CUMULATIVE EFFECTS OF DIFFERENT CULTIVATING PATTERNS ON PROPERTIES OF ALBIC SOIL IN SANJIANG PLAIN

This paper studied the cumulative effects of different cultivating patterns on the properties of albic soils in the Sanjiang Plain using correlation analysis. The results showed that the physical and chemical properties of the albic soil changed greatly when it was cultivated as farmland. As for physical properties of the soil, bulk density and specific gravity increased gradually, the porosity and field capacity decreased gradually year by year, but they increased after being abandoned. As for chemical properties, pH increased, organic matter and other nutrients decreased with increasing of the cultivating years. For the albic soil cultivated with forage, the cumulative effects were apparently strengthened with the increase of cultivating years, especially for the bulk density, total porosity, capillary porosity and capillary moisture capacity. Moreover, fertilization also had great effects on the albic soil. Applying magnetism ferti- lizer improved the physical properties such as bulk density, soil moisture and porosity, raised the utilization rate of nitrogen and phosphorus fertilizer. Compared with nutrient fertilizer, utilization of the magnetism fertilizer made production increase by 5.9%-13.9%. At the same time, using organic material and loosing the albic layer could improve not only the physical, chemical and biological properties of the cultivating layer, but also the ill properties of the albic layer, thus making organic carbon and heavy fraction carbon contents increase, and biological activity increase obviously.

化肥减量条件下秸秆还田配施腐植酸对白浆土酶活性及养分转化与吸收的影响

秸秆还田作为白浆土改良利用的重要方式,在我国东北黑土区应用广泛,但北方寒冷气候下秸秆腐解速度缓慢,导致短期内耕层土壤速效养分供应不足,化肥施用量居高不下,限制了化肥减施技术的推广应用。本试验在化肥常规用量减少15%条件下,进行腐植酸、玉米秸秆还田及其配施腐植酸处理,对比研究盆栽条件下秸秆和腐植酸对白浆土酶活性、速效养分转化与吸收的影响,以及腐植酸对秸秆腐解率与玉米干物质积累的作用。结果表明:2019年和2020年试验中玉米抽雄期、成熟期,秸秆还田配施腐植酸处理土壤脲酶活性较化肥常量对照分别显著提高78.7%、64.3%和119.0%、133.8%,土壤速效钾含量显著提高;而秸秆还田处理土壤酸性磷酸酶活性较化肥常量对照分别显著提高56.2%、36.0%和23.4%、30.7%,土壤蔗糖酶活性分别显著提高97.1%、9.9%和54.6%、22.8%;腐植酸处理土壤过氧化氢酶活性较化肥常量对照分别显著增加23.7%、20.2%和18.1%、43.2%。成熟期,腐植酸处理2019、2020年玉米植株干物质重分别显著增加81.2%和28.4%。化肥减量15%条件下秸秆还田3750.0 kg/hm^(2)配施625.0 kg/hm^(2)腐植酸,2019年和2020年的秸秆腐解率分别由75.9%和45.6%提高到83.3%和55.2%,氮、磷、钾肥农学效率均有增加,可保持不低于化肥常规用量的养分供应能力,这对于稳定玉米产量同步培育耕层土壤具有重要意义。

基于文献计量的我国白浆土研究态势分析

全面把握我国白浆土领域的研究动态和热点问题,以期为土壤改良和耕地保护方面的研究提供参考。基于文献计量学方法,以中国知网(CNKI)数据库1959—2022年收录的白浆土文献为研究对象,借助Citespace和VOS-viewer等工具进行统计和可视化分析。结果表明:(1)我国白浆土领域的研究起步较早,但整体发文量不高,为提高低产土壤的关注度,需加大人才培养和政策支持力度。(2)研究学者及机构地域分布集中,同一地区内的机构合作较多,但跨区域的交流仍需加强;东北三省在该领域已各自形成较为稳定的合作网络,其中黑龙江省农业科学院的研究成员间存在代际传承,在技术迭代和经验积累上具有优势。(3)白浆土的研究经历了土体结构及理化性质认识阶段,机械、生物、化学等改土技术探索阶段,未来将迈入改土技术集成、农艺农机相结合及耕作模式优化等多元化发展阶段。白浆土作为一种重要的耕地资源,其障碍消减与产能提升是当前黑土保护的重要任务之一。

秸秆还田及氮肥调控对不同肥力白浆土氮素及水稻产量影响

三江平原是黑龙江省水稻主要种植区,白浆土是主要种稻土壤,在白浆土上开展秸秆还田试验研究,明确白浆土秸秆还田效果,根据土壤肥力水平调控氮素为秸秆还田提出因地制宜的土壤、施肥等管理技术提供参考。该文以白浆土为供试土壤,比较研究不同肥力白浆土上连续秸秆还田及调控氮素对水稻产量及土壤养分变化的影响。结果得出:高肥力土壤连续秸秆还田适合减氮,减氮10%连续3年水稻不减产,增产幅度为0.1%~6.94%,减氮20%以上产量降低,秸秆连续还田增加氮素水稻产量第1年与正常施肥比增产4.47%,第2年水稻产量比对照减产4.02%~31.86%,调氮降低幅度大;中、低肥力土壤秸秆还田水稻产量第1年比对照分别增加1.48%,4.52%,第2年调氮增产幅度会下降;秸秆还田使土壤有机质、氮素含量提高,在高肥力土壤上氮素过高使水稻前期分蘖量增多,水稻有效穗数降低,产量降低,减氮后可以避免土壤氮素过剩,水稻产量提高;中、低肥力土壤秸秆还田有利于增加土壤肥力水平,适当增加氮素可使水稻产量提高。

长期秸秆还田对白浆土物理性质及水稻产量的影响

【目的】明确长期秸秆还田对白浆土土壤物理性质及水稻产量的影响。【方法】开展秸秆还田长期定位试验。试验设置4个处理,分别为对照(CK),单施秸秆(S),秸秆+化肥(SNPK),单施化肥(NPK)。在2005年后连年处理,并于试验处理前和2010年、2015年试验处理期间调查土壤容重、硬度、孔隙、三相组成以及水稻产量。【结果】白浆土长期秸秆还田有利于水稻产量提高,10年产量平均,秸秆还田配施肥料处理水稻产量比对照和秸秆单独还田处理增产275.70%和133.23%,比单施化肥处理增产14.17%。秸秆还田处理水稻产量在还田第5—10年平均产量比第1—5年有增加趋势;长期秸秆还田可以改善土壤物理性质,降低土壤容重、硬度,还田10年后,秸秆还田配施化肥处理土壤容重低于化肥单施、秸秆单施及对照处理,SNPK处理0—20、20—30 cm土层土壤容重与对照相比分别降低6.34%和10.00%,与还田5年后同类处理相比仍呈下降趋势;秸秆还田配施化肥处理土壤硬度10年后在10、20、30 cm土层与处理前相比分别降低为26.87%、5.68%和4.62%,在20—30 cm土层与对照相比差异显著,还田10年与5年后相比有下降趋势,其他处理变化不明显;还田5年后,秸秆还田配施化肥处理在0—20、20—30、30—40 cm土层土壤固相比例与对照相比分别下降8.82%、8.36%和3.65%,还田10年后分别下降10.87%、10.61%和4.67%,10年后要比5年后下降幅度大,秸秆还田配施化肥比秸秆单施和化肥单施处理下降幅度大;长期秸秆还田可以增加土壤有效孔隙的数量,在处理间和年限间差异极显著,还田10年后,在0—20、20—30、30—40 cm土层秸秆还田配施化肥土壤有效孔隙比对照增加28.86%、63.85%和23.40%,在20—30 cm和30—40 cm土层比化肥单施增加12.55%和62.96%,在0—20、20—30、30—40cm土层比秸秆单施增加19.68%、56.52%和24.46%;与还田5年后相比,土壤有效孔隙度均呈现增加的趋势。【结论】长期秸秆还田可以改善白浆土不良物理性状,降低白浆层的容重、硬度,增加土壤总孔隙度和有效孔隙的比例,提高水稻产量。秸秆还田年限越长改善土壤不良物理性质效果越明显。单独进行秸秆还田改善土壤效果不明显,秸秆还田配施肥料处理效果明显;在不同处理上,秸秆还田配施化肥处理既有改土效果,又可提高水稻产量,而单施化肥和单独秸秆还田均达不到此类效果。

大豆根系在土层中分布特点的研究

采用框架剖面法测定了大豆根系干重在草甸黑土和白浆土中的分布特点。大豆根系干重 85 %分布在水平方向的 0～ 12 .7cm ,获得高产的最适宜株行距为 12 .7× 12 .7cm ;大豆根系干重 85 %分布在垂直方向的 0～ 10cm ,呈现T型分布。根系在草甸黑土中水平分布与白浆土相似 ;但垂直方向的 0～ 10cm土层中 。

长期施肥与耕作对白浆土有机态氮组分的影响

采用长期定位研究方法,探讨了长期耕作与施肥对白浆土有机氮组分的影响。结果表明,白浆土耕层全氮含量为1840.8mg·kg-1。其中,非酸解总氮占土壤全氮29.8%,其余为酸解氮。酸解氮4种组分含量高低顺序为,未知态氮>氨基酸态氮>酰胺态氮>氨基糖态氮。有机肥极大提高了土壤酸解总氮及其各组分含量(除酰胺态氮),化肥则以增加酰胺态氮为主,秸秆还田土壤酸解总氮及其各组分也有一定增加,长期不施肥土壤有机氮库处于严重消耗状态。土壤酸解总氮各组分对氮素营养贡献大小为,氨基酸态氮>酰胺态氮>未知态氮>氨基糖态氮。长期施入土壤中的化学氮素,主要向酰胺态氮转化,秸秆还田中氮向氨基糖态氮转化最多,有机肥中氮向氨基酸态氮转化率最大。长期免耕,不利于植物对氮素吸收以及有机态氮矿化,致使其比普翻和深松更有利于土壤有机氮各组分的提高。

长期耕作施肥对白浆土磷组分及其有效性的影响

采用顾益初等无机磷和Bowman Cole有机磷分级体系 ,对长期施肥和耕作的白浆土中无机和有机磷组分及其与土壤有效磷的关系进行了研究。结果表明 ,白浆土耕层全磷含量为 4 6 1.6 0mg kg ,其中无机磷占土壤全磷 5 8.0 8% ,其余为有机磷。无机磷和有机磷各组分含量高低顺序分别为O P >Fe P >Al P >Ca1 0 P >Ca2 P >Ca8 P和MLOP >MROP >HROP >LOP ;长期施用有机肥可以增加土壤Fe P、Al P、Ca2 P及有机磷各组分的含量 ;施化肥对土壤有机磷影响不大 ,但对提高土壤O P、Fe P和Al P的含量有一定效果 ;长期秸秆还田使Fe P、Al P、MROP和HROP增加 ,而长期不施肥除HROP变化不大外 ,其余各组分无机和有机磷都处于消耗状态 ;免耕比普翻和深松更利于土壤Ca2 P、Ca1 0 P、O P、MROP和HROP的积累 ;相关和通径分析表明 ,土壤有效磷与Fe P、Al P、LOP和MLOP之间呈显著正相关 ;Ca2 P、Fe P、Al P、LOP、MROP和MLOP对土壤有效磷均有一定的正效应。

珲春中部土壤常量元素地球化学特征

采用XRF-X荧光光谱法,研究了吉林省珲春中部常量元素在表层土壤中的含量以及在土壤剖面中的迁移分布等土壤地球化学特征。结果表明:表层土壤中MgO(0.85%)、CaO(0.95%)的含量平均值低于全国土壤平均值(分别为1.8%和3.2%),Fe2O3(3.41%)、K2O(2.61%)、Al2O3(13.33%)、SiO2(69.25%)含量平均值与全国平均值基本相当(分别为3.40%,2.50%,12.60%和65.00%),Na2O(1.83%)含量平均值高于全国平均值(1.60%)。暗棕壤和白浆土两种类型土壤剖面常量元素组成差别不大,在垂向上呈现出不同的规律性。Sa、Saf和ba指标反映出暗棕壤土壤的风化淋溶度略强于白浆土,在剖面不同层次上,随土壤深度的增加,Sa和Saf呈现下降的趋势,而表层土壤的ba值比深层土壤高。

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明：在耕层部分（0~20 cm）,普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层（20~40 cm）,秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层（40~60 cm）,不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。

草甸白浆土稻秆氮利用效率及氮素调控对水稻产量的影响

为明确三江平原草甸白浆土水稻秸秆还田条件下如何进行施肥,以期为秸秆全量还田条件下水稻氮肥的优化施用提供理论依据和技术指导。该文在白浆土上进行了秸秆氮利用试验、秸秆还田氮素优化施用试验、及氮素调控时期的试验研究。结果表明:通过15N同位素示踪确定,秸秆氮对水稻植株氮素累积量贡献率为6.49%~7.48%,对茎叶氮素累积量的贡献率为3.26%~4.16%,对籽粒贡献率为8.67%~9.74%;秸秆氮素当年总利用率为6.51%~7.65%;调节碳/氮比有利于提高秸秆氮素利用率。大田试验证实秸秆还田条件下施氮量连续3a比常规施氮量减少10%,排水性好的田块有增产效果,3a平均增产6.17%,减氮20%以上产量低而且年际间不稳,减氮时期适合均衡减氮和基肥减氮,蘖肥和穗肥减氮减产极显著;排水性不良田不适合减氮,减氮导致减产。不同土壤秸秆还田后氮素调控有差异,要因地制宜根据土壤条件制定相应的氮素管理措施。

耕作白浆土有机无机复合体腐殖质组成及类型

本文用Kumada法研究了耕作白浆土各粒径级分中有机质的特征。结果表明，土壤及各粒径级分中有机碳含量多是高肥土壤大于低肥，并随复合体粒径增大而下降，下降的比例是高肥小于低肥；土壤有机质及粘粒含量影响有机碳贮量曲线与各粒径级分含量曲线的关系，高肥土壤中粉粒或细砂级分中的有机碳贮量明显高于低肥。土壤及各粒径级分的腐殖质以能被0.1mol／LNaOH提取的游离态为主，其胡敏酸（HA）含量、PQ1值等多项指标均有高肥大于低肥的趋势，由logk与RF值所决定的HA腐殖化度则是高肥小于低肥。上述规律在粉粒及细砂级分中表现的最为明显。随粒径增大，游离态腐殖质及其HA含量等均有下降趋势，但PQ1则是粉粒中稍高；游离态HA类型随粒径增大而变化的序列为：A型（粘粒）-B型（粉粒）-Rp型（细砂）。0.1mol／LNa4P2O7提取的结合态腐殖质及其HA含量与腐殖化度等均以粉粒中最高，粘粒及细砂中次之，PQ2则随粒径的增大而减小；无论肥力高低，结合态HA大都为腐殖化度较高的A型，少数为B及P型。

长期秸秆还田对白浆土有机碳含量及腐殖质组成的影响

对白浆土秸秆还田(20、24、32年)后土壤有机碳含量及腐殖质组分进行测定,结果表明:与对照(CK)相比,秸秆还田后耕层(0～20 cm)与20～40 cm白浆土有机碳含量分别增加2.46～3.91、10.75～15.79g/kg。随还田年限增加,耕层与20～40 cm土壤水溶性物质在还田24年达最高值,分别为0.67、0.58 g/kg;而水浮性物质显著增加且在还田24～32年趋于稳定值。耕层土壤腐殖酸与胡敏酸含碳量均呈增加趋势,还田24年时最高,分别为10.04、5.51 g/kg;在20～40 cm土层则先增后减。耕层土壤富里酸含碳量先减后增,20～40 cm土壤富里酸含碳量则显著增加。耕层胡敏素含碳量呈减少趋势,而20～40 cm土壤则呈增加趋势。秸秆还田后白浆土胡富比发生较大变化,耕层土壤胡富比在还田24年时达到峰值1.22;而20～40 cm土层胡富比逐渐减小。

施生物炭与有机肥对白浆土土壤酶活性的影响

为探讨施生物炭和有机肥对白浆土土壤酶活性的影响,以白浆土为试验土壤进行施生物炭(C_(1):施生物炭15 000 kg·hm(-2)、C_(2):施生物炭30 000 kg·hm(-2))与有机肥(OM)的定位试验,监测施用后3 a肥效,采集土壤测定β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)活性。结果表明,在白浆土上施生物炭和有机肥连续3 a均增加了玉米产量,但从经济效益分析施生物炭仍为负效益,施有机肥为正效益。3 a后仅C_(2)显著增加了有机质含量,其他处理下有机质和全氮含量增加均不显著。与常规处理相比,C_(1)仅显著提高了BG酶活性,提高了82.2%,对其他3种酶活性提高均不显著,C_(2)可显著提高4种酶活性23.1%~47.9%;施有机肥可显著提高AP和LAP酶活性。施生物炭30 000 kg·hm(-2)对白浆土土壤改良效果较好,其后效可维持3 a以上,但经济效益仍为负。因此实际生产中还应以施用有机肥培肥土壤为重,对于出现严重减产的地块可以考虑通过施用生物炭一次性改良土壤。

两种类型土壤大豆施钾效应

为明确不同类型土壤上大豆施用钾肥的效果,采用田间试验的方法,研究了黑土、白浆土上施钾量对大豆生长发育及产量、品质的影响。结果表明,合理的钾肥用量有利于大豆叶绿素含量的提高,从而增强光合作用,为产量的提高奠定基础。两种土壤上施钾量(x)与产量(y)呈二次回归关系,黑土:y∧=2516.1+6.6307X-0.0242X2(R2=0.8475);白浆土:y∧=2 453.1+4.2819X-0.0140X2(R2=0.9836)。根据施钾量与产量的关系,结合肥料的经济效益,黑土上种植大豆的最高施钾量应控制在140kg/hm2以下,白浆土上最高施钾量不宜超过150kg/hm2。钾肥具有降低大豆蛋白质含量,提高脂肪含量的趋势。钾能提高大豆的蛋脂总量。

白浆土磷锌关系的研究

通过磷锌不同用量的室内培养试验和温室盆栽试验研究表明，大量施用磷肥降低了土壤锌的有效性，尤其是在缺锌的土壤中。白浆土锌分级测定表明，土壤中锌主要以矿物态存在，施用锌肥增加了交换态锌和氧化锰结合态锌含量；但同时施用磷肥，无定形铁结合态锌和品形铁结合态锌则有一定的增加，降低了土壤锌的有效性。施用磷肥也增加了锌在植株根部的积累，降低了植株地上部锌供应。磷锌交互作用不仅发生在土壤中，也存在于植株体内。在大量施用磷肥的同时，必须增施锌肥。

生物炭对白浆土水分渗透性能、养分含量及大豆产量的影响

白浆土理化与生物学性质恶化,严重降低了作物产量。生物炭具备独特的理化性质,具备改良白浆土的理论基础。不同用量生物炭对白浆土白浆层理化性质及大豆产量影响的研究结果表明:生物炭可增加白浆土白浆层水分渗透性能,A3处理的初始渗透率、平均渗透率、稳定渗透率、渗透总量分别为CK的3. 64,2. 75,2. 89,3. 03倍;生物炭增加了大豆各生育时期白浆土速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量;生物炭增加了大豆单株产量和单株粒数,A2和A3处理的单株产量分别较对照增加61. 83%和58. 45%,A1～A3处理的单株粒数分别较对照增加18. 8%、48. 8%、51. 2%。

白浆土型水稻土施硅肥对水稻产量及品质的影响

采用田间试验,研究了在白浆土型水稻土上不同硅肥施用量对水稻产量和品质的影响。结果表明,白浆土型水稻土上最佳的硅肥施用量为600 kg/hm^2,增产8.43%。随着施肥量的增加,穗数、穗粒数均表现出增加的趋势,以施用量450-750 kg/hm^2效果较明显。施用硅肥后,稻米的糙米率提高的幅度不大,以600 kg/hm^2处理为最大,比对照高出0.34%,而精米率和整精米率比对照高0.36%和3.37%;垩白度、垩白率均以150 kg/hm^2处理为最小,分别比对照低8.89%和1.91%;胶稠度和蛋白质含量均以450 kg/hm^2处理为最高,分别比对照高3.49%和16%。

四环素类抗生素在黑土和白浆土中吸附规律研究

文章采用批量平衡方法研究四环素和土霉素在黑土和白浆土中吸附规律。结果表明,土壤对四环素类抗生素吸附平衡时间为24 h;对比Elovich方程、双常数方程和抛物线方程,一级动力学模型对两种抗生素在土壤中吸附动力学行为拟合效果最好。从吸附热力学结果上看,黑土和白浆土对四环素吸附能力均高于土霉素;Freundlich模型对吸附数据非线性拟合良好,平均拟合相关系数为0.988,四环素和土霉素在土壤中吸附强度(1/n)差异性显著,但均小于1,四环素和土霉素吸附等温线为"L型"。四环素和土霉素在黑土和白浆土中|ΔG|均小于40k J·mol^(-1),四环素和土霉素在黑土和白浆土中吸附过程主要是物理吸附为主自发反应,四环素和土霉素在黑土和白浆土中移动性极低,对环境造成污染。

白浆土NH_4^+吸附特征的影响因素

为探究白浆土对氮素的吸附规律及其影响因素,有效指导白浆土氮肥的科学施用,本研究采用平衡吸附法,研究了温度、有机质含量、振荡时间和离子强度等因素对白浆土吸附NH4+的影响,结果表明:(1)随初始NH+4浓度(0~1 000 mg/L)的增加,白浆土对其吸附量也增加,当NH+4浓度≥600 mg/L时,吸附渐趋饱和,温度升高(293~313 K)有利于该吸附反应的进行,表观热力学参数(ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0)的变化表明,NH+4在白浆土表面的吸附是自发、吸热且混乱度增加的过程。(2)剖面层次所引起的有机质含量递减亦会对白浆土吸附NH+4的数量有所抑制。(3)振荡时间影响白浆土吸附NH+4的动力学过程,该过程可分为起始的快速反应阶段及经过360 min后的慢速反应阶段,所选用的4个动力学方程均能较好拟合这一动态过程。应用过渡态理论所计算的活化热力学参数(ΔG≠>0,ΔH≠>0,ΔS≠<0)表明,NH+4在白浆土上的动力学吸附过程是耗能且体系有序度增高的过程。(4)共存Na+在其不同浓度范围内对白浆土吸附NH+4的影响机制各有不同,当Na+≥0.4 mol/L时,提升其浓度有利于NH+4在白浆土上的吸附。综上所述,在较高土壤养分含量条件下,后移施用氮肥则更有利于其利用率的提升。