基于第二次全国土壤普查的辽宁土种志数据集

辽宁土种志数据集是基于1991年辽宁大学出版社出版的《辽宁土种志》整理加工而成,是第二次全国土壤普查的成果。本研究对237个土种的分布范围、形态特征、理化性质、生产力等数据和信息进行规范化、结构化和数字化处理。数据集生成7个数据表以描述辽宁土种信息,包括土种分类、土种基础特征、土种典型剖面景观、土种典型剖面发生层、土种典型剖面理化性质、土种行政区域分布以及市县名。本数据集可用于辽宁土地质量、环境效应、土壤碳汇等相关研究,对辽宁农业结构调整、土壤资源合理利用等方面具有重要参考作用。

地表臭氧浓度升高对森林及农田地下生态过程的影响

地下生态学过程是指陆地生态系统地下部分结构与功能的动态变化过程,它与地上过程高度关联,是全面理解生态系统结构和功能的关键。随着人类活动的不断增强和工业的不断发展,地表臭氧的浓度迅速增长。目前,有关臭氧浓度升高对陆地生态系统的影响研究主要集中在地上部分,而有关其对地下生态学过程影响的研究有限,臭氧浓度升高对地下生态学过程的影响作用复杂。综述臭氧浓度升高对森林及农田地下过程影响的研究进展,以期为我国学者进一步了解臭氧对森林树木及农田生态影响提供科学依据。有关大气臭氧浓度升高对森林和农田地下生态过程的影响,已有研究主要包括植物根系生长、根系代谢、菌根、土壤养分、土壤微生物活性的响应变化等几个方面。臭氧对地下生态过程的影响与臭氧浓度、物种、种植条件以及臭氧污染环境模拟方法相关。今后应该加强臭氧浓度升高条件下土壤微生物过程与土壤养分循环过程之间的相关机理研究以及臭氧与其他环境因子的交互作用对地下生态过程的影响趋势和机理的研究。

CERN分布式土壤样品长期保存系统的构建

长期保存的土壤样品是国家科技基础支撑条件的重要组成部分,对于土壤及环境长期变化研究和科学数据开放共享等具有重要价值。近年来,随着我国对农业和生态环境科技投入的不断增长,土壤调查强度逐步增大,土壤样品积累速度明显加快,因此,亟需相关的标准规范来指导土壤样品的长期保存。在国家标准《土壤质量土壤样品长期和短期保存指南》(GB/T 32722—2016)的基础上,结合“十三五”期间CERN分布式土壤样品长期保存系统建设经验,本文对土壤样品保存管理策略、土壤样品保存条件要求和土壤样品信息管理系统进行了介绍,以期为我国土壤样品长期标准化保存,以及第三次全国土壤普查样品库建设提供参考。

包膜与稳定性氮肥改善棕壤理化和生物学肥力并延缓酸化的效应

【目的】包膜和稳定性尿素肥料的氮素释放及其在土壤中的转化、残留特征不同于普通尿素,本研究评价了长期施用包膜和稳定性尿素肥料对土壤相关性质的影响。【方法】不同包膜和稳定性尿素肥料的定位试验始于2007年。将脲酶抑制剂[N-丁基硫代磷酰三胺(N)、氢醌(H)]和硝化抑制剂[3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DM)、双氰胺(D)]按常用添加量添加到大颗粒尿素中制备6种稳定性尿素,供试包膜尿素肥料包括树脂包膜尿素(PCU)和硫包衣尿素(SCU)。试验共9个处理,具体为普通大颗粒尿素(U)、H+U、N+U、D+U、DM+U、H+D+U、N+DM+U、SCU和PCU。于2021年收获期采集0—20 cm耕层土样,分析了土壤基本理化性质指标及与氮转化相关的酶活性及土壤微生物量碳、氮含量。【结果】与试验前(2007年)土壤相比,施用包膜和稳定性尿素增加了棕壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷以及速效钾含量,有机质增幅达34%~48%,以SCU和U处理的全氮含量最高,为1.26 g/kg,增幅为88%。稳定性尿素处理的土壤pH较常规尿素处理有所提高,其中DM+U处理的土壤pH最高(5.83),较U处理升高了10%,以SCU处理的pH最低(4.87),较U处理的降幅为8%,土壤酸化严重。长期施用包膜与稳定性尿素不同程度地提高了土壤微生物量碳含量,DM+U处理还显著提高了土壤微生物量氮含量。H+U处理抑制了棕壤脲酶活性,硫包衣与树脂包膜尿素则显著激发了脲酶活性。施用包膜与稳定性尿素均增强了棕壤硝化作用潜势与硝化作用,除N+DM+U处理外,包膜与稳定性尿素肥料提高了硝酸还原酶活性。【结论】长期施用包膜与稳定性尿素不同程度地提高了棕壤微生物量,稳定性尿素肥料的长期施用能够有效延缓棕壤酸化,包膜尿素则显著增加了棕壤中全氮和速效氮含量,减少了尿素氮素损失,但硫包衣尿素会导致棕壤pH下降迅速,酸化严重。因此,硫包衣尿素不宜长期在旱田棕壤中施用,而树脂包膜尿素与稳定性尿素均可长期用于棕壤的玉米栽培。

生化抑制剂和浒苔多糖配施的稳定性尿素在黑土中的肥料效果

为提高传统稳定性尿素肥料的有效性,将生物刺激素浒苔多糖与生化抑制剂配合制成新型稳定性增效尿素肥料,采用田间盆栽试验探究其在黑土水稻种植中的施用效果,设置以不施氮肥(CK)、单独施用尿素肥料(N)为对照组,将浒苔多糖(E)、在尿素肥料中分别添加了N-丁基硫代磷酸三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6-三甲基吡啶(CP)和浒苔多糖,共设置9个处理,研究其在黑土中的氮素转化特性、水稻植株生理和生物学、植物吸氮量和氮肥吸收利用效率等指标。结果表明,在黑土上栽培水稻,相比于单施尿素,浒苔多糖显著提高水稻分蘖期土壤铵态氮含量,促进水稻植株生长发育,显著提高籽粒产量、氮肥利用效率。浒苔多糖与NBPT具有协同增效作用,二者结合显著提高黑土铵态氮含量,但浒苔多糖施用促进了NBPT的分解,两者结合未对产量及氮肥利用效率造成显著影响。浒苔多糖与DMPP结合显著降低水稻籽粒产量、氮肥利用率,二者结合难以产生良好效果。CP与浒苔多糖结合处理在水稻分蘖期铵态氮含量最高,二者配合具有协同作用,黑土表观硝化速率显著低于CP处理,同时铵态氮的提高能促进水稻分蘖,增加成穗率,显著提高水稻的籽粒产量。

生猪粪水液态肥高量还田对黑土和风沙土养分含量的影响

随着“南养北上”新布局,东北生猪养殖量迅速增加,产生了大量液体粪污。生猪液体粪污处理方向由“治理”转“利用”。为探究生猪粪水液态粪肥还田利用后对土壤肥力的影响,在辽宁省康平县玉米地开展试验,以常耕施肥为对照(黑土区BCK、沙土区SCK),将生猪粪水厌氧发酵生成的液态肥以每亩20立方高量还田,研究猪粪水液态粪肥施用(黑土区BMS和沙土区SMS)对土壤养分含量的影响。结果表明:黑土区两次施用猪粪水后,有机碳、总碳、硝态氮、速效氮、总氮、有效磷、总磷含量均显著高于常规施肥处理显著,分别提高了60.89%、83.24%、120.53%、358.17%、58.83%、56.27%、95.82%,但土壤速效钾含量显著降低了49.34%。风沙土上施用猪粪水液态肥后,土壤硝态氮和有效磷含量均显著提高,分别提高了247.37%、105.34%。施用猪粪水液态肥后,黑土大部分养分含量提升幅度较大,增肥效果较好;风沙土与常规施肥处理土壤肥力差异不大。综上所述,在辽河流域黑土区施用猪粪水可显著提高土壤肥力,进而科学合理消纳猪粪水、促进东北地区黑土保墒培肥,并减少农业面源性污染,有利于推进东北地区种养结合循环利用模式。

测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体中氮同位素比值的气相色谱／质谱方法

建立了利用活性碳源和15N-NH4+培养-气相色谱/质谱联机测定土壤氨基糖和氨基酸手性异构体15N富集比值的方法,从而可有效区分土壤中原有的和利用外源氮素新合成的氨基化合物。在活性底物存在下,外加同位素氮素被迅速同化并合成氨基化合物,因而利用质谱技术可检测到同位素峰的强度变化。由于氨基糖和中性及酸性氨基酸分子中只有一个N原子,15N富集度可通过同位素峰(F+1)与母峰F相对强度的比值计算;但碱性氨基酸赖氨酸的质谱碎片m/z 439含有两个N原子,15N富集度应利用m/z 441(F+2)的相对强度的变化计算。15N在目标化合物中的富集程度用原子百分超(APE)评价,D-氨基酸的APE还需进一步利用水解诱导的外消旋化系数(HIR%)校正。APE值可反映氨基化合物的循环速率大小,是研究土壤氮素动态变化的有力工具。

葡萄糖和不同数量氮素供给对黑土氨基糖动态的影响

通过室内培养实验探讨了葡萄糖及不同数量的NH4+施入对土壤中三种氨基糖(氨基葡萄糖、氨基半乳糖和胞壁酸)动态的影响,同时利用氨基葡萄糖和胞壁酸的比值探讨了微生物在养分固持过程中的相对贡献。结果表明,土壤氨基糖数量受到外加碳源和养分的显著影响,且其变化各有特征。胞壁酸受养分影响最为显著,可在一定程度上调节并平衡碳氮元素的供给与需求;氨基葡萄糖稳定性高于胞壁酸,但在碳源极度缺乏时也可分解;养分状况对氨基半乳糖的影响并不显著。碳源是促进土壤微生物氮素固持的关键因子,在活性碳源存在下,相对丰富的氮素供给有利于细菌的快速生长,而碳源相对充足时则有利于真菌的快速增殖。

葡萄糖对东北黑土有机氮矿化的调控作用

采用Stanford和Smith的间歇淋洗好气矿化培养法研究了添加外源底物对东北黑土有机氮矿化进程和矿化速率的影响。结果表明,葡萄糖能够降低土壤有机氮的矿化进程和矿化速率,促进土壤有机氮的固定。葡萄糖与氮肥配施处理也表现出对土壤有机氮的截获作用。葡萄糖对土壤有机氮的矿化具有调控作用,这对于提高农田土壤氮素利用率、减少氮素损失具有重要意义。

无机氮素加入量对玉米秸秆分解过程中棕壤氨基糖含量的影响

作物秸秆还田作为一种调控土壤养分循环、减少氮肥损失、维持和提高土壤有机质水平的有力措施,越来越受到人们的重视。还田的秸秆是微生物的碳源和能源,常导致土壤微生物量迅速增加,相应的微生物死亡率和微生物残体积累量也提高。

尿素向氨基糖的转化以及对土壤氨基糖库动态的影响

采用13CO(NH2)2为底物进行黑土培养实验,利用气相色谱/质谱技术测定土壤中三种氨基糖含量以及同位素富集比例,根据其微生物标识物作用探讨土壤中不同微生物群落对于尿素碳的同化利用特征及黑土氨基糖库对于尿素添加的响应。研究结果表明,尿素碳可以被土壤微生物同化利用,但是可利用性显著低于葡萄糖。氨基葡萄糖中13C富集比例显著高于胞壁酸,表明真菌对尿素碳的同化能力高于细菌。尿素添加使土壤有机碳含量有所下降,同时土壤氨基糖总量及其与有机碳的相对比例也显著降低,说明在碳源严重受限条件下,氨基糖可被优先分解利用以补充碳源供给。胞壁酸含量虽低,但其调节并平衡碳氮元素供给与需求的能力较强;氨基葡萄糖稳定性高于胞壁酸,但在碳源缺乏时也可部分分解。土壤氨基糖的动态与土壤碳氮的可利用性及其耦合作用密切相关,在平衡土壤碳氮需求方面具有一定的调节作用。

添加NBPT/DMPP/CP的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的施用效应

【目的】研究添加脲酶/硝化抑制剂的高效稳定性尿素在黑土和褐土中的作用效果,为科学合理选择抑制剂提供科学依据。【方法】以春玉米为试材,采用东北典型的黑土和褐土进行盆栽试验。供试抑制剂包括N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(CP)。试验设不施氮肥(U0)、施普通尿素(U),和在尿素中添加NBPT、DMPP、CP、NBPT+DMPP、NBPT+CP、DMPP+CP,共8个处理。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期取样,测定土壤尿素态氮、NH^(+)_(4)-N和NO_(3)^(-)-N含量,计算硝化抑制率,玉米抽雄吐丝后测定棒三叶叶面积和叶绿素含量,收获后测定玉米生物量、氮素含量等指标。【结果】1)与普通尿素(U)相比,黑土上添加NBPT+DMPP、NBPT+CP处理玉米苗期土壤中NH^(+)_(4)-N含量分别提高1.32、0.96倍,NO_(3)^(-)-N含量分别降低1.35、1.04倍,玉米叶面积增加,叶片叶绿素含量增高。褐土中,添加DMPP+CP处理在玉米苗期土壤NH^(+)_(4)-N含量提高3.09倍,NO_(3)^(-)-N含量降低1.49倍,玉米叶绿素含量提高1.61倍,显著高于对照和单一抑制剂处理。2)在黑土中,与普通尿素相比,添加NBPT+DMPP、NBPT+CP处理的玉米籽粒产量分别增加1.64和2.18倍;氮素表观利用率分别提高3.02和3.34倍,高于其他处理。褐土添加DMPP+CP处理的籽粒产量增加1.41倍,氮素表观利用率提高4.98倍,高于其他处理。【结论】在黑土中,尿素配施NBPT+DMPP、NBPT+CP可以有效抑制NH^(+)_(4)-N向NO_(3)^(-)-N的转化,增加玉米氮素吸收量,提高氮肥利用率,从而获得较高的产量,是黑土栽培玉米施用氮肥的最佳选择。褐土中,DMPP+CP的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂,有效抑制铵态氮的硝化作用,减少氮素损失,增加玉米氮素吸收量,从而使玉米高产,因此,添加DMPP+CP是制备褐土玉米专用高效稳定性尿素的最好选择。

玉米秸秆炭与炭化温度和时间的关系

[目的]筛选出最适宜炭化温度和时间条件下的生物炭。[方法]以玉米秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度(350、450、550℃)和时间(1.5、2.0、2.5 h)制备的玉米秸秆炭的p H、电导率等特性及有机质、氮、磷、钾等元素含量及其间的相互关系。[结果]玉米秸秆炭有机质含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低[62.23%(350℃)>48.52%(450℃)>35.78%(550℃)];在350℃炭化温度下p H随着时间的延长而增大,450和550℃炭化温度下p H基本保持在10左右;电导率随炭化温度和炭化温度的变化不明显,炭化温度350℃对玉米秸秆炭电导率的影响相对较大。玉米秸秆炭中速效钾含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量较高,表现出574.53 mg/kg(450℃)>493.75 mg/kg(350℃)>283.98 mg/kg(550℃)的变化趋势。[结论]350℃(2.5 h)和450℃(2.0 h)制备的玉米秸秆炭的农业利用预期效应较好,农业价值较高。

尿素氮在不同类型土壤中转化特征及其施用效果对生化抑制剂的响应

通过盆栽试验,研究脲酶抑制剂正丙基硫代磷酰三胺(NPPT)、硝化抑制剂双氰胺(DCD)及其组合对黑土、棕壤、褐土中尿素氮素形态和玉米产量等因子的影响,为适宜黑土、棕壤、褐土的高效稳定性尿素肥料的研发提供理论依据。试验共设不施尿素(U0)、普通尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂(UN)、尿素+硝化抑制剂(UD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(UND)5个处理。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期采集土壤样品,测定尿素氮、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量,计算氮素表观利用率等指标。在玉米灌浆初期,测定玉米棒三叶叶面积和叶绿素含量,收获后考种,采集植物样品测定玉米植株生物量和全氮含量。试验结果表明,黑土中抑制剂处理较U处理玉米能够增产,且UD处理增产幅度最大,为U处理的1.50倍,氮素表观利用率提高2.12倍,黑土中NH_(4)^(+)-N含量显著提高62.11%~121.21%;棕壤中UN、UD处理玉米增产显著,且UD处理增产幅度最大,为U处理的0.36倍,氮素表观利用率提高2.79倍,土壤中NH_(4)^(+)-N含量显著提高43.13%~131.31%;褐土中抑制剂处理明显增产,且UND处理增产最多,为U处理的1.51倍,氮素表观利用率提高4.08倍,土壤中NH_(4)^(+)-N含量提高19.08%~262.25%。黑土和棕壤种植玉米应选择添加DCD制成的高效稳定性尿素肥料,褐土种植玉米应选择添加NPPT和DCD配施制成的高效稳定性尿素。

辽宁省畜禽养殖粪污处理的种养关系现状及影响因素

在“南养北移”的布局下,辽宁省畜禽数量快速增加,2019年近7000万头生猪当量,2020年近亿头。传统畜牧养殖业快速转型进入规模化养殖,畜禽粪污数量、集中度猛增,给辽宁省生态环境带来巨大污染风险。畜禽粪污资源化利用与种植业关系不紧密问题加剧,规模养殖发展使得“种养脱节”问题愈加严重。造成畜禽粪污处理“种养脱节”问题的影响因素较多,包括:畜禽养殖和种植生产经营主体利益的不一致性;畜禽养殖区域规划不合理;辽宁省现有中小型养殖场历史欠账多,散养密集区粪污,尤其是液态粪污处理是种养结合的难点之一;粪污处理设备老旧,技术落后且程序繁琐;畜禽粪污资源化利用技术不规范,损失养分并损毁耕地。本文针对以上诸多影响因素,为促进辽宁省畜禽粪污资源化利用的种养结合,建议首选策略是协调种养利益,并改进粪污资源化技术和设施,标准化粪污资源还田技术,加强成果推广和政府引导,为辽宁省畜牧养殖业和种植业结合提供策略支持。

海带多糖与生化抑制剂结合的稳定性尿素在黑土和黄土水稻上的施用效果

为研发在黑土及黄土上种植水稻专用的新一代高效稳定性尿素肥料,采用盆栽试验研究添加生物刺激素海带多糖与不同种生化抑制剂的的施用效果。试验以不施氮肥(CK)及单独施用尿素肥料(N)为对照,将海带多糖(L)、N—丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、3,4—二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)及海带多糖与2种生化抑制剂的组合,分别添加至尿素肥料中制成5种新型高效稳定性尿素肥料作为试验处理,研究不同配方的高效稳定性尿素肥料在黑土和黄土中的氮素转化特征、水稻生长指标、产量及氮肥利用效率。结果表明:海带多糖的添加能在一定程度上抑制土壤硝化作用,使黑土及黄土的水稻生物产量分别提高13.88%,1.21%,籽粒产量分别提高42.18%,25.83%,氮肥利用效率也有所提高。海带多糖与NBPT抑制土壤硝化作用具有良好的协同效应,相比NBPT单一施用,黑土及黄土的水稻生物产量分别降低6.87%,1.30%,籽粒产量分别降低8.15%,4.11%,氮肥利用效率也均有所降低。相比DMPP单独施用,海带多糖的添加具有促进水稻生长的效果,在黄土中二者配合施用,水稻生物与籽粒产量分别提高0.63%,2.64%,有利于植株对氮素的吸收及氮肥利用效率的提高,在黑土中二者配合施用,水稻生物产量及籽粒产量分别降低10.52%,1.50%,植株吸氮量及氮肥利用效率也有所降低,黑土中二者配合施用存在负效应。建议在黄土地区种植水稻将DMPP与海带多糖结合制成高效稳定性尿素肥料施用,有利于水稻增产及氮肥利用效率的提高。

长期施用化肥对红壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响

以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响。结果表明:与单施氮肥处理相比,氮与磷、钾配施可以缓解土壤酸化趋势,氮磷配施能够显著增加土壤中各形态磷含量。与单施氮肥处理相比,氮磷、氮钾处理显著提高了土壤碱性磷酸酶活性、土壤总细菌丰度及phoD基因丰度;氮磷钾配施显著提高了土壤碱性磷酸酶活性和土壤总细菌丰度,但显著降低土壤phoD基因丰度。磷酸酶编码基因phoD基因群落的α-与β-多样性在处理间不存在显著差异,且所有处理中来源于假单胞菌属与紫色杆菌属的phoD基因分别超过总序列的45%。此外,链霉菌属、马赛菌属以及短波单胞菌属与土壤磷素存在显著的正相关关系。以上结果表明:在不同养分输入条件下,调节功能菌群丰度及磷酸酶活性的关键因素不同。氮磷钾的合理配施能够增加土壤磷含量和磷酸酶活性,改变phoD基因丰度和群落结构,提高土壤的供磷能力,但长期施用化肥会使土壤微生物物种趋于单一化。

作物残体去向与利用及对土壤氮素转化的影响

近年来,作物残体还田受到了很大的关注,一方面它可以改进土壤氮素的动态变化,减少硝态氮淋失;另一方面可作为提高耕地土壤作为潜在氮储库的一种手段。作物残体是碳、氮的重要源和库,因此还田后会影响土壤中的氮素循环。本文综述了作物残体还田后对土壤氮素转化的影响及残体氮素的利用与去向问题。具体阐述了以下几个方面内容:作物残体的降解过程及影响因素,残体氮素的利用率及去向问题,以及作物残体对土壤无机氮库、有机氮库、微生物特征的影响。

不同施肥处理对球囊霉素土壤蛋白含量的影响

球囊霉素是丛枝菌根真菌分泌的一种疏水性蛋白,通过研究不同施肥处理对棕壤中Bradford反应性球囊霉素土壤蛋白(GRSP)含量的影响以及GRSP与土壤有机碳之间的关系表明:不同施肥处理显著影响土壤中GRSP的含量,无机肥、有机肥以及有机-无机肥配施均显著增加农田土壤总GRSP(T-GRSP)和易提取GRSP(EE-GRSP)的含量,以有机-无机肥配施效果最好。与CK和单施NPK处理比较,有机肥施用提高土壤T-GRSP在土壤有机质(SOM)中的比例,表明有机肥促进GRSP在土壤有机质中的累积,提高GRSP对土壤有机质的贡献。同时,不同施肥处理GRSP含量与土壤有机碳(SOC)含量呈极显著相关关系。

长期施肥对黑土颗粒有机质的分布及其碳、氮含量的影响

以东北黑土为材料,研究长期施用有机肥和化肥对土壤颗粒有机质的分布及其碳、氮含量的影响。结果表明,有机肥及有机肥与化肥配施有利于土壤中游离态颗粒有机质(FPOM)和闭蓄态颗粒有机质(OPOM)含量的增加,且OPOM的含量显著高于FPOM;有机肥及有机肥与化肥配施能显著增加黑土中FPOM和OPOM中C和N的含量,且OPOM中C和N的含量高于FPOM中C和N的含量;高量有机肥及有机肥与化肥配施明显降低了FPOM和OPOM中的C/N比;单施化肥对FPOM和OPOM的含量以及两种POM中C、N和C/N比的影响则相对较小。