季节性冻融对苹果梨园机械稳定性团聚体的影响

季节性冻融作用(季节交替)对土壤团聚体的影响是最直接和有效的。由于延边地区气候和地理位置的特殊性,果园土壤经历着反复冻融,使得土壤机械稳定性团聚体分布及粒级变化具有较强的地域特征。采用沙维诺夫法对季节性冻融前后苹果梨园土壤团聚体进行机械筛分并计算其平均重量直径、几何平均直径和粒径分形维数,探究季节性冻融前后各指标的变化,以期为指导苹果梨园土壤的改良提供理论支持。结果表明:季节性冻融后苹果梨园0~20 cm土层土壤团聚体变化明显,20~60 cm土层变化不明显;0~20 cm土层经冻融后大团聚体含量增加、小团聚体含量减少;20~60 cm土层冻融后大团聚体和小团聚体含量均减少、中等大小团聚体含量增加。栽植年限40 a及以下果园冻融后变化明显,40 a以上果园不明显。季节性冻融后苹果梨园0~20 cm土层土壤团聚体重量直径和几何直径显著增加,分形维数有变小的趋势。荒地与苹果梨园趋势相反,季节性冻融后,大团聚体(> 7 mm)显著减少,土壤团聚体重量直径和几何直径显著降低。

有机肥全量替代化肥对茶园土壤机械稳定团聚体无机氮分布特征的影响

为明确有机肥全量替代化肥对茶园土壤氮素肥力的影响机制。依托5 a茶园有机肥替代化肥试验,选取单施化肥(CF)和全量施用有机肥(OF)为处理,研究了以单施化肥(CF)对照,有机肥全量替代化肥对雨季和旱季茶园土壤理化性质、机械稳定性团聚体组成、团聚体无机氮分布特征的影响,并分析了团聚体无机氮分布的影响因素。结果表明:与CF处理相比,OF处理提高了雨季和旱季表层(0~20 cm)土壤pH值、有机质含量及全氮含量,2个处理雨季土壤pH值差异不显著(P>0.05);在雨季,OF处理下茶园表层土壤阳离子交换量、铵态氮和硝态氮含量低于或显著(P<0.05)低于CF处理,旱季则表现为OF处理显著高于CF处理(P<0.05),分别高27.02%,58.97%,266.84%。不同处理对0.25~2.00 mm和<0.25 mm团聚体质量百分比和GWD有显著影响(P<0.05);与CF处理相比,OF处理提高了0.25~2.00 mm团聚体质量百分比和GWD,降低了<0.25 mm团聚体质量百分比;季节对<0.25 mm团聚体质量百分比有显著影响(P<0.05)。不同处理团聚体铵态氮和硝态氮含量均表现为:<0.25 mm团聚体最高,0.25~2.00 mm团聚体次之,>2.00 mm团聚体最低;雨季OF处理各级团聚体铵态氮和硝态氮含量低于或显著低于(P<0.05)CF处理,而旱季OF处理显著高于CF处理(P<0.05);与雨季相比,旱季显著降低了CF处理下各级团聚体铵态氮和硝态氮含量(P<0.05),增加或显著(P<0.05)增加了OF处理下>2.00 mm团聚体铵态氮含量和各级团聚体硝态氮含量;不同处理下团聚体铵态氮和硝态氮储量占比均表现为0.25~2.00 mm团聚体最高(51.70%,51.14%),>2.00 mm团聚体次之(34.59%,35.51%),<0.25 mm团聚体最低(13.71%,13.34%);与CF处理相比,OF处理显著降低了雨季和旱季<0.25 mm团聚体铵态氮储量占比和旱季<0.25 mm团聚体硝态氮储量占比(P<0.05),显著提高了雨季0.25~2.00 mm团聚体铵态氮储量占比和旱季0.25~2.00 mm团聚体硝态氮储量占比(P<0.05)。相关性分析表明,茶园土壤团聚体铵态氮含量主要受土壤pH值、阳离子交换量和全氮含量的影响,茶园土壤团聚体硝态氮含量主要受土壤pH值、有机质含量和全氮含量的影响;进一步RDA分析表明,土壤pH值和阳离子交换量是土壤机械稳定性团聚体无机氮分布的主要影响因子。综上,茶园有机肥全量替代化肥有利于提高土壤有机质含量,协调雨季和旱季土壤氮素供应,促进大团聚体的形成和土壤无机氮的积累。

不同林龄橡胶林土壤团聚体分布特征及其稳定性研究

以西双版纳不同林龄橡胶林为研究对象,分析土壤团聚体的组成,并对其稳定性进行研究。结果表明,干筛情况下,随粒径的减小,土壤团聚体数量总体上呈现先减小后增大再减小再增大的反双峰趋势;湿筛情况下,随粒径的减小,10、30 a橡胶林土壤团聚体数量总体上呈先增加后减小再增加的趋势,而20 a橡胶林土壤团聚体数量总体上呈现与干筛情况下相同的趋势。粒径>5 mm团聚体含量随林龄增加呈先增加后减小的趋势,其中,20 a橡胶林团聚体含量最大,而粒径<5 mm团聚体含量则大体上呈相反趋势;且20 a橡胶林土壤粒径>0.25 mm的水稳性团聚体含量大于10、30 a橡胶林。20 a橡胶林土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均最大,且分形维数(D)值较小,说明20 a橡胶林结构稳定性最好,抗蚀性最强。种植年限对土壤团聚体稳定性具有很强相关性,尤其对表层土壤影响更为明显。

黄河宁夏段泥沙和灌淤土团聚体速效氮磷分布特征

为明确黄河上游宁夏段泥沙输入对农田灌淤土团聚体和土壤培肥的影响特征,在干流动态采集了5月(春灌)、8月(夏灌)、10月(冬灌)的沉积泥沙,以灌淤土为对照,测定了其机械稳定性团聚体及其NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、有效磷含量。结果表明,黄河宁夏段泥沙中<0.25 mm团聚体占70.8%~87.5%;>0.25 mm团聚体数量、平均重量直径和几何平均直径均为8月>10月>5月,泥沙团聚体稳定性显著低于灌淤土。泥沙团聚体无机氮以NO3--N为主,占78.9%~99.3%。泥沙1~2或0.5~1 mm团聚体有效磷含量较高。5、8月泥沙和灌淤土各粒径团聚体无机氮含量呈正相关,而在10月呈负相关。不同灌溉时期泥沙和灌淤土各粒径团聚体有效磷含量均呈负相关。因此,黄河宁夏段灌溉泥沙<0.25 mm微团聚体对灌淤土团粒结构影响较大,春灌时期不同粒径团聚体泥沙速效氮磷含量最高。

秸秆生物炭对红壤菜地土壤团聚体组成及其碳氮分布的短期效应

通过短期培养试验,设秸秆生物炭与红壤菜地风干土壤质量添加比为0、25、50、75和100 g·kg^(-1)(分别记为A1、A2、A3、A4和A5)5个处理,通过分析其机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的组成以及有机碳、全氮在不同粒级团聚体中的分配特征。结果表明:添加生物炭显著降低>2 mm粒级机械稳定性团聚体含量、土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、>0.25 mm团聚体含量(R_(0.25))和土壤团聚体破坏率(PAD)等机械稳定参数值,而对水稳定性团聚体没有显著影响。随着生物炭添加量的增加,土壤有机碳、全氮含量及C/N值均显著增加,同时各粒级团聚体碳、氮含量均逐渐增加,分别显著降低大团聚体和增加微团聚体的有机碳、氮贡献率。综上,添加生物炭可提高土壤有机碳和氮含量,通过调控土壤机械团聚体各粒级比例从而使得大团聚体有机碳和全氮贡献率降低,中微团聚体则增加,最终降低土壤团聚体机械稳定性。

天山中部天山云杉林土壤团聚体分形特征对地形因素的响应研究

采用干筛和湿筛法测定天山中部新疆农业大学天格尔校区不同地形条件(坡度、坡位、坡向、海拔)下天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)林土壤团聚体粒径质量分布,通过方差分析和相关分析研究不同地形对土壤粒径分形特征的影响并探讨分形维数与粒级分布的关系。结果表明,不同地形条件下,机械稳定性团聚体在2~0.5 mm颗粒含量最高,介于35.26%~46.61%,均值为39.54%;水稳定性团聚体在0.25~0.053 mm颗粒含量最高,介于20.58%~47.48%,均值为33.56%。不同地形条件下天山云杉林土壤机械稳定性团聚体分形维数为1.036~1.595,水稳定性团聚体分形维数为1.615~2.483。相关回归分析表明,机械稳定性土壤颗粒分形维数仅与0.25~0.053 mm粒径含量的相关性达到极显著水平(P<0.01),水稳定性土壤颗粒分形维数与2~0.5 mm、0.25~0.053 mm颗粒含量的相关性达到极显著水平(P<0.01),说明该研究区域内土壤分形维数主要由2~0.5 mm和0.25~0.053 mm粒径决定,其中0.25~0.053 mm粒径含量是影响该区域土壤粒径非均匀分布及分形维数值变化的主要因素。

减量施氮与间作大豆对甜玉米土壤团聚体及有机碳含量的影响

【目的】探究不同氮水平与间作大豆对甜玉米土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,为优化甜玉米//大豆带状复合种植技术体系、实现氮肥减量增效和农田固碳减排提供科学依据。【方法】依托甜玉米//大豆间作长期定位试验研究了施氮水平(N0-不施氮,N1-减量施氮300 kg/hm^(2)和N2-常规施氮360 kg/hm^(2))和种植模式(SS-甜玉米单作、S2B3-甜玉米//大豆2∶3间作和S2B4-甜玉米//大豆2∶4间作)对甜玉米产量、土壤团聚体以及有机碳含量的影响。【结果】施氮显著提高了甜玉米产量并降低了土地当量比,N1和N2处理的降幅分别为11.30%~14.59%和9.66%~10.73%,但减量施氮和常规施氮间无显著差异;施氮促进粗大团聚体(>2 mm)分解为细大团聚体(0.25~2 mm),显著降低甜玉米土壤团聚体稳定性、原土及各粒级团聚体有机碳含量和粗大团聚体有机碳贡献率。总体上,间作对土壤团聚体稳定性、原土及团聚体土壤有机碳含量无显著影响;但S2B3模式有提高甜玉米土壤团聚体稳定性的趋势,且在N0处理下S2B3处理的土壤有机碳含量显著高于其他处理。【结论】施氮显著降低了甜玉米//大豆间作系统土壤团聚体稳定性及有机碳含量,减量施氮与甜玉米//大豆2∶3间作在维持甜玉米产量稳定的同时有提高土壤团聚体稳定性和有机碳固持的潜力。

不同人工恢复林对退化红壤团聚体组成及其有机碳的影响

研究土壤团聚体的组成及其有机碳的分布,有助于从微观角度理解土壤结构与功能的相互作用。采用干筛法和湿筛法,研究南方红壤退化地实施人工恢复30年后,马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷+马尾松混交林(SP)和阔叶林(BF)3种典型林分在0~60 cm土层的团聚体组成及其有机碳分布特征,分析土壤团聚体有机碳与总有机碳相关关系。结果表明:各恢复林分土壤机械稳定性团聚体质量分数,以>2 mm粒径所占比例最大(均在60%以上),而在水稳性团聚体中,以<0.05 mm粒径占优势。不同林分土壤团聚体结构破坏率顺序依次为BF(53.38%~84.27%)>SP(52.22%~70.86%)>PB(22.70%~47.83%)。机械稳定性和水稳性团聚体有机碳质量分数均以PB最高,随着土层深度的增加,各林分土壤团聚体有机碳质量分数呈下降趋势。水稳性大团聚体(>0.25 mm粒径)有机碳质量分数总体高于相应土层的总有机碳质量分数,而微团聚体的(<0.25 mm粒径)则低于后者,说明有机碳对于大团聚体的形成和水稳性具有积极作用。土壤团聚体有机碳与总有机碳的相关关系分析表明,土壤团聚体有机碳的增加,对总有机碳的积累具有正面影响。保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤团聚体的数量和质量更高;因此,在红壤侵蚀退化地森林恢复初期,可通过适当密植、增加林下灌草覆盖等措施,增加有机碳的输入,促进团聚体的形成和稳定,从而加速了退化土地的土壤结构改善和功能恢复。该研究可为南方严重红壤退化地生态恢复中的林分类型选择和优化配置提供科学依据。

不同休闲期农田管理措施下季节性冻融对土壤团聚体的影响

【目的】评价我国西北地区季节性冻融对农田土壤物理性质的影响。【方法】在甘肃省石羊河流域民勤红崖山灌区,以小麦地、玉米地为代表,设计不同休闲期耕作措施和有无冬季储水灌溉处理,开展了冬季季节性冻融过程对土壤团粒结构影响研究,观测了冻融前后不同土层深度土壤机械稳定性团聚体、水稳性团聚体的粒径分配,分析了冻融过程中土壤机械稳定性大团聚体量、水稳性大团聚体量和平均重量直径(MWD)的变化。【结果】由于团聚体形成机制及影响因素的复杂性,冻融对耕层土壤机械稳定性大团聚体量及MWD的作用尚不确定,但可使水稳性大团聚体量显著降低,MWD变小;秋耕能增大土壤机械稳定性大团聚体量及其MWD、水稳性大团聚体量和MWD,但影响在土壤冻结前基本消除,对土壤冻融过程不产生显著影响;冬灌对机械稳定性大团聚体量及其MWD的影响无规律可循,但可增大水稳性大团聚体量及其MWD的降幅。【结论】冬季季节性冻融对试验区土壤大团聚体有破碎作用,显著降低了水稳性大团聚体量,灌水使这种破碎作用加剧,秋耕有增加大团聚体量和增大粒径的作用,但影响随着冻融期结束而消失。

辽西玉米秸秆深还田对土壤团聚体特征的影响研究

秸秆还田可以影响土壤结构和养分储备,这对可持续农业至关重要。为了探讨秸秆还田对土壤团聚体稳定性的影响,本研究通过大田试验,采用秸秆深埋还田开沟扶垄犁深施玉米秸秆的方法,比较了整秸秆还田和碎秸秆还田两种模式下,不同秸秆还田量对土壤团聚体分布特征及团聚体稳定性的影响。研究结果表明:秸秆还田对辽西地区土壤团聚体的形成具有一定的促进作用,整秸秆还田和碎秸秆还田均促进土壤中大团聚体(>0.25 mm)的形成,土壤的平均重量直径增加,分形维数下降,碎秸秆还田更利于土壤大团聚体的形成,亚表层土壤团聚度略高于表层土壤。秸秆还田量以400 kg/667 m2~1200 kg/667 m2为宜。研究结果为辽西地区秸秆还田改良土壤结构提供一定的理论依据。

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0~40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0~20 cm土层机械稳定性团聚体和0~40 cm土层水稳性团聚体均以<0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%~88.36%和48.05%~97.79%。随草地沙化程度的加重,0~40 cm各土层<0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0~20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。

不同施肥处理对红壤坡耕地土壤团聚体的影响

通过2年小区试验,研究了不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施4种施肥处理对土壤团聚体的影响。结果表明,与对照相比,单施化肥、单施有机肥和有机肥与化肥配施土壤体积质量分别降低了1.69%、3.39%、6.78%;土壤有机质含量分别增加2.14%、14.97%、19.25%;>0.25 mm机械稳定性团聚体的含量分别显著提高了10%、11.17%、17.86%(P<0.05)。不同施肥处理>0.25 mm水稳定性团聚体的含量无显著差异;而有机肥与化肥配施处理含量最高;有机肥与化肥配施处理的土壤团聚体平均重量直径(MWD)、土壤团聚体几何平均直径(GMD)的值最大;单施化肥团聚体破坏率最高,有机肥与化肥配施处理团聚体破坏率最低。说明有机肥与化肥配施可以降低土壤体积质量,能有效提高土壤有机质、机械稳定性团聚体、水稳性团聚体的含量,改善土壤团聚体的团聚度和稳定性,对提升耕地质量有较好的作用。

放牧强度对典型草原土壤团聚体机械稳定性的影响——以内蒙古阿巴嘎旗草原为例

以内蒙古锡林郭勒盟阿巴嘎旗草原为研究区,分析了围栏禁牧(17a)、轻度放牧、中度放牧和重度放牧对土壤团聚体粒径组成及土壤团聚体机械稳定性的影响。结果表明:1)在各放牧草场中,粒径>0.25mm的土壤大团聚体含量(70%-95%)远高于<0.25mm的微团聚体含量,而且随着放牧强度的增加,大团聚体含量呈递减趋势。2)在0-50cm各土层中,中度放牧草场的土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)高于其它放牧强度草场,有利于维持土壤大团聚体稳定性;土壤团聚体分形维数(D)则随着放牧强度的增加而增大,重牧草场的分形维数达到最大,说明土壤团聚体稳定性差;中牧草场粒径>1mm土壤团聚体含量与团聚体稳定性之间显著相关。因此,从土壤结构角度而言,中度放牧是内蒙古典型草原适宜的放牧强度。

植被恢复后光伏电站内土壤团聚体分布特征和稳定性研究

以光伏电站电板不同位置的土壤为研究对象,采用平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及分形维数(D)对前檐、列间和后檐的土壤机械稳定性团聚体进行分析,探讨电板位置对土壤团聚体稳定性的影响及其最佳评价指标的选择。结果表明:不同位置土壤团聚体含量、MWD及GMD均表现为列间>后檐>前檐,且列间质地粗化度值最小,土壤抗蚀力最强。前檐土壤大团聚体(>0.25mm)含量低,稳定性最差。同时相关分析表明,>2mm和2-0.25mm粒径的土壤团聚体含量与MWD和GMD均呈极显著正相关,而0.25-0.053mm和<0.053mm团聚体与MWD值以及GMD值均呈极显著负相关,所以>2mm和2-0.25mm的机械稳定性团聚体含量以及MWD和GMD可作为评价该区域土壤质量的重要参数。由于光伏电站迎风方向、水流冲刷以及人为干扰因素导致前檐土壤结构破坏,可以在其周围建设防护措施,从而实现电站内土壤可持续平衡发展。

不同覆盖作物模式对茶园土壤剖面物理性质的影响

为了探究覆盖作物对土壤物理性质的影响,以茶园土壤为研究对象,共设置4个处理组,即2种(EZ)、4种(SZ)、8种(BZ)不同作物覆盖处理以及以自然留养杂草为对照(CK)处理,测量不同覆盖作物模式下0~15 cm和15~30 cm土层的土壤容重、总孔隙度、田间持水量、含水量、机械稳定性团聚体、水稳性团聚体、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).结果发现:与CK处理相比,SZ处理可以显著降低0~15 cm土层土壤容重,增加总孔隙度、田间持水量、MWD和GMD(P<0.05);EZ处理可以显著增加0~15 cm土层土壤田间持水量、MWD和GMD(P<0.05);BZ处理可显著降低0~15 cm土层的土壤容重,增加田间持水量(P<0.05).3种不同覆盖作物模式均有利于2.00~5.00 mm粒级土壤机械稳定性团聚体的形成,尤其是SZ处理.不同覆盖作物模式对土壤物理性质的影响主要集中在0~15 cm土层,对15~30 cm土层影响较小.3种覆盖作物模式中,SZ模式是茶园最适宜的覆盖模式.