱地中还要供应适量的Mg、Mo肥.

施用生物黑炭对烤烟镉吸收的抑制效应

生物黑炭是适宜在烟田广泛施用的有机物料。以烟秆和玉米秸秆为原料制得生物黑炭,利用室内培养及温室盆栽试验,探讨不同生物黑炭对植烟土壤镉吸附、烟株生长及镉吸收的影响。研究结果表明,施用生物黑炭能增强土壤对镉的吸附能力,并促进烟株的生长。在土壤中添加镉后,烟株的生长受到明显抑制,但生物黑炭的施入能显著降低烟株的镉吸收量而减轻镉的毒害作用,且随其施用量的增加效果更加显著。两种生物黑炭中,以施用烟秆黑炭的效果更为理想。

作物缺素诊断中的“察颜观色”

土壤是由岩石及其风化物发育而来,由于每种岩石有其特定的化学组成,不同类型岩石所发育成的土壤肥力水平也就不一样。由此,可依据岩石类型大致判断土壤的养分水平,尤其是中微量养分。

合理施肥防止土壤盐渍化

如果土壤上出现大面积白色盐霜,甚至出现绿色或紫红色胶状物,土壤就发生了盐渍化问题,表层土壤中必然积累了大量盐分,作物的生长将十分困难。土壤盐渍化问题通常在温室大棚等设施农业中较易发生,其根本原因是生产过程中的"大水大肥"管理方式导致的。

光照强度和磷素水平对婆婆纳与离子草竞争的影响

通过盆栽试验,研究了不同的光照强度与P肥施用水平对两种重要麦田杂草婆婆纳与离子草的生长及其竞争关系的影响。结果表明,在弱光照下,婆婆纳和离子草的生长都相应减弱,但婆婆纳植株能萌发更多的叶片以适应弱光照条件;增施P肥,无论是在弱或强光照条件下都有利于婆婆纳的生长,但在弱光照强度下并不能显著促进离子草的生长。相比之下,离子草比婆婆纳更能忍受低P土壤养分条件,而后者却比前者更能忍受弱光照条件。因此,在土壤P素养分低,且光照强度较高时,离子草的相对竞争能力大于婆婆纳:而在土壤P素养分高时,无论是在弱或强光照条件下婆婆纳的相对竞争能力都要大于离子草。

农田土壤酸化的“罪魁祸首”

适宜的土壤酸度是作物良好生长的前提条件。作物根系和大部分土壤微生物生长的适宜酸度为弱酸性至弱碱性。但随着化肥的无节制施用,农田土壤酸化问题越来越突出,已成为农业生产的重大障碍。土壤酸化后,最直观的表现就是土壤发红或发白、板结、长青苔。如果用酸度计测定,pH值往往低至5.5以下,呈强酸性或极强酸性。

土壤酸化的防治

土壤的酸化对农作物的生长产生三大影响:一是过量氢离子、铝离子对根系具有直接毒害作用,而根系的生长状况直接影响作物对水分、养分的吸收;二是土壤酸化后,大部分微生物不能适应过酸环境,从而使得少量病原微生物有机可乘,导致作物病害发生;三是由于氢离子、铝离子的竞争作用,或不利的土壤物理、化学条件,导致中微量养分逐渐失效而减少,作物营养不良。因此,想要作物高产高效,应尽量避免土壤的酸化。

用PCR-DGGE研究长期施用无机肥对种稻红壤微生物群落多样性的影响

以中国科学院红壤生态试验站的发育于第四纪红粘土的种稻红壤为研究对象，采用PCR-DGGE方法研究了长期施用无机肥对土壤微生物群落多样性的影响。在种植双季稻、连续13a施用不同无机肥后，土壤中细菌、古菌、放线菌和真菌的群落结构发生了较大的变化。未种植水稻的土壤与种稻土壤间四类微生物SSUrDNADGGE带谱相似性只有33％～66％。施磷肥的处理NP、PK、NPK之间微生物群落结构相似性较高，4类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性高达75％～81％。施氮钾肥（NK）、不施肥（CK）处理与施磷肥处理间土壤微生物群落结构的差异较大，其四类微生物的SSUrDNADGGE带谱相似性分别为69％～77％、55％～77％。研究的目的是深入地了解土壤中微生物群落的多样性，为科学施肥、合理利用土壤、保护微生物多样性和实现农业生态系统的可持续发展提供科学依据。

种植水稻和长期施用无机肥对红壤氨氧化细菌多样性和硝化作用的影响

以中国科学院红壤生态试验站发育于第四纪红黏土的植稻红壤为研究对象,研究了长期种植水稻和施用无机肥对土壤β-变形杆菌纲中氨氧化细菌多样性和硝化作用的影响。原始红壤改种水稻13年后,氨氧化细菌16SrDNA的DGGE条带数量增加,条带谱与原始红壤的差异较大,相似性为61%,说明种植水稻后土壤氨氧化细菌群落结构发生了变化。PCR-DGGE方法研究结果也显示,长期施用无机氮肥的处理(NP、NPK和NK),DGGE带谱相似性较高,达到73%,硝化率和硝化势均高于未施用氮肥的处理。逐步回归分析显示硝化率和硝化势均随着土壤脲酶活性的提高而显著增加。推测尿素可提高土壤水解氮含量,使土壤脲酶活性提高,促进硝化细菌的生长,进而提高硝化率和硝化势。

改变施肥管理后不同肥力稻田土壤CO_2排放特征

利用一个长达30a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将原化肥处理改施有机肥,原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥。通过观测田间试验2012—2013年双季稻轮作周期内不同肥力水平稻田土壤施肥管理改变后的土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥管理对不同肥力红壤性水稻土CO2排放的影响。结果表明:变更施肥能明显改变CO2排放动态变化,其中长期施用有机肥处理改施化肥后其FCO2明显减小,长期施用化肥或有机肥处理增施有机肥后其FCO2显著增大。有机肥和土壤有机碳均可促进土体CO2排放,有机肥处理有机物料碳添加量与CO2-C年排放量呈极显著的正相关关系(r=0.9015**,n=21),单施化肥处理土壤有机碳含量与土体CO2-C年排放量符合线性方程:y=10.962x-68.86(R2=0.7507,n=9,P<0.01)。长期施用有机肥土壤改施化肥会导致其有机碳矿化损失,土壤有机碳含量越高,矿化损失量越多,最终其有机碳水平将与长期施用化肥的土壤有机碳平衡值一致;长期施用化肥或有机肥土壤改施或增施有机肥可促进土壤有机碳积累,外源添加碳越多,土壤积累碳越多;相同有机肥施用量下土壤有机碳含量越高,有机物料表观分解率越大,积累于土壤中的有机碳越少,不同有机碳水平土壤在相同有机肥管理下其有机碳最终会达到相同的平衡值。在有机碳水平较低(<20.46 g/kg)红壤稻田上增施有机肥是提升已培肥水稻土有机碳含量的可持续发展措施,而在有机碳水平较高(>14.45 g/kg)红壤稻田上应避免改施化肥。总之,在有机碳含量较高或者较低的中国南方红壤性水稻土上,持续的有机肥施用是保持或者提高其有机碳水平的必要措施。

施肥对不同地下水位水稻土团聚体组成及有机碳分布的影响

利用长期定位试验研究施肥（高量有机肥、常量有机肥、化肥）对不同地下水位（低水位80cm,高水位20cm）红壤性水稻土团聚体组成及有机碳分布的影响。结果表明,高、低水位下,各施肥处理的水稳性团聚体均主要分布在〉2mm的大团聚体范围内,分别为58.62%-71.29%和68.66%-80.46%,其数量随粒径的减小而减少。有机肥处理显著提高土壤〉0.25mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）,降低土壤团聚体的分形维数（D）,且增加（降低）量随有机肥施用量的增加而增加。地下水位也显著地影响土壤团聚体的稳定性,低地下水位下,土壤团聚体的MWD、GMD值均显著高于高地下水位下各施肥处理。土壤有机碳含量深受施肥和水位条件的影响。高、低地下水位下,土壤全量有机碳含量分别为14.45-20.46g/kg和14.16-18.88g/kg,高量和常量有机肥处理的土壤有机碳含量较化肥处理分别增加42%,29%和33%,25%;〉2mm粒径团聚体的土壤有机碳含量最高且数量最多,对土壤有机碳的贡献率最高。

农田管理措施对红壤稻田系统杂草种群结构的影响

以长期定位试验为依托,研究了红壤稻田系统不同轮作制度、施肥条件、地下水位状况对晚稻田间杂草种群的影响。结果表明:在不同轮作制度下,稻稻冬绿肥的稻田系统中杂草密度最大,为409.8株/m2;在不同施肥处理中,以单施化肥处理的稻田系统中杂草密度最大,为513.7株/m2;在不同水分管理条件下,低水位更有利于杂草的生长,杂草密度达到376.6株/m2。不同农田管理措施下杂草种群组成存在差异,以施肥措施对杂草种群组成影响最大。

红壤性水稻土Eh动态变化及其影响因素初探

通过田间原位测定长期定位试验20cm和80cm地下水位下3种施肥处理水稻土氧化还原电位值(Eh值),阐明已培肥红壤性水稻土晚稻生长期间Eh的动态变化,并初步探讨影响水稻土Eh变化的主要因素。研究结果表明,在晚稻生育期间,各处理Eh变化趋势一致,基本上在水稻生长返青期处于最低水平,分蘖初期和分蘖盛期、拔节抽穗期、扬花期和灌浆期处于较低水平且变幅较小,至烤田期排水落干,Eh出现明显增幅;其中,在淹水期和烤田期,供试土壤Eh平均值分别在-144.79^-107.05mV和140.27~372.60mV之间。方差分析结果表明,观测时期(组内效应)对Eh变化有显著意义,表明影响水稻土Eh的众因素变化较大,在不同时期对Eh的综合影响显著不同。水分是决定Eh变化的关键因素,土壤水分与水稻土Eh有极显著的负相关性(r=-0.364^(**),n=126),且水位对水稻土Eh变化影响显著(p<0.05),水位越低,Eh越高,低水位处理Eh值平均高出高水位处理Eb值37.4%左右,且水位对水稻土Eh的影响较稳定。施肥对整个生育期Eh变化也有显著影响(p<0.05),但施肥对Eh的影响不稳定,仅在返青期、分蘖初期和烤田期对Eh变化起显著作用,有机肥能降低返青期至分蘖初期水稻土Eh。高、低水位下3种施肥处理在晚稻不同生育期近根点Eh均值均大于远根点,表明水稻根系能小幅提高水稻土Eh值。此外,Eh变化与5cm处土温显著相关,而土壤有机碳对Eh变化的影响因被有机肥掩盖,二者之间相关性不显著。