南方冬季覆盖作物的碳蓄积及其对水稻产量的影响

冬季覆盖作物为在冬闲季节以减少土壤裸露、增加生物产量、抑制硝态氮淋溶等为目的而种植的作物。南方水稻种植区地处热带、亚热带湿润地区有利于冬闲覆盖作物生产。冬季覆盖作物在增加生物产量的同时,可以增加稻田生态系统碳蓄积效应。本研究在南方水稻种植区选择冬闲季覆盖作物黑麦草、紫云英、油菜,以冬闲田为照进行生产比较试验,考察不同覆盖作物碳蓄积能力及对后茬作物产量的影响。结果表明,黑麦草地上部碳蓄积为4044.9kg·hm-2,地下部碳蓄积为1533.7kg·hm-2,紫云英地上部、地下部碳蓄积分别为1799.6kg·hm-2,1023.8kg·hm-2,油菜的分别为1023.8kg·hm-2,339.0kg·hm-2;黑麦草的碳蓄积量显著高于紫云英和油菜,各覆盖作物处理碳蓄积量均显著高于冬闲田。黑麦草地下根系表现强大的碳蓄积能力,可以提高土壤碳汇效应。不同覆盖作物-双季稻稻田生态系统,冬季覆盖作物残茬短期内对主作物的产量因素均没有显著的影响。     

不同覆盖作物模式对茶园土壤理化性质及有机碳矿化的影响

覆盖作物作为重要的农业管理措施之一,可影响土壤有机碳的周转过程。茶是中国重要的经济作物,为探究不同覆盖作物模式下茶园土壤理化性质及土壤有机碳矿化动态,该研究自2019年选取茶园中清耕（C0）、黑麦草(Lolium perenne L.)+白三叶(Trifolium repens L.)(C1)、黑麦草+白三叶+早熟禾(Poa annua L.)+红三叶(Trifolium pretense L.)(C2)、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅(Festuca rubra L.)+毛苕子(Vicia villosa Roth.)+波斯菊(Cosmos bipinnata Cav.)+百日草(Zinnia elegans Jacq.)(C3)作为4种覆盖作物模式,测定其表层（0—30 cm）土壤理化性质并进行了为期471 d的矿化培养,使用一级动力学方程及指数加线性常数模型来探究土壤有机碳矿化特征。结果表明,覆盖作物能显著增加表层0—30 cm土壤中硝态氮、铵态氮、微生物量碳和微生物量氮的含量（P<0.05）。4种覆盖作物模式下,表层土壤有机碳矿化速率均随培养时间增加呈“先增后降”...     

双季稻区冬种覆盖作物对土壤微生物量的影响

利用氯仿熏蒸浸提法研究了南方双季稻区4种冬季覆盖作物对土壤微生物量碳、氮周年动态的影响.结果表明:冬季种植紫云英(Astragalus sinicus L.)、黑麦草(Lolium multiflroum Lam.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)土壤微生物量碳含量分别为:248.8mg·kg-1、256.7mg·kg-1和238.9mg·kg-1均显著高于冬闲田的218.3 mg·kg-1(P<0.05),增幅为9.43%～17.59%;冬季种植油菜(Brassica campestris L.)土壤微生物量碳比冬闲田提高了0.63%,没有显著性差异.4种覆盖作物土壤微生物量氮含量分别为:紫云英,100.3 mg·kg-1、黑麦草,153.8 mg·kg-1、马铃薯,99.9 mg·kg-1和油菜,86.2 mg·kg-1,均显著高于冬闲田,73.5 mg·kg-1(P<0.05).对比冬闲田,各个覆盖作物均显著提高土壤有机质含量(P<0.05).说明种植冬季覆盖作物可以提高土壤有机质含量和有效养分含量,促进了土壤微生物的活动,有利于保持土壤肥力.     

免耕覆盖对土壤微生物量碳的影响

通过设置在甘肃省定西县李家堡镇甘肃农业大学旱农实验站的用间定位试验,研究连续3年春小麦(Triticum aestivum)-豌豆(Pisum sativum Linn.)双序列轮作后6种不同处理土壤微生物量碳的变化情况,结果表明:免耕条件下表土层土壤微生物量碳总是显著地高于翻耕土壤;秸秆覆盖表土层和亚表层土壤微生物量碳明显高于不覆盖;不同处理对表土层和亚表层土壤微生物量碳的影响差异达极显著;表土层土壤微生物量碳有明显的季节动态变化;土壤微生物量碳随土层加深而递减.     

川西亚高山针叶林凋落物对土壤理化性质的影响

研究了川西地区亚高山人工云杉林及天然林凋落物变化及其对土壤理化性质的影响.结果表明30 a人工云杉林、40 a人工云杉林及次生林和原始林年凋落量分别为2.67×103 kg hm-2、4.38×103 kg hm-2、4.27×103 kg hm-2和4.77×103 kg hm-2,枯枝落叶层贮量分别为3.19×104 kg hm-2、3.64×104 kg hm-2、1.42×105 kg hm-2和1.45×105 kg hm-2,通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca和Mg)的年归还总量依次为82.01 kg hm-2、129.04 kg hm-2、130.57 kg hm-2、170.55 kg hm-2,凋落物年失重率分别为24.35%、22.87%、36.96%和32.23%,人工林凋落物分解一半所需时间约为2.5 a,天然林约为1.6 a.各样地土壤含水量、孔隙度和养分含量大致表现为次生林≈原始林>30 a人工林>40 a人工林.森林年凋落量、枯枝落叶层贮量、养分归还量和年失重率与土壤自然含水率、有机质、N、P、K的含量呈正相关,与土壤容重呈负相关.人工云杉林生态功能的恢复滞后于次生林,凋落物分解缓慢是影响该地区土壤水分和养分状况的重要因素.人工云杉林进入旺盛生长期后,凋落量增加,养分归还量增大,此时期森林对土壤肥力有较高的补给潜力;但凋落物分解过缓,大量养分元素累积于枯枝落叶层,不能及时进入土壤,造成土壤理化性质状况较差.图1 表6 参18     

汶川地震对龙门山地区山地土壤理化性质的影响

采用对比研究的方法,研究了汶川地震后龙门山东、西坡及过渡区域典型山地滑坡体土壤理化性质以及土壤养分含量的变化.结果显示:与未破坏的原生土壤相比较,3个区域滑坡迹地土壤砂粒含量均显著升高;土壤阳离子交换量、有机质、全氮、全磷、硝态氮、总矿质氮、土壤粉粒和粘粒含量显著降低;滑坡体土壤pH值在东坡和过渡区显著升高,西坡升高不明显;东坡和过渡区滑坡体土壤氨态氮含量与矿质氮/全氮比值显著降低,而西坡差异不显著;土壤碳/氮比值在过渡区显著下降,东坡和西坡差异不显著.此外,3个研究区域滑坡体土壤全钾含量变化不显著.滑坡迹地表征土壤质量的指标(土壤质地、有机质和矿质元素含量等)总体上呈现下降的趋势,表明地震对滑坡体土壤产生了明显的破坏作用;土壤的碳损失率大于氮损失率,并有可能会进一步加剧土壤的碳缺失.地震对龙门山区域土壤理化性质的影响仅有氨态氮存在扰动与空间区域的交互作用,其余理化指标的扰动结果均不受空间区域差异均的影响.这暗示地震有可能是通过对土壤剖面层次的破坏和扰动而影响土壤理化性质,生态气候类型差异对于滑坡迹地土壤理化性质的改变效应可能是一个比较长期的过程.     

煤矸石对盐碱土壤理化性质的改良效果

盐碱土壤物理结构差,植物成活率低,煤矸石具有改善盐碱土壤物理结构和化学性质的潜力,将煤矸石应用于盐碱地,能够达到煤矸石废弃资源循环利用和盐碱地改良的双重效果。为阐明煤矸石对盐碱土壤的改良效果和对土壤物理化学性质的影响,将不同用量(0、10%、20%、30%、40%、50%)和不同粒径(小粒径<1 mm、中粒径1—5 mm、大粒径>5 mm以及小中大等比例混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,通过紫花苜蓿(Medicago sativa)盆栽试验,测定土壤的物理化学性质。结果表明,随着煤矸石用量的增加,紫花苜蓿株高和生物量呈现先增后减的趋势,20%用量煤矸石处理的株高和生物量分别比对照平均提高了21.45%和25.89%;团聚体平均重量直径(MWD)呈现先减后增再减的趋势;土壤饱和含水量、田间持水量呈现先稳定后降低的趋势;土壤EC值、pH值、碱解氮含量呈现持续降低的趋势,其中20%用量煤矸石处理的土壤pH比对照平均下降了0.51个pH单位;土壤总碳、总氮、总磷、有效磷含量呈现持续上升的趋势。从粒径角度考虑,对土壤EC、pH降幅以及团聚体含量、总养分、速效养分含量,小粒径>混合粒径≈中粒径>大粒径。土壤综合指数(SQI)随煤矸石用量增加先升后降;各粒径煤矸石处理下的SQI峰值大小表现为小粒径>混合粒径>中粒径>大粒径;20%用量下小粒径和混合粒径煤矸石处理的土壤SQI最高,分别比对照显著提高了68.27%和57.13%。综上,煤矸石可以改良盐碱土壤质量,促进植物生长,20%用量的小粒径和混合粒径煤矸石效果最好。     

土壤矿质氮和可矿化氮对当季作物的贡献

从土壤矿质氮-硝态氮和铵态氮、土壤可矿化氮3个指标研究了土壤剖面不同层次有效氮对作物吸氮的贡献.结果表明,不同指标反映土壤供氮能力状况不一.土壤硝态氮和土壤可矿化氮与作物吸氮有较好的相关关系,而土壤铵态氮与作物吸氮关系不密切.在深度120cm之上的土层的土壤可矿化氮对作物吸氮有较大的贡献.在考虑土壤供氮能力时,建议应该考虑120cm深层以上的土壤.     

马尾松不同林型对土壤理化性质的影响

以安徽省枞阳县大山村3种马尾松不同林型（马尾松纯林、马尾松-麻栎混交林、马尾松-枫香混交林）0~60 cm土层为研究对象,探讨3种马尾松林型的土壤理化性质变化规律,旨在为该区马尾松人工林的可持续发展和生产提供科学依据。结果表明：（1）0~60 cm土层,3种马尾松林型土壤容重随深度的增加而逐渐增加,混交林土壤容重显著低于纯林;土壤含水量随土层的加深而逐渐减小,其大小为：马尾松-枫香混交林>马尾松-麻栎混交林>马尾松纯林,马尾松-枫香混交林在土壤容重降低,土壤孔隙度增加及土壤含水量方面优于马尾松-麻栎混交林;（2）土壤pH值介于4.5~5.0之间,3种林型pH值随土层深度的增加而增大,但差异均不显著,其中马尾松-枫香混交林土壤pH值较高;（3）3种林型土壤有机质、全N、有效P和速效K均随土层深度的增加而减少,呈现明显的“表聚”现象,其质量分数表现为：马尾松-枫香混交林>马尾松-麻栎混交林>马尾松纯林;（4）土壤容重与土壤水分质量分数、有机质、全N、有效P和速效K等养分质量分数均呈负相关,土壤有机质与全N、有效P和速效K呈极显著的正相关,这说明土壤有机质在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着非常重要的作用。     

塔里木荒漠河岸林植物群落演替下的土壤理化性质研究

选择塔里木荒漠河岸林内典型、有代表性的不同演替阶段的群落,对其土壤理化性质进行研究。结果表明：土壤理化性质在演替方向和土壤剖面上表现出较强的规律性。演替后、中期表层土壤（0～20 cm）粘粒质量分数比初期分别减少了1.28%、64.29%、土壤砂粒质量分数分别增加了3.08%、17.23%,土壤明显变粗沙化。群落演替能明显增大土壤容重与非毛管孔隙度,降低土壤总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比、土壤水分质量分数、最大持水量、毛管持水量和最小持水量。演替后、中期表层土壤非毛管孔隙度比初期分别增大了33.78%、36.087%,土壤水分质量分数分别降低了85.57%、97.77%,演替后期最大持水量、毛管持水量分别比初期降低了40.28%、9.27%,导致土壤固相率减小,气相率增大,土壤持水供水能力与抗风蚀性能减弱。土壤有机质、全氮与碱解氮、全磷与速效磷、全钾与速效钾、盐分质量分数随群落演替呈降低趋势。演替后期表层土壤有机质、碱解氮、全磷与速效钾质量分数分别比初期降低了38.68%、60.71%、23.58%、66.93%,其土壤理化性质退化最显著。地下水位下降是引起荒漠河岸林植物群落逆向演替的驱动力。当前随人类干扰强度增强（水土资源开发）,塔里木荒漠河岸林土壤结构与土壤生态功能随之受到破坏与衰退,而保持合理的生态水位则是维持荒漠河岸林生态系统稳定的有效途径。     

农田沙漠化过程对土壤性质和作物产量的影响

地处北方半干旱农牧交错带东端的科尔沁沙地,是我国现代沙漠化最严重的地区之一。选择科尔沁沙地不同沙漠化阶段（非沙漠化、轻度、中度、重度和严重沙漠化）农田,研究了沙漠化发展过程对土壤有机碳、全氮、颗粒组成、土壤温度、土壤持水能力以及作物生物量的影响。结果表明,随着农田的风蚀,土壤发生粗化和有机质含量下降,土壤环境明显恶化,导致生物产量大幅度下降。从非沙漠化农田分别到轻度、中度、重度和严重沙漠化农田,100 cm深土壤有机碳含量下降34.4%、52.8%、81.6%和90.9%,全氮含量下降42.4%、58.5%、82.7%和92.6%。从非沙漠化农田到严重沙漠化农田,2～0.1 mm的土壤颗粒含量从64.4%增加到96.1%,0.1～0.05 mm的颗粒含量从28.8%减少到2.7%,小于0.05 mm的颗粒含量从5.9%减少到0.7%。严重沙漠化农田土壤温度比非沙漠化农田高3.0℃,土壤饱和持水量和田间持水量分别比非沙漠化农田低45%和53%,单株地上部生物量比非沙漠化农田低31%。非沙漠化、轻度、中度和重度沙漠化农田单位面积玉米产量分别比严重沙漠化农田高3.4、3.5、2.5和1.5倍。在科尔沁沙地,加强农田防护林建设,实施保护性耕作和增施有机肥是防止农田沙漠化和提高作物产量的根本措施。     

天然次生林人工更新后对土壤物理性质及碳贮量的影响

天然林被人工林取代后对土壤水文物珲性质及土壤碳贮量有重要的影响.文章以海南天然次生林人工更新为尾细桉(Eucalyptus urophylla×E.tereticornis)和马占相思(Acacia mangium)林前后的土壤为研究对象,研究分析了人工植被更新对土壤水文物理性质和土壤碳贮量的影响.结果表明:天然次生林更新为桉树、马占相思人工林后,土壤容重增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度减小,0～80 cm土壤的最大贮水量、毛管贮水量和非毛管贮水量降低,桉树和马占相思人工林最大贮水量分别降低19.8 mm和43.3mm,桉树人工林0～40cm土壤碳贮量降低6.77t·hm-2,马占相思人工林的增加14.68t·hm-2.     

华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原冬小麦种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,本研究对前人的试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮和土壤氮三者之间的关系,探索冬小麦季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况.结果表明:华北平原冬小麦当季化肥氮的吸收量随施氮量的增加而升高,对土壤氮素的吸收随施氮量的增加而降低;在秸秆50%还田和100%还田两种情况下,土壤氮库盈亏量与施氮量之间均呈线性极显著正相关,且土壤氮库达到平衡时的施氮量分别是 N 192和166 kg·hm-2;冬小麦对氮肥的吸收利用率推荐施氮远高于传统施氮,过量施氮不仅不会提高作物产量,还会降低氮肥利用率,增加土壤残留和损失;3种秸秆处理方式下的冬小麦氮肥各去向绝对量与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间均呈显著线性相关关系,秸秆不还田条件下的地上部吸收率、秸秆吸收率和秸秆50%还田下的地上部吸收率及秸秆100%还田下的0~100 cm土壤残留率均与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间呈显著相关关系.     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

Assessing the potential of crop residue recycling in China and technology options based on a bottom-up model

Crop residues are an important biomass, and are significant in the sustainable development of China. This paper uses the Grey-Markov modeling approach, the cost-benefit analysis method, and the constraint optimiza- tion method to establish the potential of crop residue recycling in China （CRRC） using a bottom-up analysis. Taking 2010 as the baseline year, the CRRC model is used to determine the quantity trends of crop residue resources, simulating the recycling potential and selecting key crop residue recycling technologies for operation between 2010 and 2030. The results illustrate that the total residue output from different crops will gradually increase to 1062 million tons in 2030. The proportion of crop residue for field burning is expected to decrease as a result of guidance and support from the government. Market mechanisms are also improving the development of the crop residue recycling industry. The economic benefit of crop residue recycling is expected to be worth 132 billion CNY in 2030 according to technology structure options. Key crop residue recycling technologies preferred such as liquefaction, amination, silo, co-firing straw power and composting will account for more than 85% of the total benefits.     

施用城市污泥对杨树土壤化学特性及金属含量的影响

采用温室盆栽方法,研究城市污泥对杨树土壤化学特性、金属含量的影响。实验设置6个处理：4个不同用量的污泥处理：30（S1）、60（S2）、90（S3）和120 t.hm-2（S4）,以及对照（Control：不施加污泥和肥料）和无机复合肥处理（F：1.5 t.hm-2）。结果表明,施用污泥后,土壤有机质、全氮及全磷均提高,且随污泥施用量的增加而增加。S1~S4处理的土壤有机质、全氮及全磷较Control处理分别提高了32.50%~52.05%、32.00%~95.30%及75.43%~236.25%;较F处理分别提高了47.60%~69.37%、35.04%~99.70%及77.10%~239.46%。但污泥施用降低土壤pH和全钾质量分数,土壤pH较Control和F处理分别下降了0.11~0.42和0.01~0.32,但仍呈弱碱性;土壤全钾质量分数较Control和F处理分别降低了1.65%~21.51%和1.19%~21.14%。随污泥施用量的增加,土壤Cu、Zn、Ca和Na质量分数呈增加趋势,而Mn、Fe、Al、Mg质量分数呈降低趋势,其中Cu和Zn增加明显,并较Control处理分别增加了31.89%~104.36%和38.93%~358.02%,较F处理分别增加了23.10%~90.75%和37.88%~354.55%。总体而言,污泥施用于杨树后,可明显改善土壤的化学特性,但污泥施用量越大,土壤重金属Cu和Zn的质量分数残留越多。