保护地栽培蔬菜生理障碍的土壤因子与对策

系统地研究了温室、大棚、露地土壤的理化性质、生物学性状、土壤盐分组成及动态变化。认为：土壤硝酸盐积累是保护地栽培蔬菜生理障碍的主导因子；根据残留砂态氮数量控制氮肥施用，是防止保护地土壤次生盐渍化和硝盐污染环境最有效的措施。同时，对硝酸盐危害蔬菜生产的机理进行了探讨。     

太湖和滇池流域保护地蔬菜氮肥去向研究

为了研究化肥氮在保护地土壤-蔬菜系统中的当季利用与损失,在浙江嘉兴和云南昆明15个点位上进行15N田间微区试验。结果表明,保护地莴苣化肥氮当季利用率为8.32%~14.52%,保护地西芹化肥氮当季利用率为6.34%~13.85%,保护地结球生菜化肥氮当季利用率为11.34%。相同土壤、同一种类蔬菜保护地种植中,随着保护地种植年限的增加,蔬菜对化肥氮当季利用率显著降低。莴苣和西芹吸收化肥氮和土壤氮的比例在不同种植年限保护地土壤上差异不显著。当季蔬菜收获后,0～20 cm土层15N丰度和化肥氮残留量显著高于20 cm以下各土层。在保护地莴苣种植系统中,施入土壤中的化肥氮有18.98%～42.5%损失。在保护地西芹种植系统中,有11.7%~18.9%损失。在保护地生菜种植系统中,施入土壤中的化肥氮有16.0%损失。     

长期不同灌溉对保护地土壤供氮能力的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间隙淋洗通气培养法,对连续7年采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉的保护地土壤有机氮的矿化特性进行研究,并结合土壤起始矿质氮含量,探讨了不同灌溉方法条件下保护地土壤供氮能力的差异。结果表明,保护地土壤硝态氮表现出强烈的表聚特点,表聚程度以渗灌沟灌滴灌。长期采用不同灌溉方法显著影响保护地土壤氮矿化势及矿化速率。N0值大小的排列顺序为:滴灌沟灌渗灌,k值大小的排列顺序与N0恰好相反,为:渗灌沟灌滴灌。与渗灌和沟灌处理相比,长期采用滴灌有利于改善保护地土壤有机氮的品质。土壤供氮能力表现为渗灌沟灌滴灌。评价保护地土壤供氮能力时,不仅要考虑土壤有机氮累积矿化氮量的大小,同时也要考虑土壤初始矿质氮的含量。从农业节水和提高氮肥利用率及保护生态环境的角度考虑,建议在本试验措施条件下,渗灌和沟灌处理应比滴灌处理适当减少氮肥用量,且无机氮肥也要尽量晚施;在此基础上渗灌处理氮肥还要尽量深施,以减少表层硝态氮的积累,达到既节水又省肥的目的。     

东北农田黑土土壤酶活性与理化性质的关系研究

黑土是保证我国粮食安全的最重要的土壤资源之一,主要分布在我国的东北地区。为了调查我国黑土区土壤理化性状、土壤酶活性及两者间相互关系,我们从黑土区不同纬度农田采集了26个土壤样品,分析其土壤酶活性与微生物量碳（SMBC）及其它土壤理化性状的关系。结果发现,黑龙江北安黑土土壤全碳、全氮、全磷、碱解氮、SMBC、过氧化氢酶、脲酶及转化酶活性最大;简单相关分析发现,过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及转化酶均与土壤全氮、全碳及SMBC呈极显著正相关;通径分析表明,全氮是影响该土壤区土壤酶活性的主导因子,pH值是通过直接作用或间接作用影响过氧化氢酶活性的另一主导理化因子,全氮是脲酶活性的主导因子,碱解氮、全碳、全氮是磷酸酶活性的主导因子,全氮和pH值是影响转化酶的两大主导理化因子。     

河南郑州郊县保护地养分及重金属含量演变趋势

对河南郑州郊县不同种植年限保护地土壤速效氮、磷、钾及重金属铜、锌、镉、铅含量调查表明:随保护地种植年限的增加,速效氮、磷含量有显著的增加,其增加与种植年限呈极显著正相关,速效钾含量增加幅度不大,说明氮、磷、钾肥施用不均衡;重金属铜、锌、铅含量随保护地种植年限的增加有一定的增加,镉含量没有明显的规律性,但这几项重金属含量均比农田含量要高,说明在保护地高强度施肥及人为活动下,引入了重金属;农田及保护地重金属含量较土壤背景值均有一定程度的增加,但未超出国家土壤环境质量标准。     

甘肃省夏河地区影响冬虫夏草种群分布的土壤理化因子调查

[目的]对甘肃省夏河地区冬虫夏草分布的土壤理化因子进行分析,为保护冬虫夏草生境,实现其野生资源可持续利用及半人工培养提供科学依据。[方法]采用样方法研究土壤理化因子对冬虫夏草分布的影响。[结果]在不同深度层次的土壤中,pH值、全氮、全磷、速效磷和速效钾的差异不显著,土壤含水量、有机质、土壤水解氮、和全钾的差异极显著;5—10cm土壤中,土壤含水量、pH值、全磷极显著影响冬虫夏草分布,虫草数量最多,虫体形态表征也最好;第1主成分中全磷是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子,在第2主成分中,pH值是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子,第3主成分中,土壤含水量是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的重要因子。[结论]冬虫夏草对土壤层、土壤含水量、土壤酸碱性和全磷等土壤因子条件有着严格的要求,影响冬虫夏草分布的土壤理化因子次序为:APpH值WC(土壤含水量)TKTNOM(有机质)HN(水解氮)TPAK。     

稻麦轮作田改为保护地菜田土壤肥力质量的演变

野外调查与室内分析表明,位于长江三角洲嘉兴市的稻麦轮作田改为多年连作的蔬菜保护地后,土壤肥力质量已出现明显的酸化、次生盐积化、富营养化和非均衡化(氮磷超负荷累积和中微量元素缺乏)等演变趋势。与第二次土壤普查时的同类蔬菜地土壤相比,或与仍是稻麦(油)轮作的三类代表性水稻土相比,153个蔬菜保护地土壤样品pH平均下降约0 9单位。囊水型水稻土和爽水型水稻土大棚保护地的土壤pH下降严重,而漏水型水稻土大棚保护地只略有下降。84个蔬菜保护地土壤样品的可溶性盐平均为2.81g/kg,其中3.0g/kg占36.2%。囊水型土壤含盐量最高,达3.71g/kg,爽水型土壤与漏水型土壤分别为2.67和2.54g/kg。土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾均有大幅增加,尤其是速效磷超负荷累积:硝态氮(N)300mg/kg占调查样品的30.8%,速效磷(P)达90mg/kg以上。但中微量元素相对不足,缺钙、缺锌、缺硼等生理缺素病害时有发生。调查证明,蔬菜保护地土壤肥力质量急剧变化与过量施肥及多年大棚蔬菜连作有关。因此,退化土壤的修复必须从建立科学的平衡施肥制度和合理的轮作倒茬体系着手。     

祁连山南坡农田土壤碳氮含量垂直分布特征及其影响因素

[目的] 分析农田生态系统土壤碳氮与土壤理化性质的关系,为高寒地区合理利用土地资源提供理论借鉴。[方法] 在祁连山中段南坡选取具有代表性的农田样地共19个,结合野外采样及室内试验,运用回归、通径分析等方法对研究区农田土壤全碳含量（TC）,全氮含量（TN）与有机碳含量（SOC）,含水量（SWC）,土壤容重（ρ_b）,粒度（黏粒、粉砂、砂粒）,pH值等土壤理化性质的关系进行研究。[结果] ①研究区土壤全碳含量、全氮含量随土层的加深而减少,有表聚现象,平均含量分别为35.47,2.41 g/kg。②随着土层的加深,土壤有机碳、含水量、黏粒和粉粒含量减少;土壤容重、pH值和砂粒含量增大。③土壤理化性质因子之间相互联系,共同影响土壤碳氮含量。土壤全碳含量、全氮含量之间直接作用显著,土壤容重对土壤全碳含量产生直接作用效应,土壤含水量通过土壤全氮含量对土壤全碳含量产生间接正效应;土壤粉粒、黏粒含量对土壤全氮含量产生直接作用效应,土壤pH值通过土壤粉粒,黏粒含量对土壤全氮含量产生间接负效应。[结论] 祁连山南坡农田土壤比较肥沃,其土壤全氮含量及有机质含量处于较高水平,可为研究区植被生长提供较为充足的土壤养分。在当前耕作水平下,土壤全氮含量及含水量的增加有利于土壤全碳含量的积累。土壤全碳含量、黏粒及含水量的增加有利于土壤全氮含量的积累。     

华北平原不同农田类型土壤硝态氮累积及其对地下水的影响

针对华北平原典型农田的传统灌溉施肥带来的肥料浪费和环境污染问题,采集定州保护地蔬菜、小麦-玉米轮作农田土样及相应的地下水样品,研究了不同农田利用类型、保护地蔬菜不同种植年限和不同种植类型的土壤硝态氮的累积及对地下水污染的程度。结果表明,土壤剖面0-400cm范围保护地蔬菜的硝态氮累积量明显高于农田,0-100cm,100-200cm,200-300cm,300-400cm平均为815.0,293.6,394.9,313.4kg/hm2,分别为农田的12.3,3.8,4.6,5.1倍。保护地土壤剖面硝态氮累积量随着棚龄的增加而增加,尤其在0-60cm表现明显,0-100cm和100-200cm老龄棚(12a)土壤硝态氮累积量分别为815.0,293.6kg/hm2,高于低龄棚(8a)216.2,11.4kg/hm2。大棚黄瓜的土壤剖面硝态氮累积大于番茄,在根区外深层剖面出现多个明显的累积峰。保护地灌溉水、小麦-玉米轮作农田灌溉水及手压井饮用水NO3-N含量分别为9.6,7.4,10.5mg/L,超标率(10mg/L)分别为38%,16%,46%,该区域浅层饮用地下水已受到硝酸盐污染。     

农田土壤紧实度研究进展

从土壤紧实度的形成与消除、土壤紧实度对土壤理化性状、土壤碳氮截留及排放、农作物生长与产量的影响、土壤紧实度监测与环境成本核算等主要方面综述了国际前沿研究进展;提出土壤紧实度与秸秆残差还田、化肥利用、土壤养分循环、土壤微生物、作物生长及产量、土壤耕作、水土流失、土壤碳氮管理及农业面源污染等密切相关,旨在为国内开展该方面的研究提供参考依据。     

氮肥优化减施对土壤-莴苣系统氮磷平衡及产量效益的影响

采用田间小区试验, 研究了氮肥减施20%(80%N)与施肥优化[施缓释尿素并减氮20%(80%N+CRU)、氮肥减施20%并添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂(80%N+QD)、氮肥减施20%并添加土壤调理剂(80%N+SC)]对土壤-莴苣系统氮磷平衡以及产量效益的影响。结果表明: 3 种优化减氮处理均在一定程度上降低了菜地土壤NO₃^--N(硝态氮)、Olsen-P(有效磷)含量及硝化率水平, 从而降低了氮磷流失进入环境的风险; 同时减氮处理还提高了土壤氮素的利用效率, 增加了蔬菜鲜样产量及菜农实际收入, 效益明显。其中, 80%N+CRU 处理降低土壤NO₃^--N 和Olsen-P 含量最为明显, 但该处理植株可食部分容易累积硝酸盐, 收获时莴苣茎硝酸盐含量显著高于常规施肥处理(CF)和《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》(GB18406.1—2001)(P<0.05); 80%N+QD 处理对各时期土壤Olsen-P 及蔬菜可食部分硝酸盐含量影响较小, 却显著降低了菜地土壤的硝化率水平(P<0.05),从而提高了养分利用效率, 同时与CF 处理相比, 该处理较大幅度增加了莴苣鲜样产量(茎21.7%, 叶7.6%)、总收入(13.0%)、实际收入(14.0%)和产投比(14.2%), 是最佳减氮优化处理。试验地80%N+SC 处理效果不稳定,与常规施肥差异不显著。兼顾经济、食用风险、生态环境等效益, 建议在高肥力菜地土壤中, 氮肥减量与脲酶抑制剂、硝化抑制剂配合施用。     

贵州坡耕地三种种植模式的水土保持效果对比研究

通过研究紫花苜蓿—玉米间作、作物分带轮作和玉米单作3种种植模式下地表覆盖度和表层土壤含水量月变化,年均土壤和养分流失量以及产量等,比较不同模式的水土保持效果。结果表明:紫花苜蓿—玉米间作与分带轮作模式可保持坡耕地全年覆盖,并在整个雨季保持较高的覆盖度。紫花苜蓿根系发达,增加了0—20cm耕层土壤中的根量,增强了土壤的渗透能力,保护了生物多样性,可减少地表径流39.3%,减少土壤侵蚀59.3%;分带轮作可减少地表径流10.4%,减少土壤侵蚀21.3%;两种模式都提高了雨季前和雨季耕层土壤中的水分,减少了水土流失引起的有机质流失29.9%～52.4%,全N流失26.7%～54.9,全钾流失27.3%～70.9%,缓效钾流失21.4%～58.9%,提高玉米产量33.0%～35.9%;紫花苜蓿—玉米间作还可收获紫花苜蓿干草13 664kg/hm2,复合产量是农民习惯的4.1倍;分带轮作可收获大豆、红薯、油菜等,复合产量为12 492kg/hm2,是农民习惯的2.7倍。     

Excessive Nitrogen Inputs in Intensive Greenhouse Cultivation May Influence Soil Microbial Biomass and Community Composition

Intensive greenhouse vegetable‐production systems commonly utilize excessive fertilizer inputs that are inconsistent with sustainable production and may affect soil quality. Soil samples were collected from 15 commercial greenhouses used for tomato production and from neighboring fields used for wheat cropping to determine the effects of intensive vegetable cultivation on soil microbial biomass and community structure. Soil total nitrogen (N) and organic‐matter contents were greater in the intensive greenhouse tomato soils than the open‐field wheat soils. Soil microbial carbon (C) contents were greater in the greenhouse soils, and soil microbial biomass N showed a similar trend but with high variation. The two cropping systems were not significantly different. Soil microbial biomass C was significantly correlated with both soil total N and soil organic matter, but the relationships among soil microbial biomass N, soil total N, and organic‐matter content were not significant. The Biolog substrate utilization potential of the soil microbial communities showed that greenhouse soils were significantly higher (by 14%) than wheat soils. Principal component (PC) analysis of soil microbial communities showed that the wheat sites were significantly correlated with PC1, whereas the greenhouse soils were variable. The results indicate that changes in soil microbiological properties may be useful indicators for the evaluation of soil degradation in intensive agricultural systems.     

南方红壤稻田与旱地土壤有机碳及其组分的特征差异

大量研究证明稻田土壤比旱地土壤更具固碳潜力,但至今对稻田土壤固碳机制的认识尚不甚清楚。本研究于2007年利用两个开垦年代相似,近20多年分别一直种植双季稻和双季玉米的长期定位试验,来比较不同种植模式下土壤有机碳及其组分的差异。结果表明,水田土壤总有机碳和总氮的浓度分别是旱地的2.2倍和2.5倍。与试验前相比,水稻种植显著提高了土壤有机碳的含量,增幅达到30.8%,而旱地的前后差异不显著。在所有团聚体粒径水平上,水田有机碳的浓度均显著高于旱地。其中53～250μm微团聚体相差最大,水田是旱地的近3倍。水田微团聚体保护碳（iPOM_m）在土壤中的浓度是旱地的4.2倍,微团聚体保护碳在总有机碳中的比重也显著高于旱地,达到25.5%,是旱地的2倍。水田和旱地iPOM_m组分碳的差异能够解释其总有机碳差异的42.8%。上述结果可以增强我们对稻田土壤固碳机制的了解,为稻田土壤碳管理提供理论依据。     

Effects of rice cropping intensity on soil nitrogen mineralization rate and potential in buried ancient paddy soils from the Neolithic Age in China’s Yangtze River Delta

Purpose

Rice cropping density, rice cropping duration, and fertilization can affect soil nitrogen (N) supply, but rice cropping intensity (RCI) on soil N fertility is not fully understood, particularly for ancient paddy soils without N fertilization.

Materials and methods

Eight buried ancient paddy soils from the Neolithic Age in China’s Yangtze River Delta, and its parent material, and seven present paddy soils in the same fields were used to investigate the effects of RCI on soil nitrogen mineralization rate and potential. In the present study, concentration of phytolith of rice in soils was used to indicate the RCI.

Results and discussion

Soil N content was obviously greater in the buried Neolithic paddy soils than in the parent material. Total soil N increased with increasing phytolith from 5,200 to 60,000 pellets g^?1, but tended to decrease with increasing phytolith from 60,000 to 105,000 pellets g^?1. A possible reason for RCI-induced increase of soil N was due to biological N₂ fixation in the rice field because there was a significant negative relationship between total N and δ¹⁵N in the buried Neolithic soils. The mineralization rate constant (k) ranged from 0.0126 to 0.0485 d^?1 with an average of 0.0276 d^?1, which was similar to that of the parent material, but lower than those in the present paddy soils. The k value increased with increasing RCI in the Neolithic paddy soils. There was a significant positive relation between RCI and the percentage of cumulative mineralizable N in the 14 d of that within 103 d incubation.

Conclusions

Soil N content tended to increase with the increasing intensity of rice cropping and then decreased under the high intensity of rice cropping; the excessive high intensification of rice cropping could facilitate fast N mineralization (labile N) fraction in the cumulated mineralized N. The unfertilized paddy field could only meet soil N supply under the low intensification of cropping rice in the Neolithic Age. The N fertilization is necessary in order to improve soil fertility for sustaining the present high-yield rice production.     

有机–无机肥配施比例对双季稻田土壤质量的影响

【目的】利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤质量状况,明确提升红壤性双季稻田土壤质量的优化施肥措施。 【方法】长期定位试验设置 8 个处理,分别为不施肥处理 (CK),施磷钾肥处理 (PK),施氮磷肥处理 (NP),施氮钾肥处理 (NK),施氮磷钾肥处理 (NPK),施 70% 化肥 + 30% 有机肥处理 (70F + 30M),施 50% 化肥 + 50% 有机肥处理 (50F + 50M),施 30% 化肥 + 70% 有机肥处理 (30F + 70M),于 2012 年晚稻收获后测定 2 个土壤物理性质指标 (容重和总孔隙度)、7 个基础化学性质指标 (有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾和 pH 值) 及 3 个生物学性质指标 (细菌、真菌和放线菌数量),分析长期不同施肥对各土壤性质的影响,并运用主成分分析对各处理土壤质量进行综合评分,最后将综合得分进行聚类分析,以评价长期不同施肥措施对红壤性双季稻田土壤质量的影响。 【结果】经 28 年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。化肥配施有机肥处理较化肥处理土壤容重降低 12.7%～20.6%,土壤孔隙度增加 2.3%～17.4%,有机质增加 22.5%～41.8%,全氮和碱解氮分别提高 9.8%～20.9% 和 11.1%～30.3%,全磷和有效磷分别提高 11.1%～71.7% 和 1.31～1.75 倍,pH 值提高 0.19～0.48 个单位;主成分分析方法将原 12 个土壤性质指标降维、提取出 2 个主成分,反映了原信息量的 87.4%,有机质、容重、真菌、全氮、有效磷、放线菌、总孔隙度、细菌、全磷和碱解氮在第一主成分上有较高载荷值,pH 值和速效钾在第二主成分上有较高载荷;各施肥处理下土壤质量综合水平高低排序为:30%F + 70M > 50F + 50M > 70F + 30M > NPK > NP > NK > PK > CK;聚类分析方法将长期不同施肥制度下稻田土壤质量划分为一级 (30F + 70M),二级 (50F + 50M、70F + 30M),三级 (NPK、NP),四级 (NK、PK、CK) 4 个等级。 【结论】与单施化肥相比,有机无机配施可有效增加土壤养分含量,改善土壤物理性质,缓解土壤酸化,提高土壤微生物数量,是提高红壤性双季稻田土壤质量的有效施肥措施。     

不同种植方式对北疆绿洲土壤养分和生物学性状的影响

长期种植不同作物对土壤的理化性质与生物学性状有很大影响。本研究针对北疆绿洲灰漠土几种典型作物种植方式,研究了不同作物长期种植对土壤养分、酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明:长期种植不同作物使土壤表层(0～20cm)与亚表层(20～40cm)的土壤肥力性质产生明显分异,表层土壤的肥力水平明显高于亚表层;土壤pH则表层低于亚表层,而不同种植方式对灰漠土pH无显著影响。长期种植不同作物对土壤主要生物过程关键酶活性、土壤呼吸等土壤生物性状有明显影响,磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、纤维素酶在不同种植方式下差异显著,小麦/油葵轮作10年(WSR)方式下上述5种酶活性均较高。土壤微生物量碳氮随棉花连作年限的延长而显著下降,且玉米连作10年(CrM)、小麦连作10年后棉花连作10年(WCtR)、棉花连作15年(CtM)和小麦/油葵轮作10年的土壤微生物量碳氮比分别为6.31、6.02、5.83和3.53。不同种植方式下土壤呼吸在120h内的变化均为先下降后趋于平稳,不同种植方式下的土壤呼吸商之间呈显著性差异,WSR呼吸商最高,平均20.54μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1,WCtR最低,平均14.01μg(CO2-C)·mg-1(Bc)·h-1。作物长期连作后与绿肥作物轮作,有利于提高土壤生物活性,是一种较好的种植方式。     

加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

65 Years Long-term Experiments at Thyrow. Results for Sustainable Crop Production at Sandy Soils

In 1937, K. Opitz founded an agricultural experimental station at Thyrow (Brandenburg County, Germany) where field experiments with a duration of 25 to 65 years still are being managed representing classical long-term field experiments. The location is characterized by low soil fertility, low silty sand soil and unstable water supply and represents arable land of low quality in the lowland of Northern Germany. The long-term collection of results of three different experiments lead to the following approaches for sustainable plant production on marginal sand soils: ” In cereal cropping a well-balanced crop rotation is more important than high amounts of soil organic matter. ” Sustainable reproduction of soil organic matter needs at least 10t/ha and year farm yard manure or straw manure in every second year. ” Irrigation is effective only if additional mineral N fertilizer is applied.