黄土高原紫花苜蓿地土壤AMF群落结构及其组装机制

为揭示多年种植紫花苜蓿对土壤丛枝菌根真菌(AMF)群落结构和多样性的影响,本研究通过布设在黄土高原半干旱区的田间试验,基于2019年(L_(2019))、2012年(L_(2012))和2003年(L_(2003))建植的紫花苜蓿田,以农田玉米为对照,采用高通量测序和PCR技术,结合分子生态网络研究不同种植年限紫花苜蓿地土壤AMF群落组成和丰度,并基于零模型揭示了土壤AMF群落的组装过程。结果表明:黄绵土区AMF属于球囊菌门的1纲4目7科7属,球囊霉属、类球囊霉属和多孢囊霉属为紫花苜蓿地和农田土壤共有类群,且均以球囊霉属(65.15%~99.12%)为优势属,其主要贡献了不同处理分组中土壤AMF群落结构的改变。长期种植紫花苜蓿使和平囊霉属和无梗囊霉属消亡,但促生了双型囊霉属和盾巨孢囊霉属,其中双型囊霉属相对丰度表现为L2019处理显著高于其他处理(P<0.05)。网络关联分析发现,高丰度的球囊霉属和类球囊霉属之间呈现负相关,而低丰度的和平囊霉属和无梗囊霉属之间呈现正相关。基于零模型的AMF群落组装结果表明,农田与L_(2019)处理由确定性过程主导(66.67%),L_(2012)和L_(2003)处理由随机性过程主导(100%),这表明长期种植紫花苜蓿形成稳定的土壤环境使其随机性过程增加,利于维持人工草地生态系统功能的可持续性和稳定性。

黄土高原不同种植年限苜蓿土壤固氮微生物群落结构和丰度特征

生物固氮是紫花苜蓿(Medicago sativa)土壤氮素的重要来源,固氮微生物数量及其群落结构变化对土壤氮素供应和肥力维持起着重要作用。本研究采用Illumina MiSeq测序和荧光定量PCR技术,探究了黄绵土区玉米农田和不同种植年限[2019年(2年)、2012年(9年)、2003年(18年)]紫花苜蓿地土壤nifH固氮基因丰度、nifH固氮微生物群落结构和多样性,通过共现网络分析丰富和稀有固氮微生物的生态地位,耦合土壤理化性质明确影响固氮微生物群落结构的主导因子。结果表明,黄绵土固氮微生物nifH基因丰度为2.97×10^(6)~5.93×10^(6) copies·g^(-1)(干土),且表现为苜蓿地显著高于玉米农田。土壤样品经测序共获得有效序列176 367条,主要分布在5门、8纲、11目、15科、17属。门水平上,变形菌门和蓝藻门为主要优势类群;属水平以斯克尔曼氏菌属和固氮弧菌属为优势属。与玉米农田相比,多年持续种植紫花苜蓿显著提高了斯克尔曼氏菌属的相对丰度,但其随种植年限延长呈降低趋势。长期种植紫花苜蓿促生了固氮菌属、伯克氏菌属、弗兰克氏菌属、中慢生根瘤菌属、地杆菌属和慢生根瘤菌属等生理类群,同时也使得梭状杆菌属、红假单胞菌属和三离藻属消亡。RDA分析发现,固氮微生物不同种群对环境因子的响应并不一致,具有各自的生态位,但土壤全磷是影响土壤固氮微生物群落结构的主导环境因子,其次是有机碳和硝态氮。分子生态网络分析表明固氮菌生态网络中丰富类群占据生态系统核心地位,且物种间均为协同合作关系,群落结构相对稳定,对环境变化具有较强的适应能力。综上,黄土高原半干旱区种植紫花苜蓿显著提高了土壤nifH基因丰度,改变了固氮微生物nifH群落结构,该结果可为黄绵土固氮微生物多样性研究和紫花苜蓿适宜种植年限的确定提供基础数据和理论依据。

黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤微生物生物量碳和氮的影响

对典型黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域5年生刺槐、沙棘和杏树人工林及5、15和25年生刺槐人工林土壤进行比较研究,以揭示不同植被及恢复年限对土壤微生物生物量碳和氮的影响.结果表明:在5年生的3种人工林中,以沙棘林土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量最高;刺槐林土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著高于其他两种林地,分别为99.56和28.81mg·kg-1,其中MBC含量依次为:刺槐林>沙棘林>杏树林,MBN含量依次为:刺槐林>杏树林>沙棘林;土壤MBC/SOC依次为:刺槐林>沙棘林>杏树林,而MBN/TN为:刺槐林>杏树林>沙棘林,且差异均达到显著水平(P<0.05).随植被恢复年限增长,3种林龄刺槐林的土壤pH值下降,SOC、TN含量、电导率(EC)、MBC和MBN均呈增加趋势.在黄土丘陵沟壑区,种植刺槐比沙棘和杏树更有利于MBC和MBN含量的提高;随着刺槐种植年限的增长,MBC、MBN以及SOC和TN含量均呈增加趋势.

保水剂用量对土壤水分的影响

为确定保水剂的合理用量,于2008年5月在陕西米脂县进行保水剂不同用量玉米盆栽试验研究。盆栽试验设置了保水剂不同用量(0、30、40、50、60 g)五个处理及保水剂与风干黄绵土配比用量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%)6个处理,分别研究了保水剂不同用量与土壤水势、土壤含水量的关系及对土壤持水时间的影响。试验结果表明,土壤含水量高(>18%)时各处理土壤水吸力十分接近,在土壤吸水力相同时,随着保水剂用量的提高其土壤含水量也随着提高;保水剂用量越大的处理玉米存活的时间也越长,0.20%和0.30%处理玉米存活时间较对照长3 d;综合分析表明本试验中保水剂与黄绵土配比0.20%和0.3%应用效果较好。

黄绵土坡面土壤矿质氮素径流流失与入渗特征研究

采用人工模拟降雨的研究方法,研究了黄绵土坡面土壤矿质氮素径流损失与入渗规律。结果表明,径流损失是土壤矿质氮素流失的主要形式,土壤硝态氮是氮素径流损失的主要形态;土壤矿质氮素在地表流失过程中,随时间的延长累积流失量均不断增大,可用幂函数和对数函数方程进行模拟;降雨16h后,硝态氮发生深层渗漏现象比较明显;坡中部硝态氮发生向下迁移的现象相对严重,而铵态氮径流或泥沙损失主要集中在坡上和坡中部。

耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响

以设置在陇中黄土高原并已经进行了5年的田间定位试验为基础,采用蒋-顾石灰性土壤无机磷分级法,研究了不同耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响。结果表明,供试土壤中78.6%的磷以无机磷形式存在,且以Ca-P占绝大多数。无机磷各形态含量排列顺序为:Ca1-0P>Ca8-P>O-P>Al-P>Fe-P>Ca2-P。与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)均可降低土壤中的Ca8-P、O-P和0—5 cm土层中的Ca10-P含量,其中NTS最为明显;NTS处理可提高土壤中的Al-P、Fe-P含量。不同处理中,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P均以0—5 cm土层中含量最高,且随着土层的增加呈下降趋势;但是Ca10-P以5—10 cm土层含量最高;各处理O-P在土壤剖面中的变化没有显著差异。

黄绵土区甘蓝型冬油菜生产品质与土壤质量对不同配肥的响应

为探究黄绵土区不同肥料配施对甘蓝型冬油菜经济性状、产量品质及土壤化学性质的影响,以2因素4水平裂区试验设计主处理为不施有机肥和施有机肥,副处理为不施肥、氮肥单施、氮磷肥配施、氮磷钾肥配施8个处理,即CK、N、NP、NPK、M、MN、MNP、MNPK。结果表明:不同施肥处理对冬油菜生育期增延2~9 d,株高增加14.47~62.10 cm,单株总角果个数增多61.94~199.94个,增产507.20~2782.12kg/hm2,其中MNPK处理单株总角果数最多为268.00个,较对照增加293.77%,产量最高为3418.38kg/hm2,较对照增产437.26%,其他处理按产量排序为MNP、NPK>MN、NP>M>N,分别较对照增产2334.94kg/hm2、2229.90kg/hm2、1611.65kg/hm2、1578.64kg/hm2、939.38 kg/hm2、507.20 kg/hm2,增幅为366.98%、350.47%、253.30%、248.11%、147.64%、79.72%;M处理籽粒含油量最高达48.55%,较对照增加2.49%,蛋白质质量分数最低为18.23%,较对照降低4.14%,硫甙质量摩尔浓度仅M处理较对照显著降低10.25μmol/g,芥酸等其他籽粒品质未显著受施肥影响;冬油菜收获后各处理土壤全钾质量分数较种植前显著下降0.03%~0.24%,对照土壤有机质下降0.06%,NP处理有机质质量分数不变,其他处理有机质显著增加0.05%~0.67%。综合考虑,黄绵土区中以有机肥(7500 kg/hm2)和氮磷钾肥配施(N 150 kg/hm2,P2O575 kg/hm2,K2O 75 kg/hm2)处理对甘蓝型冬油菜的产量、经济性状、籽粒品质及土壤有机质的综合提升效果显著。

土娄土对十六烷基三甲基溴化铵的吸附研究

采用一次平衡法初步研究了土娄土对十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)的吸附机制。结果表明,土娄土对CTMAB的吸附等温线属于S型,吸附量和吸附力很大;pH增加,土壤对CTMAB的吸附量略有增加;CTMAB在土壤表面是多层吸附,以单分子或二分子缔合体的形式吸附于土壤表面;CTMAB在土壤-溶液体系的临界表面胶团浓度smc显著小于溶液体系CTMAB的临界胶团浓度cmc。

不同影响因素下砂夹垆土壤水分运动的模拟分析

为进一步认识砂夹垆土壤水分运动的基本规律,采用数值模拟的方法,研究夹层土质、夹层埋深、夹层厚度、初始含水率和压力水头对砂夹垆土壤水分运动的影响.结果表明,砂夹垆土壤水分运动与均质土存在较大差异,入渗过程表现为与均质土相同阶段、阻水减渗阶段和稳渗阶段;湿润锋进入夹层后,累积入渗量与入渗时间符合线性关系;土壤初始含水率和压力水头对砂夹垆土壤水分运动影响较小,夹层土质、夹层厚度和夹层埋深对砂夹垆土壤水分运动影响较大.在节水灌溉技术和工程防渗技术中,应重点考虑夹层质地、厚度和埋深.

黄墡土养分流失规律初探

以野外试验和室内分析相结合的方法,研究了黄土高原南部黄土侵蚀时养分变化的规律。结果表明,泥沙样中有机质、全氮、水解氮的含量均大于降雨前所采的坡地表土样。不同耕作措施相比,采用等高沟垄耕作养分流失浓度小、流失量最少。土壤养分的流失随雨强增大而逐渐增加,雨强达1.0mm/min上下时,流失浓度最大,后随雨强增大泥沙样中养分含量略有降低。

连续施用有机肥与化肥对黄绵土的培肥效应

连续８年的田间试验及室内分析结果表明：有机无机肥配施增产效应大于两者分别单施效应，有机肥与氮肥配施效果较好，联应值为正值，与磷肥配施效果较差，多数是负联应，与氮磷肥配施显示一定的增产优势。有机无机配施有明显的增肥效应，其中有机肥与氮磷配施效果最佳，施磷上壤有效磷增加，不施肥及单施氮肥土壤养分变化甚微或呈下降趋势。

氮磷钾肥施用量对庄薯3号维生素C含量的影响

为了提高庄薯3号维生素C的含量,对庄薯3号设立了肥料试验。结果表明,试验中3种肥料对维生素C含量影响的大小顺序是氮肥（x1）〉钾肥（x3）〉磷肥（x2）。庄薯3号维生素C含量大于120.0 mg·kg-1的施肥方案：施纯N163.41 kg·hm^-2-207.96 kg·hm^-2,施纯P2O598.03 kg·hm^-2-141.97 kg·hm^-2,施纯K2O 79.77 kg·hm^-2-111.66kg·hm^-2。图4,表4,参9。

长期不同施肥对黄绵土雨养农业区作物产量和养分效率的影响

以黄绵土雨养农业区长达37年(1981-2018)的土壤肥料长期定位试验为基础,选取其中2年,研究在黄绵土雨养农业区长期不同施肥对冬油菜、冬小麦产量和养分效率的影响。结果表明,施用有机肥和化肥的作物籽粒产量较不施肥(CK)明显增加,以有机肥配施化肥增产效应更显著。冬油菜和冬小麦的产量均以MNPK产量最高为2576.1和5542.2 kg/hm^2,均比不施任何肥料(CK)高552.01%和207.77%,其肥料贡献率为84.66%和67.67%;地上部N、P、K携出量均最多,分别为冬油菜(130.49、19.86、130.18 kg/hm^2),冬小麦(136.39、27.76、86.12 kg/hm^2)。冬油菜中N、P、K的收获指数分别为氮的收获指数在NPK为最高2.8%,其次在CK为2.79%,而P和K均为对照最高分别为3.8%和0.83%;冬小麦均为单施N最高分别为0.77%、0.75%、0.83%。N、P、K肥的表观利用率冬油菜为单施有机肥最高107%,P和K均以NPK最高分别为20%和130.13%;冬小麦表观利用率均以N、K最高为55.53%、56.72%,P是MN为最高27.54%,其余处理均在配施有机肥后有不同程度的降低。

黄土高原沟壑区谷坡农地侵蚀及产沙的^（137）Cs法研究

该文通过运用铯－１３７法对黄土高原沟壑区陇东南小河沟老谷坡农耕地侵蚀进行研究，定量地分析了其侵蚀及产沙。结果表明：在老谷坡农地内其土壤侵蚀量很大，但其输移率却很低，即其真正流失量较小，存在大量地内堆积。通过修建梯田，可使其流失量大大减小，梯田较坡耕地拦沙效益高出９６．５％。

安塞新修黄绵土农地有机质分解及土壤有效态养分变化

通过模拟试验研究了安塞黄绵土中有机质分解及土壤有效态养分变化。其结果是：１．土壤中加入的有机质分解率随温度、湿度升高而增加。其分解表现出快速与慢速两个阶段，各阶段的分解量与有机质的化学组成有关。２．土壤中原有的土壤有机质分解速度与半衰期成反比。若不向土壤中施加任何有机质，大约１８年左右，土壤中原有的有机质贮量要减少一半。３．新加入的有机质分解时，土壤有效态养分增加．但个别有效态稀土元素在减少。

耕作措施对玉米的影响

采用自然降水径流小区田间实测法,在典型黄土高原黄绵土种植区域研究了不同耕作措施对玉米主要性状及产量的影响。结果表明:优化施肥+全膜双垄沟播+免耕种植模式有效延长了玉米生育期,且各项经济性状表现最优,产量最高,籽粒产量达6 907.78 kg/hm2,较不施肥处理和常规施肥处理分别提高19.53%、13.06%,可视为黄土高原黄绵土种植区域坡耕地种植稀播作物的最佳模式。

新型保墒材料对黄绵土水分运移的作用机制研究

通过人工控水、自然蒸发试验 ,对高分子吸水剂和渗水膜两种保墒材料的抗旱作用机制进行了研究。结果表明 ,吸水剂与渗水膜在抑制土壤蒸发方面具有较强的互补性。吸水剂对土壤水分状况和蒸发性能的影响在于其对土壤水分物理性质的改善 ,并与用量和干旱过程密切相关。混剂土土壤容重略有增大 ,但最大持水量、总孔隙度并未减小 ,反而增大 ,同时 ,最小持水量、非毛管孔隙度及通气孔隙度均随吸土比增加而增大。混剂土对水分蒸发的抑制作用在含水量较高的干湿交替阶段远大于初始含水量较低的持续干旱阶段 ,且与用量成正相关。渗水膜覆盖对水分蒸发的抑制作用 ,随覆盖率提高而增大 ,但持续干旱阶段远大于干湿交替阶段。 Cl- 示踪表明 ,覆盖在显著削弱覆盖区及相邻非覆盖区非饱和土壤水分垂直向上流动的同时 ,增强了水分的水平移动 ,显著提高了相邻非覆盖区土壤的水分状况。

陕北黄土丘陵区土壤侵蚀遥感研究

在地形破碎的黄土丘陵沟壑区，利用不同时相的航空遥感信息，结合野外实测调查资料，求算淤地坝区间淤积量、平均侵蚀模数，研究分析淤积量与坝高、淤积厚、淤积面积之间的相关关系，探讨侵蚀模数求算方法、区域土壤侵蚀量估算等。经初步研究，取得了一定成果。

不同的施肥处理与耕作措施对玉米经济系数的影响

通过4年田间试验,在典型黄土高原黄绵土种植区域坡耕地开展不同耕作方式和不同施肥水平对玉米经济效益的研究,结果表明,施肥处理均比不施肥处理的经济指标和产量表现好,而优化施肥处理比常规施肥处理经济指标和产量表现优越,全膜覆盖栽培经济指标和产量较半膜覆盖栽培表现优越,而半膜栽培模式下,垄作比平作表现更加优越。而优化施肥+全膜双垄沟种植模式有效延长了玉米生育期,各项经济性状表现最优,产量最高,达到6686.68~9514.76 kg/hm2,较不施肥料和常规施肥分别提高49.96%~64.00%、22.44%~45.09%,差异显著。该模式施肥处理为本区域坡耕地种植稀播作物的最佳模式,既能使玉米稳产高产,同时又能显著降低地表径流N、P流失量,减少农田氮、磷污染。

黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀遥感调查制图与精度分析

根据黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀定量遥感调查制图,对土壤侵蚀强度的定量、土壤侵蚀的地学特征与遥感影象特征分析、侵蚀因子匹配定量制图进行了论述。制图结果表明:土壤侵蚀的地学分析与影象特征分析相结合是判别土壤侵蚀类型和侵蚀强度,进行定量制图的关键;用彩红外航片可满足1:50 000土壤侵蚀调查制图的精度要求。