黑土微生物活力对不同养分的响应

土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程,可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平,可用于评价土壤微生物活力状况.通过设置8个养分处理,对黑土进行41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力对不同养分响应的规律.结果表明,单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力;单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上,使黑土微生物活力显著提高.在可利用碳底物充足的条件下,N的加入能够显著提高黑土微生物活力,土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上,显著促进土壤有机质中无机养分的释放,CN交互作用显著;在C和N养分都充足的条件下,P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应.不同养分状况下,黑土微生物活力达到峰值的时间不同,表现为,CNP(C N P)处理土壤呼吸强度在第3 d达到最高值,CN (C N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C P)处理,在15 d左右达到最高值.     

长期施肥农田黑土微生物量碳、氮季节性变化

研究长期不同施肥处理农田黑土微生物量碳、氮(MBC、MBN)季节性特征,于不同月份采集单施化肥(NPK)、单倍有机肥(M)、双倍有机肥(M2)、单倍有机肥与化肥配施(MNPK)和对照(CK)处理土样。结果表明:与其它处理相比,M2处理MBC、MBN季节性变化较小。MBC季节性变化规律为:4月(春耕前)各处理较高,其它月份较低,CK、NPK、MNPK的最低值出现在5月(出苗期),M和M2的最低值出现在7月(拔节期),8、9月(灌浆期和收获后)各处理略有回升。MBN变化规律为:4月NPK、M、MNPK较低,其它月份较高,4、8月CK较低,其它月份较高。所有月份各处理均值方差分析结果表明:与CK相比,NPK、M、MNPK、M2均能提高MBC和MBN,其中M、MNPK、M2对MBC的提高达到显著水平(p<0.01),M对MBN的提高达到显著水平(p<0.01),其它处理未达到显著水平。另外,长期适量施用有机肥可以提高土壤微生物对有机碳及全氮的利用率。微生物量碳与土壤基本理化指标相关性显著,能够较好地反映出土壤质量变化情况。     

不同施肥处理下冬小麦-夏玉米轮作农田温室气体的排放

本研究以北京地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法针对不同施肥措施进行了1年CO2、N2O和CH4交换通量的连续观测.与对照区相比,施肥促进了CO2的排放,并且CO2排放通量表现为尿素区硝态氮肥区;小麦季灌溉也引起了CO2排放的增加;此外,气温和地表温度是影响CO2排放的重要影响因素.冬小麦-夏玉米轮作过程中,N2O的排放集中在玉米季,温度成为小麦季N2O排放的限制因子.氮肥的施加极大地促进了N2O的排放,且等量氮素的硝态氮肥对N2O排放的促进作用明显小于尿素.土壤湿度的骤然变化也是引起N2O排放增加的一个重要因素.由多元线性回归模型分析知,pH、有机质、铵态氮、过氧化氢酶对N2O排放的贡献较大,是N2O排放的主要影响因子.施肥对所研究农田CH4交换通量没有显著影响,但研究区域的平均交换通量均为负值,表现为大气中CH4的一个汇.     

松嫩平原不同秸秆还田方式下农田温室气体排放及碳足迹估算

明确松嫩平原不同秸秆还田方式下的温室气体排放和碳足迹特征,对于制订本地区固碳减排策略、发展低碳农业和保障农业可持续发展具有积极作用。该研究基于松嫩平原黑土秸秆还田定位试验,在大豆-玉米-玉米典型轮作模式下,2013—2015 年监测不同秸秆还田方式下(秸秆不还田旋耕 CK、秸秆深施还田 DSR、秸秆覆盖免耕 SC)农田 N₂O 和 CH₄ 排放变化,利用生命周期法估算农资投入和田间操作引起的直接或间接碳排放量,分析碳足迹特征。结果表明,在松嫩平原大豆-玉米-玉米轮作模式下,秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕不影响土壤 N₂O 和 CH₄ 排放。土壤温室气体排放、氮肥生产、磷肥生产和田间耕作是影响农田碳足迹的主要贡献因子,占农田碳足迹总量的 90%左右。2013—2015 年秸秆覆盖免耕处理农田碳足迹最低,较秸秆不还田旋耕和秸秆深施还田处理分别降低 4.5%和 5.1%,原因是秸秆覆盖免耕措施减少机械燃油产生的碳排放。秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕处理可以提高大豆和玉米产量,平均分别增产 5.1%和 5.5%。综...     

不同农田土壤养分可持续性指数的研究

讨论了不同农田土壤碳、氮、磷、钾养发的可持续性指数,结果表明,不同施肥方式、不同土壤类型对碳、氮养分可持续性指数的影响表现为有机肥配施化肥处理〉有机肥处理〉化肥处理,潮土〉水稻土〉土壤,对磷、钾养分表现为化肥处理〉有机肥配施化肥处理〉有机肥处理,水稻土〉潮土〉红壤,相关分析表明,土壤养分可持续性指数指数与土壤养分相关或极相关这表现,土壤养分可持续性指数可以用来评价土壤肥力和指示土壤养分的动态变化。     

黑土有机质分解、积累及其变化规律

有机质是黑土肥力的基础,通过区域分析和长期定位试验探索有机质变化规律,结果表明,黑土有机质含量总体呈下降趋势,不同施肥处理对黑土有机质含量变化呈现不同变化趋势。     

宿州市煤矿区农田土壤重金属含量特征

通过野外采样及室内分析测试,对宿州市煤矿区周边农田表层土壤及其典型剖面中的Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Hg、As 7种重金属污染特征及其在剖面上的垂向迁移规律进行了研究.结果表明,煤矿区周边500 m内农田表层土壤除Cu、Zn、Pb外,Cr、Cd、Hg、As均超出国家土壤环境质量标准（I级）,其中As、Cd轻度污染,...     

黄土塬区旱作农田高生产力的水分环境效应与产量波动性

以长武生态站水肥产量效应的长期定位试验资料为基础,结合模型预测的分析方法,揭示出黄土高原旱作塬区高产农田的水分环境效应在于过度消耗土壤水库,降低土壤含水量,使作物生长转而过度依靠年度降水,出现年际产量的高波动性。指出旱作高产高波动性具有可持续性,它是当前旱作农业的基本特点。     

不同灌水条件下冬小麦的产量、水分利用与氮素利用特点

了解不同灌水量(次数)处理条件下华北平原地区冬小麦的产量形成、氮素利用与水分利用的特点.在大田相同的施肥量与施肥方式、播前浇底墒水750m3.hm-2条件下,设置春季不灌水、春季灌2水(拔节+开花)和春季灌4水(起身+孕穗+开花+灌浆)3个水分处理(每次灌水定额750 m3.hm-2),分析了不同灌水量(次数)对植株氮素吸收利用、产量、土壤水分动态及利用效率的影响.冬小麦生育期内总耗水量和开花后耗水量均表现为随灌水次数(量)增加而增大的趋势,但耗土壤水量却随灌水增加而显著减少.春季灌水处理的经济产量均显著高于春季不灌水处理,但春灌2水和春灌4水之间无显著差异.水分利用效率(WUE)在春不灌水和春灌2水间无显著差异.但它们均显著高于春季灌4水处理.植株总吸氮量均随着灌水次数(灌水量)的增加而呈现出上升的趋势,春灌2水和灌4水处理的总吸氮量无显著差异,但它们均显著大于不灌水处理.氮素生理效率和氮素收获指数随灌水量(次数)增加略有下降,不同灌水处理之间并无显著差异.春灌2水处理相对春季不灌水处理显著提高了经济产量和植株总吸氮量,水分利用效率并没有明显下降;与春灌4水处理相比,经济产量和植株总吸氮量没有明显降低.但水分利用效率和水分边际效益显著提高.冬小麦节水栽培(春灌2水)有利于节水、氮素高效利用和高产的实现.     

紫色土丘陵区农用地土壤水分动态变化规律研究

依据定位观测数据,对紫色土丘陵区农用地土壤水分的动态变化规律进行了初步研究。结果表明,该区农用地土壤水分的季节变化主要受降水、蒸发和土地利用状况的影响,呈现出明显的三峰三谷型;垂直梯度变化由于受降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发的综合作用,基本表现为增长型。并利用标准差和变异系数对土壤水分的垂直梯度变化进行了具体描述和层次划分。最后,通过分析该地区典型农作物及其不同栽培方式对农用地土壤水分的影响,认为优化农作物栽培方式是提高紫色土丘陵区农用地土壤水分利用效率和减少水土流失的有效途径。     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

荒漠绿洲农田盐渍化过程中土壤环境的演变过程

土壤环境的盐渍化演变过程是盐渍化其它过程研究的基础。采用空间代替时间的方法,在干旱绿洲区选择大麦（Hordeum vulgare L.）作物地不同盐渍化阶段农田为研究对象,并以非盐渍化农田作为对照,探讨农田盐渍化过程中土壤理化特性的演变过程。结果表明,（1）随盐渍化程度的加剧,土壤颗粒组成发生变化,沙粒含量趋于增加,黏粒含量趋于减少,粉粒含量在重度和极重度盐渍化阶段完全消失。表土层土壤容重呈显著增加趋势（P〈0-05）,但土壤温度没有显著性变化（P〉0-05）。（2）土壤有机碳、全氮、全磷和速效氮含量呈波动式降低趋势,而速效磷含量呈波动式增加的趋势。与未盐渍化农田相比,轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤表层有机碳和全氮含量分别减少了14.03%、26.26%、42.01%、48.03%;19-08%、35.63%、46.84%、56.88%。（3）随盐渍化程度的加剧,盐分表聚现象明显,除 HCO3-外,Na＋、Cl-、K＋、Mg2＋、SO42-、全盐含量均显著增加（P〈0-05）,且随着深度的增加逐渐下降。与未盐渍化农田相比,轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤电导率、全盐,SO42-,Na＋含量分别增加了31.42%、74.42%、203.95%、693.58%,6.56%、96.38%、86.36%、414.86%,5.23%、114.58%、104.00%、430.32%,31.46%、145.22%、345.11%、1797.70%;HCO3-下降了-11-31%、2.02%、3.75%、10.94%。（4）土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2＋、Cl-、Mg2＋、K＋、Na＋之间呈极显著正相关（P〈0.01）,但与土壤含水量没有显著正负相关性,与黏粉粒含量呈显著负相关（P〈0-05）;土壤有机碳、全氮、速效氮之间呈极显著正相关（P〈0.01）,但与土壤含水量没有显著正负相关性,与土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2＋、Cl-、Mg2＋、K＋、Na＋之间呈极显著负相关（P〈0.01）。这说明,在农田盐渍化过程中,随盐渍?     

黔中黄壤坡耕地区域降水及其氮磷输入特征

黄壤坡耕地不仅具有“黏、酸、瘦”的特点,而且水土、养分流失普遍严重,引起一系列农业面源污染环境问题。以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008─2012年连续5年进行观测,研究了降水及氮磷湿沉降浓度、总量及季节性变化等特征,探明了降雨带入的氮磷养分对黄壤坡耕地养分流失的贡献,为农业生产、农业面源污染防治对策提供科学依据。结果表明：2008─2012年间,年降雨次数变幅为46~109次,年均64次;年降雨量变幅为558.4~901.5 mm,年均695.7 mm;频次降雨量变幅为6.5~15.5 mm,平均10.9 mm。5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP浓度变幅,分别为1.57~3.31、0.17~0.79、0.10~0.94和0.06~0.48 mol·L-1,平均值分别为1.91、0.42、0.28、0.14 mol·L-1,均与降水量呈负相关,但未达到显著水平;5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP输入量变幅,分别为11.19~18.47、0.96~5.47、1.22~6.65和0.42~1.34 kg·hm-2·a-1,平均值分别为14.32、3.37、2.77、1.09 kg·hm-2·a-1,TN、TP输入量与降雨量呈正相关(相关系数分别为0.774、0.707,P值分别为0.0003、0.0015)。输入量季节性变化5─8月最为集中,5─7月TN输入量为6.95 kg·hm-2,占全年TN输入量的比例高达51.1%;6─8月TP输入量为0.49 kg·hm-2,占全年TP输入量的比例高达47.4%,即冬、春季较低,夏、秋季较高。湿沉降TN、TP输入量相当于当地施肥投入的氮、磷素总量的7.54%、1.14%,因此在农业生产中制定施肥方案时,可考虑坡耕地湿沉降养分的输入,尤其是氮养分的输入。     

云南省会泽县农田土壤中全氟化合物污染特征研究

为探究云南省会泽县农田土壤中全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)的污染特征及其潜在来源,2015年6月采集云南省会泽县农田土壤42份,利用高效液相色谱-串联质谱仪(HPLC-MS/MS)分析了11种PFCs的含量水平。结果表明,云南省会泽县农田土壤中全氟己酸(perfluorohexanoic acid,PFHx A)、全氟庚酸(perfluoroheptanoic acid,PFHp A)和全氟己烷磺酸(perfluorohexane sulfonate,PFHx S)均未检出,其余8种PFCs(ΣPFCs)的平均含量水平为0.392 ng·g-1,含量范围为0.298~0.998ng·g-1。全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)是最主要的PFCs,相对百分含量范围为45.93%~81.86%,其平均含量水平分别为0.116 ng·g-1和0.120 ng·g-1。与国内其他地区土壤中PFCs的含量水平相比,云南省会泽县农田土壤中PFCs含量水平低于上海,与广州、深圳、东莞、安徽、中国东部农村等地区土壤中PFCs的含量相当。主成分分析结果表明,以全氟癸酸(perfluorodecanoic acid,PFDA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟十三酸(perfluorotridecanoic acid,PFTr DA)为主要标志物的2个主成分可以解释云南省会泽县农田土壤中73%的ΣPFCs。工业活动、大气沉降及长距离传输为云南省会泽县农田土壤中PFCs的主要来源。     

三江平原退化湿地和农田土壤养分的比较研究

三江平原农业开垦导致地表水位和土壤水分下降,原生湿地退化为沼泽化草甸和典型草甸,或者直接转化为水田和旱田.退化湿地与农田土壤养分的对比研究结果表明,4种样地类型0-30 cm土层土壤有机质含量为水田＞沼泽化草甸＞旱田＞典型草甸,全氮含量差异与有机质含量差异相一致,速效磷含量为水田＞旱田＞沼泽化草甸＞典型草甸.这说明在湿地退化为典型草甸的过程中土壤养分严重下降,水分状况是影响湿地土壤养分下降的关键因素;但是农田土壤养分仍然保持较高水平,主要是由于耕作、施肥等非水分因素的影响.由此可见,水分条件和人为干扰共同决定了退化湿地和农田土壤养分状况.     

我国农田土壤碳氮耦合特征的区域差异

利用中国第2次土壤普查数据,分析了稻作和旱作方式下农田耕层土壤有机碳和全氮特征及其区域差异。结果表明,水田土壤有机碳和全氮含量分别为旱地的147.8%和145.5%,但水田碳氮含量的区域变异低于旱地。全国水田和旱地土壤有机碳氮比值分别为10.8和9.9,各区域水田土壤碳氮比值普遍高于旱地,其中东北水田最高,而华东旱地和西北旱地最低。旱地碳氮比值的区域变异显著,水田则不显著。农田耕层土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关,除华北地区外,各区域无论水田还是旱地其碳氮含量之间相关系数都超过0.8,达极显著水平。由此可见,我国农田耕层土壤有机碳和全氮含量之间存在显著耦合关系,而且不同利用方式和区域之间差异显著;相同氮水平下,水田土壤可能储存更多的有机碳。     

冬作季节土壤水分状况对稻田CH_4排放的影响

温室盆栽试验表明,冬作季节土壤持续淹水处理（淹水）稻田平均ＣＨ４ 排放通量显著高于干燥处理（干燥）,前者是后者的５．５８ 倍（１９９６ 年）和４．１６ 倍（１９９７ 年）。冬作季节土壤水分状况明显影响土壤Ｅｈ 和ＣＨ４ 排放的季节变化。淹水处理土壤Ｅｈ 在整个水稻生长期皆处于适宜ＣＨ４ 产生的水平,所以整个水稻生长期皆有ＣＨ４ 排放（经历烤田后例外）,而干燥处理水稻移栽４２ ｄ 后土壤Ｅｈ 才降为负值,在此期间几乎没有ＣＨ４ 排放。     

黑土微生物量和酶活性对邻苯二甲酸二丁酯污染的响应

邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)是一种在环境中广泛存在的有毒有机化合物,已被我国列为优先控制污染物之一。本研究探讨了不同浓度的DBP污染对黑土呼吸、微生物量以及黑土酶活性的影响。结果表明,DBP污染处理的黑土呼吸速率和微生物量碳较对照均显著增加;微生物氮在DBP污染过程中呈"降低-升高-降低"波动性变化;微生物磷与DBP污染浓度呈显著负相关;DBP对黑土多酚氧化酶表现为先促进后抑制,对转化酶和蛋白酶活性表现为低浓度促进而高浓度抑制;在DBP污染过程中脲酶呈现被激活状态;黑土过氧化氢酶和酸性磷酸酶均受到DBP污染的显著抑制。通过相关性分析发现,土壤微生物量、土壤酶活性与DBP污染浓度之间存在着高度的相关性。由此可推断,DBP污染改变了黑土呼吸、微生物量和酶学活性的代谢特征,进而有可能影响了黑土的生态系统功能,威胁到黑土的可持续利用。     

植物篱对红壤坡耕地的水土保持效应及其机理研究

在浙江诸暨红壤丘陵山区的野外径流小区条件下,设计5种不同植物篱种植模式,结合自然降雨、人工模拟暴雨试验、稀土元素(REE)示踪、土壤抗蚀性评价等方法,研究植物篱的减流减沙效应和控制机理.结果显示,与裸坡相比,自然降雨下麦冬双行植物篱处理地表径流量降低39.4％,土壤流失量降低65.8％,效果最佳.降雨前土壤含水量能显著影响径流和土壤流失的发生特征.土壤容重和孔隙度可作为衡量植物篱控制水土流失效应的最佳指标.根据17个抗蚀性指标建立植物篱条件下红壤抗蚀性的综合评价指标体系,评价结果表明土壤综合抗蚀性由高到低依次为麦冬双行、黄花菜+麦冬双行、黄花菜双行、麦冬单行、黄花菜单行和裸坡.不同坡位植物篱对土壤抗蚀性的影响存在差异,侵蚀泥沙主要来源集中在中下坡位.