土地利用方式对土壤团聚体磷组分及磷库管理指数的影响

冀西北坝上地区是京津冀重要水源地。该区域水土保持能力受土地利用方式影响较大。为探究不同土地利用方式下土壤团聚体结构对磷素的稳定作用,采集马铃薯地、燕麦地、青贮玉米地、露地等地、草地、林地和大棚菜地7种土地利用类型的土壤,利用干筛法进行团聚体分级,分析不同团聚体中磷形态的分布规律及磷库管理指数变化。结果表明:冀西北土壤团聚体总磷质量分数为211.72~441.94 mg/kg,主要分布在≥0.25~0.50 mm团聚体;水溶性总磷质量分数为267.68~421.83 mg/kg,主要分布在≥1.00~2.00 mm团聚体。土壤团聚体磷库管理指数为79.00~153.00,≥0.50~1.00 mm团聚体最高。马铃薯地提高≥0.25~0.50 mm团聚体水溶性磷质量分数和≥0.50~1.00 mm团聚体总磷质量分数及比例,提高<0.25 mm团聚体磷库管理指数。燕麦地促进磷向≥5.00 mm团聚体中分布及提高其磷库管理指数。青贮玉米地和林地促进土壤总磷向≥1.00~2.00 mm团聚体分布,提高≥0.50~1.00 mm团聚体磷库管理指数。草地提高≥0.50~1.00 mm团聚体磷库管理指数。菜地增加≥5.00 mm团聚体总磷质量分数及比例,大棚菜地提高<0.25 mm团聚体磷库管理指数,露地菜地提高≥0.50~1.00 mm团聚体磷库管理指数。大团聚体能增加土壤磷素的供给能力,因此冀西北坝上地区应采用增施有机肥、轮作种植归还率较高的作物、控制马铃薯种植、增加饲草种植等措施,促进磷向大团聚体分布,减少磷素流失,提高京津冀水源保护地生态效益。

种植模式对冀西北坝上土壤活性有机质和碳库管理指数的影响

冀西北坝上地区是京津冀重要的生态源保护区域,土壤碳库是反映其生态功能的重要指标,农田种植模式是影响土壤碳库的主要人为因素。为了研究冀西北坝上沙化农田土壤有机质组分特征及增碳种植模式,以草地为参照,选择有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式——大棚蔬菜田(DS)、有机无机配施充分灌溉种植模式——露地蔬菜田(LS)、大量施用化肥充分灌溉种植模式——马铃薯田(MT)、少量施用化肥雨养种植模式——青贮玉米田(QY)、不施肥雨养种植模式——燕麦田(YT)和多年人工林地(RL)等多种不同种植模式,采集0—20 cm土壤,分析土壤活性有机质(ASOM)和碳库管理指数(CPMI)。结果表明:不同种植模式下土壤有机质(SOM)含量在8.97—31.97 g·kg^−1之间,ASOM在7.63—13.44 g·kg^−1之间,其中DS显著高于草地,QY、YT和RL均显著低于草地;在土壤活性有机质的组分特征中,土壤非活性有机质(NLOM)占比最高,其次为低活性有机质(L-LOM);土壤ASOM的CPMI在64.78—184.02之间,ASOM与SOM、微生物量碳(MBC)、pH均呈极显著正相关,CPMI与总氮(TN)、pH及无机磷(IP)呈显著性负相关。有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式能提高沙壤土SOM和ASOM含量降低CPMI,少量施用化肥或不施肥的雨养种植模式会降低沙壤土SOM和ASOM含量增加CPMI,不利于沙壤土保水保肥。为增强冀西北坝上地区农田保水保肥能力,应增施有机肥,提高水分管理,部分农田可建造保护性栽培设施,种植归还率较高作物,以减缓土壤退化且保障土壤的有效利用。

种植模式对土壤溶解性有机质光谱特征的影响

溶解性有机质(DOM)是土壤中重要的活性有机质组分,对种植模式及人类活动反应敏感。采集冀北坝上7种种植模式的农田土壤样本,运行三维荧光结合区域积分(FRI)和紫外光谱对土壤DOM进行解析,探讨土壤DOM与种植模式的响应关系。结果表明,冀北坝上地区土壤三维荧光光谱均有5个区域,其中以类腐殖酸组分(P_((V,n)):58.95%~69.79%)含量最高,大小顺序为露地菜地>大棚菜地>草地>青贮玉米地>燕麦地>林地>马铃薯地;富里酸组分(P_((Ⅲ,n)):17.97%~23.82%)次之,大小顺序为青贮玉米地>燕麦地>林地>草地>马铃薯地>大棚菜地>露地菜地;SUVD_(254 nm)在0.02~1.31之间,青贮玉米地和露地菜地显著高于其他种植模式,草地显著低于其他种植模式。土壤总磷与类富里酸呈显著负相关,与类腐殖酸呈极显著正相关。施用有机肥能增加DOM的腐殖化程度、腐熟程度和微生物源特征;增温灌溉等改善土壤环境的措施能增加DOM芳香性和陆源特征;施用化肥能增加DOM自生源及芳香性;种植饲草作物能增加DOM的腐殖化程度和陆源特征;粗放经营能增加土壤DOM小分子组分。水源涵养区土壤应增加DOM类腐殖酸组分含量,以增加土壤保肥供肥能力,冀北坝上地区农田应增施有机肥,适度灌溉,减小利用强度,扩大饲草作物面积,以增强涵养水肥能力。

旱作区春玉米秸秆还田方式对土壤微生物量碳氮磷及酶活性的影响

秸秆还田是培肥地力、促进秸秆资源化利用和减少污染的重要途径。探讨冀西北旱作春玉米不同秸秆还田方式对土壤微生物及酶活性的影响,为优化旱作区春玉米秸秆还田方式提供理论依据。设置秸秆还田大垄轮播(JL)、秸秆还田翻耕(JF)、秸秆还田旋耕(JX)3种方式,分析土壤微生物量碳、氮、磷(MBC、N、P)含量和蔗糖酶(SUC)、脲酶(URE)活性的时空变化。结果表明,秸秆还田能够提高土壤MBC、MBN、MBP含量和SUC、URE活性,JL处理提高幅度显著(P<0.05)高于JF和JX,JF有利于提高20~60 cm土层增幅。土壤微生物量和酶活性随着土壤深度的增加均显著(P<0.05)呈下降趋势。随着玉米生育期的延长,MBC和SUC呈先升后降趋势,MBN和URE呈波动式上升趋势,MBP呈先降后升趋势。随着土壤容重和pH的增加土壤微生物量和酶活性呈下降趋势,随着土壤总有机碳(SOC)含量的增加MBC含量呈下降趋势,随着土壤微生物量和酶活性提高玉米产量呈增加趋势。玉米生殖生长期显著(P<0.05)增加MBC、MBP含量,玉米衰亡期显著(P<0.05)增加MBN含量。综上所述,冀西北旱作区春玉米最优的秸秆还田方式为秸秆还田大垄轮播方式。

春玉米秸秆还田对土壤碳组分及碳库管理指数的影响

为研究冀西北寒旱区不同秸秆还田方式对土壤碳素组分及碳库管理指数(CPMI)的影响,采用秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、大垄轮播秸秆还田3种春玉米秸秆还田方式,利用连续烧失法测定0~100 cm土层土壤各种碳组分,计算碳库管理指数。结果表明,土壤总碳(TC)含量为60.89~111.27 g/kg,土壤有机碳(SOC)含量为33.04~56.16 g/kg,秸秆还田能显著提高0~40 cm土层土壤碳素含量,其中秸秆还田旋耕下SOC含量增幅最大;土壤活性有机碳(ASOC)含量为1.60~10.09 g/kg,秸秆还田可以显著提高0~40 cm土层ASOC含量,其中大垄轮播秸秆还田方式下ASOC含量的增幅最大。土壤CPMI为44.35~610.92,土壤碳库活性指数(LI)为0.55~4.71,秸秆还田可显著提高0~40 cm土层的CPMI和LI,秸秆还田翻耕处理的20~40 cm土层增幅最大,秸秆还田旋耕对0~20 cm土层土壤的CPMI和LI提高幅度最大。可见,秸秆还田主要影响0~40 cm土层土壤碳素含量及CPMI,对深层的影响相对较小,秸秆还田后旋耕、翻耕和大垄轮播秸秆还田可以提高土壤有机碳活性,对于冀西北寒旱区采用大垄轮播秸秆还田方式更能够发挥春玉米秸秆还田的固碳能力,促进春玉米农田可持续利用。

不同施肥措施对草麻黄生长的影响

目的对草麻黄进行人工栽培是解决其供需矛盾的主要途径,也是保护生态环境最有效的措施。研究氮磷施肥用量及肥料配施对草麻黄生长的影响,为人工栽培技术提供理论支撑。方法采用盆栽试验,研究不同施氮处理、不同施磷处理及不同肥料配施对草麻黄株高、茎粗、茎根干重、叶绿素a、b含量的变化。结果不同施肥处理草麻黄株高增速在0.15~0.34 cm·d-1,茎粗增速在0.0040~0.0125 cm·d-1,单株茎干重在0.34~1.66 g,根干重在0.08~0.42 g,Chla含量在2.15~26.47 mg·kg-1,Chlb含量在1.64~9.31 mg·kg-1。施纯氮量为100 kg·hm-2时草麻黄株高、茎粗和茎干重最高,50 mg·kg-1时根干重最高,随着施氮量的增加叶绿素含量呈增加趋势。施P2O5为30 kg·hm-2时,草麻黄株高、茎粗和Chlb含量最高。施P2O5为70 kg·hm-2时,草麻黄茎干重、根干重和Chla含量最高。单施磷肥和磷有机肥配施株高最高。单施有机肥茎粗最粗。单施磷肥、单施钾肥草麻黄生物量较高。氮磷配施和氮磷钾配施草麻黄叶绿素含量较高。结论综合分析,草麻黄高产施氮量为100 kg·hm-2,施磷量为70 kg·hm-2。施肥措施应为高磷、增钾、低氮,少量有机肥。