东北黑土区农地水土流失现状与综合治理对策

东北黑土区是我国重要的粮食产区和商品粮基地，对稳定粮食市场、保障国家粮食安全具有重要作用，但长期的重开垦轻保护导致了严重的水土流失，已经影响到了粮食生产的地位。以东北松嫩黑土区面积约2080万hm^2的区域为研究对象，根据950个野外调查点资料，推算研究区农地面积为1727．40万hm^2。通过径流小区和137Cs监测资料，估算该地区农地水土流失强度。东北黑土区农地土壤流失量与坡度的关系为A=0．7379θ。利用美国SRTM90m×90m地面高程资料，得出研究区总体地形平缓，坡度1°以下面积占72．25％，1°-5°面积占27．05％，5°以上面积仅占0．70％；但由于坡面较长，观测与计算结果表明，水土流失面积已达到1339．45万hm^2，占研究区总土地面积的64．40％，占研究区农地面积的77．54％。东北黑土区水土流失已经十分严重，开展针对该地区水土流失特点的水土保持措施建设已刻不容缓。同时，为全面了解东北地区水土流失状况，需要进一步加强对整个东北地区水土流失监测与土壤侵蚀规律的研究。

不同秸秆还田模式对黑钙土团聚体特征的影响

通过5年田间定位试验,研究了不同玉米秸秆还田方式对黑钙土土壤团聚体含量、稳定性和团聚体有机碳贡献率的影响。结果表明:与秸秆不还田(CK)比较,秸秆还田处理能显著提高土壤大团聚体(>250μm)含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)(P<0.05)。秸秆轮耕还田(SRT)比秸秆覆盖还田(SCR)能更有利于土壤大团聚体形成,但2个处理的土壤团聚体稳定性之间差异不显著。秸秆轮耕还田与秸秆不还田相比较能显著增加土壤各粒级团聚体有机碳含量和大团聚体有机碳贡献率,同时,秸秆轮耕还田比秸秆覆盖还田更有利于提高>2 000μm粒径和<53μm粒径团聚体有机碳含量,以及250～2 000μm粒径团聚体有机碳贡献率。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤团聚体稳定性及其碳库之间存在极显著的正相关关系。旋耕/深翻的轮耕还田模式促进了耕层土壤大团聚体形成和土壤结构稳定,显著提高土壤团聚体碳库和对土壤有机碳的贡献,为东北黑钙土区较适宜的玉米秸秆还田模式之一。

吉林省半干旱地区春玉米连作体系氮素平衡研究

【目的】为吉林省半干旱地区春玉米科学施用氮肥提供指导。【方法】2004~2005年,在吉林省西部半干旱地区进行2年田间试验,研究不同施肥方式（推荐施肥、农民习惯施肥、一次性施肥）对玉米产量、吸氮量及氮素效率的影响,同时对该地区土壤氮素平衡与运转情况进行评价。【结果】一次性施肥处理受年际间降雨量影响较大,易产生后期植株脱氮现象,玉米产量及氮肥利用率年际间不稳定;农民习惯施肥处理基肥施用量过高,造成氮肥表观利用率降低;一次性施肥处理和农民习惯施肥处理下,氮肥表观残留率较高,达到了50%左右;这2种施肥方式下,0~90 cm土层土壤残留Nmin分别为201和278 kg/hm^2,会对地下水体产生潜在威胁。推荐施肥处理下,玉米产量、生物量和吸氮量均较稳定,同时氮素利用率（REN）、氮素生理利用率（PEN）、氮素农学利用率（AEN）、氮素偏生产力（PFPN）均较高;在两季玉米连作后,0~90 cm土层土壤残留硝态氮为128.5 kg/hm^2,可以在环境友好的前提下获得较高的产量。【结论】在吉林省西部半干旱地区,一次性施肥与农民习惯施肥会导致土壤中无机氮高残留,使氮素损失增加,对该地区的生态环境造成一定威胁,而推荐施肥是较合理的施肥方式。

东北典型黑土区气候、地貌演化与黑土发育关系

通过野外实地调查,利用地层学方法结合孢粉分析结果,研究了黑土区地层地貌的发育历史、地层序列以及古气候变化,重建黑土、黑钙土的发育历史及发育所需的地貌、气候条件。结果表明,黑土从温暖湿润的晚更新世早期便开始在嫩江的二、三级阶地上发育,而黑钙土则从全新世初开始在嫩江的一级阶地上发育,这时气候处于暖干期,且一级阶地地势较低,水位相对较高,容易接受上方高地淋洗下来的钙,从而在土壤中形成比较典型的淀积层。可见,地貌条件及气候因素对黑土、黑钙土的形成发育起到至关重要的作用。研究结果为黑土区的水土保持及土壤改良研究提供理论基础,同时为正确评估黑土层的侵蚀速率及制订合理的改良措施提供科学的参考。

春播镇压对淡黑钙土含水率影响的试验研究

采用二次正交旋转组合设计方法，建立了淡黑钙土土壤容重、含水率和种子发芽率的回归模型。并采取逐日跟踪监测的方法，描绘了不同镇压条件下种床土壤水分变动曲线。

青海省大通县脑山区退耕还林土壤质量演变评价

选取青海省大通县脑山区退耕还林地典型土壤类型——黑钙土，进行标准地调查及标准剖面采样，以空间代替时间序列的方式，利用主成分分析（PCA）等多元统计方法来定量化比较不同退耕年限（0，5，10，15，20，25，30a）的综合土壤质量指数，揭示不同退耕年限土壤质量演变规律。结果表明，退耕还林后的30a中，随退耕年限的增长，土壤质量指数均呈增长趋势，其过程基本分为3个阶段：（1）退耕初期（退耕5a），林分幼林期，为土壤质量指数相对增长期；（2）退耕中期（退耕5～20a），针阔叶林林分速生期，为土壤质量指数大幅度升高并达到峰值期；（3）退耕后期，退耕208后，林分相对稳定期，林分郁闭度增大，土壤质量指数随之下降；退耕25a后，林分进入自疏期，土壤质量指数略有升高并趋于稳定。

东北典型黑土区的土类界定依据分析

土壤类型是东北典型黑土区划定的重要依据之一,目前对东北典型黑土区的界定土类存在分歧;因此,有必要进行探讨。以中国科学院南京土壤研究所绘制的全国1∶100万数字化土壤图为底图,对东北地区黑土、黑钙土和草甸土3大土类进行分析,它们的面积分别为6万434.78 km^2、9万2680.32 km^2和22万5980.75 km^2。其中,黑土集中分布在松嫩平原东部与北部的漫岗丘陵区和三江平原,二者合计占总面积的97.43%;黑钙土集中分布在松嫩平原区和内蒙古自治区以呼伦贝尔盟为主的东四盟市,二者合计占总面积的99.53%。由于黑土、黑钙土具有集中分布特点,二者可作为东北典型黑土区的土类界定依据。草甸土几乎呈线条状遍布东北地区的所有河谷低地,不具有集中分布特点,故不可作为东北典型黑土区的界定依据。因此,围绕黑土、黑钙土的集中分布边界可划定出呼伦贝尔、松嫩西部、松嫩东部和三江4大典型黑土片区;草甸土虽然在典型黑土片区内所占比例较高,但不能作为边界划定依据,为保持东北典型黑土区土类划定依据和界定依据的一致性,不建议将其纳入界定土类之中。研究结果有助于指导东北典型黑土区的生产实践,并对深入研究东北典型黑土区具有一定的理论指导作用。

两种典型耕作土壤粘粒矿物X RD光谱特性分析

以东北粮食主产区典型耕作黑土和黑钙土为研究对象，在测定同一气候和地理位置下两种耕作土壤颗粒组成特征情况的基础上，采用X射线衍射（X RD ）分析方法，对两种耕作土壤的粘粒矿物组成及相关差异进行分析，深入探讨其内在变化机理，是土壤矿物研究的新视角。结果表明：两种供试土壤颗粒组成均以砂粒为主，粘粒、粉粒次之；当颗粒累积率达到50％时，中央粒径分布在15～130μm区间，除胜利乡黑土剖面外，各采样地两类土壤的剖面中粘粒含量的分布顺序呈现出与中央粒径大小相反的趋势。土壤粘粒在两种土壤剖面中呈现不同的分布规律，黑土剖面中粘粒在表层富集（18.82％），而黑钙土剖面中在钙积层富集（17.41％）。除泉眼岭黑土剖面外，其余采样地的土壤剖面中粘粒含量均在母质层中最少。XRD图谱分析显示，不同土壤中粘粒矿物图谱的差异不仅表现在衍射峰的强度及部分衍射峰位的变化上，还表现在矿物组成上。黑土、黑钙土均以2∶1型粘粒矿物为主，黑土组成为蒙伊混层-伊利石-蛭石型，黑钙土为蒙伊混层-伊利石-蒙脱石型，且均含有少量的高岭石、绿泥石、石英等原生矿物。

长期玉米连作下不同产量水平0-100 cm土层黑土与淡黑钙土理化性状差异

【目的】比较长期玉米连作条件下,0—100 cm土层黑土和淡黑钙土土壤物理和化学性状的差异,分析影响产量的主导因素,为黑土地保护与利用提供理论指导。【方法】在吉林省中部黑土区和西部淡黑钙土区,各选取玉米连作种植年限超过15年的代表性地块18个,在每个地块采集深度为0—10、10—20、20—30、30—50、50—70和70—100 cm的土壤样品,并进行土壤理化性状分析。按照高、中、低3个产量水平将土壤样品划分为3组,综合比较黑土和淡黑钙土不同产量水平0—100 cm土层土壤理化性状的差异。【结果】中部黑土0—100 cm土壤肥力指标均高于西部淡黑钙土,其0—100 cm土层土壤氮、磷、钾素储量分别为12.3、4.8、175.1 t/hm2,分别比西部淡黑钙土高2.4%、13.3%、43.5%。黑土和淡黑钙土20—100 cm土层有机质和全氮含量均以高产田最高;高产田与中产田耕层(0—20 cm)土壤全量和速效氮、磷、钾含量均明显高于下层(20—100 cm)。中部黑土20—30 cm存在一个较明显的保水保肥层,30 cm以下土层的土壤理化性状与产量多呈显著相关,0—100 cm土层土壤pH为5.15~7.07,高产田土壤固、液、气三相比例更理想,0—100 cm各土层广义土壤结构指数(GSSI)的高低表现为高产田>中产田>低产田,高产田土壤含水量高于其他两个产量水平,高产田与中产田0—100 cm各土层土壤全磷含量较为接近,二者耕层速效钾含量明显高于低产田。西部淡黑钙土无明显的保水保肥层,20—30 cm土层的理化指标与产量密切相关,0—100 cm土层土壤pH为6.61~8.31,高产田70—100 cm土层硝态氮累积量仅占0—100 cm土体总量的5.2%,而中、低产田该比例分别为22.3%和22.7%,硝态氮下移趋势明显。黑土与淡黑钙土区0—20 cm土壤均呈现酸化趋势,尤其是黑土区低产田表层土壤酸化现象明显。【结论】中部黑土区30—50 cm土层土壤理化指标对产量影响较大,高产田20 cm以下土层养分持续供应能力是其实现稳定高产的重要保证。西部淡黑钙土区20—30 cm土层理化指标对产量影响较大,土壤结构是影响产量的核心指标,持续土壤培肥是实现高产的重要措施。

大庆市重要类型土壤的性质

为给研究大庆地区石油类污染物在土壤中迁移和转化规律提供背景数据 ,分析了该区地带性土壤———黑钙土和非地带性土壤———盐碱土等主要物理、化学性质 .结果表明 :黑钙土和盐碱土有机质含量均随深度增加而减少 ;盐碱土呈强碱性 ,黑钙土呈中等碱性 ;盐碱土质地黏重 ,含水率比黑钙土大 ;盐碱土电导率明显高于黑钙土 ;盐碱土黏土矿物绝对质量分数比黑钙土的高 ,黏土矿物成分均以伊利石、绿泥石为主 ,盐碱土含伊 /蒙混层 .

天然沸石对松嫩平原黑钙土理化性质和保水能力的影响

【目的】通过研究天然沸石掺配量对于松嫩平原黑钙土理化性质和土壤水分特征曲线的影响,来研究天然沸石改良黑钙土的保水能力的效果,为改良土壤保水性提供理论参考。【方法】采用天然沸石改良土壤,进行60 d花盆培养,环刀法测量土壤密度,公式法计算土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度。离心机法测定土壤水分特征曲线。【结果】天然沸石改良黑钙土试验中,土壤密度随沸石掺配量的增加而增大,呈正相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤密度增加最为显著;毛管孔隙度和总孔隙度均随掺配量的增加而减小,呈负相关关系,当沸石掺配量为10%时,土壤的通气孔隙度为最大。各掺配量下土壤的持水能力结果为:20%天然沸石(NZ)>15%NZ≈10%NZ>5%NZ>CK。各组土壤的水分特征曲线均能用Gardner模型拟合。Gardner模型方程的拟合系数a、b均随持水能力增强而减小,呈负相关关系;随饱和含水率升高而增大,呈正相关关系。将饱和含水率和拟合系数a进行拟合,结果显示决定系数(R2)为0.941 8。【结论】在进行土壤持水能力改良时,利用10%天然沸石掺配量比较经济可行。土壤饱和含水率高,不一定水分特征曲线初始水平就高。各项试验结果说明,利用天然沸石可以有效改良砂壤黑钙土的保水能力,为黑土区土壤改良提供试验和理论参考。

阿特拉津对我国东北半干旱区黑钙土微生物活性影响研究

按照0.5～800μg·g-1soil施入量添加阿特拉津到黑钙土中培养54d进行实验室培养试验,研究了阿特拉津对我国东北半干旱区黑钙土微生物量碳、土壤碳及氮矿化量、脲酶和脱氢酶活性影响。结果表明,阿特拉津添加到土壤中后,显著提高了(P<0.05)土壤微生物量碳,增加了土壤碳及氮矿化量,提高土壤脱氢酶活性;多数情况下,各培养时间添加阿特拉津各处理间土壤脲酶活性的差异未达到显著水平(P<0.05)。由此得出结论:土壤脱氢酶活性、土壤微生物量碳和土壤碳矿化量及氮矿化量是对阿特拉津处理土壤较敏感的生物学指标,适合作为半干旱区黑钙土微生物活性对阿特拉津响应的参数;而土壤脲酶活性不适合作为半干旱区黑钙土土壤微生物活性的指标,因为它不能敏感地反映阿特拉津作用下土壤脲酶活性差异。

不同施氮肥处理对水稻植株吸磷量的影响

通过水稻田间小区试验,分析不同氮肥处理对水稻磷素吸收的影响。结果表明,氮肥施入量过高会影响水稻植株对磷肥的吸收利用。不同的氮肥施用比例及追施次数对水稻吸收磷素有影响,即随着氮肥的增加,磷肥的吸收量有所提高。缓释尿素控制了氮素的释放速度,有利于调节植株吸收磷素,并且间接地提高水稻植株对磷养分的吸收利用。

黑钙土区50年来气候生产潜力变化分析

选用东北黑钙土区的白城、乾安、前郭、通榆、长岭、富裕、齐齐哈尔、泰来8个气象台站的数据,分析了其50年来生长季平均气温、降水量和干燥度的变化趋势.采用Miami模型分别计算了由气温和降水决定的生产潜力;采用Thornthwaite Memorial模型计算了由气温、降水、干燥度综合作用决定的生产潜力,分析了其变化趋势,并通过Mann-Kendall检验进行了突变分析.结果表明:(1)黑钙土区1961—2010年生长季增温明显,降水量略有下降,干燥度显著升高,区域气候已由半湿润转化为半干旱;50年中的后20年比前30年的气候倾向率大.(2)黑钙土区由平均气温决定的温度生产潜力增加趋势明显,由降水量决定的降水生产潜力减少趋势变化不明显,由气温、降水、干燥度共同影响的气候生产潜力呈现不显著的下降趋势.(3)气候生产潜力变化在区域内存在差异,处于较低纬度吉林西部的各站点变化速率显著大于处于较高纬度的黑龙江西部的各站点.(4)黑钙土区近50年农业气候生产潜力已发生变化,建议通过改变耕作方式和调整土地利用结构,使我国黑钙土区的农业生产适应气候的变化.

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明：心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土〉10～30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65～12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20～11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78～14.28倍,饱和导水率为2.38～11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,〉30～60 cm土层耗水量为心土培肥区〉深松区〉对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,〉20～30 cm和〉30～40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19～5.17倍和4.96～17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%～18.01%,黑土增产幅度为6.45%～11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土〉薄层黑土,但黑土持续增产效果好。

吉林省主要耕作土壤的粘粒矿物组成

本文采用X射线分析、差热分析及化学分析,研究了吉林省不同环境条件下的四种主要耕作土壤的粘粒矿物组成及其与土壤环境的关系。结果表明,在淋溶作用较强的酸性白浆土中,粘粒矿物的演变过程为:白云母(?)伊利石(?)蛭石,粘粒矿物组成以蛭石和水云母为主;在淋溶作用很弱的中性～强碱性土壤(黑土、黑钙土、苏打盐土)中,粘粒矿物的演变过程为:白云母(?)伊利石(?)高电荷蒙脱石,粘粒矿物组成以蒙脱石和水云母为主。

保护性耕作对黑钙土水分及温度的影响

以黑龙江省兰西县黑钙土为研究对象,在常规、免耕、秸秆覆盖3种耕作处理下,研究了玉米田不同深度下土壤水分及温度的动态变化。结果表明,保护性耕作可以增加土壤水分,以20cm土层内效果明显。3种耕作处理的土壤含水量差异不大,秸秆覆盖处理增加水分的效果最好,秸秆覆盖处理的土壤含水量略高于免耕处理,保护性耕作对增加20cm以下土壤水分的效果不明显。在不同深度土层中,秸秆覆盖处理的土壤温度最低,对玉米种子萌发和出苗不利。通过对3种处理的土壤水分和温度的动态变化的测定,阐明了保护性耕作与土壤水分和温度的动态变化的关系,为保护性耕作的实施提供了理论参考依据。

东北黑土区地域界定及其水土保持区划探析

关于东北黑土区的地域界定长期以来众说纷纭,莫衷一是。而这一概念的悬疑又直接影响到《东北黑土区水土流失防治工程》的地理界定和措施选取,从土壤、地貌和经济结构三个角度论述了广义东北黑土区的地域范围,并结合该区水土保持区划成果对黑土区水土保持生态建设提出了建设性建议。

黑钙土缺素施肥对甜菜干物质积累、氮素吸收与分配的影响

为了确定施肥中缺少某一营养元素对甜菜干物质积累和氮素吸收利用规律,于2016年和2017年在田间条件下,设置对照(不施用肥料)、缺氮施肥、缺磷施肥、缺钾施肥共4个处理,研究了缺素施肥对甜菜光合产物积累和氮素吸收分配的影响。结果表明:2016年收获期,缺氮施肥处理的甜菜根系干物质积累量分别比缺磷施肥处理、缺钾施肥处理降低了21.20%和45.20%,氮素吸收量分别降低了20.49%和33.63%;2017年缺氮施肥处理根系干物质积累量显著低于缺磷和缺钾施肥处理,氮吸收量间无显著差异;不同施肥处理对甜菜叶片干物质积累和氮吸收的影响处于同一水平;缺氮和缺磷、缺钾施肥处理相比降低了根系干物质分配比例,提高了叶片分配比例。综合分析认为,黑钙土上缺氮施肥对甜菜影响大于缺磷和缺钾,应注重氮肥的施用。

基于web of science的世界黑土研究轨迹与热点分析

利用科学引文索引扩展版文献数据库 ( science citation index expanded,SCIE) 提供的 1928 年 -2012 年间 2 951 篇文章的详细文献信息,应用 Thomson Data Analyzer ( TDA) 软件,对近百年的黑土研究论文进行数据统计和分析。从年度发文量与被引用量、核心研究机构与作者群、以及论文基金资助情况等角度揭示黑土研究发展轨迹。通过综合关键词分析得出黑土研究的 6 大问题是: 产量问题、施肥与肥料问题、耕作问题、土壤有机质问题、土壤侵蚀与退化问题和土壤特性问题。根据高被引与前沿热点分析得出土壤有机质稳定机制是其热点研究内容,土壤有机碳的相关研究仍是未来黑土研究的主要科学问题。