秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响

为明确秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响,设置秸秆覆盖还田(FG)、秸秆翻埋还田(FM)和秸秆不还田翻耕(FD)3个处理,测定土壤含水量、水分特征曲线、容重、硬度、土壤三相比及结构稳定性等参数。结果表明:(1)秸秆覆盖还田可显著提高春季耕层(0~30 cm)土壤含水量,较秸秆不还田翻耕处理增幅为11.17%~150.84%;不同处理耕层土壤在水吸力中吸力段土壤含水量变化曲线平滑,秸秆覆盖还田处理具有较高的土壤持水性。(2)秸秆还田能显著提高土壤水分有效性,与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆覆盖还田处理0~10 cm土层土壤田间持水量提高4.85%~11.03%,土壤凋萎系数提高10.85%~18.00%;秸秆翻埋还田处理0~10 cm土层土壤重力水增加9.65%~80.73%。秸秆翻埋还田提升了土壤供水能力,土壤比水容量较秸秆不还田翻耕处理增加4.8%~10.0%。(3)与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆还田降低了收获后土壤紧实度,降低幅度为0.18~0.31 MPa;秸秆覆盖还田增加表层土壤容重,降低土壤孔隙度,促进三相结构趋于合理,显著增加土壤结构稳定性。(4)皮尔森相关分析表明,三相比R值与结构距离(r=0.73*)、土壤容重(r=0.70*)相关性显著,在一定范围内三相比R值的增加有利于改善并促进土壤结构稳定。综上可知,东北黑土农田实施秸秆还田是提高春季土壤含水量、增强土壤持水性、提升土壤供水能力、调节土壤紧实性、调控土壤三相比、改善土壤结构和提高土壤宜耕性的有效措施。

潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征

【目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦–玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”进行,连续26年施用不同量磷肥,处理间土壤磷积累量差异很大。利用单个处理或两个处理耕层土壤混合的方法,制备Olsen-P含量分别为6.7、14.3、27.6、55.4、72.3 mg/kg的土壤(分别记为L1、L2、L3、L4、L5),用于进行微区耗竭试验,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作。在耗竭试验的5年间,测定了土壤全磷、Olsen-P和各磷库组分含量。【结果】潮土磷库中无机磷占比超过90%,L5处理土壤中的有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt含量分别为L1的5.0、3.5、2.8倍。L1处理(缺磷土壤)的有效磷组分在全磷中的比例仅为10.4%,而难利用磷组分(C.HCl-Pt, Residual-P)的比例高达24.0%;L5处理(高磷土壤)有效磷组分比例高达20.6%,难利用组分比例低至14.3%。缓效磷组分(D.HCl-Pi)在全磷中的比例基本维持在66%。有效磷水平高于农学阈值(L2处理)之后,Resin-P组分才开始增加,增加量占有效磷库增加量的17.3%~22.6%。磷库耗竭过程中,有效磷库是作物吸收的第一磷库,且以Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi的先后顺序被利用。Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi每消耗1 mg/kg,Olsen-P分别减少1.3、0.7和1.0 mg/kg。有效磷库组分与缓效磷库、难利用磷库组分可以互相转化。5年耗竭过程中,L1处理有18.0 mg/kg难利用磷转化为D.HCl-Pi,L2、L3处理分别有22.3和7.2 mg/kg D.HCl-Pi转化为有效态磷,提升了土壤累积磷素的生物有效性;而L4、L5处理分别有29.9和43.1 mg/kg有效态磷组分转化为D.HCl-Pi,降低了土壤累积磷的生物有效性。【结论】随着土壤Olsen-P水平的提高,有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt占比增加,难利用磷库占比减少,而缓效磷库占比高且稳定。有效态Resin-P在Olsen-P超过农学阈值后才开始累积。作物吸收可促进缺磷土壤难利用磷库组分转化为缓效磷库组分,中磷土壤缓效磷库组分转化为有效磷库组分,最终土壤累积磷素均被活化利用;而高磷土壤中30%以上的有效磷库组分被转化为缓效磷库组分,作物奢侈吸磷量显著增加,造成一定的磷肥养分浪费。中磷土壤是维持磷资源高效利用和作物高产的最佳磷库组成状态。

水稻土微生物群落、酶活性及理化性质对有机肥、石灰连续施用的响应

【目的】探究水稻土微生物群落、酶活性及理化性质对有机肥、石灰连续施用的响应规律,为培育健康水稻土提供理论依据。【方法】于2014年冬季,选取湘东双季稻区典型酸紫泥田,分别进行了连续施用鸡粪发酵商品有机肥、生石灰的大田试验。每年早、晚稻翻耕前各撒施一次有机肥、石灰,施用量均为2.25 t/hm^(2),分别以不施有机肥、石灰的处理为对照。在处理后第3年(2017年)和第7年(2021年)晚稻黄熟期,采集表层(0—15 cm)混合土壤样品,测定土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)含量、酶活性及理化性质,筛选指示性强、响应敏感的土壤指标。基于土壤理化性质与生物学性质间的相互关系,构建结构方程模型,解析土壤PLFAs含量与酶活性对有机肥、石灰处理的响应机理。【结果】与对照相比,有机肥连施3年后,土壤革兰氏阴性菌(G^(-))PLFAs含量提高23%,革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌值(G^(+)/G^(-))因而降低29%;连施7年后,总PLFAs、细菌、革兰氏阳性菌(G^(+))和放线菌PLFAs含量分别提高16%、13%、28%和38%,腐生真菌PLFAs含量降低19%,而G^(-)菌PLFAs含量、G^(+)/G^(-)均与对照无显著差异。石灰连施3年后,土壤微生物类群PLFAs含量平均降低30%,连施7年后,平均降幅增至36%。有机肥施用3年后,土壤脲酶活性提高了29%;施用7年后,土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性分别显著提高了63%、82%和39%。连施石灰3年,脲酶活性显著提高25%,连续施用7年则显著降低39%,对其他酶活性无显著影响。有机肥连施3、7年,土壤通气孔隙度分别增加了14%、33%,有机质总量分别增加了12%、7%,3个活性有机碳组分平均分别提高29%、69%;pH和碱解氮、有效磷、速效钾含量无显著变化;连续施用石灰3、7年,土壤pH分别提高0.6、0.6个单位,而通气孔隙度分别显著降低了47%、28%,总有机质和易氧化有机碳含量无显著变化,细颗粒有机碳含量分别提高了24%、9%,粗颗粒有机碳含量分别提高了100%、21%,施用石灰3年对速效养分含量无显著影响,施用石灰7年土壤碱解氮含量显著降低而有效磷含量显著增加。土壤物理、化学、生物学指标对连续施用有机肥的响应比值以正值为主,对连续施用石灰的响应比值以负值为主,土壤生物、化学指标对连续施用有机肥7年的响应比值较3年趋向更高正值,而对施用石灰趋向更高负值,达到17%~149%。结构方程分析结果表明,连续施用有机肥主要通过增加粗颗粒有机碳含量提升土壤易氧化有机碳,提升微生物总PLFAs含量和脲酶活性,而随着石灰累积用量的增加,降低土壤通气孔隙度、粗颗粒有机碳和碱解氮含量,降低土壤微生物总PLFAs、脲酶活性。【结论】长期连续施用有机肥可持续改善土壤通气性,增加有机质积累,提高土壤物理、化学和生物学性质,短期施用石灰有利于改善土壤物理、化学和生物学性状,但长期连续施用则降低石灰的正向效果。粗颗粒有机碳对土壤生物和化学性状响应有机肥、石灰连续施用的影响最为关键,具有预测土壤健康的潜能。

玉米基肥期农田土壤氨挥发量与近地表氨浓度相关性研究

农田氨排放量与近地表氨浓度密切相关,但两者能否相互转换还缺乏系统研究。基于此,以近地表氨浓度经典方法(被动法)为主要使用方法,以传统海绵法为对照方法,在豫南砂姜黑土开展5种典型施肥处理玉米季基肥期氨排放量与近地表氨浓度的相关性研究。结果发现,不同施肥处理的氨挥发峰值均出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,第8天之后基本与对照无明显差异;不同处理的氨累计排放量差别较大,排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,累计排放量分别为7.68、5.48、3.37、2.78和0.22 kg·hm^(-2);同时发现,不同施肥处理近地表氨浓度也有相同趋势,峰值同样出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,平均氨质量浓度排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,均值分别为17.5、11.6、10.7、8.21和1.70μg·m^(-3)。线性相关性分析表明,施肥后前8 d不同施肥处理的氨挥发量与近地表氨浓度的线性相关性较强,而8 d之后两者的相关性较弱,说明近地表氨浓度和农田氨挥发量的相关性与农田氨挥发量的高低有关。除此之外,不同方法中被动法对低施氮量和缓释肥的估算优于排放因子法,而排放因子法对高施肥条件下氨挥发量的估算优于被动法。整体而言,被动方法估算氨挥发量的相对误差介于-15.9%-17.5%之间,排放因子法相对误差介于-54.3%-81.8%之间,被动方法明显具备更高的估算精度。以上结果说明,被动方法可以潜在替代传统氨监测方法估算大区域农田氨挥发量,但估算精度主要集中在高氨排放期。

水分优化管理对稻虾共作模式水稻产量及土壤还原性物质的影响

通过探索水分优化管理对稻虾共作模式水稻产量及土壤还原性物质的影响,为该模式下水稻水分管理和土壤改良提供科学依据。在水稻直播和机插两种种植方式下,分别设置以水稻分蘖后期和成熟期两次重晒田等措施为主的水分优化管理处理、以水稻分蘖后期和成熟期两次轻晒田等措施为主的水分常规管理处理,于湖北省潜江市采用田间定位试验开展研究。结果表明,在水稻直播和机插条件下,水分优化管理相对于常规管理平均增产率分别为8.5%和9.4%,增产效果均达到显著水平。相对于常规管理,水分优化管理对水稻有效穗数和每穗粒数的正效应大于结实率和千粒质量。水稻分蘖后期,水分优化管理相对于常规管理0~10 cm土层亚铁含量下降40.8%~41.8%,0~20 cm土层还原性物质总量下降45.1%~46.4%;与分蘖后期相比,水稻收获后0~20 cm土层亚铁和还原性物质总量总体呈下降趋势。由此表明,稻虾共作模式下分蘖后期和成熟期两次重晒田等水分优化管理措施能够显著增加水稻产量,缓解土壤潜育化程度。

农田土壤有效态中量微量元素的时空变化特征研究

基于2019年的耕地地力调查监测点,分析农田土壤有效态中量微量元素含量及区域分布特征,结合分级标准和缺素临界值,揭示当前土壤中量微量元素丰缺状况;并对1983年、2004年的土壤的中微量元素有效态含量进行分析。结果表明:现阶段上海市奉贤地区农田土壤有效态中量微量元素养分中Av-S含量为20—30 mg∕kg,Av-Si>300 mg∕kg,Av-Cu 4—6 mg∕kg,Av-Zn 2—3 mg∕kg,Av-Fe 100—150 mg∕kg,Av-Mn 30—40 mg∕kg,Av-B 0.75—1 mg∕kg,Av-Mo 0.1—0.15 mg∕kg,平均含量依次为20.04 mg∕kg、390.92 mg∕kg、4.31 mg∕kg、2.42 mg∕kg、131.08 mg∕kg、34.74 mg∕kg、0.95 mg∕kg和0.13 mg∕kg,分别处于土壤养分分级标准(5级)的第3、1、3、2、2、2、2、3级。这8种中微量元素变异系数均为中等变异强度,以Av-Fe(90.39%)最大。在1983年、2004年、2019年三个时间上,除Av-Mo含量整体变化较为平稳,缺素现象在不断加剧(目前缺素面积达73.68%)外,其余中微量元素在整体上有不同程度的增减,无缺素现象或缺素面积在减少。中量元素Av-S和Av-Si含量变化为一降一升,两者均在果园中高于其他土地利用方式;微量元素Av-Cu、Av-Fe、Av-Mn总体含量比较丰富,无低于临界值田块,在空间分布上为条状或斑状分布,呈自西往东逐渐减少格局,其菜地中的含量要低于粮田和果园;Av-Zn和Av-B含量在年际间不断提高,菜地中的含量普遍较高,区域分布上呈现相反趋势,Av-Zn为中部高东西部低,而Av-B为东西部高于中部。同时土壤多个微量元素间存在较高的相关性,Av-Cu、Av-Zn、Av-Fe、Av-Mn间表现出正相关性,它们也受土壤SOM和pH影响较大,其中Av-Cu受SOM、Av-Mn受pH作用最明显。研究结果可为本区不同土地利用方式及区域分布的土壤养分管理和中微肥合理搭配提供依据。

泥石流频发区不同土地利用类型下土壤分形维数与理化性质的关联度

为综合评价泥石流频发区不同土地利用类型下土壤的结构稳定性,本研究以蒋家沟为例,选取耕地、草地、林地为研究对象,裸地作为参照,基于分形理论分析了不同土地利用类型下土壤的分形特征,利用主成分分析方法,分析了影响土壤结构稳定性的主要影响因子,同时利用关联耦合度方法构建了土壤分形维数与理化性质间的耦合模型。结果表明,不同土地利用类型下土壤的分形维数介于2.71~2.75,0.5~2 mm土壤颗粒含量决定了不同土地利用类型下土壤的分形维数;土壤颗粒的分形维数与土壤碱解氮、容重、有机质含量显著相关,两者之间属于中等关联,土壤理化性质对分形维数的影响大小依次为容重>碱解氮>有机质;分形维数与理化指标的系统耦合度属于弱协调,未达到最佳状态;不同土地利用类型的系统耦合协调程度按大小排序为林地>草地>耕地>裸地。研究结果表明,增加植被覆盖和减少人为扰动有利于稳定的土壤结构形成。研究结论可以为流域植被恢复及土壤结构特征描述提供一定的理论依据。

干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状及真菌群落变化特征

探明干旱砾漠区不同微地貌单元土壤性状、真菌群落组成特征及其变化驱动因素,对于该区土壤真菌群落构建机制的理论研究和针对性生态损伤修复策略制定的实践指导具有重要意义。本文首先对比了干旱砾漠区4种微地貌单元(风蚀残丘、砾漠戈壁、河谷和风沙地)土壤理化性质、真菌α多样性及群落组成的变化特征,再结合不同微地貌单元植物群落特性和微气象因子测定,探究了各微地貌单元影响土壤真菌群落的主要生态因子。结果表明:(1)干旱砾漠区土壤均为砂质土壤,其中风沙地砂粒含量最大且黏粒含量最小,而河谷土壤粒径组成则相反;河谷和砾漠戈壁之间土壤容重和有机质含量无显著差异但显著高于其他两种微地貌单元;河谷土壤可溶性盐含量显著低于其他微地貌单元21.4%,但土壤含水量显著高出39.3%;速效养分中除砾漠戈壁的速效氮与速效钾、风蚀残丘的速效磷含量显著较低外,其他微地貌单元速效养分并未表现出显著性差异。(2)土壤真菌α多样性中,Shannon-Wiener指数、Pieloue指数和Simpson指数均表现为在风沙地显著降低而其他微地貌单元差异不明显,但Chao1多样性指数没有显著差异;真菌群落组成在门水平上,不同微地貌单元都以子囊菌门和担子菌门为优势菌门,其中子囊菌门在砾漠戈壁和风蚀残丘优势度最大,担子菌门在河谷占比最大;在属水平上,风蚀残丘的新凸轮孢菌属、暗茎草属,砾漠戈壁的新凸轮孢菌属、光黑壳,河谷的曲霉属、链格孢属,风沙地的金银花属、新凸轮孢菌属分别为各地貌单元土壤真菌群落优势属。(3)土壤含水量、有机质、速效氮、可溶性盐是影响干旱砾漠区不同微地貌单元土壤真菌群落结构变化的共同关键因子,风沙地的土壤机械组成、风蚀残丘的地表温度、光辐射强度、砾漠戈壁的地表风速和河谷的地表植被生物量分别为各自地貌单元影响土壤真菌群落的差异化生态因子。

生物炭对土壤磷素有效性的影响研究进展

生物炭是生物质在限制供氧条件下,经300~700℃热解炭化加工而成的结构稳定的富碳产物。生物炭也是一种优质的土壤改良剂,有助于提高土壤磷素的有效性。为探明生物炭对土壤磷素有效性的影响,现对土壤磷素的形态和有效性以及生物炭的磷素特性进行了分析,并对生物炭影响土壤磷素有效性的3个途径进行了探讨,以期为施用生物炭活化农田土壤磷素提供相关理论指导。

施肥类型对茶园土壤酸度的影响研究

【目的】茶园土壤酸化是当前茶叶生产中面临的重要问题。研究施肥类型对茶园土壤酸度的影响,为茶园土壤酸化阻控和改良提供理论依据。【方法】对比福建省周宁县17个定位监测茶园2013年和2021年土壤酸度变化,并根据相应茶企施肥档案资料,将茶园施肥类型划分为无机型(纯化肥施用)、有机无机型(有机肥和化肥配合施用)、有机型(纯有机肥施用)等3种类型,分析不同施肥类型对茶园土壤酸度的影响。【结果】2013—2021年,无机型肥料管理模式茶园0~20 cm、20~40 cm土层土壤pH平均值分别降低0.26和0.24个单位,年均降低0.033和0.030个pH单位,土壤酸化程度加剧。有机无机型茶园土壤pH分别提高0.19和0.20个单位,年均提高0.024和0.025个pH单位;有机型茶园土壤pH分别提高0.39和0.23个单位,年均提高0.048和0.028个pH单位,土壤酸化得到缓解和改良。茶园土壤pH变化速率与化肥施用量呈极显著的正相关关系,而与有机肥施用量呈极显著的负相关关系,施氮量增加加速茶园土壤酸化,增施有机肥可以减缓和改良土壤酸化。茶园土壤pH变化速率与初始土壤基本理化性状相关关系不显著。【结论】施肥类型是影响茶园土壤酸度变化的主要因素。在茶叶生产中,可通过控制化肥施用量,增加有机肥施用量来阻控和改良茶园土壤酸化。

有机肥替代部分化肥对油菜产量和品质、肥料利用率及土壤性质的影响

揭示化肥减量与有机无机肥配施对油菜产量、品质和土壤养分的影响规律,为油菜生产提质增效提供理论依据。以甘蓝型油菜“浙油938”和“赣油杂8号”为试验材料,设置对照不施肥(CK)、常规施肥(T1)、优化施肥(T2)、有机肥替代15%化肥(T3)、有机肥替代30%化肥(T4)5个处理,研究有机肥替代部分化肥对油菜产量及品质、肥料农学利用率和土壤理化性状的影响。结果表明,相比于常规施肥和优化施肥,施用有机肥能够显著提高油菜的产量和肥料农学利用率,当有机肥替代率达到30%时,油菜的增产率最高,为36.24%~46.36%;此时,油菜的品质较高,含油量和饱和脂肪酸含量分别为38.6%和5.77%。此外,T4处理能够提升土壤质量,改良土壤结构,活化有效养分,进而提高土壤肥力,碱解氮、有效磷和速效钾含量较常规施肥分别提高了6.70%~34.27%、9.25%~17.00%和32.45%~83.78%;土壤pH值和阳离子交换量较常规施肥分别提高了2.73%~4.22%和12.65%~55.33%,土壤容重降低了5.79%~16.30%。化肥减量与有机肥配施能够提高油菜产量,改善油菜品质,且提升土壤养分含量。该试验条件下以有机肥替代30%化肥处理的效果最佳,能够促进养分的循环利用,兼顾油菜优质丰产和土壤良好理化特性。

农牧交错区不同撂荒年限对农田土壤的影响

为研究撂荒年限对农田土壤的影响,本试验于8月植物生长旺季进行,选取未撂荒农田(CK)、撂荒7年(7a)、15年(15a)和30年(30a)的农田采集土壤样品,室内计算分析土壤理化特征的变化规律,结果表明,撂荒显著提高了土壤容重,降低了土壤孔隙度和土壤pH。与未撂荒地对比,撂荒显著提高了土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、全氮(Soil total nitrogen,TN)和全磷(Soil total phosphorus,TP)的含量。因此,长期撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用。不同撂荒年限土壤含水量与土壤养分指标均呈显著正相关,长期撂荒下更少的蒸散耗水量减少了土壤水分的损失,使土壤养分得到了积累。本研究可为坝上农牧交错带撂荒地的合理规划提供理论支撑。

长期不同秸秆还田措施对土壤供磷能力的影响

研究潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系下长期不同秸秆还田措施对土壤磷素吸附解吸特性的影响,以期为提高该地区土壤供磷能力提供理论依据。依托山东禹城长期定位试验(始于2007年),研究了秸秆不还田(CK)、小麦秸秆单季还田(W)、玉米秸秆单季还田(M)和小麦玉米秸秆双季还田(D)4个处理对土壤有效磷含量和土壤磷吸附解吸特性的影响。结果发现,与CK相比,3种秸秆还田均显著提高了土壤有效磷含量,W、M和D处理有效磷含量分别增加了47.5%、15.4%和12.2%,而土壤交换性钙含量分别降低了49.1%、30.5%和31.7%。不同秸秆还田措施均对潮土磷吸附特征产生了影响:与CK相比,秸秆还田处理均能显著降低土壤对磷的吸附,W、M和D处理土壤磷平均吸附量分别下降了10.7%、7.5%和5.1%;单季秸秆还田处理W的土壤最大吸磷量(Q_(m))显著低于CK处理,但M和D处理土壤Q_(m)与CK没有显著差异;秸秆还田处理的磷吸附饱和度(DPS)均有所增加,但仅单季秸秆还田处理(W和M处理)的磷吸附饱和度显著高于CK。3种秸秆还田处理均显著提高了土壤磷解吸能力,各处理土壤磷解吸率表现为W>D≈M>CK,而秸秆还田处理均显著降低了土壤磷解吸滞后系数(HI),规律表现为CK>D≈M>W。相关性分析结果显示,土壤交换性钙含量与土壤磷吸附解吸能力显著相关。以上结果说明,在石灰性潮土中,单季和双季秸秆还田均能减少土壤对磷的吸附及增加其对磷的解吸能力,从而提升土壤供磷能力,且小麦单季秸秆还田效果优于其他两个秸秆还田处理。降低土壤中交换性钙对磷的固定可能是秸秆还田提高土壤磷有效性的重要途径。

微生物菌剂与氮肥配施对紫花苜蓿生长及土壤性质的影响

为获得河西地区紫花苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地上的最佳施肥组合。以‘惊盛’紫花苜蓿品种为试验材料,研究微生物菌剂与氮肥减量配施对紫花苜蓿植株生长、营养品质及土壤理化性质的影响,结果表明:与全量氮肥(CK)相比,微生物菌剂与氮肥减量处理的紫花苜蓿株高、干草产量无显著差异;与CK相比,C8,G8,C7和G7处理的紫花苜蓿粗蛋白、粗脂肪、中性和酸性洗涤纤维含量无显著差异,其中G7处理的紫花苜蓿粗蛋白含量最高;微生物菌剂与氮肥减量处理增加了土壤铵态氮含量(P<0.05),而土壤有机质、速效磷、含水率和pH值差异不显著;与CK相比,G7处理显著增加了土壤碱性磷酸酶活性(P<0.05)。通过对不同施肥处理的紫花苜蓿生长、营养和土壤指标的综合分析,综合表现最好的为G7(根瘤菌剂与氮肥减量30%),有利于减少河西地区氮肥用量,为河西地区紫花苜蓿的科学施肥提供依据。

木醋液改良盐碱土的研究进展

盐碱土是全球耕地的重要组成部分,由于土壤含盐量、碱化度的增加,土壤的理化结构变差、保水保肥能力降低。改良盐碱土是促进土壤利用、提高土壤农业生产能力及土壤综合效益的重要方法之一。木醋液作为富含有机酸类物质的改良剂在盐碱土改良方面具有独特优势,关于木醋液直接作用于作物来影响作物产量、品质的研究较多,但是对土壤尤其是盐碱土改良作用系统研究较少。本文通过综合分析近年来木醋液在盐碱土理化性质、养分利用、碳氮循环和微生物作用方面的研究进展,总结了木醋液在盐碱地改良中的潜在作用机制,并对木醋液在盐碱地的研究、应用前景进行展望,以期为木醋液资源回收利用和盐碱地的生态治理提供思路。

土壤含水率对豫中植烟土壤微生物群落多样性及氮循环功能基因丰度的影响

为揭示豫中典型浓香型烤烟产区植烟土壤氮素矿化动态变化、土壤微生物多样性以及氮素循环功能基因对水分条件的响应特征,通过室内培养法研究50%(H-50%)、65%(H-65%)和80%(H-80%)持水量条件下,河南许昌植烟土壤细菌和真菌群落功能多样性的差异。结果表明,H-65%处理土壤的无机氮矿化量及矿化速率均高于其他处理。在土壤细菌中,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为优势菌门(相对丰度>3%),其中,H-80%处理中变形菌门的相对丰度显著高于其他处理,而厚壁菌门的相对丰度显著低于其他处理;H-50%处理中放线菌门、绿弯菌门的相对丰度显著高于其他处理。在土壤真菌中,子囊菌门(Ascomycota)占土壤真菌总OTU(operational taxonmic units)数的90%以上,其相对丰度随土壤含水率增加呈倒“V”的变化趋势。LEfSe(LDA effect size)分析结果表明,各处理在细菌属水平共检测出6种活性生物标志物(LDA值>3.5)。细菌群落具有丰富的功能多样性,一级功能层表现为代谢方面较活跃,二级功能层的功能基因丰度在不同含水率条件下发生明显变化;与固氮过程相关的固氮酶基因nifK、nifD、nifH的相对丰度在不同处理中表现为H-50%>H-65%>H-80%,反硝化过程相关基因norB、nirK、nosZ的相对丰度均在H-65%处理最高。综合来看,合理调控土壤含水率可以有效调节豫中烟区土壤氮素矿化动态、土壤微生物群落功能多样性以及氮循环相关功能基因的丰度。

秸秆还田与氮肥运筹对农田土壤可溶性氮组分的影响

为探究秸秆还田配施氮肥对农田土壤可溶性氮转化特征的影响,研发东北冷凉区土壤氮素供应能力提高的秸秆还田技术,采用田间连续定位试验,对比分析了秸秆还田方式(不还田、粉碎翻压还田、堆腐旋耕还田)与氮肥运筹(N 180、210、240 kg/hm^(2);氮肥基施、氮肥后移)作用下农田土壤无机氮(IN)、可溶性有机氮(DON)及可溶性全氮(DTN)的动态变化。结果表明,秸秆还田配施氮肥影响农田土壤可溶性氮组分含量,其作用行为受秸秆还田方式、施氮模式和生育时期的多重制约。秸秆还田配施低量氮肥(N 180 kg/hm^(2))土壤IN和DTN均低于无秸秆处理,而配施高量氮肥(N 240 kg/hm^(2))时高于无秸秆处理;秸秆还田土壤DON于生育前期(播种-拔节期)较无秸秆处理显著增加,而在生育中后期无规律性变化。随着施氮量增加,秸秆还田土壤IN和DTN显著增加,而DON仅于春玉米旺盛生长期(拔节期-灌浆期)显著增加。随着生育期推进,除秸秆堆腐旋耕还田土壤DON呈三峰曲线变化外,秸秆还田土壤IN、DON和DTN均呈双峰曲线变化,且峰值越来越低。由此可见,在东北农业产区,N 210 kg/hm^(2)用量下秸秆粉碎翻压还田配施15%氮肥的秸秆还田技术具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。

稻虾共作模式下克氏原螯虾对水稻土团聚体特征及有机碳分布的影响

为研究长期稻虾共作模式下克氏原螯虾对水稻土团聚体数量、稳定性以及土壤团聚体有机碳含量、分布的影响,本研究依托始于2014年的长期定位试验,设置冬泡无秸秆还田(W)、冬泡+秸秆还田(WS)和冬泡+秸秆还田+养虾(WSC)3个处理,采集各处理表层土壤样品,分析土壤团聚体及有机碳分布特征。结果表明:土壤水稳性团聚体以>1~2 mm粒级为主,在冬泡条件下秸秆还田处理显著提高了土壤中>2 mm团聚体比例、有机碳含量和有机碳贡献率,且增加了土壤团聚体平均质量直径;相对于冬泡+秸秆还田处理,冬泡+秸秆还田+养虾处理土壤>2 mm和>1~2 mm团聚体比例显著提高了19.8%和6.5%,而0.053~0.25 mm团聚体比例则显著下降了9.2%,且>0.25 mm的团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径分别提高了7.8%、20.6%和37.5%。冬泡+秸秆还田+养虾处理的土壤总有机碳、微生物量碳和颗粒有机碳含量较冬泡+秸秆还田处理分别显著提高了6.2%、34.0%和23.1%,且显著提高了<0.25 mm团聚体中有机碳的含量。研究表明,稻虾共作模式下克氏原螯虾养殖促进了土壤大团聚体的形成,增强了团聚体稳定性,增加了土壤有机碳及活性组分含量,尤其提高了微团聚体中有机碳含量,提升了土壤固碳能力。

长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和土壤有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,连续种植7年春小麦,施肥显著影响小麦产量及其水分利用效率,以化肥与有机肥配施(NPKM)处理效果最好,较单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)处理春小麦产量和水分利用效率分别增加了7.18%和7.82%、5.91%和3.83%;在定位施肥初期(前3年),NPKM和NPK处理的效果优于OM,在第4年三者无差异,而第5年及之后,NPKM和OM处理的效果明显好于NPK处理。长期NPKM和OM处理较NPK处理0~20 cm土层土壤有机碳含量分别显著增加了36.88%和31.98%,有机碳储量分别显著增加了31.17%~41.94%和27.80%~35.81%,表层0~10 cm的增加效果显著好于10~20 cm土层。不同施肥处理对0~20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,长期NPKM和OM处理较NPK处理土壤MBC分别显著增加了46.4%和28.7%,长期单施NPK处理可显著增加土壤MBC含量,但对有机碳影响不明显。综上所述,长期NPKM或OM处理可显著增加黄绵土小麦地土壤有机碳和MBC含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳增汇,提高小麦产量及其水分利用效率。

电感耦合等离子发射光谱法与钒钼黄比色法在有效磷含量测定中的应用比较

在农业生产过程中需要对土壤中的有效磷含量以及肥料中的有效磷含量进行检测,为配方施肥提供重要依据,有效磷检测方法的准确性是评判肥料质量高低、实现配方施肥的关键。研究对电感耦合等离子发射光谱法与钒钼黄比色法这两种有效磷检测方法的灵敏度和准确度进行了比较,明确了电感耦合等离子发射光谱法在213.6 nm条件下的磷检出限为0.05 mg/L,钒钼黄比色法在400 nm检测波长的灵敏度最高,检出限为0.32 mg/L。对两种检测方法的检测准确度进行比较,结果表明电感耦合等离子发射光谱法对不同浓度的有效磷检测准确度均高于96%,其准确度受磷浓度的影响小;传统的钒钼黄比色法检测准确度受磷浓度、检测波长影响较大,对磷含量低于5 mg/L的样品检测准确度下降,且低于电感耦合等离子发射光谱法的检测准确度。研究结果认为对于未知浓度范围的样品,钒钼黄比色法在400 nm波长检测条件下的检测结果较为理想。