免耕覆盖与生物炭对黑垆土团聚体稳定性和腐殖质性质的影响

【目的】研究免耕条件下,长期采用不同的土壤覆盖方式及配合施用生物炭对渭北旱塬农田土壤团聚体稳定性和腐殖质性质的影响,为选择适合的耕作管理措施提供理论依据。【方法】基于连续18年田间定位试验,选择其中免耕条件下的无覆盖(NT)、施用生物炭(NB)、秸秆覆盖(NS)、地膜覆盖(NP)、秸秆地膜二元覆盖(NSP) 5个处理,采集0—10、10—20 cm土层土壤样品,通过干筛+湿筛法分为粉黏粒(<0.053 mm)、微团聚体(0.053~0.25 mm)、细大团聚体(0.25~2 mm)、粗大团聚体(>2 mm)共4个团聚体粒级,并测定了各粒级团聚体中有机碳和腐殖质组分含量。【结果】1)与NT处理相比,NS处理各粒径团聚体胡敏酸含量(0.93%~92.6%)和富里酸含量(1.8%~327.5%)显著增加且增幅最大,NSP处理各粒径团聚体有机碳含量显著提高了1.6%~30.5%;NB处理各粒径团聚体有机碳含量(39.90%~161.8%)及胡敏素含量的增幅最大,0—10 cm土层胡敏素含量显著提高了87.2%~271.7%。与NT相比,NS、NSP和NB处理均提高了土壤团聚体的稳定性和玉米籽粒产量,其中NSP处理的提升效果最显著,0—10、10—20 cm土层土壤团聚体平均重量直径(MWD)分别增加了48.6%和73.5%,几何平均直径(GMD)分别增加了59.2%和63.1%,2021年玉米籽粒产量增加了25.8%。2)各粒径水稳性团聚体有机碳中,均以胡敏素的比例最高,达37.6%~91.3%。与NT相比,NB处理显著提高了大部分粒径水稳性团聚体腐殖质的胡敏酸与富里酸之比(HA/FA),其中在0—10 cm土层微团聚体提高幅度最大,为80.2%,地膜覆盖(NP和NSP处理)降低了腐殖质HA/FA (6.8%~27.6%),各处理粉黏粒胡敏酸E4/E6值显著降低(4.2%~6.6%)。【结论】免耕条件下,秸秆覆盖和施用生物炭(NS、NSP和NB)可提升各粒径团聚体的有机碳含量,提高团聚体的稳定性和玉米产量,但对有机碳的腐殖化程度影响不同。单独秸秆覆盖提升黑垆土腐殖质的胡敏酸和富里酸含量效果最大,生物炭施用主要提升了各粒径团聚体有机碳中的胡敏素含量和胡敏素比例,秸秆和地膜二元覆盖对团聚体的稳定性和玉米籽粒产量的提升幅度最大,而且能够提高有机碳含量,是免耕条件下最佳处理。

添加外源有机物料和黏土矿物对菠菜生长及土壤理化性质的影响

【目的】快速提高粗质地贫瘠土壤的有机质量,增强其在土壤中的稳定性,提升与维持土壤肥力。【方法】选择菠菜作为供试作物,试验设8个处理,包括对照(H0)、木本泥炭(HW)、生物炭(HB)、褐煤(HC)、腐植酸(HH)、木本泥炭+膨润土(HWb)、木本泥炭+伊利石(HWa)和木本泥炭+高岭石(HWg)。探究在粗质地黄绵土中添加不同外源有机物料和黏土矿物对植物生长和土壤理化性质的影响。【结果】与H0处理相比,单施外源有机物料的HW、HB、HC处理和HH处理对菠菜生长、产量和土壤理化性质有改善作用,HB处理收获期菠菜净光合速率、株高、叶面积和产量分别显著提高了21.5%、23.5%、69.5%和70.9%,收获期土壤有机质量和全氮量分别显著增加了236.2%和20.7%;HH处理收获期土壤pH值显著降低了16.8%,菠菜产量仅提高4.7%。与HW处理相比,添加黏土矿物的HWb、HWa、HWg处理菠菜产量分别提高了22.7%、9.0%、9.0%,土壤有机质量分别增加了33.5%、2.4%和27.0%。【结论】在单施有机物料的处理中,添加生物炭对粗质地土壤培肥效果最好;在添加黏土矿物的处理中,木本泥炭添施2∶1型胀缩性黏土矿物膨润土对菠菜的生长具有良好促进作用,并且可显著提高粗质地土壤肥力水平,稳定土壤碳库,具有一定的应用推广价值。

基于最小数据集的青藏高原南北部不同土地利用方式土壤质量评价

为了评估青藏高原南北部林地、草地和农地的土壤质量状况,明确3种土地利用方式下生产力水平的关键影响因子,在青藏高原南部和北部采集了101个(0~30 cm)土壤样品测定土壤理化性质,通过主成分分析选择3个指标作为最小数据集(MDS),综合评估青藏高原南北部土壤质量。结果表明:3种土地利用方式下土壤理化特性在青藏高原南、北部差异显著。北部土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均高于南部,且南北部的林地SOM、TN含量均显著高于农地和草地。土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量表现为农地>林地>草地,且在南部差异显著,而南北部硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量均表现为林地最高。农地的土壤容重(BD)和电导率(EC)显著高于草地和林地,且北部农地和草地的BD和EC高于南部。南部草地pH显著高于林地和农地,北部林地pH最高。北部土壤质量选取指标为SOM、AP和pH,林地、草地和农地的土壤质量指数依次为0.56、0.53和0.47;南部选取指标为SOM、全磷(TP)和NH_(4)^(+)-N,草地、林地和农地的土壤质量指数依次为0.52、0.51、0.48,采用全量数据集与最小数据集得到的土壤质量指数之间呈极显著相关,回归系数为0.69。青藏高原南北部土壤质量均为Ⅲ级,有机质是限制该区土壤质量的主要指标,结果可为评估青藏高原地区土壤质量和生态恢复提供科学依据。