吉林省超高产玉米田土壤理化环境特征的研究

对吉林省超高产玉米田与农民传统耕作玉米田土壤理化性质比较分析,研究超高产条件下玉米田土壤的理化环境特征。研究结果表明,超高产玉米田土壤物理肥力特性较高,主要表现在耕层较深厚,土壤容重变化在1.01～1.26g/cm3,土壤的结构破坏率较低;在土壤的化学环境特征方面,土壤碱解氮、速效磷、速效钾等均未表现出明显的变化规律;所有超高产田的土壤阳离子交换量(CEC)均不同程度地高于普通生产田,这与超高产田的定向培育有直接关系;一些超高产田有机质低于普通生产田,其原因与超高产田氮素施用量较高、促进了土壤有机质矿化有关。

吉林省主要土壤胶散复合体粘土矿物XRD物相研究

以吉林省主要耕作土壤(白浆土、黑土和黑钙土)为研究对象,采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究土壤胶散复合体(G0、G1、G2)中粘粒矿物组成特征,探讨不同土壤类型下胶散复合体中粘粒矿物的演化规律及形成机理。结果表明:对3种不同土壤类型而言,各组复合体含量均呈G0>G1>G2的趋势,且G0/G1、G0/G2均大于1。对胶散复合体不同组分而言,除G0组的含量大小顺序为黑土>白浆土>黑钙土外,G1、G2、(G0+G1+G2)组均为白浆土>黑土>黑钙土。XRD物相分析表明,主要耕作土壤胶散复合体粘粒中均以2∶1型粘粒矿物为主,且均含有蒙脱石、蛭石、伊利石、高岭石和石英等;黑土和黑钙土复合体中粘粒以蒙脱石、伊利石为主,白浆土则以蛭石、伊利石为主。土壤胶散复合体不同矿物的演变存在差异,3组复合体受风化影响的顺序为G0>G1>G2。

吉林玉米带黑土水分渗透机理研究

通过田间调查和模拟构型试验,探讨了影响吉林省玉米连作黑土水分渗透的原因和机理。结果表明,现行的以小四轮拖拉机为主要动力的耕作制度下,土壤剖面中耕层与犁底层的界面为"波浪形,"每年进行秋翻的玉米田,其耕层与梨底层的界面为"平面形"。通过模拟构型,研究了不同剖面构型的水分特征及对土壤肥力的影响。"平面形"剖面构造改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流。"波浪形"剖面耕层土壤的耗水量比"平面形"剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。因此,现行的不合理的耕作是导致吉林玉米带黑土肥力退化的主要原因。

吉林玉米带现行耕作方式对土壤物理特性的影响

[目的]研究吉林玉米带现行耕作制度下所形成的剖面构造特征对土壤物理特性的影响。[方法]针对现行耕作制度所形成的2种"平面型"和"波浪型"剖面特征,比较了吉林省中部玉米连作黑土不同剖面构型的物理肥力特性。[结果]平面型剖面构造的土壤物理肥力水平较高,其土壤结构性比波浪型剖面构型的优良。平面型犁底层剖面构造有利于改善土壤结构。相关分析表明,大于0.25mm的水稳性团聚体的含量与土壤的有机质含量及作物的产量呈显著相关,相关系数分别为0.860和0.703。在各相对湿度条件下2种土壤剖面型的吸湿水含量排序始终是平面型>波浪型(厚层黑土)>波浪型(薄层黑土)。[结论]现行不合理的耕作制度是导致吉林玉米带土壤肥力退化的主要原因。

松辽平原玉米带黑土肥力演化特点及培育技术

通过调查研究,提出了松辽平原玉米带粮食生产中存在的5方面问题。根据最近的一些研究结果,从土壤剖面构型、有效态养分平衡、有机无机复合体组成及土壤酸化趋势加剧等方面揭示了玉米带黑土肥力演化的特点,分析了驱动土壤肥力演化的原因。简要介绍了前期工作中提出的"三三(全)耕作制"对土壤肥力的培育效果,目的是为松辽平原玉米带土壤肥力退化的防治和定向培育提供理论和技术支撑。

吉林省主要土壤类型固定态铵含量及其影响因素研究

通过野外调查取样和分析测定,研究了吉林省主要土壤类型固定态铵含量及其影响因素。结果表明:吉林省主要土壤固定态铵含量最高为336.72mg/kg,最低为57.87mg/kg,平均为187.62mg/kg;固定态铵在不同土壤类型中含量顺序为黑土>黑钙土>白浆土>暗棕壤>风砂土;土壤中固定态铵与<0.01mm粘粒含量呈P0.01水平的极显著正相关,与<0.001mm粘粒含量相关性不显著;与阳离子交换量呈P0.01水平的极显著正相关;与有机质呈P0.05水平的显著正相关;与pH值无相关关系。

农业利用对东北黑土黏粒矿物组成及养分的影响

为了明确农业利用对土壤的黏粒矿物组成差异及养分的影响;通过在东北黑土定点和历时8年的现代农业开垦利用,以研究东北黑土的黏粒矿物组成差异及养分的影响;经过8年的农业开垦利用后,东北黑土的风化进程加强,0.002～0.02 mm粉粒含量显著降低(F=5.84>P0.01=0.026),而黏粒含量因水土流失,增加未达到显著;土壤交换性离子活性较强,酸化程度加重,有机质含量降低,对养分保蓄能力明显下降。土壤中的伊利石含量极显著降低(F=11.25>P0.01=0.003),而高岭石和蒙脱石含量极显著增加(F=11.67>P0.01=0.003;F=13.89>P0.01=0.001),S/I混层矿物含量也较8年前的高;土壤黏粒矿物是极为敏感的胶体类型,它的改变会影响土壤肥力特征。

松辽平原玉米带黑土肥力退化机理研究

通过田间调查和土壤肥力指标分析,探讨了松辽平原玉米带黑土肥力退化的原因和机理。结果发现,现行的以小四轮拖拉机为主要动力的耕作制度下,土壤剖面中耕层与犁底层的界面为“波浪型”,而年年进行秋翻的玉米田,其耕层与梨底层的界面为“平面型”。而且两者耕层土壤的养分含量和理化性质等指标也有明显差异。研究还发现,现行的以无机氮磷肥为主的施肥制度和玉米连作种植制度对土壤养分平衡有很大影响。因此认为,现行的不合理的耕作、施肥及玉米连作制度是导致松辽平原玉米带黑土肥力退化主要原因。

不同利用方式的苏打盐渍土剖面盐分组成及分布特征

通过野外调查、采样和室内分析,研究了松嫩平原不同利用方式的苏打盐渍土剖面形态特征及可溶盐含量与组成在土壤剖面中的变化。结果表明,土壤的利用方式不同,土壤剖面腐殖质层厚度、耕层和腐殖质层的有机质含量等有明显差异。在围栏草原、旱田、新水田及老水田4个剖面中,土壤可溶盐总量、pH与ESP均是在剖面中部最高,上部和下部较低;可溶盐组成均以K++Na+和HCO 3-、CO23-为主。表明草原围栏、旱田及水田利用均有抑制苏打盐分表聚的作用。放牧草原剖面的可溶盐含量自下向上逐渐增多,盐分表聚非常显著。开垦20余年的水田剖面中,表层土壤的可溶盐总量、pH和ESP值分别降至0.21%、7.56和9.1%,表明苏打盐碱地种稻较草原和旱田利用更有利于土壤脱盐脱碱。

东北黑土耕层土壤黏粒矿物组成的区域差异及其演化

在东北黑土耕层土壤小于2μm黏粒的化学组成和X衍射分析基础上,对不同纬度的15个黑土的黏粒矿物组成和空间差异进行研究,并探讨了其影响因素及演化机制。结果表明:东北黑土耕层土壤黏粒矿物属伊利石—蒙伊混层矿物类型,但其组合因区域不同有所差异,高纬度黑土为伊利石—蒙伊混层型,低纬度黑土则为蒙伊混层—伊利石—蛭石型。影响黏粒矿物空间差异的主要因素有降水、温度、作物类型。由于这些因素在空间上的显著差异,使黑土黏粒矿物演化序列处于伊利石向蒙伊混层或蛭石的不同阶段,导致东北黑土黏粒矿物组成在纬度上形成显著区域差异。

应用XRD光谱研究水旱利用方式下盐碱土粘粒矿物演化特性

以吉林省典型盐碱土为研究对象,对比分析水田与旱田利用方式下土壤粘粒矿物的组成特征,并利用X射线衍射(XRD)光谱研究两种利用方式下粘粒矿物的演化规律。结果表明,水田利用方式下,盐碱土各项理化性质均优于旱田利用,且水田利用较旱田利用更能促进盐碱土颗粒风化,提高粉粒颗粒含量。水田利用下土壤有强烈的脱钾过程,粘粒矿物的水化程度较高,伊利石结晶度降低。XRD光谱分析表明,两种利用方式下粘粒矿物组成相似,但衍射峰的强度及峰位存在差异。旱田利用的盐碱土粘粒矿物演变过程主要为S/I混层矿物→蛭石,水田方式下演变过程则主要为黑云母→伊利石和S/I混层矿物→蛭石→高岭石;长期水田利用后的盐碱土会出现一类羟基化的"绿泥石化"矿物。研究结果表明水田利用更有助于改善土壤结构,培育高肥力土壤,对盐碱土的改良效果较好。利用XRD光谱分析方法,较为全面的测定了粘粒矿物的各项特性,并针对两种利用方式进行对比分析,是土壤矿物研究的新视角。

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。

土壤有机碳固定研究进展

农田土壤的固碳潜力有助于评估农田土壤作为大气二氧化碳的"源"或"汇"的功能,进而正确评价农田土壤对全球气候变暖的影响。土壤有机碳固定和损失的研究是目前国际上前沿研究领域之一,然而土壤有机碳的动态变化还存在许多不确定性,这就为测定农田土壤的固碳潜力带来了困难。本文围绕土壤有机固碳的基本问题,总结了农田土壤有机碳固定及其影响因素的国内外研究进展。

利用方式对东北黑土粘土矿物组成的影响

土地利用方式是影响土壤可持续利用的重要因素。粘土矿物是土壤重要的活泼物质,会受利用方式的影响而发生改变。为了揭示利用方式对土壤粘土矿物的影响,对不同利用方式下的东北黑土进行土壤理化特性及粘粒XRD分析。结果表明:荒地、旱田(大豆)、旱田(玉米)、水田利用的土壤矿物颗粒的风化依次增强,伊利石的含量和结晶度也依次降低。经水田利用后的黑土,粘土矿物的演变过程为:云母→伊利石→蛭石和绿泥石。定量结果表明黑土水田利用会出现蛭石绿泥石化现象。综合说明旱田利用会使土壤结构破坏以及水土流失加剧,而水田利用则能较好的协调土壤理化性质,可较大程度的改良土壤。

黑土酶活性对不同施肥条件的响应

以中国科学院海伦农业生态实验站黑土为供试土壤,在田间调查、采样的基础上,研究了与碳、氮、磷循环有关的酶活性的状况与差异.结果表明:土壤酶在土壤循环中起到了生物学催化剂的作用,其活性可以作为表征土壤肥力的指示性指标.有机无机肥料的不同施用方法及作物种类会对土壤酶活性产生显著影响.磷肥能够明显增强转化酶与蛋白酶的活性,增施有机肥在增加土壤有机质含量的同时显著提高土壤脲酶的活性.脲酶活性在各施肥处理间、各作物种类间有显著性差异,这说明脲酶活性变化能够较好地表征不同的作物种类及施肥处理下土壤的肥力水平.另外,荒地连年锄下转化酶、蛋白酶、酸性磷酸酶与脲酶的活性均高于荒地,表明过氧化氢酶对于土壤翻耕的反应灵敏性较低.

不同耕作制度对土壤渗透性和玉米生长的影响研究

针对松辽平原玉米连作黑土在不同作制度下所形成的两种不同构型剖面(“平面型”剖面和“波浪型”剖面),对玉米产量有显著影响。通过模拟构型,研究了不同剖面构型的水分特征及其对土壤肥力的影响。结果表明:“平面型”剖面构造改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流。“波浪型”剖面耕层土壤的耗水量比“平面型”剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。从作物生育时期降雨量分析来看,对于“平面型”剖面来说略有盈余,而“波浪型”却出现亏缺。“波浪型”剖面耕层土壤比“平面型”剖面更容易发生干旱现象,这可能是黑土区土壤易出现干旱现象的主要原因。在这种现象的作用下,使玉米生长过度依靠年度降水,将会出现年际产量的高波动性。

同步辐射X射线衍射光谱在地带性土壤粘粒矿物研究中的应用

X射线衍射(XRD)光谱是分析土壤粘粒矿物组成的重要手段,但常规XRD分析存在前处理复杂、耗时较长、光谱分辨率低、扫描不充分等问题。为此,该研究依托北京同步辐射装置(BSRF)的4B9A衍射实验站,以我国东部不同气候带(即温带、亚热带、热带)的7种地带性森林土壤(棕色针叶林、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、赤红壤和砖红壤)为研究对象,利用同步辐射X射线衍射(SR-XRD)光谱对土壤粘粒矿物组成特征进行分析。结果表明:(1)温带土壤(棕色针叶林、暗棕壤和棕壤)质地以粘壤土为主,而亚热带土壤(黄棕壤、黄壤和赤红壤)分布在粘土和粘壤土的分界线上;从亚热带到热带,土壤质地呈现出粘土→壤土→砂土的变化趋势。(2)土壤硅铝率(Sa)表现为温带土壤(5.22)>热带土壤(4.53)>亚热带土壤(4.49);同样地,硅铝铁率(Saf)也呈现出温带土壤(4.06)>热带土壤(3.53)>亚热带土壤(3.36)的变化规律。(3)从温带到热带,土壤粘粒矿物中高岭石的含量增加、结晶度提高,而伊利石的含量则逐渐减少;温带土壤以2∶1型粘粒矿物为主,而热带土壤则以1∶1型矿物为主;在SR-XRD光谱中鉴定出了伊蒙混层、长石两种粘粒矿物的存在,而这两种矿物在常规XRD光谱中未被识别。(4)与常规XRD法相比,利用SR-XRD法分析土壤粘粒矿物组成具有以下优势:一是前处理工作量较少,常规XRD法需将粘粒样品制成不同类型的载玻片再进行测定,而SR-XRD法直接测定粘粒样品即可;二是光谱分辨率高,SR-XRD法的分辨率可达到≤100 nm,从而能够检测到更多的衍射峰;三是实验效率提高,SR-XRD法的优化扫描步长可达0.04°,比常规XRD法增加1倍,从而提高了测试效率;四是扫描辨识度增加,SR-XRD法的看光时间可优化为4 min,是常规XRD法的2倍,使得样品的扫描更加充分。

不同耕作方式对土壤渗透性影响的机理研究

[目的]探讨影响松辽平原玉米连作带黑土水分渗透的原因与机理。[方法]2002年秋季对松辽平原重要玉米产区的生产状况进行详细调查,对采集的46个耕层土壤样品的理化特性进行分析。[结果]调查表明,在现行的以小四轮拖拉机为主要动力的耕作方式下,土壤剖面中耕层与犁底层的界面为"波浪型",而年年进行秋翻的玉米田,其耕层与梨底层的界面为"平面型"。模拟构型试验显示,"平面型"剖面构造改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流;"波浪型"剖面耕层土壤的耗水量比"平面型"剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。[结论]现行不合理的耕作方式是导致松辽平原玉米带黑土肥力退化主要原因。

耕作方式对Brookston粘壤土耕层不同深度有机碳分布及稳定性影响

以加拿大安大略省西南部的Brookston粘壤土为研究对象,测定免耕和秋翻管理下耕层土壤不同深度（0-5,5-10,10-20 cm）中土壤有机碳的分布与动态变化,探索耕作方式对耕层不同深度中有机碳数量与稳定性的影响。结果表明：表层（0-5 cm）中,长期免耕土壤有机碳含量高于长期秋翻和短期免耕土壤,且有机碳较容易矿化,更加活跃。下层（10-20 cm）中,长期免耕土壤有机碳含量低于长期秋翻和短期免耕土壤,有机碳稳定性高于长期秋翻和短期免耕土壤。

东北黑土无机颗粒和有机无机复合体的分形特征

利用颗粒分形理论对东北黑土土壤无机颗粒和有机无机复合体的分形维数进行计算,并分析其分布特征以及与土壤肥力的关系。结果表明:东北黑土无机颗粒分形维数主要分布在2.80～2.90,与各粒级均呈极显著相关。有机无机复合体的分形维数主要分布在2.66～2.93,与黏、粉粒级有机无机复合体分别呈极显著正相关和负相关。无机颗粒和有机无机复合体的分形维数间的回归方程y=88.18x-60.73x2+10.57x3,表明无机颗粒复合有机质可降低土壤的分形维数,但受低温的影响,也可能使土壤复合度降低,进而增加土壤的分形维数。土壤颗粒的分形维数与肥力的相关分析证实无机颗粒复合有机质后,可增强土壤养分的保蓄能力,并在养分释放过程中起到缓释作用。