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。

薄层农田黑土速效氮磷钾含量的空间异质性

利用地统计学对黑龙江省双城市薄层农田黑土的全碳和速效氮、磷、钾的空间异质性进行了分析,结果表明四者均具有空间异质性。土壤全碳含量的空间异质性最高,主要受黑土层厚度的影响,土壤速效氮磷钾的空间异质性较差,主要受随机因子的影响,占80%以上。全碳和速效氮、磷、钾的空间有效最大相关距离分别为15.7km,4.6km,11.2km,7.1km。土壤全碳与碱解氮存在极显著正相关。

薄层农田黑土全量碳及氮磷钾含量的空间异质性

利用地统计学对黑龙江省双城市薄层农田黑土的全碳、全氮、全磷、全钾的空间异质性进行了分析。结果表明,4种养分含量分布均具有较大的空间异质性。土壤全碳含量的空间分布主要受黑土层厚度的影响,与全磷含量的空间分布吻合度高;土壤全钾的空间异质性最差,只是中部沿西南方向区域略低外,其余变化较小。土壤全碳与全氮、全磷,全氮与全磷都存在极显著正相关,而土壤全钾与全碳、全氮、全磷为负相关,但不显著。全量碳、氮、钾主要受结构性因子的影响,分别占86.8%,85.4%,81.8%,全磷受结构性因子和随机因子的影响各占1/2。

长期施肥对薄层黑土酶活性及土壤肥力的影响

利用29年的长期定位试验,对不同的施肥方式下薄层黑土酶活性及肥力进行了研究,探讨长期施肥对土壤酶活性及与土壤肥力的影响。结果表明,化肥与有机肥配合施用能明显提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量,增强土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性。相关分析结果显示,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性与有机质、全氮、全磷、有效磷、碱解氮呈显著正相关。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶、脱氢酶综合活性可以反映长期施肥后薄层黑土质量的变化趋势。

化肥对薄层黑土中镉、铅活性及小白菜生长的影响

在食品安全领域,重金属污染已经对人类的健康造成了严重的威胁。以小白菜和薄层黑土为研究对象,通过盆栽试验,分别模拟被镉和铅污染的土壤,通过施入不同类型的化肥,研究被镉、铅污染的薄层黑土中,化肥对镉、铅活性及日常生活中食用的小白菜生长的影响。结果表明:在镉、铅污染的土壤中,不同施肥处理对土壤中镉、铅存在形态所占比例的影响不同;不同施肥处理对小白菜地上部鲜重、干重及叶长的影响不同,其中硝酸钙、骨粉和硝酸钾处理的小白菜上述3项指标值相对较高,而在氯化铵、普钙和氯化钾处理中,上述3项指标值则相对较低;不同施肥处理对小白菜对镉、铅的吸收量影响不同。

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游>中游>下游,在坡面的分布为坡中部>坡上部>坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游>中游>上游,在坡面表现为坡下部>坡上部>坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。

施肥方式对重度侵蚀黑土养分及玉米产量影响

针对东北地区土壤侵蚀加剧，土壤有机质含量和土壤氮储量偏低，增产潜力下降等问题，采用培肥定位试验研究化肥和有机肥配施对土壤有机质和氮磷钾养分及玉米产量的影响。结果表明，化肥配合适量干牛粪施用对土壤的改良作用，优于化肥配合等养分含量的秸秆粉碎还田。相对不施肥的对照，0—20cm土层有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾都显著增加，差异达到0．05显著水平。有机无机配施对20～40cm深土壤质量改善作用有限。与单施无机肥处理相比，有机无机肥配合施用可增产14．51％-33．03％，差异达到0．05显著水平。施入过多的有机肥料会使短时期内土壤有机质及速效养分增加的比率降低，本研究建议针对重度侵蚀黑土（破皮黄黑土）的改良，干牛粪的施用量应为3．75thm^-2，玉米秸秆的施入量应为当年生产量的50％左右。