稻田长期垄作免耕对土壤肥力性状的影响研究

以长期田间定位试验为基本材料,研究了长期垄作免耕对稻田土壤肥力性状的影响.结果表明稻田长期垄作免耕有利于土壤结构的形成,土壤中＜0.01mm土粒团聚度增大,＞0.01mm有机微团聚体和＞0.01mm铁、铝-有机微团聚体所占比例表现为不同程度的提高,＞0.01mm元机微团聚体和钙、镁-有机微团聚体显著下降.免耕10年后,稻田长期垄作免耕土壤表层有机质含量提高,0～10cm土层的有机质含量达47.5g/kg,比常规平作高41.1%,比水旱轮作高51.3%,比试验前增加了89.0%;随着土壤层次的下移,各处理的土壤有机质含量降低.垄作免耕与常规平作和水旱轮作相比,土壤中的氮、磷、钾含量增加,稻田垄作免耕有利于土壤的定向培肥.     

稻田垄作免耕对土壤真菌多样性分布的影响

在水田长期垄作免耕处理下,研究了土壤真菌多样性及其在不同大小团聚体中的分布.结果表明,垄作免耕处理下,耕层土壤中,真菌主要分布于粒级为1.0～0.25 mm的土壤团聚体中,同时在＞0.053 mm的各级土壤团聚体中垄作免耕处理下真菌数量多于常规轮作处理;垄作免耕处理的各级土壤团聚体中都有毛霉和根霉存在,且1.0～0.25mm土壤团聚体中属类最丰富,其simpson多样性指数为0.93,Shannon多样性指数为1.24,常规轮作下属类丰度没有明显变化.稻田垄作免耕提高了不同团聚体中真菌的数量、多样性,改变了真菌在不同大小团聚体中的分布状况.     

保护性耕作对土壤微团聚体碳、氮分布的影响

以7年不同耕作的定位试验为研究对象,研究了深松、旋耕、免耕等保护性耕作对关中土小麦-玉米轮作条件下微团聚体分布以及微团聚体中有机碳和全氮含量的影响。结果表明,秸秆粉碎旋耕、秸秆覆盖深松处理提高了特征微团聚体的组成比例,而秸秆还田+传统耕作和免耕处理对特征微团聚组成比例的影响较小。与传统耕作比较,旋耕、深松处理均能提高较大粒级微团聚体中(0.050~.25 mm和0.010~.05 mm)有机碳及全氮含量,而免耕使0.010~.05 mm微团聚体中的有机碳和全氮含量有所降低;旋耕、深松和免耕对小粒级微团聚体(0.01 mm)中的有机碳和全氮含量影响较小。相关分析表明,土壤有机碳与0.050~.25 mm和0.010~.05 mm粒级微团聚体中的有机碳、全氮之间均显著正相关,而与0.01 mm粒级微团聚体的有机碳、全氮含量不相关;土壤全氮与0.05~0.25 mm粒级的全氮、有机碳显著相关。0.010~.05 mm粒级微团聚体的碳、氮与0.050~.25 mm粒级微团聚体的碳、氮间显著正相关,而0.01 mm粒级微团聚体的碳、氮与其它粒级的碳、氮间不相关。从土壤微团聚体中碳、氮的分布考虑,旋耕、深松是当地较理想的耕作方式。     

长期垄作免耕对不同大小土壤团聚体中几种氮素形态分布的影响

在西南大学国家紫色土肥力定位监测点,研究了长期（18年）垄作免耕和常规轮作两种耕作方式下,不同大小土壤团聚体中几种形态氮素含量及脲酶活性分布模式。结果表明,两种轮作方式下全氮、微生物体氮、NO3--N含量及脲酶活性在水稳性土壤团聚体中具有相似的分布模式。全氮和微生物体氮含量主要分布在 0.25 mm粒级的大团聚体中,其次是0.25~0.053 mm粒级的微团聚体中,粉砂与粘粒组分(0.053 mm)中分布最少;2.0~0.25 mm粒级团聚体中脲酶活性最高,0.25~0.053 mm的微团聚体中脲酶活性最低;NH4+-N和NO3-N在2.0 mm粒级团聚体中的含量均比其它粒级高。垄作免耕下各级团聚体中全氮、微生物体氮、NO3--N含量及脲酶活性均高于常规轮作。其中,2.0~0.25 mm粒级团聚体中的全氮含量高23.1%;2.0 mm粒级团聚体中NO3--N含量高26.7％。表明垄作免耕下各团聚体中全氮、微生物氮含量及脲酶活性显著高于常规轮作,但氮素含量及脲酶活性在不同粒径大小的土壤水稳性团聚体中的分布模式决定于土壤结构体本身,耕作方式的影响不显著。     

宁南黄土丘陵区植被恢复对土壤团聚体稳定性的影响

应用分形维数和平均重量直径对宁南黄土丘陵人工植被下土壤团聚体的结构进行了分析,结果发现团聚体分形维数农田最大,山杏、沙棘和柠条其次,荒草地最小,分形维数与>0.25 mm团聚体含量负相关.土壤团聚体平均重量直径柠条>沙棘>荒草地>山杏>农田,平均重量直径与>0.25 mm团聚体含量成显著的正相关关系.植被恢复改善了土壤结构,提高土壤抗侵蚀能力.在评价土壤团聚体稳定性方面,分形维数与平均重量直径间的相关性较好.     

保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响

长期保护性耕作通过增加土壤有机碳而成为稻田土壤结构改良的一项有效措施,而保护性耕作对土壤团聚体稳定机制的影响尚未完全清楚。本文供试土样采自耕作制定位试验水旱轮作、冬水免耕、垄作免耕和厢作免耕耕层（0～ 20 cm）土壤,土样经过糊化作用、湿润作用和再次糊化作用等预处理,用以阐明稻田土壤团聚体的破碎机制。研究结果表明：糊化作用和湿润作用后紫色水稻土团聚体稳定性差异不明显,而保护性耕作显著影响团聚体的稳定性。糊化作用后团聚体水稳性强弱顺序为：垄作免耕＞厢作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作,湿润作用后团聚体水稳性强弱顺序为：厢作免耕＞垄作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作。糊化作用下团聚体稳定性与有机碳浓度相关性不显著（r＝0.432,p＞0.05）,湿润作用下团聚体稳定性与有机碳浓度呈极显著正相关（r＝0.626,p＜0.01）。因此,研究结果说明保护性耕作有利于紫色水稻土大团聚体有机碳含量提高,进而增强团聚体的水稳性。     

稻田垄作免耕对土壤团聚体和有机质的影响

该文以1990年建立的耕作制定位试验田紫色水稻土为研究对象,分析了冬水田（FPF）、水旱轮作（CR）和垄作免耕（RNT）3种耕作方式对土壤团聚体组成和有机质的影响。结果表明,垄作免耕减少了对土壤大团聚体的破坏,在0～10 cm土层,垄作免耕大团聚体含量分别是冬水田和水旱轮作的1.48和1.32倍,微团聚体含量则显著降低;在 ＞10～20 cm土层有相同的趋势。3种耕作条件下,有机碳和氮在团聚体中的分布模式类似,均有向大团聚体富集的趋势,但垄作免耕条件下土壤有机碳和氮质量分数显著高于冬水田和水旱轮作。对土壤颗粒有机质（POM）的分析结果表明,垄作免耕0～10 cm土层轻质组分（LF）的质量分数（1.92 g/kg）与水旱轮作（1.70 g/kg）差异不显著,但显著高于冬水田（1.42 g/kg）。冬水田、水旱轮作和垄作免耕的0～10 cm土层,团聚体内总颗粒有机质（total iPOM）质量分数分别为0.96,1.12,2.14 g/kg;垄作免耕土壤团聚体内细颗粒有机质（fine iPOM）分别为冬水田和水旱轮作土壤的3.02和2.46倍,占总POM差异的57%和66%。垄作免耕土壤团聚体内粗颗粒有机质（coarse iPOM）分别为冬水田和水旱轮作土壤的1.56和1.40倍,占总POM差异的18%和19%。在＞10～20 cm土层有相似的趋势,但在＞10～20 cm层土壤粗iPOM的差异对总POM差异的贡献较0～10 cm层大。垄作免耕减少了对大团聚体的破坏并促进微团聚体向大团聚体团聚;降低了团聚体的周转速率,促进了细iPOM的固定,利于紫色水稻土对碳的固定和积累。     

耕作方式对土壤不同粒径团聚体氮素矿化的影响

研究了常规耕作和垄作免耕两种耕作方式下紫色水稻土不同粒径团聚体中氮的矿化过程。结果表明,不同粒径团聚体氮素矿化强度具有显著差异:潜在矿化势(Np)的最高值均出现在2.0～0.25 mm大团聚体中,最低值在>2.0 mm的宏团聚体中;2.0～0.25 mm团聚体的潜在矿化速率(Vp)和实际矿化速率(Va)比其他团聚体高1.2～1.6倍。常规耕作和垄作免耕两种耕作方式下不同团聚体的净矿化率随时间的变化趋势相同;垄作免耕显著增加了氮素的净矿化量,以原土为例:垄作免耕处理Np比常规耕作处理高33.9%,Vp和Va分别比常规耕作处理高85.2%和52.0%。虽然垄作免耕可以显著促进土壤中氮素的矿化作用,但是耕作方式对不同粒径团聚体内的氮矿化动力学过程并无显著影响,表明耕作方式对不同大小团聚体中可矿化氮和微生物的分布影响较小。     

民勤绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀与土壤物理性质的影响

通过春小麦田间试验,以传统耕作为对照,设置免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、立茬和残茬压倒4种保护性耕作处理,研究河西绿洲灌区保护性耕作下土壤风蚀与土壤结构的关系,分析了田间输沙量与土壤团聚体、<0.01mm物理性粘粒、<0.01mm分散性粘粒、分散系数随年限增加的变化及其相关关系。结果表明：与传统耕作相比,保护性耕作能显著减少输沙量；>0.05mm各级团聚体随年限的增加基本无显著变化,但保护性耕作大团聚体(>0.25mm)有增大趋势,微团聚体(0.25-0.05mm)有减少趋势；保护性耕作实施2年后,<0.05mm土粒占比除立茬处理减少不显著外,其他保护性耕作处理均显著减少；试验第3年,传统耕作<0.01mm物理性粘粒较保护性耕作有减少趋势；免耕不覆盖、立茬和残茬茬倒处理<0.01mm分散性粘粒含量随年限的增加显著下降,免耕秸秆覆盖处理变化不显著；免耕不覆盖和残茬压倒处理土壤分散系数随年限的增加显著下降,免耕秸秆覆盖和立茬下降不显著；保护性耕作实施的第3年,各保护性耕作处理分散系数出现减小的趋势。输沙量与>1mm团聚体、<0.05mm土粒和<0.01mm分散性粘粒含量都有极显著的负相关关系,与0.25-0.05mm团聚体呈极显著正相关关系。综上所述,保护性耕作能促进土壤微结构的改善,土壤微结构的改善有利于土壤大团聚体的形成。     

垄作免耕下紫色水稻土有机碳的分布特征

土壤有机碳的空间分布特征是研究土壤有机碳储量及其动态的重要内容之一。本文从土壤团聚体、剖面和田块等尺度研究了四川盆地紫色水稻土在垄作免耕下有机碳的分布特征。结果表明：紫色水稻土团聚体含碳量在大团聚体（2～0．25mm）中最高，但有机碳总量主要分布在0．25～0．02mm。其次是0．02-0．002mm；垄作免耕下团聚体有机碳主要富集在0—10cm土层的大团聚体（〉0．25mm）中（富集系数〉1．5），而常规平作、水旱轮作和垄作翻耕下，剖面中土壤有机碳含量分布自上而下缓慢降低；实验田表层土壤有机碳含量及相关土壤特性的空间分布呈条带状和斑块状格局，具有明显的空间变异性。土壤有机碳含量在垄作免耕处最高，达30．71g kg^-1，在常规平作处最低，为16．50g kg^-1左右。长期垄作免耕会导致有机碳向土壤表层大团聚体的相对富集及在土壤剖面的层次分异。     

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。     

新垦赤红壤结构特性的演化

本文探讨新垦赤红壤结构特性的变化，定位试验结果表明：在亚热带生物气候条件下垦殖赤红壤，由于耕作管理扰动土壤，将不可避免地产生土壤砂化或粉砂化现象。     

土壤特征微团聚体的组成比例与肥力评价

以棕壤为例研究了15对不同肥力水平的典型棕壤、棕壤型水稻土的特征微团聚体（＜10m和＞10m）的组成比例，结果表明该比例即微团聚体（＜10m）／微团聚体（＞10m）可成为土壤肥力水平的一个综合指标。以该指标为标准的典型棕壤和棕壤型水稻土肥、瘦地区分界数分别为0.25和0.35，小于此二值分别为各自肥地，反之亦反。土壤培肥措施可使肥、瘦地特征微团聚体的比例降低并提高土壤肥力水平或根本改变瘦地肥力实质。     

海绵田土壤结构特性与土壤肥力关系的研究

为了综合研究高产稳产田的肥力性状,自1971年以来,我们在山西省大寨大队及其邻近地区于玉米、小麦主要生育期内,测定了海绵田、非海绵田以及加快熟化新修地的土壤有机质、全量氮、磷、钾;并对微生物的季节性变化作了三年的测定;分别测定了雨季和旱季土壤水分和温度的变化;同时还利用薄片研究了土壤结构与土壤肥力的关系.     

不同脱沼泽阶段土壤中铁锰的比较研究

本文以沼泽土、起源于沼泽土的潜育型水稻土和潴育型水稻土系列为研究对象，研究了土壤脱沼过程中铁锰的变化规律。根据铁锰的剖面分布特征、土体和各粒级硅铁率与钛锰率，以及游离铁和活性铁的变化规律，土壤脱沼过程可分为两个阶段：（1）铁锰强烈淋失阶段。脱沼过程初期，土壤有机质含量甚高，且随着有机质分解加速而破坏性有机物如酸、酚类等物质的含量增加，故土壤还原能力增强，加之随着排水而提高了渗漏性，铁锰便强烈淋失。主要是以较粗粒级中的铁锰，特别是以游离态和活性态淋失为主，然后较细粒级中的铁锰亦发生明显淋失。（2）铁锰再淀积阶段。当土壤有机质下降到一定程度之后，还原能力便减弱，铁锰则氧化淀积。主要是以铁锰新生体等游离态形式向较细粒级再淀积。由于长期渍水，阻碍了铁的老化，因而再淀积的铁活性甚高，其活化度达80%以上。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳含量的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪+紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤团聚体活性有机碳含量均随深度的增加而降低。长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施会提高土壤团聚体活性有机碳含量,从而保持和提高土壤有机碳库质量。不同粒级土壤团聚体中活性有机碳含量和团聚体活性有机碳占团聚体有机碳比率有差异,潜在可矿化碳含量和潜在可矿化碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.25~1mm、1~3mm、>3mm、0.05~0.25mm和<0.05mm;而可溶性有机碳含量和可溶性有机碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.05~0.25mm、0.25~1mm、1~3mm、>3mm和<0.05mm。不同施肥处理A层土壤团聚体潜在可矿化碳、可溶性有机碳含量都与土壤团聚体有机碳含量都呈极显著相关;P层除1~3mm团聚体外都呈显著相关。土壤微团聚体(<0.25mm)中有机碳的稳定性高于大团聚体(>0.25mm)。     

Soil aggregate stability and aggregate-associated organic carbon under different land use or land cover types

Soil aggregate stability (SAS) is an indicator for soil condition and is greatly influenced by land use or land cover (LULC) type and other soil and environmental attributes. This study investigated the soil aggregate-size distribution, SAS, aggregate-associated organic carbon (AAOC) and the relative importance of factors affecting SAS and AAOC. Based on conditioned Latin hypercube sampling, soil aggregate samples were collected from the “A” horizon and wet sieved into large macroaggregates (>2.0 mm), small macroaggregates (0.25–2.0 mm), microaggregates (0.053–0.25 mm) and mineral fraction (<0.053 mm). The large macroaggregates accounted for 86% to 93% of the total aggregates under all LULC types except under dry land (64%) and paddy land (35%). The SAS under different LULC decreased in the order fir > shrubland > natural grassland > orchard > blue pine > broadleaf > mixed conifer > dry land > paddy land. The AAOC of the large macroaggregates constituted for 76%–90% of the total AAOC under all LULC types except under dry land (65%) and paddy land (38%). While SAS was largely influenced by the AAOC of small macroaggregates, microaggregates and large macroaggregates and LULC type, the AAOC of different aggregate fractions was mostly affected by LULC type, altitude and slope. SAS did not exhibit any significant relationship with the AAOC of different aggregate fractions under the natural LULC types but showed a strong relationship under the agricultural land indicating that AAOC is more critical for SAS under the agricultural land than under the natural LULC.     

溅蚀过程中红壤团聚体周转路径的定量表征

为研究土壤团聚体的形成和破碎过程对于降雨侵蚀的响应机制，对降雨打击作用下不同粒径红壤团聚体在溅蚀过程中的周转路径进行了探讨。该研究基于稀土元素示踪法，对各粒径团聚体分别进行了标记，电感耦合等离子体质谱测定，实现全土样团聚体的周转路径追踪；然后通过室内模拟降雨试验，在90和30 mm/h降雨溅蚀条件下，对不同粒径大小团聚体（2～5、0.25～<2、0.053～<0.25、<0.053 mm）随降雨历时的周转变化规律进行了定量化研究。结果表明：稀土元素标记得到的标记团聚体效果较好且在湿筛过程中回收率达到90%以上，吸附稳定；不同降雨强度下，土壤团聚体的周转过程呈现出向破碎方向转化的趋势；90 mm/h降雨下团聚体更快发生破碎并到达稳定状态，其累积破碎率在降雨40 min后基本不发生改变，而30 mm/h下土壤团聚体会随降雨动能的累积逐步发生破碎；结合相关性分析可以发现小团聚体的变化对于整个溅蚀过程的累积破碎率和累积团聚率均表现出显著相关（P<0.01），>0.25 mm团聚体与其他粒级团聚体间的周转不显著相关（P>0.05），但<0.25 mm团聚体可能通过逐级团聚影响到其他粒级团聚体。不同团聚体在溅蚀过程中的双向转化过程，研究结果为侵蚀过程中土壤结构的动态变化模型提供理论参考。     

红壤结构性的田间观察及初步分析

红壤结构性问题的研究中存在着两种不同的观点。多数文献中,认为红壤的结构往往是不良的(中国农业科学院土肥所,1962;中国科学院南京土壤研究所,1976;加尔库沙И.Ф.,1951;朱祖祥等,1956;柯夫达B.A.,1959;梭颇,1936)。然而也有文献指出,红壤的结构性较好(威林斯基Д.Г.1950;刘和,1935)。     

紫色土发育成的水稻土微团粒结构中有机－无机复合体的性质

This paper deals with characteristics of organo-mineral complexing of microaggregates in the paddy soils developed from purple soils in Sichuan, China. Results show that the contents of organic matter in microaggregates are in the order of 1-0.25 mm > smaller than 0.05 mm > 0.05-0.25 mm. But the organic matter in 1-0.01 mm microaggregates accounts for 68.1%-78.7% of that in soil. The organic matter in < 0.05 mm microaggregates is complexed humus on the whole, of which the degree of organo-mineral complexing varies between 96.1% and 99.5%, which is higher than that of the soil or > 0.05 mm microaggregates. The contents of loosely combined humus and the ratios of loosely and tightly combined humus markedly decline with the size of microaggregates. Flesh soil humus formed from semi-decomposed organic material or organic manure added is combined first with < 0.001 mm clay, and then aggregated with other organic and mineral particles to form larger microaggregates, in which the aging of humus happens at the same time; whereas organic matter of the light fraction is mainly involved in the formation of > 0.05 mm microaggregates.