不同水稳性团聚体测定方法的对比研究

水稳性团聚体是研究土壤肥力、质量及侵蚀强度的重要参考指标.研究目的不同,测定其含量的方法常常也不同.采用非真空快速浸润法、非真空快速滴水浸润法和非真空慢速气溶胶浸润法3种方法测定了黑土、褐土、黄土、红壤、紫色土共5种土壤的水稳性团聚体含量.通过配对样本t检验分析了各种方法的稳定性及不同方法的差异性.分析结果表明,非真空快速浸润法测定的各级团聚体含量和总含量均最小,非真空慢速气溶胶浸润法测定的各级团聚体含量和总含量均最大,非真空快速滴水浸润法则介于两者之间.分析了不同方法对团聚体的破坏机制及其适用范围,指出非真空快速浸润法、非真空快速滴水浸润法和非真空快速气溶胶浸润法对团聚体的破坏性呈减小趋势,它们分别适用于暴雨、中雨和小雨等情况.     

应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区土壤团聚体稳定性

 以黄土丘陵区森林草原过渡带燕沟流域植被自然恢复过程中6种植被类型为研究对象,应用LeBissonnais(LB)法测定了不同植被类型下土壤水稳性团聚体,对比分析了LB法3种处理的测定结果与传统湿筛法(Yoder)的差异性。结果表明:在LB法3种湿润处理下,快速湿润处理(FW)对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以0.05～0.5mm为主;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2mm团聚体为主;而预湿后扰动处理(WS)对团聚体的破坏程度介于FW和SW之间,处理后土壤团聚体粒径分布比较均匀。说明该区土壤团聚体破坏的主要机制是土壤孔隙中的气泡爆破产生的消散作用。退耕100a期间,植被群落由1年生草本(4a)—多年生灌草(16 a)—半灌木(29 a)—灌木(55 a)—乔木(100a)方向演替过程中,土壤水稳性团聚体由小粒径向大粒径方向转变,土壤结构趋于稳定。LB法3种处理中,FW处理与SW处理所测得>0.5mm团聚体含量和平均重量直径与土壤有机质和物理性黏粒之间存在显著的相关性,而WS处理未达到显著水平(P>0.05)。说明土壤有机质和物理性黏粒主要影响消散和黏粒膨胀引起的崩解作用,而对机械干扰引起的团聚体破坏无明显影响。LB法3种处理中,慢速湿润方法所获得土壤团聚体稳定性特征更接近湿筛法,适宜于黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水稳性团聚体的测定。     

不同耕作措施对旱作农田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

为了探明陇中黄土高原旱作农田土壤水稳性团聚体崩解机制,以连续进行15年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用LB湿筛法(快速湿润法、慢速湿润法和预湿润后扰动法)和传统湿筛法探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤水稳性团聚体稳定性的影响及其破坏机制。结果表明:不同耕作措施下,4种湿筛法处理后,0.25 mm非水稳性团聚体含量排序为:传统湿筛法快速湿润法预湿润后扰动法慢速湿润法;4种湿筛法处理后,团聚体平均重量直径排序为:慢速湿润法预湿润后扰动法快速湿润法传统湿筛法;不同耕作措施下,土壤团聚体相对崩解指数高于相对机械破坏指数。不同湿筛法处理后,在0~5 cm和5~10 cm土层均以NTS的水稳性团聚体含量和平均重量直径最高,且NTS处理的平均重量直径显著(P≤5%)高于NT和T处理;而10~30 cm土层,TS处理的水稳性团聚体含量和平均重量直径最高,且显著高于T处理的平均重量直径,但与NTS处理的平均重量直径无显著差异。不同耕作措施下的团聚体崩解指数和机械破坏指数均以T处理最高,NT次之,NTS处理最低。秸秆对0~5cm、5~10 cm、10~30 cm土层的团聚体崩解指数和机械破坏指数的降低均具有显著效应,而免耕仅在0~5 cm土层具有显著效应。因此,该区水稳性团聚体分散主要是由于水分入渗而引起的,且快速湿润时的破坏最大;同时,NTS处理可有效提升土壤水稳性团聚体稳定性,更有利于该区农田水土保持。     

湿润速度对土壤表面强度和土壤团聚体结构的影响

为揭示地表结皮形成的物理机制和防止结皮形成的措施提供理论支持,该文以中国3种典型的土壤(黄土、红壤和黑土)为研究对象,采用2mmI/h(慢速),10mm/h(中速),50mm/h(快速)3种湿润速度,研究无降雨条件下不同湿润速度对土壤表面强度和土壤团聚体结构的影响.结果表明:不同湿润速度对3种土壤的表面强度的影响程度由大到小为黄土,黑土,红壤;3种土壤中,红壤的团聚体稳定性最好,其次是黑土,黄土最差;除黄土和红壤各自慢速湿润与中速湿润对平均质量直径(MWD)的影响差异不显著,其余各种土壤不同湿润速度对MWD的影响差异均显著.     

添加水稻秸秆对不同类型土壤团聚体分布和稳定性的影响

以不同类型土壤(红壤、潮土、砂姜黑土)为研究对象,通过室内模拟试验,研究水稻秸秆添加对3种类型土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响。培养温度为28℃,培养时间为120d。研究结果表明:未添加水稻秸秆的3种类型土壤(对照组),微团聚体(250μm)占主体,2 000μm粒级水稳性团聚体含量最少。与对照相比,添加水稻秸秆后促使2 000μm粒级水稳性团聚体显著增加(p0.05),大团聚体(250μm)占主体。红壤、潮土、砂姜黑土试验组250μm水稳性团聚体比对照组增加的比例分别为35.6%,41.1%,22.0%,潮土的增加比例最为明显。3种类型土壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD),几何平均直径(GMD)显著增加(p0.05),分形维数(D)值、土壤不稳定团粒指数(ELT)显著减少,土壤结构和抗侵蚀能力明显得到改善,潮土的稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。3种类型土壤0.25mm(R0.25)水稳性团聚体含量与GMD,MWD间呈极显著正相关关系(p0.001)。     

长期不同施肥处理对设施土壤团聚体组成及其稳定性的影响

通过设施土壤长期定位,试验研究了不同施肥处理对土壤团聚体含量、分布及其稳定性的影响。结果表明,有机肥处理的设施土壤水稳性团聚体的优势粒级均为0.125～0.250mm,而未施用有机肥处理的设施土壤水稳性团聚体的优势粒级均为0.053～0.125mm。设施土壤中>0.25mm粒级水稳性团聚体含量明显低于<0.25mm粒级水稳性团聚体。在>0.125mm的粒级中,有机肥(AN0)及其有机无机肥配施(ANPK)处理土壤水稳性团聚体比重均高于无机肥(BNPK)及其不施用肥料(BN0)处理土壤。长期施用有机肥具有促进水稳性微团聚体向水稳性大团聚体形成的趋势。设施土壤团聚体稳定指数大小依次为:ANPK>AN0>BNPK>BN0。分形维数D、几何平均直径GMD、平均重量直径MWD均适用于该设施土壤水稳性团聚体评价。     

石灰岩土壤结构稳定性及影响因素研究

用萨维诺夫法分析了不同岩溶生态系统土壤团聚体的组成特征及差异,并研究了土壤结构胶结物质对石灰岩土壤结构稳定性的影响.结果表明,各岩溶生态系统土壤干筛团聚体含量高,差异较小,但湿筛后水稳性团聚体含量差异显著.灌丛夹马尾松生态系统土壤水稳性团聚体及水稳性大团聚体含量最高,团聚体的稳定性也最好,坡耕地和退耕地土壤水稳性团聚体及大团聚体含量则显著降低.相关分析表明,有机质含量及腐殖质品质是影响研究区石灰岩土壤水稳性团聚体含量、组成特征及稳定性的主要因素.     

冻融对沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响

水稳性大团聚体(>0.25 mm)是土壤侵蚀和质量的重要表征指标.通过室内培养,在不同含水量、冻融次数和压实处理条件下,研究冻融过程对三江平原沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响.结果表明,冻融过程影响土壤水稳性大团聚体含量,但压实和土壤起始含水量对湿地土壤的水稳性大团聚体影响较小,而冻融次数影响显著.4次冻融前,随着冻融次数的增加,不同处理的土壤水稳性大团聚体含量呈增加趋势;4次冻融后,高含水量处理的土壤水稳性大团聚体变化不明显,而低含水量处理的土壤水稳性大团聚含量有微弱增加.     

水保措施对褐土水稳性大团聚体的影响研究

以北京市延庆县水土保持科技示范园不同水保措施的径流小区为对象,研究了水保措施对土壤水稳性大团聚体的影响。主要研究结果为:(1)仅采用工程措施会破坏土壤水稳性大团聚体,特别是粒径为5～8mm的水稳性大团聚体,并降低土壤大团聚体的水稳定性;采用植物措施后可以明显增加土壤水稳性大团聚体的含量,特别是增加了2～5mm和5～8mm粒径的水稳性大团聚体的含量,并明显提高土壤大团聚体的水稳定性;(2)土壤有机质对土壤团聚体的形成具有明显的促进作用,有机质含量与土壤水稳性大团聚体的含量和大团聚体的水稳定性之间均具有显著的相关性。研究结果对水土保持工作具有一定的参考意义。     

吸管法与扫描电镜法测定中国水蚀区典型土壤粒径分布对比

[目的] 利用扫描电镜法(scanning electron microscopy, SEM)评估吸管法(pipette method, PM)对中国水蚀区不同土壤粒径分布(particle size distribution, PSD)的测定结果,以期为各典型土壤PSD的测定及其结果在土壤侵蚀模型中的应用提供参考。[方法] 以5个水蚀二级区的典型土壤——黑土、褐土、黄土、紫色土和红壤为研究对象,利用SEM测定PM所得＜100 μm各粒级悬液的粒径分布,分析两种方法测得的粒径分布差异并探讨其原因。[结果] PM所得绝大多数土壤悬液中都存在粒径大于对应粒级的颗粒。随着悬液粒级减小,SEM所得相应粒级颗粒的数量百分比和体积百分比均降低。在＜100 μm悬液中,SEM测得黑土、褐土和紫色土颗粒集中于20~53 μm,平均体积直径(mean volume diameter, MVD)较小;黄土和红壤颗粒集中于20~53,53~100 μm,MVD较大。相比SEM,PM对黄土＜100 μm悬液PSD的测定结果差异不大,但高估了其余土壤＜2 μm黏粒含量,低估了黑土、褐土和紫色土20~53 μm粒级含量及红壤20~100 μm含量,所测各土壤平均重量直径(mean weight diameter, MWD)均小于SEM所测MVD。PM与SEM所测土壤PSD的差异使85.6%的土壤样品质地类型发生了变化。通过S曲线对PM所测PSD进行转换后可使质地类型不一致的样品占比下降至61.5%。[结论] 以SEM结果为基准,PM对水蚀区各土壤粒径分布的测定普遍存在误差。两种方法之间的差异因土壤类型而异,主要与土壤矿物组成和黏土矿物类型有关。     

不同植烟年限对土壤团聚体稳定性的影响及其相关因素分析

通过野外调查、取样和室内分析,对凉攀地区不同植烟年限的土壤团聚体稳定性及其有机碳含量等相关影响因素进行研究。结果表明:水稳性团聚体在植烟0~5 a期间被显著破坏,红壤、紫色土和水稻土团聚体MWD值分别下降68%、64%和52%;非水稳性团聚体的破坏集中在植烟3~5 a期间,3种土壤团聚体MWD值依次分别下降31%、9%和17%。有机碳含量影响团聚体水稳定性,尤以水稻土和紫色土表现显著。有机碳主要分布在5 mm和0.25 mm粒径团聚体中,随植烟年限的增加,紫色土和水稻土各粒径团聚体有机碳含量显著降低,且5 mm和0.25 mm粒径团聚体下降最明显,各粒径团聚体中有机碳分布越均匀。烤烟不宜连作,连作紫色土和水稻土烟地(田)可增施有机肥,保护土壤团聚体。     

中国三种典型土壤结皮的发育过程与机理

To compare the development of physical crusts in three typical cultivated soils of China, a black soil (Luvic Phaeozem), a loess soil (Haplic Luvisol), and a purple soil (Calcaric Regosol) were packed in splash plates with covered and uncovered treatments, and exposed to simulated rainfall. Meshes covered above the surfaces of half of soil samples to simulate the effects of crop residue on crusting. The results indicated a progressive breakdown of aggregates on the soil surface as rainfall continued. The bulk density and shear strength on the surface of the three soil types increased logarithmically as rainfall duration increased. During the first 30 min of simulated rainfall, the purple soil developed a 7--8 mm thick crust and the loess soil developed a 3--4 mm thick crust. The black soil developed a distinguishable, but still unstable, crust after 80 min of simulated rainfall. Soil organic matter (SOM) content, the mean weight diameter (MWD) of soil aggregates, and soil clay content were negatively correlated with the rate of crust formation, whereas the percentage of aggregate dispersion (PAD), the exchangeable sodium percentage (ESP), and the silt and sand contents were positively correlated with crusting. Mechanical breakdown caused by raindrop impact was the primary mechanism of crust formation in the black soil with more stable aggregates (MWD 25.0 mm, PAD 3.1%) and higher SOM content (42.6 g kg^-1). Slaking and mechanical eluviation were the primary mechanisms of crust formation in the purple soil with low clay content (103 g kg^-1), cation exchange capacity (CEC, 228 mmol kg^-1), ESP (0.60%), and SOM (17.2 g kg^-1). Mechanical breakdown and slaking were the most important in the loess soil with low CEC (80.6 mmol kg^-1), ESP (1.29%), SOM (9.82 g kg^-1), and high PAD (71.7%) and MWD (4.6 mm). Simulated residue cover reduced crust formation in black and loess soils, but increased crust formation in purple soil.     

我国典型农田长期施肥小麦氮肥回收率的变化特征

为阐明长期不同施肥下小麦氮肥回收率的时间演变特征及空间差异,为农田氮肥合理施用及提高氮肥回收率提供科学依据,对我国典型农田土壤—塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、石灰性紫色土和红壤上设置的15-24年的长期试验的氮肥回收率及相关数据进行统计分析。结果表明,长期单施氮肥（N）、氮钾配施（NK）下,小麦氮肥回收率随时间延长而显著降低,降低速率为红壤（7.24）＞黄棕壤（4.16）＞塿土（1.48）、中性紫色土（1.44）、潮土（1.06）＞石灰性紫色土（0.60）;化肥配合及与有机肥配施（NP、NPK、NPKM）的氮肥回收率在潮土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土上随时间变化不大。化肥配合施用（NPK）下,塿土、潮土、褐土、灰漠土、黄棕壤、黑土、中性紫色土、红壤和石灰性紫色土上的小麦氮肥回收率平均值分别为76.8%、73.4%、56.4%、44.9%、44.4%、33.8%、41.7%、33.6%、26.2%。小麦氮肥回收率以北方暖温带的塿土、潮土、褐土大于南方中亚热带紫色土和北方中温带的黑土。     

耕作方式对黄绵土水稳定性团聚体形成的影响

研究了不同耕作方式对黄绵土水稳性团聚体形成的影响。结果表明,>0.25mm土壤水稳定性团聚体含量:免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T),团聚体稳定率:免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)。水稳定性团聚体数量以及团聚体的水稳定性均与耕作方式有关。免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)和传统耕作+秸秆还田(TS)有利于土壤水稳定性团聚体的形成。分析结果同时说明,采用适当耕作方式的同时增加土壤有机质更有利于土壤团聚体的形成和稳定性的增加。     

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。     

黑土开垦后水稳性团聚体与土壤养分的关系

Water-stable aggregates, which are an index for the evaluation of the structural properties of the soil, are affected by many factors. Zhaoguang Farm, Longzhen Farm, and Jiusan Farm were chosen as the representative study sites in the region of black soils, a typical soil resource in Northeast China. The variation in the content of 〉 0.25 mm water-stable aggregates and its relationship with the nutrients in black soil were investigated after different years of reclamation. The results showed that the 〉 0.25 mm water-stable aggregates were more in the surface than in the subsurface soil and they changed in the following order： Longzhen Farm 〉 Zhaoguang Farm 〉 Jiusan Farm. The water-stable aggregates decreased sharply at the initial stage of reclamation and then became stable gradually with time. They were significantly correlated with the contents of organic C, total N, total P, and CEC in black soil, with the correlation coefficients r being 0.76, 0.68, 0.61, and 0.81 （P 〈 0.01）, respectively; however, their relationships with available P, available K, and total K were unclear. These showed that organic matter was the cementation of soil water-stable aggregates. Increasing decompositions and decreasing inputs of organic matter after reclamation were responsible for the amount of reduction of the water-stable aggregates. Thus, to maintain good soil aggregate structure, attention should be paid to improvement of soil nutrient status, especially the supply of organic C and N.     

长期施肥对我国典型土壤活性有机质及碳库管理指数的影响

对我国重点农区的6种典型土壤红壤、灰漠土、垆土、潮土、褐土、黑土长期耕作施肥后的活性有机质及碳库管理指数(CMI)进行了研究,探讨施肥对不同土壤活性有机质和CMI的影响。土壤活性有机质用KMnO4氧化法测定,采用3种浓度KMnO4(33、1673、33.mmol/L)将土壤活性有机质分为高活性有机质、中活性有机质和活性有机质3部分。结果表明,只耕作不施肥(CK)10年后土壤活性有机质含量降低,CMI下降11.1～63.6,其中垆土、褐土下降幅度最大、黑土最小。施用化肥也使土壤活性有机质下降,其中单施氮(N)的潮土活性有机质下降最大,达31.3%;化肥配合施用(NPK)的红壤活性有机质下降最大,其余土壤相对较小。施肥使土壤活性有机质和总有机质含量增加,高于初始土壤和CK。施用有机肥或有机肥配施化肥,土壤活性有机质含量和CMI均显著增加,CMI以红壤上升最大,达91.4,潮土最小,仅为4.6。土壤活性有机质的数量及CMI变幅大于土壤总有机质的变化幅度,以CMI变化为大,说明CMI是评价施肥耕作对土壤质量影响的最好指标。土壤活性有机质分组结果表明,红壤活性有机质组成以高活性有机质为主;垆土、灰漠土活性有机质以高活性和中活性两部分为主;潮土以中活性有机质为主。施肥对红壤、灰漠土活性有机质组分影响明显,对垆土、潮土影响相对较小。     

不同利用方式和开垦年限下红壤水稳性团聚体及养分变化研究

本文就不同开垦年限下旱地、水田、菜园和荒地土壤水稳性团聚体、有机C和各养分的变化规律及其相互关系进行了研究.结果表明,荒地开垦为旱地、水田和菜园后,>5 mm的水稳性团聚体含量迅速下降,但随着利用年限的延长,>0.25 mm的水稳性团聚体总量呈增加趋势.旱地和菜园土壤有机C的积累速度高于全N,而水田土壤中全N和有机C含量同时迅速上升.土壤全P含量随开垦年限增加快速升高,但土壤K素淋失严重,随着熟化程度的提高而降低.红壤各粒级水稳性团聚体含量与有机C和全N含量之间均达到了显著相关关系,而与全P和全K间相关性不显著.可见,土壤团聚体稳定性程度保持在何种水平,主要取决于农田有机C库及N的平衡状况.